Юрий Лобанов - Уральские пещеры

Если расход воды в поверхностном водотоке значителен, фреатические условия сохраняются и после того, как полость увеличится до размеров, допускающих проникновение в нее человека. Это соответствует II стадии спелеогенеза — инфлюационно-фреатической. Теперь объем полости возрастает уже не только за счет коррозии и эрозии, но и вследствие обрушения сводов с образованием гротов в местах пересечения трех и более трещин. Объем обрушенных пород больше, чем монолитных, поэтому свободные объемы гротов образуются лишь тогда, когда упавшие глыбы растворяются в потоке. В противном случае обрушение прекращается вследствие подпора свода глыбовым навалом, как это было в пещере Шумиха. Во II стадии в пещере могут начать формироваться речные отложения из гальки, песка и глины, иногда значительной мощности.

Какие стадии проходит в своем развитии карстовая полость в карбонатных породах

Oбозначения:1 — поверхность массива; 2 — полость; 3 — поверхность у дрены; — направление массопереноса; В и В — вода инфлюационная и инфильтрационная соответственно; УГ — углекислота; К — карбонат; ΔV>0 — объем полости увеличивается, ΔV< 0 — уменьшается; запись К(В)г 1–2, 1–3 означает: перенос карбоната и к фильтрационной водой с поверхности массива в полость, где он частично откладывается в виде натеков, остаток выносится на поверхность к дрене; +*обрушение за счет сейсмичности.

Смена условия Qp>Qп на Qp

В III стадия, как и до нее, в сфере действия инфлюационных вод объем полости увеличивается, а вмещающие породы выкосятся из глубины массива на поверхность. Появляется, однако, и новый процесс. Инфильтрационные воды, проникая в пещеру, где парциальное давление углекислоты много ниже, чем в почве, отдают ее пещерному воздуху и формируют кальцитовые натеки на стенах и сводах. Выделившаяся углекислота с потоком воздуха выносится на поверхность. Таким образом, в III стадии идет также перенос карбоната с поверхности массива в его глубину. Однако вынос карбоната инфлюационными водами превышает его привнос инфильтрационпыми, и объем пещеры в целом увеличивается.

Дальнейшее развитие неглубоко залегающих пещер рассмотрено Г. А. Максимовичем [15]. Оно состоит из четырех последовательных стадий их разрушения с уменьшением объема (IVA-VIIA). Для пещерно-провальной стадии характерно обрушение свода в нескольких местах и вынос материала инфлюационными водами (Ищеевская пещера [12]). Две следующие стадии (карстового моста и арки) протекают при преимущественном участии процесса выветривания и атмосферной коррозии.

Глубоко залегающие пещеры развиваются иначе. После прекращения инфлюационного питания (углубление или отступление реки) начинается инфильтрационно-вадозная стадия развития полости (IVБ). Подземная река теперь питается за счет инфильтрационной капели. При этом резко меняется облик полости. Голая, лишенная каких-либо украшений пещера с совершенно одинаково изъеденными ребристыми стенами превращается в богато изукрашенную разнообразными натеками полость. Если карстовая система разветвленная, то расход реки в ее "низовьях" может быть большим, хотя отдельные притоки ее весьма маловодны (система Кутукского урочища). И те и другие полости находятся все же в одной стадии развития, поскольку условия протекания карстового процесса в них идентичны. Он заключается в осаждении из инфильтрационной воды кальцита, уменьшающего объем пещеры. Скорость процесса зависит от водопритока и от разности парциальных давлений углекислоты в растворе и в пещерном воздухе, т. е. от условий вентиляции полости [16]. Наиболее характерным аккумулятивным процессом в стадии IVБ является формирование гуров в русле потока.

Многие карстовые системы (хребта Алек, Кутукского урочища, Красной пещеры в Крыму) находятся в переходной стадии развития III–IV. В них в паводок растет объем полостей вследствие инфлюации (III), в межень — он уменьшается за счет аккумуляции натеков (IV5).

В отдельных случаях (в условиях повышенной вентиляции полости, вблизи поверхности) вся инфильтрационная вода может испаряться и выноситься из пещеры (инфильтрационно-сухая стадия, VБ). Поскольку тогда почти весь содержащийся в воде бикарбонат аккумулируется в пещере, скорость заполнения ее натеками становится максимальной.