Wiaczesław Andrejczuk Вячеслав Андрейчук
жүктеу/скачать 15,58 Mb. Pdf көрінісі
|
Ryc. 8.2. Charakterystyczne profile osadów jaskiniowych w dnach korytarzy jaskiniowych. 384
Ryc. 8.3. Ulepiona z iłu jaskiniowego „gospodyni" jaskini - Zołuszka. A - figura Zołuszki w centrum Sali Czerniowickich Speleologów (obok stołu figury ludzkie - wszystkie formy ulepione z iłu) - (fot. B. Ridush, Б - Zołuszka - zbliżenie (fot. S. Wolkow).
A - stalaktyty na kulisie węglanowej, obszar jeziora Fragmenty, Б - pokrywa ilasto- naciekowa na ścianie kulisy, obszar Wenecja, В - stalaktyty ilaste o długości 15-20 cm, obszar Metropoliten, Г - strop ilasty z „pokrywą stalaktytową", Stalaktytowy Kuluar, obszar Wenecja, (fot. W. Andrejczuk), Д - korytarz jaskiniowy ze stalaktytami na stropie i ścianach, Korytarz Stalaktytowy, obszar Wenecja, E - korytarz jaskiniowy ze stalaktytami w obszarze Centralnym (fot. S. Wołkow).
części profilu widoczne są 2 strefy: dolna z grubszymi (1-2 mm) pstrymi warstewkami oraz dolna - z bardziej jednolitymi kolorystycznie cieńszymi (poniżej 1 mm) warstewkami iłów (fot. S. Wołkow) Ryc. 8.6. Warstewki ilaste pod mikroskopem (powiększenie 120Х). Białe warstwy - kalcyt cementujący ziarna kwarcowe (dane S. Wolkowa). Ryc. 8.7. Charakterystyczna kolorystyka krajobrazu jaskiniowego Zołuszki. Korytarz w rejonie Metropoliten. Ryc. 8.8. Filmy wodorotlenków manganu (ciemny) i żelaza (żółta) na ścianie gipsowej. Ryc. 8.9. Odsłonięta warstewka wodorotlenków manganu na ilastym dnie korytarza jaskiniowego. Ryc. 8.10. Dziesięciocentymetrowa warstwa wodorotlenków żelaza na spągu korytarza jaskiniowego. Ryc. 8.11. Stalagmity żelazisto-manganowe obszaru Wesoły: A - podobny do rury (pusty w środku) stalagmit o wysokości 50 cm, Б - niski (do 10 c m ) kopulasty stalagmit na powierzchni warstwowego ciała z wodorotlenków żelaza, В - największy z dotychczas odnalezionych w jaskini stalagmitów, widok z boku, Г - niewysoki (do 15 cm) pusty stalagmit na powierzchni warstwowego ciała z wodorotlenków żelaza. Ryc. 8.12. Przypuszczalne modele mechanizmów powstawania stalagmitów żelazisto- manganowych: A - ewaporacyjny, Б - gejzerowy, В - kompresyjny.
ilastym podłożu korytarzy jaskiniowych: A - warstwa wodorotlenków na popękanej w wyniku wysychania powierzchni szarych iłów jaskiniowych (Sala Majska), Б - proszek na powierzchni iłu (obszar Geochemiczny) (fot. S. Wołkow, W. Andrejczuk). Ryc. 8.13-B, Г. Proszkowate utwory wodorotlenków manganu: В - nagromadzenia luźnych mas wodorotlenków w sąsiedztwie z żelazistymi utworami wodorotlenkowymi (obszar Wesoły), Г - „manganowa rzeka" w dnie korytarza jaskiniowego (Sala Fersmana, obszar Geochemiczny) (fot. S. Wołkow, W. Andrejczuk). Ryc. 8.14. Charakterystyczne (pierwotne i odwodnione lub dehydratacyjne) agregaty wodorotlenków manganu na gipsowych ścianach jaskini: A - asocjacja półsferycznych, nerkowatych, graniastych oraz podobnych do stalaktytów agregatów na ścianie zagłębienia korozyjnego w Sali Antycznej, Б - stalaktyt - w kształcie choinki, złożony z drobnych kryształów wodorotlenków (w Sali Antycznej) (fot. S.
