Wiaczesław Andrejczuk Вячеслав Андрейчук
жүктеу/скачать 15,58 Mb. Pdf көрінісі
|
| Uniwersytet Śląski Wydział Nauk o Ziemi (Polska) Национальная Академия наук Украины, Министерство образования и науки Украины
Таврический национальный университет им. Вернадского Украинский Институт спелеологии и карстологии (Украина)
Sosnowiec - Simferopol Сосновец - Симферополь 2007
Redaktor serii Nauki o Ziemi: Prof. Andrzej T. Jankowski Редактор серии Науки о Земле: Проф. Анджей Т. Янковский Nr.43
Recenzent: Aleksander Klimczuk Рецензент: Александр Климчук Copyright © 2007: Wydawcy: Wydział Nauk o Ziemi UŚ - Ukraiński Instytut Speleologii i Krasologii Nacjonalnej Akademii Nauk Ukrainy oraz Ministerstwa Oświaty i Nauki Ukrainy Издатели: Отдел Наук о Земле Силезского университета - Украинский Институт спелеологии и карстологии Национальной Академии наук Украины и Министерства образования и науки Украины Ul. Będzińska 60, 41- 200 Sosnowiec, Polska - Ул. Бенджиньска 60, 41-200 Сосновец, Польша Prospekt Wiernadskogo 4, 95- 007Symferopol, Ukraina - пр. Вернадского 4, 95-007Симферополь, Украина © Wiaczesław Andrejczuk © Вячеслав Андрейчук ISBN 978-83-87431-82-2 ISSN 1895-6777 Druk: Pracownia Komputerowa Jacka Skalmierskiego, Gliwice, Polska Печать: Компьютерная лаборатория Яцека Скальмерского, Гливице, Польша
Содержание От автора Глава 1. Изучение пещеры
Глава 2. Природные условия и карст района пещеры 2.1. Локализация пещеры 2.2. Западно - Украинский регион гипсового карста 2.3. Тектоника, геологическое строение и подземные воды 2.4. Рельеф и гидросеть 2.5. Карст района пещеры 2.6. Долина Прута на участке пещеры Глава 3. Геология пещеры 3.1. Подстилающие породы 3.2. Гипсы и хемогенные известняки 3.3. Перекрывающие породы Глава 4. Морфология пещеры 4.1. Общие морфологические особенности и факторы морфогенеза 4.1.1. Сеть ходов пещеры 4.1.2. Морфологические элементы пещерной сети 4.2. Связь морфологии пещеры с сетью трещин в гипсах 4.2.1. Трещиноватость гипсов 4.3. Гидродинамический фактор спелеоморфогенеза 4.3.1. Особенности водообмена в горном и равнинном карсте 4.3.2. Гидродинамическая конкуренция 4.3.3. Прочие гидродинамические обстоятельства спелеоморфогенеза. 4.4. Структура и текстура гипсов как фактор спелеоморфогенеза 4.4.1. Структура гипсов как морфогенетическая предпосылка 4.5. Прочие факторы-предпосылки морфогенеза Глава 5. Морфологическая структура пещерного лабиринта 5.1. Морфолого-морфометрическое районирование пещеры 5.2. Морфолого-морфометрические и физиономические особенности пещерных районов 5.3. Общие морфометрические закономерности 5.3.1. Морфометрические показатели 5.3.2. Морфометрическая дифференциация пещерного пространства Глава 6. Пещерные воды 6.1. Водообмен в пещерном блоке 6.2. Гидрохимия вод Глава 7. Обрушение сводов пещеры и образование провалов 7.1. Образование провалов над пещерой 7.1.1. Стадии провального процесса 9 11 11 16 19 19 21 23 28 30 37 43 43 44 59 66 66 66 66 78 79 103 103 105 118 122 122 124 127 127 127 162 165 167 175 175 184 194 194 195 3
7.1.2. Распространение обрушений на пространстве пещерного поля 7.2. Техногенная активизация провального процесса 7.3. Оценка опасности провалов над пещерой Глава 8. Отложения пещеры 8.1. Остаточные и деструкционные отложения 8.2. Водные механические отложения 8.3. Водные хемогенные образования 8.3.1. Формы нахождения гидроксидов Fe и Mn в пещере 8.3.2. Состав гидрооксидов Fe и Mn 8.3.3. Образование гидроксидов 8.4. Обвально-осыпные отложения 8.5. Отложения проблемного генезиса 8.6. Деформации в отложениях 8.7. Проблемные вопросы формирования отложений пещеры Глава 9. Микроклимат пещеры 9.1. Воздухообмен 9.2. Газовый состав воздуха