Карстовые пещеры: путешествие вглубь растворённого камня

Путешествие вглубь растворённого камня

Спуститесь мысленно под землю — туда, где не бывает ни ветра, ни солнца, а тишину нарушает лишь мерное падение капель. Именно здесь, в толще гор, вода тысячелетиями творит настоящие чудеса: вытачивает залы размером с собор, украшает своды каменными «сосульками» и прокладывает лабиринты длиной в сотни километров. Всё это — карстовые пещеры. Ниже мы пройдём этот путь от химической реакции в капле дождя до самых знаменитых подземелий планеты и их удивительных обитателей.

Химия под землёй: почему камень «тает»

В основе всего лежит неожиданный союз воды и камня. Карст — это геологический процесс, при котором вода вступает во взаимодействие с растворимыми породами и постепенно перестраивает их. В зонах карста меняются свойства горных пород, на поверхности и в глубине появляются особые формы рельефа, а вместе с ними — характерные отложения.

Секрет прост: дождевая вода, впитывая углекислый газ из воздуха и почвы, превращается в слабый раствор угольной кислоты. Эта кислота и «съедает» породу — правда, далеко не любую. Всё решает растворимость. Легче всего воде поддаётся известняк, поэтому пещеры в нём встречаются по всему миру — в Крыму, на Кавказе, в Западной Европе, Юго-Восточной Азии и множестве других мест. Хорошо растворяется и гипс: под Подольской возвышенностью в Украине скрыты гипсовые пещеры длиной до 200 километров.

Как вода строит пещеру: четыре стадии

Пещера рождается не сразу — её создание можно разложить на четыре последовательных шага, и каждый из них ведёт вода.

Шаг первый — просачивание. Дождевая и талая вода проникает по тончайшим капиллярам сквозь толщу породы и по дороге насыщается углекислым газом. Отдельные струйки стекают по трещинам и постепенно сливаются в подземную речку.

Шаг второй — промывание русла. Набравший силу поток растворяет известняк и вымывает его из скального массива. Вода при этом делается всё более жёсткой, унося с собой растворённый камень.

Шаг третий — смена пути. Поток находит новую трещину и уходит по ней, начиная прокладывать другое русло.

Шаг четвёртый — рост убранства. В опустевшей полости, откуда река ушла, начинается неспешное украшение сводов.

Так появляется главный символ карстовых пещер — сталактиты и сталагмиты. Каждая капля, просочившаяся сквозь известняк, несёт частицу растворённого карбоната кальция. Оседая, минерал застывает и слой за слоем нарастает: сверху вниз тянутся сталактиты, снизу вверх — сталагмиты. Иногда они встречаются и срастаются в единые колонны.

Три пути к пещере: типы карстовых полостей

Хотя работает всегда вода, механизм её действия бывает разным. По этому признаку карстовые пещеры делят на три типа.

• Коррозионно-гравитационные. Здесь порода сначала разрушается под действием собственной тяжести, а уже затем её растворяет и обрабатывает вода.
• Нивально-коррозионные. Их создаёт талый снег. Весенняя вода растворяет камень активнее обычной, и там, где из года в год лежат снежники, постепенно вытачивается карстовый колодец.
• Коррозионно-эрозионные. Возникают, когда подземные водотоки одновременно растворяют породу и механически размывают её.

Мерить длиной или объёмом: чемпионы подземелья

С пещерами есть любопытная сложность: их «величину» можно считать по-разному. Одни рекордсмены берут протяжённостью ходов, другие — простором залов.

По длине коридоров равных нет Мамонтовой пещере в Северной Америке, в штате Кентукки. Это разветвлённая система соединённых полостей в известняковом пласте, где суммарная длина ходов превышает 500 километров. Её изучают с 1808 года, и она до сих пор не раскрыла всех тайн.

Разницу подходов удобно увидеть на нескольких пещерах сразу. По длине галерей за Мамонтовой идут украинские гиганты: Оптимистическая, открытая в 1966 году, с ходами более 200 километров, и Озёрная протяжённостью 114 километров, где своды поднимаются до 18 метров, а около двадцати подземных озёр и подарили ей название. Но стоит взять за мерку объём — и первенство переходит к другим. Новоафонская пещера в Абхазии тянется всего примерно на два километра, зато по кубатуре стоит в ряду мировых лидеров: объём её пустот достигает около миллиона кубометров, а свод местами вздымается выше 80 метров. Многие из таких полостей открыты для посетителей — например, крымские Красная, Мраморная и Эмине-Баир-Хосар.

Обитатели вечной тьмы

Пещеры кажутся безжизненными, но темнота обманчива. Их население учёные делят на две группы — троглофилов и троглобионтов.

Троглофилы освоились под землёй, но связь с поверхностью не потеряли: за пищей им приходится выбираться наружу. Самые известные примеры — летучие мыши и гиены. В крымских и кавказских пещерах нередко находят останки ископаемых гиен, а их современные родичи встречаются там и сегодня.

Есть у подземелий и внушительное прошлое. В древности пещеры служили надёжным пристанищем крупным хищникам — львам и медведям, которые укрывались здесь от непогоды и выводили потомство.

Если собрать всё воедино, вырисовывается стройная история. Карст — это неспешный труд воды, что растворяет известняк и гипс и превращает их в подземные полости. Каждая пещера проходит четыре стадии рождения, относится к коррозионно-гравитационному, нивально-коррозионному или коррозионно-эрозионному типу и украшается сталактитами и сталагмитами. Её масштаб измеряют то длиной ходов, как у Мамонтовой или Оптимистической, то объёмом залов, как у Новоафонской. И даже в кромешном мраке этих лабиринтов не гаснет жизнь — от летучих мышей и гиен до давних хозяев пещер, львов и медведей.