385
A - cienkie ilasto-żelaziste oraz manganowo-wodorotlenkowe stalaktyty w niszy ściennej (Sala Romeo i Julii), Б - stalaktyty ilaste pokryte warstwą wodorotlenków żelaza, obszar Wenecja (fot. S. Wołkow, W. Andrejczuk).
sąsiędstwie innych typów osadów jaskiniowych. Ryc. 8.17. Proszek żelazisto-manganowy pod mikroskopem elektronowym (rozmiar agregatów - 2-10 mikronów, skupisk 20-50 mikronów): 1 - widok ogólny, 2 - agregat zbudowany ze zrośniętych i zlepionych „grochowin" żelazisto-manganowych, 3 - konkrecje żelazisto-manganowe na fragmencie kryształu gipsowego, 4 - konkrecje żelazisto-manganowe w zagłębieniach - «pułapkach» zaokrąglonego w wyniku rozpuszczania kryształu gipsu, 5 - konkrecja żelazisto- manganowa z wyraźnie zaznaczającą się powierzchnią „komórkową" (średnica 3 mikrony), 6 - strefowo-koncentryczna budowa konkrecji, 7 - gałęziste agregaty żelazisto- manganowe, 8 - płatkowate konkrecje żelazisto-manganowe (fot. E. Galuskin).
1 - wody jaskiniowe, w tym znajdujące się pod cisnieniem i geochemicznie stratyfikowane, 2 - powietrze, 3 - iły jaskiniowe, 4 - wodorotlenki żelaza i manganu, 5 - różnorodne deponowane oraz przeobrażone formy wodorotlenków żelaza i manganu, 6 - deformacje (z wysychania) ilastych osadów jaskiniowych.
nadgipsowych (fot. B. Ridusz). Ryc. 8.20. Odspojenie i odpadanie płyt ze stropowej warstwy wapienia krystalicznego (Podwały) Ryc. 8.21. Szkieletowo-porowate utwory węglanowe na gipsowym stropie jaskini. Ryc. 8.22. Poligonalna sieć szczelin z wysychania na powierzchni iłów jaskiniowych (fot. L. Wejsman). Ryc. 8.23. Zdeformowana powierzchnia iłów ze szczelinami z wysychania w profilu korytarza jaskiniowego (fot. W. Kiselow). Ryc. 8.24. Główne typy sieci spękań osadów ilastych w zależności od charakteru podłoża: A - równomierna, poligonalna na płaskim podłożu, Б - radialno-koncentryczna na kopułowatym podłożu, В - radialno-koncentryczna w miejscach osiadań, 7 - linijno- schodkowa na podłożu nachylonym. Ryc. 8.25. Utwory zapadliskowe (Б) oraz z osiadania (A, C) w ilastych osadach dennych korytarzy jaskiniowych: А, Б - widok ogólny, С - lejkowate zagłębienia w dnie korytarza przy Sali Uwertura (fot.
stożki usypiskowe, 3 - zapadliska oraz zagłębienia z osiadania, 4 - powierzchnie dużych stożków usypiskowych.
Wesoły.
Ryc. 8.28. Kolumna ilasta powstała w wyniku wyciskania się osadów piętra górnego w niżej położone próżnie jaskiniowe. Obszar Podwały (Piwnice). Rozdział 9 Ryc. 9.1. Profil mikroklimatyczny wejściowej części jaskini (А-Б) oraz strefy mikroklimatyczne jaskini (B) (według pomiarów 17.05.1981, 12 00 -12
30 ).