Глава 10. Жизнь в пещере и ее геохимическая роль 10.1. Микробиологические исследования в пещере 10.2. Виды микроорганизмов в пещере 10.3. Геохимическая роль микроорганизмов Глава 11. Происхождение и возраст пещеры 11.1. Спелеогенетическая модель 11.2. Этапы формирования и возраст пещеры 11.2.1. Среднебаденский этап 11.2.2. Верхний бадений - нижний сармат 11.2.3. Средний сармат - мезоплейстоцен 11.2.4. Неоплейстоцен - голоцен (Q 3 - Q 4 ) 11.3. Размеры пещеры 11.4. Золушка и региональные аспекты спелеогенеза 11.5. Проблемные вопросы генезиса пещеры Глава 12. Научное и практическое значение пещеры 12.1. Проблема геохимии Fe и Mn в карстовых полостях 12.2. Проблемы палеокарста и палеогеографии региона 12.3. Консолидация гипсового осадка и образование первичных трещин 12.4. Охрана и рациональное использование пещеры Заключение Литература Приложения и фотоприложения Дополнения
4
Spis treści Od autora Rozdział 1. Historia poznania jaskini
Rozdział 2. Warunki przyrodnicze i kras rejonu jaskini 2.1. Lokalizacja jaskini 2.2. Zachodnio-Ukraiński region krasu gipsowego 2.3. Tektonika, budowa geologiczna oraz wody podziemne 2.4. Rzeźba i stosunki wodne 2.5. Kras rejonu jaskini 2.6. Dolina Prutu w rejonie jaskini Rozdział 3. Środowisko geologiczne jaskini 3.1. Skały podłoża 3.2. Gipsy i wapienie chemogeniczne 3.3. Skały przykrywające Rozdział 4. Morfologia jaskini 4.1. Ogólne osobliwości morfologiczne oraz czynniki speleomorfogenezy 4.1.1. Sieć korytarzy jaskiniowych 4.1.2. Morfologiczne elementy sieci jaskiniowej 4.2. Związek morfologii jaskini ze szczelinami w gipsach 4.2.1. Szczelinowatość gipsów 4.3. Hydrodynamiczny czynnik speleomorfogenezy 4.3.1. Osobliwości obiegu wody w krasie górskim i równinnym 4.3.2. Konkurencja hydrodynamiczna szczelin 4.3.3. Inne okoliczności hydrodynamiczne 4.4. Struktura i tekstura gipsów jako czynnik speleomorfogenetyczny 4.4.1. Tekstura gipsów i mikromorfologia 4.5. Inne czynniki-przesłanki speleomorfogenezy Rozdział 5. Struktura morfologiczna labiryntu jaskiniowego 5.1. Regionalizacja morfologiczno-morfometryczna jaskini 5.2. Morfologiczno-morfometryczne oraz fizjonomiczne osobliwości poszczególnych części jaskini 5.3. Ogólne prawidłowości morfometryczne 5.3.1. Parametry morfometryczne 5.3.2. Zróżnicowanie morfometryczne przestrzeni jaskiniowej Rozdział 6. Wody jaskiniowe 6.1. Obieg wody w jaskini 6.2. Właściwości fizyczne i chemiczne wód Rozdział 7. Zapadanie stropów jaskini i powstawanie zapadlisk 7.1. Tworzenie się zapadlisk nad jaskinią 9 11 11 16 19 19 21 23 28 30 37 43 43 44 59 66 66 66 66 78 79 103 103 105 118 122 122 124 127 127 127 162 165 167 175 175 184 194 194 5
7.1.1. Stadia procesu zapadliskowego 7.1.2. Rozprzestrzenienie stref zawaliskowych w jaskini 7.2. Technogeniczna aktywizacja procesu zapadliskowego 7.3. Ocena zagrożenia zapadliskowego w rejonie jaskini Rozdział 8. Osady jaskiniowe 8.1. Osady rezydualne oraz detrytyczne 8.2. Wodne osady mechaniczne 8.3. Wodne chemiczne 8.3.1. Formy występowania wodorotlenków Fe i Mn w jaskini 8.3.2. Skład wodorotlenków Fe i Mn 8.3.3. Wykształcenie wodorotlenków 8.4. Osady zawaliskowe i osypiskowe 8.5. Osady problematycznej genezy 8.6. Deformacje osadów 8.7. Problemowe pytania formowania się osadów jaskini Rozdział 9. Mikroklimat jaskini 9.1. Obieg powietrza 9.2. Skład gazowy powietrza Rozdział 10. Życie w jaskini i jego rola geochemiczna 10.1. Badania mikrobiologiczne jaskini 10.2. Różnorodność gatunkowa mikroorganizmów jaskini 10.3. Geochemiczna rola mikroorganizmów Rozdział 11. Geneza i wiek jaskini 11.1. Model speleogenetyczny 11.2. Etapy rozwoju i wiek jaskini 11.2.1. Środkowobadeński 11.2.2. Górny baden - dolny sarmat 11.2.3. Środkowy sarmat - mezoplejstocen 11.2.4. Neoplejstocen - holocen 11.3. Rozmiary jaskini 11.4. Zołuszka a regionalne aspekty speleogenezy 11.5. Problemowe zagadnienia genezy jaskini Rozdział 12. Naukowe i praktyczne znaczenie jaskini 12.1. Problem geochemii Fe i Mn w próżniach krasowych 12.2. Problemy paleokrasu oraz paleogeografii regionu 12.3. Cementacja osadu gipsowego oraz formowanie się pierwotnych Szczelin 12.4. Ochrona i racjonalne wykorzystanie jaskini Zakończenie Literatura Załączniki i foto-załączniki Dodatki
