Образование пещер. Крупнейшая в мире сеть пещер

Почти на всю поверхность Земли составлены более или менее подробные карты, но во многих областях до сих пор не исследованы обширные лабиринты подземных пещер. Известно несколько типов пещер, в том числе прибрежные, ледяные и лавовые. Однако самые крупные пещеры, целые подземные системы, связаны с карбонатными породами-известняками и доломитами. Большая их часть образовалась в массивных толщах известняков.

Образование пещер. Известняки - это довольно прочная порода, состоящая из карбоната кальция. Нерастворимый в чистой воде известняк поддается воздействию дождевой воды, так как в ней растворен углекислый газ из воздуха и почвы. Такая вода вступает в химическую реакцию с известняком и превращает его в растворимый бикарбонат кальция.

Растворение происходит по вертикальным трещинам, рассекающим известняки, и по горизонтальным плоскостям напластования. Дождевая вода превращает трещины в щели и разделяет породу на блоки, или клинты. Когда такие блоки выходят на поверхность, образуется «каменная мостовая». Это характерная черта карстового ландшафта, название которого происходит от района Карст в Динарских Альпах на востоке Югославии.

Некоторые исследователи считают, что пещеры в известняках образуются в процессе медленного понижения уровня грунтовых вод. Трещины, постепенно расширяемые дождевыми водами, используются водотоками, возникают воронки и провалы, через которые поверхностные потоки уходят под землю.

Такие подземные реки могут течь под землей многие километры, вырабатывая вертикальные колодцы и горизонтальные галереи. А некоторые ученые образование пещерных лабиринтов с высокими подземными залами объясняют более высоким уровнем земной поверхности этих районов в прошлом, когда известняки были полностью насыщены грунтовыми водами (1).

1. Дождевая вода растворяет находящийся в воздухе углекислый газ и превращается в очень слабую угольную кислоту; она воздействует на карбонатные породы (известняки и доломиты) и превращает их в растворимую двууглекислую соль. Карбонатные породы испещрены пересекающимися вертикальными и горизонтальными трещинами, по которым вода проникает в их толщу (А). Одни геологи полагают, что пещеры образуются в тот период, когда порода насыщена водой, другие считают, что крупные системы пещер (В) формируются постепенно в результате растворения (В)

Эти исследователи полагают, что грунтовые воды под напором просачивались через породу и выходили на поверхность в виде источников. Затем, в процессе срезания земной поверхности эрозией, уровень грунтовых вод понижался и в пещеры, образовавшиеся в результате растворения, проникал воздух. При обрушении потолка пещер возникали провалы.

2. Поверхность, сложенная известняками, нередко расчленена на блоки, или клинты (1). Поверхностные водотоки уходят в карстовые воронки (2), которые ведут в глубокие колодцы (3). Сухие колодцы - это шахты (7). В результате осаждения карбоната образуются кальцитовые плотины - гуры (4). Водотоки обычно занимают самые нижние галереи (17). Встречаются подземные полости, не имеющие выхода (13). Там, где свод подземного русла опустился ниже уровня воды, образуется сифон (12).

В конце концов водоток снова выходит на поверхность (20). Выходы, уже оставленные водой (19), часто служат лазом в пещеру. Сталактиты (5) могут быть тонкотрубчатыми (6), в форме занавеса (11), а когда вода сгоняется воздушным потоком в одну сторону, образуются эксцентрические сталактиты (16). Сталагмиты (14) могут иметь форму еловой шишки (15), что вызвано разбрызгиванием воды, или походить на стопку блюдец (8). В некоторых пещерах обнаружены следы древнего человека (18), а в подземных озерах живут слепые бесцветные рыбы (9).

Крупнейшая в мире сеть пещер - Мамонтовый пещерный национальный парк в штате Кентукки, США. Общая длина его закартированных ходов 231 км. Эта система соединяется с другой системой пещер-Флинт-Ридж. Одной из глубочайших известных пещер является пропасть Пьер-Сен-Мартен в Западных Пиренеях, Франция, глубина которой 1174 м. Крупнейшая подземная полость - Большой зал в Карлсбадских пещерах в штате Нью-Мексико, США, лежит на глубине 400 м, протяженность его 1300 м при высоте 100 и ширине 200 м.

Мамонтовы пещеры в штате Кентукки, США, представляют собой крупнейшую в мире сеть пещер. Мамонтовый пещерный национальный парк - это известняковое плато, поверхность которого усеяна карстовыми воронками и провалами; всего их там насчитывается более 600 тыс. Поверхностные воды стекают в эти воронки, соединяющие пещеры с поверхностью.

От некоторых провалов к пещерам ведут вертикальные колодцы. Между собой пещеры связаны лабиринтом проходов.

В Большой Мамонтовой пещере общая их протяженность более 48 км. Вода просачивается в пещеру через известняки и собирается в подводные реки, которые затем у основания плато выходят на поверхность в долину небольшой реки. Эта система пещер - типичное сочетание галерей, гротов и воронок, характерных для многих известняковых районов, где вода просачивается в породу и растворяет ее.