Ryc. 9.2. Zasadniczy model obiegu powietrza pomiędzy jaskinią a zewnętrzna atmosferą w ciepłym (A) i zimnym (Б) okresie roku: 386
1 - stosunkowo cieplejsze (+) oraz zimniejsze, chłodne (-) powietrze, 2 - kierunki cyrkulacji cieplejszego powietrza, 3 - kierunki cyrkulacji chłodniejszego oraz zimnego powietrza.
otworami (po wierceniach, drobnymi szczelinami itd.). Ryc. 9.4. Zawartość ditlenku węgla w powietrzu jaskiniowym (stan XI. 1982). Ryc. 9.5. Rozkład CO 2 w pionowym przekroju atmosfery jaskiniowej - na przykładzie wybranych korytarzy. Ryc. 9.6. Związek koncentracji CO 2 i CH 4 w powietrzu jaskini (wg pomiarów z 1981.r). Rozdział 10 Ryc. 10.1. Rozprzestrzenienie głównych grup mikroorganizmów w jaskini. Ryc. 10.2. Podobne do grzybów mikroorganizmy budujące żelazisto-manganowe stalagmity z obszaru Gollandskij Syr (fot. E. Galuskin). Ryc. 10.3. Aktywność mikrobiologiczna środowiska jaskiniowego na tle hydrodynamicznych oraz geochemicznych zmian w jaskini na technogenicznym etapie jej rozwoju.
jaskiniowym na technogenicznym etapie rozwoju jaskini. Ryc. 10.5. Mikroflora glonów oraz mchy rozwijające się na gipsowych ścianach korytarzy położonych w strefie przyotworowej (5-20 m) jaskini. Rozdział 11 Ryc. 11.1. Schemat warunków formowania się wypełnienia szczelin w gipsach oraz warstwy wapienia ratyńskiego w rejonie jaskini. Ryc. 11.2. Etapy powstawania jaskini Zołuszka. Ryc. 11.3. Krasowe deformacje osadów nadgipsowych: A - fałdy krasogeniczne w północno-wschodniej skarpie kamieniołomu, Б - fałd: zbliżenie, В - fragment fałdu - skrzydło monoklinalne (fot. S. Wołkow).
otoczenia: 1 - strefa rozwoju próżni podziemnych wzdłuż uskokowej doliny rzeki Pacak, 2 - strefa nałożenia się dużych korytarzy jaskiniowych (miejsca koncentracji wypływu ascenzyjnego) oraz peryferycznej części strefy reliktowych deformacji nadgipsowych, przeważnie wypełniona, 3 - strefa wieloetapowych krasowych deformacji (fałdowań) związana z uskokiem.
interpretacja (za materiałami A. Klimczuka): A - schemat anomalii krasowych, Б - zinterpretowany obraz anomalii na ryc. А, С - fragment planu jaskini Zołuszka (dla porównania). Ryc. 11.7. Porównanie rozmiarów Zołuszki oraz największych jaskiń gipsowych Podola - Optymistycznej i Jeziornej: A - Optymistyczna, Б - Jeziorna, В - Zołuszka. 387
Rozdział 12 Ryc. 12.1. „Wzdęcie" podstawy warstwy wapienia ratyńskiego na obszarze Wejściowym jaskini: A - lewa cześć, Б - prawa cześć.
obserwacji w jaskini: A - nierówna granica kontaktu, Б - nisza korozyjna na kontakcie wapieni i gipsów.
(jaskinia Kryształowa, Podole). Ryc. 12.4. Północna ściana kamieniołomu ze studnią betonową (będącą sztucznym wejściem do jaskini) u jej podnóża. Po prawej - hałdy, pokrywające skarpę gipsowa z otworami wejściowymi do jaskini.
