Пещера

Материал из GeoWiki - открытой энциклопедии по наукам о Земле.

Пеще́ра - естественная подземная полость в верхней толще земной коры, сообщающаяся с поверхностью земли одним или несколькими выходными отверстиями, проходимыми для человека.

Пещеры могут быть заполнены воздухом или другим газом, водой, частично твёрдыми отложениями. По происхождению пещеры подразделяются на первичные и вторичные. Первичные пещеры сингенетичны тектоническим породам: газовые пузыри и тоннели в лавах, полости в рифах и известковых туфах, пещеры гидратации в гипсо-ангидритах; вторичные пещеры - результат геологических процессов, проявляющихся в сформировавшейся породе или леднике: пещеры выветривания, выщелачивания, выдувания, суффозионные, абразионные на берегах морей, карстовые, гидротермальные, гляциальные в ледниках. Наиболее распространены карстовые пещеры. Искусственными пещерами называются заброшенные горные выработки, сходные с естественными, а также высеченные в породах помещения, главным образом средневековые пещерные города (например, Вардзиа в Грузии и Чуфут-Кале в Крыму).

Наиболее крупные пещеры - сложные системы проходов и залов, нередко суммарной протяженностью до нескольких десятков километров.

В своём развитии пещеры проходят ряд этапов. На современном этапе они могут находиться выше уровня карстовых вод (сухие пещеры) или в зоне их формирования (пещеры с озёрами, реками, пещеры-источники). В некоторых пещерах текут мощные водотоки, например расход подземной реки в пещере Шкопианской (Югославия) достигает 200 м/с, а колебания уровня воды - 114 м. На побережьях морей и островах известны пещеры, погружённые ниже уровня моря и заполненные водой, например Блу-Холс на острове Андрос (Багамские острова) на глубине до 60 м.

Пещеры - особая среда обитания организмов. Видовой состав фауны и флоры пещеры беден, показатель биомассы низкий. Фауна представлена беспозвоночными (около 460 видов), некоторыми земноводными (протей), пещерными рыбами. Для постоянных обитателей пещеры - троглобионтов, - характерны депигментация, слепота, иногда гигантизм, замедленный обмен веществ. В некоторых пещерах сезонно живут стаи летучих мышей (рукокрылых), например в Бахарденской пещере (Копетдаг, Туркмения) летом поселяется около 40 тысяч особей. В связи со стабильностью условий существования уцелели представители древних фаун. В пещеры одновременно протекают геологические процессы разрушения (коррозия, эрозия, выветривание, обрушение) пород, осадконакопления и минералообразования. Отложения пещеры представлены подземными элювием, делювием, обвально-осыпными (гравитационными) осадками, отложениями рек и озёр, вторичными водными хемогенными образованиями, льдом, органическими и антропогенными (культурные слои). В большей части пещер господствуют низкотемпературные условия минералообразования, в некоторые пещеры проникают рудообразующие гидротермальные растворы. Наиболее распространены кальцит, арагонит, гипс. Вторичные хемогенные формы представлены кальцитовыми, арагонитовыми или гипсовыми минеральными агрегатами - сталактитами, сталагмитами, драпировками, колоннами, кристалликтитами и кораллитами и т.п.

В Гаурдакской пещере (Чарджоуская обл., Туркмения), расположенной в известняках, гипсоангидритах и серных рудах юры частично ниже подошвы серной залежи, описаны гипсовые сталактиты, сталагмиты, коры; в зоне окисления серных пород - ярозит, галлуазит, сера в виде "горного молока". В некоторых галереях выявлена ртутная сульфидная минерализация. В пещерах встречается мраморный оникс: так, в двенадцати пещерах Алтае-Саянской складчатой области запасы оникса в осыпях оцениваются в 300 т. Охра в известняковых и конгломератовых пещерах местами образует скопления в десятки тысяч тонн.

Органогенные отложения: гуано, кости, костяные брекчии, фосфоритовые земли и метасоматические фосфориты. Фосфориты разрабатывались в пещерах Австрии, Румынии, Вьетнама, США, Кубы и др. Калиевая селитра извлекалась из некоторых пещер США. В прошлом её добывали для приготовления пороха (в пещерах Грузии, Алтая). Мумиё из некоторых пещер является ценнейшим природным медицинским сырьём. В Западном и Южном Тянь-Шане известно более 60 пещер с мумиё, площадь развития которого в середине прошлого века оценивалась более чем в 365 м².

Пещеры используются человеком с древнейших времён. В некоторых из них сохранились следы пребывания и обитания человека - костные остатки, орудия труда и быта, наскальные изображения. Отпечатки на глине ступней древних людей обнаружены в пещерах Румынии, Франции (Монтеспань, Аллен и др.), Италии (Басуа). В пещерах начинается история искусств. Впервые росписи палеолита были открыты в пещерах Альтамира (Испания). Широко известна позднепалеолитическая наскальная живопись Каповой пещеры (Башкирия), где выявлено около 40 красочных изображений мамонтов, лошадей, носорога, бизона и др.

Пещеры - объект изучения спелеологии.

Можно разделить пещеры по их происхождению на пять групп. Это тектонические пещеры, эрозионные пещеры, ледовые пещеры, вулканические пещеры, и, наконец, самая большая группа, - карстовые пещеры.

Типы пещер

Карстовые пещеры

Таких пещер большинство. Именно карстовые пещеры имеют наибольшую протяжённость и глубину. Пещеры образуются вследствие растворения водой породы. Поэтому карстовые пещеры встречаются только там, где залегают растворимые породы: известняк, мрамор, доломит, мел, а также гипс и каменная соль.

