Страница 12 из 49
В связи с размывом дна подземного капала, вода просачивается по трещинам в глубь карбонатных и галогенных толщ, где на более низком уровне разрабатывает новые полости, формируя нижний этаж пещеры. Постепенно подземные каналы расширяются, а водный поток частично, а затем полностью уходит в нижние горизонты массива, и пещера становится сухой. В нее проникают по трещинам в кровле лишь инфильтрационные воды. Это (по Г. А. Максимовичу) коридорно-гротовая натечно-осыппая (водно-галерейная, по Л. И. Маруашвили) стадия развития пещеры. Она отличается широким распространением химической и механической аккумуляции (в гипсовых пещерах стадия натечной аккумуляции отсутствует). Потолок и стены пещеры покрываются разнообразными кальцитовыми натеками. Образуются каменные и земляные осыпи, последние располагаются преимущественно под органными трубами. Накапливаются также отложения рек и озер. С уходом водотока дальнейшее увеличение подземной полости резко замедляется, хотя коррозионная деятельность продолжается за счет инфильтрационных и конденсационных вод.
По мере развития пещеры она переходит (по Г. А. Максимовичу) в коридорно-гротовую обвально-цементационную (сухо-галерейную, по Л. И. Маруашвили) стадию. Па этой стадии в результате обрушения кровли над подземными полостями возможно вскрытие некоторых частей пещеры. Постепенно обрушение свода пещеры приводит к полному ее уничтожению, что особенно характерно для верхних частей, отличающихся небольшой мощностью кровли. На уцелевших участках остаются лишь карстовые мосты и узкие арки. При полном разрушении пещеры, заложенной недалеко от земной поверхности, образуется карстовая долина. По мнению Л. И. Маруашвили, «выделение обвальной стадии и ее отнесение к заключительной стадии нарушают действительный ход событий. Превращение неглубоко заложенной пещеры в результате обрушивания кровли в каньон, как правило, осуществляется в водно-галерейную стадию, что доказывается наличием рек в большинстве каньонов, образовавшихся таким путем».
Еще толща кровли превышает 100–200 м, то провалы в ней, как правило, не образуются, а подземные полости заполняются обрушившимися с потолка глыбами породы и принесенными песчано-глинистыми отложениями, которые разбивают пещеру на отдельные изолированные полости. В этом случае развитие пещеры заканчивается коридорно-гротовой обвально-цементационной стадией.
Продолжительность отдельных стадий пещерообразовательного цикла, отличающихся своими гидродинамическими и морфологическими особенностями, спецификой физико-химических процессов и своеобразием биоклиматических условий, измеряется десятками и сотнями тысячелетий. Так, сухо-галерейная стадия пещеры Кударо (Кавказ) продолжается уже 200–300 тыс. лет. Что касается ранних стадий развития пещер (трещинная, щелевая, каналовая и воклюзовая), то их продолжительность значительно короче. По мнению Л. И. Маруашвили, пещеры «могут достигать зрелого водно-галерейного состояния за несколько тысячелетий от начального момента своего развития».
Таким образом, карстовые пещеры характеризуются сложной эволюцией, особенности которой зависят от сочетания самых различных факторов, определяющих нередко значительные отклонения от рассмотренной схемы. Развитие пещер в силу тех или иных причин может прекратиться или вновь начаться на любой морфологогидрологической стадии. Сложные пещерные системы состоят обычно из участков, находящихся на разных стадиях развития.
Особенностью многих пещер является их многоярусность, причем верхние ярусы по возрасту всегда значительно старше нижележащих. В равнинных условиях количество этажей карстовых пещер не превышает 2–4, тогда как в горных областях оно увеличивается до 8–11. Расстояние между двумя смежными уровнями многоэтажных пещер колеблется от нескольких метров до нескольких десятков. Обрушение сводов, разделяющих пещерные этажи, приводит к образованию гигантских гротов, иногда достигающих высоты 50–60 м.