jaskini. Ryc. 12.6. Kaptaż studni wejściowej do jaskini ze strony ukraińskiej na lewym zboczu doliny rzeki Pacak. Podpisy do tabel Tabela 1.1. „Przyrost" długości jaskini w okresie 1977-2002. Tabela 3.1. Skład chemiczny gipsów z kamieniołomu Mamalyżskiego (próbki pobierane co metr od spągu do podnóża warstwy gipsów). Tabela 5.1. Główne parametry morfometryczne obszarów jaskiniowych Zołuszki (dane na koniec roku 1999). Tabela 5.2. Parametry pola jaskiniowego oraz bloku jaskiniowego dla obliczenia wskaźników K s i K
v Tabela 5.3. Stopień wypełnienia osadami próżni jaskiniowych poszczególnych obszarów Zołuszki Tabela 6.1. Wahania poziomu wody w niektórych zbiornikach-jeziorach jaskiniowych (dane obserwacji z 08.11.1981 w porównaniu do obserwacji z 20.09. 1981). Tabela 6.2. Mineralizacja wód występujących w kamieniołomie Krywskim, w g/l (wg Woropaj, Korzyk, Kostiuk, 1985). Tabela 6.3. Skład chemiczny (zawartość różnych soli) wód podziemnych uczestniczących w obiegu wody w bloku jaskiniowym Tabela 6.4. Skład chemiczny wód podziemnych uczestniczących w obiegu wody w bloku jaskiniowym (dane uśrednione dla każdego rodzaju wód). Tabela 6.5. Mikroelementy w wodach podziemnych uczestniczących w obiegu wody w bloku jaskiniowym (dane uśrednione dla każdego rodzaju wód). Tabela 6.6. Intensywność rozpuszczania gipsów w wodach jezior-zbiorników jaskiniowych (wg Aksem, Klimczuk, 1988). Tabela 7.1. Ilość dużych zawalisk w obrębie wybranych obszarów jaskini (większa część jej powierzchni). Tabela 7.2. Podział pola nadjaskiniowego na strefy według zagrożenia zapadliskowego. Tabela 8.1. Skład granulometryczny iłów jaskiniowych w porównaniu do osadów gliniasto- węglanowych jaskini (dane S. Wołkow) Tabela 8.2. Właściwości fizyczne osadów rezydualno-detrytycznych gliniasto- węglanowych oraz mechanicznych (ilastych) osadów wodnych Zołuszki (wg Wołkow, Andrejczuk, 1985). 388
Tabela 8.3. Skład chemiczny różnych typów osadów jaskini Zołuszka (materiały S. Wołkow, W. Andrejczuk). Tabela 8.4. Skład spektralny (mikroelementy) różnych typów osadów jaskini Zołuszka (materiały S. Wołkow, W. Andrejczuk). Tabela 8.5. Skład chemiczny związków Fe i Mn z jaskini Zołuszka (wg S. Wołkow ,1990, zmienione, uzupełnione). Tabela 8.6. Średnie zawartości metali w osadach jaskiniowych Zołuszki, 10 -2 % (wg S. Wołkow i In., 1987). Tabela 8.7. Zawartość materii organicznej w różnych typach osadów Zołuszki (dane S. Wołkowa, 1990, uzupełnione). Tabela 9.1. Parametry mikroklimatyczne przyotworowej części jaskini (od wejścia do Sali Czerniowickich Speleologów) według pomiarów 17.05.1981 w godz. 12 00 -12
30 oraz 15
00 - 15 30 .