6
Content From the Autor Chapter 1. History of the cave recognition
Chapter 2. Natural conditions and karst of the cave area 2.1. Location of the cave 2.2. Western-Ukrainian region of gypsum karst 2.3. Tectonics, geology and groundwater 2.4. Land relief and water relations 2.5. Karst of the cave area 2.6. The Prut valley in the cave area Chapter 3. Geological environment of the cave 3.1. Rocks of the substratum 3.2. Gypsum and chemogenic limestone 3.3. Covering rocks Chapter 4. Morphology of the cave 4.1. General morphological features and factors of speleomorphogenesis 4.1.1. System of cave passages 4.1.2. Morphological elements of cave system 4.2. Relation between the cave morphology and fissures in gypsum 4.2.1. Gypsum fracturing 4.3. Hydrodynamic factor of speleomorphogenesis 4.3.1. Features of water circulation in mountain karst and lowland karst 4.3.2. Hydrodynamic competitiveness of fissures 4.3.3. Other hydrodynamic circumstances 4.4. Structure and texture of gypsum as a factor of spleomorphogenesis 4.4.1. Gypsum texture and micromorphology 4.5. Other factors-premises of speleomorphogenesis Chapter 5. Morphological structure of cave's labyrinth 5.1. Morphological-morphometric regionalisation of the cave 5.2. Morphological-morphometric and physiognomic features of of individual parts the cave 5.3. General morphometric regularities 5.3.1. Morphometric parameters 5.3.2. Morphometric diversification of the cave's space Chapter 6. Cave waters 6.1. Water circulation in the cave 6.2. Physical and chemical properties of waters Chapter 7. Collapsing of cave's roofs and development of sinkholes
7
7.1. Development of sinkholes over the cave 7.1.1. Stages of collapse process 7.1.2. Expansion of collapse zones in the cave 7.2. Technogenic activation of collapse process 7.3. Assessment of collapsing hazard in the cave area Chapter 8. Cave sediments 8.1. Residual and detrical sediments 8.2. Water mechanical sediments 8.3. Water chemical sedyment 8.3.1. Forms of occurrence of Fe and Mn hydroxides 8.3.2. Content of Fe and Mn hydroxides 8.3.3. Forming of hydroxides 8.4. Collapse sediments 8.5. Sediments of problematic Genesis 8.6. Deformations in sediments 8.7. Problematic questions of cave sediments formation Chapter 9. Microclimate of the cave 9.1. Air circulation 9.2. Gas content of the air Chapter 10. Life in the cave and its geochemical role 10.1. Microbiological investigations of the cave 10.2. Species diversity of cave's microorganisms 10.3. Geochemical role of microorganisms Chapter 11. Genesis and age of the cave 11.1 Speleogenetic model 11.2. Stages of development and age of the cave 11.2.1. Middle Bodenian 11.2.2. Upper Badenian - Lower Sarmatian 11.2.3. Middle Sarmatian - Mesopleistocene 11.2.4. Neopleistocene - Holocene 11.3. Dimensions of the cave 11.4. Zoloushka and regional aspects of speleogenesis 11.5. Problematic questions of cave genesis Chapter 12. Scientific and practical importance of the cave 12.1. Problem of Fe and Mn geochemistry in karst cavities 12.2. Problems of palaeokarst and palaeogeography of the region 12.3. Cementation of gypsum deposit and formation of primary fissures 12.4. Protection and rational use of the cave Conclusions Bibliography Appendixes and photo-appendixes Additions