Появление нового этажа Г. А. Максимович связывает с тектоническим поднятием района, где находится пещера. Н. А. Гвоздецкий основную роль в развитии многоэтажных пещер в условиях большой мощности карстующихся пород отводит восходящим движениям, которые рассматривает не как нарушающий фактор, а как общий фон эволюции карста. По мнению Л. П. Маруашвили, мпого-ярусность пещер может быть определена не только тектоническим поднятием карстового массива, по и общим понижением уровня океана (эвстазия), что вызывает интенсивное углубление речных долин и быстрое снижение уровня горизонтальной циркуляции карстовых вод.
Ярусность лучше всего выражена у пещер равнинных и предгорных территорий, отличающихся сравнительно медленными тектоническими поднятиями. В процессе формирования пещер иногда наблюдается смещение оси пещерных галерей от первоначальной вертикальной плоскости. Интересна в этом отношении пещера Цуцхватская (Кавказ), образованная подземной рекой Шапатагеле. Пещера насчитывает И этажей, расположенных в высотном интервале 74 м. Каждый более молодой ярус (из девяти нижних) по отношению к предыдущему сдвинут к востоку, что связано с наклоном тектонических трещин, к которым приурочены подземные полости. Формирование второго яруса (Главпая галерея) Л. И. Маруашвили относит к началу вюрма, четвертого (Бизонова пещера) — к риссу, шестого — восьмого — к минделю, а девятого, десятого и одиннадцатого — к концу верхнего плиоцена.
Карстовые пещеры могут существовать иногда многие миллионы лет; Разумеется, возраст пещер в значительной мере зависит от литологического состава пород, в которых они формируются, и общей физико-географической обстановки. Однако даже в легкорастворимых сульфатных (гипс, ангидрит) образованиях пещеры сохраняются весьма длительное время. Интересны в этом отношении гипсовые пещеры Подолии, начало формирования которых относится к верхнему миоцену. И. М. Гуневский, исходя из особенностей геологического строения территории, степени трещиноватости пород, характера рельефа, морфологии подземных полостей и строения натечных образований, выделяет следующие этапы формирования подольских пещер: верхнесарматский (начало интенсивной глубинной эрозии), раннеплиоценовый (характеризующийся интенсификацией процессов вертикального направления), позднеплиоценовый (процессы горизонтальной циркуляции подземных вод преобладают над вертикальными), раппеплейстоценовый (процессы образования пещер достигают максимальной интенсивности), среднеплейстоценовый (процессы подземного карстообразования начинают затухать), поздпеплейстоценовый (аккумуляция минеральных и хемогепных образований), голоценовый (аккумуляция глыбовых отложений). Таким образом, возраст самых крупных в мире гипсовых пещер Оптимистической, Озерной и Крывченской (в Подолии) превышает, по-видимому, 2–10 млн. лет.
Возраст известняковых пещер может быть еще старше. Древние пещеры встречаются, однако, сравнительно редко, сохраняясь лишь в наиболее благоприятных природных условиях. Большинство карстовых пещер, особенно в сильно обводненных сульфатных породах, имеют молодой, преимущественно четвертичный пли даже голоценовый, возраст. Разумеется, отдельные галереи сложно построенных многоярусных пещер образовались в разное время, и возраст их может изменяться в значительных пределах.
ПОГРЕБЕННЫЕ КАРСТОВЫЕ ФОРМЫ
К погребенным карстовым формам относятся древние образования, выполненные преимущественно рыхлыми песчано-глинистыми отложениями и совершенно невыраженные в современном рельефе. Они представлены в основном воронками, котловинами, останцами и полостями. Некоторые погребенные отрицательные формы имеют громадные размеры. Так, вскрытая речными долинами карстовая впадина у хутора Лобачи (Калачская возвышенность) достигает 11 км длины и 60 м глубины. Интересны погребенные карстовые останцы в карбонатных отложениях девона и карбона, выявленные буровыми скважинами во многих районах Русской равнины. Особое положение занимают карстовые полости, которые встречаются до глубины 1200–2200 м. В Равнинном Крыму в мело-мергельных породах верхнего мела карст прослеживается даже до глубины 2800 м. Обнаружены подземные карстовые полости до 10 м в поперечнике и более.