Tabela 9.3. Zmiany zawartości CO 2 (%) w powietrzu jaskiniowym w obniżonych punktach korytarzy przy jeziorach. Tabela 9.4. Zawartość (w %) metanu oraz ditlenku węgla w różnych punktach jaskini (dane pomiarów z 26.04.1983). Tabela 10.1. Względna aktywność chemiczna różnych typów mikroorganizmów w jaskini Zołuszka. 389
Summary In March 2007 there was a 30 th anniversary of a discovery of the Zoloushka (Cinderella) Cave, which is one of the largest gypsum caves in the world. Until now over 90 km of galleries of a total volume of 0.65 mln m 3 have been mapped. The cave labyrinth was accidentally uncovered in the wall of gypsum quarry in 1946, but it was not penetrated by speleologists until 30 years later. From the very beginning of penetration, the cave focused the attention of many speleologists and later - geographers and geologists. It became a notable supplement of the "pleiad" of the largest gypsum caves, which were investigated in the area of the neighbouring region - Podolia. It appeared however not very similar to them: as compared to the Podolia cave systems the Zoloushka Cave shows larger volume and it is more filled with clayey sediments. The cave galleries developed mainly in the upper part of the gypsum layer, which resulted in many sections of collapsed corridors. The main feature of the Zoloushka Cave is fact, that it was artificially uncovered (in the quarry wall) and it not became accessible until the gypsum layer was drained by pumping out karst water. The quarry exposed rich groundwater reservoir - large karst aquifer. Gradual deepening of the quarry caused the increase of outflow intensity and the increase of the volume of the pumped-out water. In the late 1960s, when the larger part (18-20m) of the gypsum layer (total thickness 24-26 m) was uncovered, the karst system had been already drained. Groundwater, marking the surface of a depression cone, was preserved only in the lowest parts of the labyrinth. The karst system became accessible to investigations. The Zoloushka labyrinth was artificially uncovered in the moment when it was almost totally filled with water (i.e. showed phreatic hydrodynamic conditions). The caves from Podolia area underwent this stage tens of thousand years earlier. Modern draining and younger age of the Zoloushka Cave determined a specific character of its internal relief (increased moisture of deposits, lack of secondary gypsum forms which are so typical for Pololian's caves), and the activity of different processes (roof subsidence, sediment drying/draining, water flows between different areas, etc.), which accompanied a sudden conversion from water-filled chambers to empty ones. It became clear from the very beginning that a new object, extremely interesting from a scientific point of view was discovered. It made a unique opportunity to carry out multi-sided investigations. Many phenomena and features were observed by speleologists for the first time. Morphological features of the cave, like large cylindrical wells created by confined underground water, evidence undoubtedly a phreatic origin of the cave system and they played an important role while studying problems of karst development in this region and creating new (artesian) regional conception of speleogenesis. The abundance of iron-manganese deposits in the cave attracted the attention of geochemists, who determined the presence of numerous geochemical processes which occurred when the cave became drained. The cave made it possible for speleologists to study the mechanisms of sinkhole development, which is extremely important while evaluating karst hazards. The cave sediments contain numerous carbonate insertions (lithified filler of relict fissures in gypsum), which make it possible to reconstruct important palaeogeographic, palaeotectonic and palaeokarstic events. During all these years the cave have been well recognised. This work represents a kind of summary of all the hitherto achievements and has a general and complex character. Many problems however are still open. Therefore the aim of this work is not only to present general results of the investigations which have been carried out in the 390
Zoloushka Cave, but also to attract the interest of specialists of different fields in order to enlarge and intensify the investigations in the cave itself and its surrounding. The work consists of 12 chapters, references, appendixes, and it contains 188 figures. The first chapter concerns the history of the cave discovery and studies. Three stages of investigations were distinguished: 1 - 1977-1982, 2 - 1983-1987, 3 - 1988 - until now. This chapter presents the history of the labyrinth mapping and describes in details the range of scientific investigations (including speleomedicine) which were carried out in each of the distinguished stages. The bibliography concerning the Zoloushka Cave (about 200 works) is discussed and about 60 authors are mentioned. The second chapter shows natural conditions and karst of the region including the direct surrounding of the cave. The cave is situated in Eastern Europe, in the southern part of Western Ukraine (Northern Bukovina), in the place where the borders of three countries - Ukraine, Moldova and Romania join together. One of these