Происхождение пещер

Пещеры - это полости в верхней части земной коры или горном склоне, имеющие один или несколько выходов. Мир пещер обширен и многообразен. Полость может быть образована различными способами и по происхождению различают пещеры карстовые, тектонические, эрозионные, ледниковые и вулканические. Развитие их делится на стадии: малый спелеоцикл (трещинный период, водно- галерейный и грото- камерный) длится 1,5 - 2 млн лет, средний цикл (формирование многоэтажных пещерных систем) - 15 - 20 млн лет и большой спелеоцикл (формирование карстово- спелеологических регионов) - 100 - 150 млн лет.

Длина пещеры должна быть больше ширины и высоты. Если высота у входа больше длины - это грот. Вертикальную полость до 20 метров глубины называют колодцем. Более 20 метров - шахта. Длина пещеры измеряется как суммарная протяженность всех ее доступных ходов. Глубина определяется как разница высот между входом и нижней точкой пещеры. Иногда в пещерах путь преграждает сужение - сифон, заполненное водой, песком или иным наносным материалом. Внутри пещеры находятся полости - залы, отделенные лазами - узкими проходами.

Карстовые пещеры

Большинство пещер являются карстовыми. Карст - это процессы, связанные с деятельностью воды и выражающиеся в растворении горных пород и образовании в них пустот. Они происходят в местности, сложенной относительно легко растворимыми породами - известняком, гипсом, мрамором, доломитом, каменной солью. Такие пещеры имеют наибольшую протяженность и глубину.

Поверхностные воды, содержащие растворенную углекислоту, проникают в трещины породы и расширяют их, создавая сложную систему каналов. Если на пути встречается слой слабо растворимых пород - вода меняет направление, отыскивая слабое звено в горной толще. Рост полости в глубину замедляется и останавливается, колодцы расширяются и растут в горизонтальном направлении, образуя залы и галереи. В области, где вода течет горизонтально, она имеет наиболее значительный эффект растворения. Образуется магистральный канал, который собирает воды из соседних трещин и каналов. Поток формирует подземную реку. Старые трещины частично закрываются материалом, принесенным с поверхности или вследствие обрушения свода, образуются новые. Река прокладывает новый путь стока и вода из старого ложа уходит, оставляя сухой проход. Наиболее крупные пещеры возникают при заполнении трещинных зон напорными подземными водами.

Подземные потоки постепенно разрушают и растворяют стенки трещин, образуя галереи и туннели, а в местах их пересечения или обрушения сводов - залы и гроты. Карстовые пещеры - это запутанные лабиринты галерей, туннелей и залов на различных уровнях, соединенных шахтами и колодцами. Часто по туннелям течет река, а залы заполнены озерами. Крупнейшая в мире карстовая пещера - Мамонтовая (США). По ее галереям протекают реки Стикс и Эхо, протяженность ее ходов - более 600 километров.

Вода, растворяя карбонаты и сульфаты горных пород, откладывает их на стенках и сводах пещер в виде натечных образований - сталактитов, сталагмитов, драпировок и других специфических карстовых форм. В свое время Михаил Васильевич Ломоносов (1711 - 1765 г.г) называл их соответственно "капь верхняя" и "капь нижняя", так как сталактит растет сверху вниз, а сталагмит - наоборот. Сросшиеся в колонну сталактит и сталагмит образуют сталагнат. Однако, в глубоких пещерах подобные образования отсутствуют, так как вода достаточно отфильтровалась, оставив бикарбонат кальция в более высоких горизонтах.

В жарком климате тропиков возможно растворение нерастворимых, в нормальных условиях, горных пород (кварц) с образованием пещер. Например пещеры Абисимо Гай Коллет, Куэва Охос де Кристал - в песчаниках и кварцитах столовых гор Тепуи Южной Америки. Карстовые пещеры могут быть образованы не только стекающими потоками грунтовых вод, но и поднимающимися геотермальными водами, как, к примеру, пещеры Карлсбадского национального парка (США).

Тектонические пещеры - возникают в разных горных породах в результате тектонических разломов в боковых склонах глубоких речных долин плоскогорья. Трещины образуют глубокие вертикальные колодцы.

Эрозионные пещеры появляются в устойчивых к растворению породах за счет прорезания их абразивным материалом, который несет водный поток. Часто встречаются на морском побережье, где прибрежные скалы постоянно обрабатываются волнами, несущими песок. Как правило, такие пещеры небольшие, но возможны и варианты, когда поток с абразивным материалом уходит вглубь по первичным тектоническим трещинам, образуя полости в сотни метров длиной даже в гранитах.

Пещеры в ледниках

Ледниковые пещеры возникают внутри больших ледников. Талые воды проникают по трещинам вглубь ледника, образуя пещеры глубиной в несколько сот метров, Бывает и по- другому. Трение и наружный нагрев ползущего ледника вызывает таяние. И под ледником течет поток талой воды, выходя наружу на его краю. Вначале образуется небольшой туннель, по которому струится поток. Потом к нему на помощь приходит теплый ветер, врывающийся в проход. К пещерам такого типа относится Пэрадайс в леднике Стивенса на вулкане Рэйнир (США). Здесь можно пройти внутрь ледника на десятки метров и ощутить его медленное движение.

Вулканические пещеры возникают при излиянии лавы из работающего вулкана.

Пещеры вулканического происхождения

Если реки расплавленного камня текли медленно или низвергались подобно водопаду, то кора и подкорка охлаждались быстрее, чем внутренняя часть потока. При достижении температуры отвердевания, верхняя часть потока внезапно застывает, а внутри продолжает свое движение прибывающая лава. Теперь по окончании извержения лава продолжит свое движение, оставляя за собой каменную трубку - пещеру. По этому же туннелю пойдут вторичные лавовые потоки. Если они будут такие же или больше первичного потока, то образуются разветвления туннеля или новый поток может проломить свод старого и образовать пещеру с двумя горизонтами. В районах активных извержений встречаются целые лабиринты вулканических пещер, сложно ветвящиеся по вертикали и горизонтали.

Швейцарский философ и психолог Томас Кессельринг утверждал, что существует порядка десяти мотивов заняться исследованием пещер. Среди них - любопытство, дух первопроходца, стремление к познанию, эстетические чувства, любовь к контрастам, возвращение к истокам, и даже - возрождение. Ему виднее - в свободное время он был спелеологом.