Известняк, а тем более мрамор, растворяются чистой дистиллированной водой очень плохо. В несколько раз растворимость повышается, если в воде присутствует растворённый углекислый газ (а он всегда растворён в воде, в природе), однако всё равно известняк растворяется слабо, по сравнению, скажем, с гипсом или, тем более, солью. Но оказывается, что это положительно сказывается на образовании протяжённых пещер, поскольку гипсовые и соляные пещеры не только быстро образуются, но и быстро разрушаются.

Огромную роль при образовании пещер играют тектонические трещины и разломы. По картам исследованных пещер очень часто можно видеть, что ходы приурочены к тектоническим нарушениям, которые видны на поверхности. Также, разумеется, для образования пещеры необходимо достаточное количество водных осадков, удачная форма рельефа: осадки с большой площади должны попадать в пещеру, вход в пещеру должен располагаться заметно выше того места, куда разгружаются подземные воды и т. п.

Химизм карстовых процессов таков, что часто вода, растворив породу, через некоторое время откладывает её обратно, образуя т. н. "натёчные" образования: сталактиты, сталагмиты, сталагнаты, драпировки, а также экзотические геликтиты и проч.

Тектонические пещеры

Такие пещеры могут возникать в любых породах в результате образования тектонических разломов. Как правило, такие пещеры встречаются в бортах глубоко врезанных в плоскогорье речных долин, когда огромные массивы породы откалываются от бортов, образуя трещины отседания (шерлопы). Трещины отседания обычно клином сходятся с глубиной. Чаще всего они заваливаются рыхлыми отложениями с поверхности массива, однако иногда образуют довольно глубокие вертикальные пещеры, до 100 м глубиной. Шерлопы широко распространены в Восточной Сибири. Изучены они сравнительно слабо, и, вероятно, встречаются весьма часто.

Эрозионные пещеры

Пещеры, образуемые в нерастворимых породах за счёт механической эрозии, то есть проработанные водой, содержащей крупинки твёрдого материала. Часто такие пещеры образуются на берегу моря под действием прибоя. Однако, возможно образование и пещер, проработанных по первичным тектоническим трещинам уходящими под землю ручьями. Известны довольно крупные (сотни метров длиной) эрозионные пещеры, заложенные в песчаниках и даже гранитах.

Ледниковые пещеры

Пещеры, образуемые в теле ледников талой водой. Такие пещеры встречаются на многих ледниках. Талые ледниковые воды поглощаются телом ледника по крупным трещинам или на пересечении трещин, образуя хода иногда проходимые для человека. Характерные длины составляют первые сотни метров, глубины — до 100 м и более. В 1993 г. в Гренландии был обнаружен и исследован гигантский ледниковый колодец «Изортог» глубиной 173 м, приток воды летом в него составлял 30 м³/см и более ^[1] Еще один тип ледниковых пещер — пещеры, образуемые в леднике в месте выхода внутриледниковых и подледниковых вод на краю ледников. Талые воды в таких пещерах могут течь как по ложу ледника, так и по ледниковому льду.

Особый тип ледниковых пещер — пещеры, образуемые в леднике в месте выхода подземных термальных вод. Поскольку вода горячая, она способна проделывать объёмные галереи, однако такие пещеры залегают не в самом леднике, а под ним, поскольку лёд проплавляется снизу. Термальные ледиковые пещеры встречаются в Исландии, Гренландии и достигают значительных размеров.

Вулканические пещеры

Эти пещеры возникают при извержениях вулканов. Поток лавы, остывая, покрывается твёрдой коркой, образуя лавовую трубку, внутри которой по-прежнему течёт расплавленная порода. После того как извержение уже, фактически, закончилось, лава вытекает из трубки с нижнего конца, а внутри трубки остаётся полость. Понятно, что лавовые пещеры залегают на самой поверхности, и часто кровля обваливается. Однако, как оказалось, лавовые пещеры могут достигать очень больших размеров, вплоть до 65.6 км длины и 1100 м глубины (Kazumura cave, Гавайские острова).

Глубочайшие пещеры мира

	Пещера	Глубина, м	Длина, м	Местоположение
1	Крубера-Воронья	-2148	4679	Абхазия
2	Мирольда	-1733	13 000	Франция
3	Лампрехтсофен	-1632	50 000	Австрия
4	Жан Бернар	-1602	20 536	Франция
5	Торка дель Сьерра	-1589	7060	Испания
6	Сарма	-1543	6370	Абхазия
7	Чеки-2	-1533	5291	Словения
8	Пантюхинская	-1508	5530	Абхазия
9	Чеве	-1484	26194	Мексика
10	Уаутла	-1475	55953	Мексика

Длиннейшие пещеры мира

	Пещера	Длина, м	Глубина, м	Местоположение
1	Мамонтова	590 629	-115	США
2	Джуэл кэйв	215 507	-193	США
3	Оптимистическая	214 000	-15	Украина
4	Хёллох	191 909	-939	Швейцария
5	Уинд кэйв	191 077	-202	США
6	Лечугия	187 295	-489	США
7	Фишер Ридж	175 901	-108	США
8	Зибенхёнгсте-Хохганг	149 000	-1340	Швейцария
9	Окс Бель Ха	142 854	-33	Мексика
10	Гуа Эйр Джернин	129 471	-355	Малайзия

Крупнейшие пещеры на территории бывшего СССР

• Снежная
• Новоафонская
• Большая Орешная
• Горло Барлога

Литература

• Дублянский В.Н. Занимательная спелеология
• Мальцев В.А. Книга «Пещера мечты, пещера судьбы» (PDF)

Исходный текст этой статьи полностью или частично скопирован из Википедии.