borders - Moldavian-Ukrainian - goes directly above the cave and divides it into two parts: larger, north-western part which belongs to Ukraine, and smaller, north-eastern part which belongs to Moldova Republic. The area of gypsum karst of the Western Ukraine which contains the world largest cave-labyrinths including Zoloushka Cave, is connected with evaporite layer of Miocene age. Gypsum and anhydrite rocks surround north-eastern part of the Carpathian arch from Moravia (Czech Republic) and Upper Silesia (Poland), via Western Ukraine region to Lipkany (Moldova) and Jassa (Romania). This chapter presents geology, tectonics and groundwaters of this region as well as land relief and rivers system. Specific natural conditions and karst in the direct surrounding of the cave are described in details. The third chapter describes aspects of geological environment of the cave. A detailed description includes lithological, structural-textural and physical features, chemical composition and microelements of both the sediments underlying the gypsum and overlying the lithofacial complexes. A complex lithological characteristic of the gypsum as a karstified rock is presented including its x-ray-structural features, solubility, primary inclusions and secondary changes. Deformations which developed in the sediments overlying gypsum layer conditioned by activity of karst processes are described. The fourth chapter concerns problems of speleomorphogenesis. The first part of the chapter discusses general morphological characteristics of the cave and distinctive features of the cave net. Main groups of features of speleomorphogenesis are distinguished (structural, hydrodynamic, textural, etc). Taking into account main morphogenetic factors, four hierarchical horizons of cave elements have been distinguished and described in details, i.e. macro (cave areas), mezo (corridors, galleries, wells, etc.), micro (morphological imposed elements of pressure origin - niches, domes, pipes, etc.) and nano (corrosion microrelief on walls). The second part of this chapter concerns the analysis of the genetic relationship of cave morphology with fissure net in gypsum (structural factor). Features, types and parameters of gypsum fissuring are described, as well as fissure development according to evolutional-historical rule (primary lithogenic fissures - tectonic fissures - hipergenic (weathering) fissures - technogenic fissures). Much attention was paid to stage character and succeeding development of fissuring, main factors of its evolutionary transformations from Miocene until now, and to its importance to karst development and speleogenetic role. A special attention was paid to problems of tectonic modifications of lithogenic fissures, transformation of primary lithogenetic polygonal net systems into secondary (systemic) ones and speleomorphogenetical results of this process. 391
Relicts of primary fissuring - lithified fillers of primary fissures, have been discussed in details as well as its relation to primary fissures (co-evolution) and its role in speleo- morphogenesis. Tectonic fissures and faults are described as well as their transformation and speleogenetic role in hipergenic and anthropogenic stage of gypsum series evolution. In the third part of this chapter the role of hydrodynamic factor of speleo- morphogenesis is analysed. Basing on principal differences of water circulation in mountain karst and plain (platform) karst, a detailed speleogenetic conception is presented to explain the cave origin influenced by confined water (as a result of uncovering of hydrodynamicaly covered artesian groundwater complex). The phenomenon of hydrodynamic competition (concurrency) is assumed to be a main factor responsible for morphogenetic effects. Its common occurrence was favoured by structural conditions (fissure-structural unconformity of gypsum, differentiation of hydrodynamic openness of fissures) and also confined character of groundwater. Morphogenetic results of hydrodynamic competition within a micro level (the cave as a whole and cave areas - uneven development of karst, pseudo-horizontality), mezo level (diversity and "morphopathology" of mezoelements, developed and underdeveloped types of cross- sections, "blind" and under-sized forms, etc.) and micro level (uneven karstification of fissures). Some models of development of different multi-level corrosion elements (canyons, chambers, cylindrical wells, blind domes, rosary-shaped fissures, etc.) are proposed. Among other hydrodynamic situations of speleomorphogenesis (apart of hydrodynamic competition of fissures) a lateral component of groundwater flow under gypsum layer, and also isolation of some parts of cave corridors by clayey sediments from soluble influence of water are discussed. In the fourth part of this chapter a speleomorphogenetic importance of gypsum texture is discussed. The influence of the size of gypsum crystals and their dislocation (bedding, concentric structures, etc.) on solubility and its morphological results are shown. Other factors/premises of morphogenesis include filler of primary fissures in gypsum (coulisses), and also rarely occurring insertions. жүктеу/скачать 15,58 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|