8
От автора 12 марта 2007 года исполнилось 30 лет с момента открытия одной из крупнейших гипсовых пещер мира - Золушки. К настоящему времени в ней закартировано более 90 км ходов, общим объемом 0,7 млн. м 3 . Пещерный лабиринт был вскрыт гипсовым карьером еще в 1946 году, однако лишь спустя 30 лет в него проникли спелеологи. Это были члены молодого спелеологического клуба г. Черновцы. С первых месяцев открытия пещера привлекла к себе внимание со стороны спелеологов, а позже - географов и геологов, медиков. Она стала достойным пополнением „созвездия" крупнейших гипсовых пещер, изученных в соседнем регионе - Подолии, однако оказалась непохожей на них. В отличие от подольских лабиринтов, она более объемна. В большей степени, чем лабиринты Подолии, Золушка заполнена глинистыми отложениями. Галереи пещеры заложены, главным образом, в верхней части гипсового слоя, поэтому в ней много обвальных участков. Главная особенность пещеры заключается в том, что она вскрыта искусственно (карьером) и стала доступной лишь в связи с осушением гипсов откачкой карстовых вод. Карьер вскрыл весьма обильный горизонт подземных вод - крупный карстовый коллектор. Этапное углубление карьера приводило к усилению водопритока и увеличению объема откачиваемых вод. С конца 60-х годов, когда был нарезан последний, третий уступ и гипсовый слой был вскрыт на большую часть (18-20 м) своей мощности (24-26 м), карстовый лабиринт оказался обезвожен. Подземные воды, фиксирующие поверхность депрессионной воронки, сохранились только в наиболее низких его частях. Пещерный коллектор стал доступен для обследования. Таким образом, лабиринт Золушки был вскрыт на этапе, когда пещера была еще почти целиком обводнена. Подольские лабиринты прошли этот этап на десятки тысяч лет раньше. Недавнее осушение и более молодой возраст пещеры пре допределили своеобразие ее внутреннего облика (повышенная увлажненность отложений, отсутствие вторичных гипсовых образований, столь характерных для пещер Подолии и т.д.) и активность различных процессов (обрушение сводов, усыхание отложений, перетоки вод между районами и др.), сопровождающих резкий переход полостей из обводненного состояния в сухое. Не только внешние отличия и несхожесть с другими пещерами Западно- Украинского региона привлекли к пещере всеобщее внимание. С самого начала стало ясно, что открыт новый, интереснейший с научной точки зрения объект, предоставляющий уникальную возможность для проведения разносторонних исследований. Со многими явлениями и процессами, наблюдаемыми в пещере, спелеологи столкнулись впервые. Морфологические особенности пещеры, например, крупные цилиндрические колодцы, образованные напорными водами, послужили несомненным доказательством фреатического происхождения лаби ринта и сыграли важную роль в установлении закономерностей развития карста в регионе, а также в становлении новой региональной концепции спелеогенеза. Широкое распространение в пещере железо-марганцевых отложений привлекло внимание геохимиков и позволило расшифровать многие геохимические процессы, происходившие в пещере при ее осушении. Пещера предоставила уникальную возможность для изучения механизма образования провалов, что весьма сущес твенно для оценки карстовой опасности. Распространенные в ней в большом количестве карбонатные кулисы - литифицированный заполнитель древних трещин в гипсах - позволяют осуществить важные палеогеографические, палеотек- тонические и палеокарстовые реконструкции. 9
За истекшие годы удалось сделать многое в изучении пещеры. Настоящая работа подводит, в определенной степени, черту под тем, что уже сделано, и носит комплексный, обобщающий характер. В процессе ее написания обнаружилось, однако, что в изучении пещеры существует множество пробелов. Многие вопросы носят еще дискуссионный характер. Поэтому, целью работы является не только обобщение результатов проведенных исследований, но и, в равной степени, привлечение внимания специалистов разных областей знания для расширения и углубления фронта исследовательских работ в пещере и районе. Книга написана на материале личных непосредственных исследований, наблюдений и размышлений автора. Однако спелеологические исследования редко являются уделом одиночек. В разное время, на разных этапах и в различных исследованиях автору помогали десятки спелеологов - энтузиастов и специалистов, которым выражаю свою признательность. Некоторые научные проблемы решались совместно с другими специалистами, например, вопросы геохимии пещеры - совместно с С. Н. Волковым. Обобщающий характер работы предопределил также широкое использование имеющихся по пещере публикаций разных авторов. Приведенный в конце книги список публикаций является на сегодняшний день наиболее полным по пещере. Он состоит из четырех отдельно озаглавленных частей: первая часть включает работы, посвященные непосредственно пещере, а также различным проблемным вопросам, связанным с ее изучением. Это работы, на которые в книге имеются непосредственные ссылки. Вторая часть представляет собой перечень публикаций, не использованных в первой части, но имеющих отношение к пещере (статьи, обобщения и т.д., в которых упоминается, срав нивается и т.д. пещера). В третьей части приведены все опубликованные на сегод няшний день спелеомедицинские работы по пещере (список предоставлен A.B. Бобылевым). Четвертая часть включает непосредственные публикации о пещере в средствах массовой информации (список составлен В. П. Коржиком). Хотелось бы особо отметить ту решающую роль, которую играют в подобных исследованиях спелеологи, занимающиеся первопрохождением и топографической съемкой лабиринта. Без их многолетних усилий были бы невозможны никакие последующие научные обобщения и выводы. В этом смысле они являются соавто рами данной публикации. С удовольствием и благодарностью отношу к ним спелеологов Черновицкого клуба «Троглодит»: В. Коржика, Б. Ридуша, А. Бобылева, П. Куприча, А. Рошку, К. Коробку, М. Христенко, Н. Дегтяренко, А. Филипца, В. Влада, В. Кухаря, И. Малимона, О. Луцив, О. Мулык, Ю. Добровольского, А. Григоренко, С. Войтышена, В. Войтышина, О. Гайдукова, В. Хлиповского, В. Синютку, Н. Венгер, Н. Катерынюк-Дегтяренко, Н. Скибу, Н. Ковбаснюка, Л. Гныдко, В. Малимона, Й. Ладыженского, Э. Бейгельмана, Л. Онищенко, В. Кабашнюка, М. Хлюстову, Т. Костив, И. Болгову-Христенко, Е. Томнюк, Т. Довбуш-Войтышину, Т. Герасимову, К. Палагуту, Л. Катерынюка, А. Лекарь, Т. Лекарь, А. Смирнова, С. Влада, А. Мельникова, Г. Гайдукову и многих других спелеологов, участвовавших в картировании лабиринта, в том числе - из других городов Украины, а также коллег-спелеологов из кишиневского клуба «Абис». Хотел бы искренне поблагодарить моих коллег и друзей из УИСК, известных специалистов: А. Б. Климчука - за тщательное рецензирование книги, неоднократные дискуссии, касающиеся проблемных положений, излагаемых в ней, а также Б. Т. Ридуша - за многочисленные уточнения и предложения по ее улучшению. Большую техническую помощь в подготовке рукописи к изданию оказали автору Славомир Пытель (макетирование), Влодимеж Павелчик, Лешек Литвин и Анна Келлер (компьютерная обработка рисунков). 10
жүктеу/скачать 15,58 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|