Глава 8. Отложения пещеры

Остаточные отложения Золушки представлены рыхлым карбонатно-

суглинистым материалом. Помимо нерастворимого, преимущественно глинистого, 

остатка гипсов в нем присутствует в разном количестве песчано-карбонатный 

материал кулис - заполнителя первичных трещин. В составе карбонатно-суглини-

стых отложений преобладают (30%) частицы размером 0,01-0,15 мм. Содержание в 

них глинистого компонента, равное 28,5%, позволяет отнести их к суглинкам. 

Поликомпонентный состав и гранулометрическая неоднородность данного типа 

отложений объясняются условиями их образования. Остаточные отложения 

формировались на ранних этапах развития лабиринта, когда обрушения сводов 

случались редко (вследствие незначительных еще размеров галерей) и глинистый 

материал перекрывающих отложений поступал в пещеру в небольшом количестве. 

Пещерные галереи были в то время целиком заполнены карстовыми водами. Осадок 

от растворения гипсов медленно оседал на голые гипсовые днища трещин и ходов. 

Высокая химическая чистота гипсов позволяет предположить, что общее количество 

остаточных отложений должно быть в пещере незначительным. При «чистом» 

объеме исследованной части пещеры, равном примерно 0.65 млн. м

3

 (без учета 

объема занимаемого отложениями), что соответствует 650 000 м

3

 растворенного 

гипса, объем нерастворимого остатка может быть оценен приблизительно в 11 000-

14 000 м

3

. Если остаточный материал условно распределить по изученной площади 

лабиринта получим слой, мощностью 7-9 см. 

Исследования, проведенные с помощью ручного бура (более 30 скважин, 

пробуренных в днищах ходов до их гипсового основания) позволили установить, что 

остаточный материал залегает в основании пещерных толщ в виде слоя, мощностью 

от 0 до 0,5 м и более, что существенно превышает расчетную среднюю. В местах 

значительных скоплений материал имеет рыхлое, пористое сложение с выраженным 

преобладанием карбонатной составляющей (тонкозернистый кальцит). Карбонатные 

зерна эродированы, имеют ажурную форму, указывающую на их выщелачивание. 

Вещество карбонатов сцементировано глиной, в отдельных случаях поры выпол­

нены кристалликами барита. Встречаются в отложениях мелкие кристаллики 

родохрозита, характерные для перекрывающих гипсы хемогенных известняков, а 

также трещинных кулис. 

Описанный литологический состав, а также характер фракций отложений 

коррелирует, в существенной мере, с материалом кулис. Это значит, что последние 

также являлись источником вещества для карбонатно-суглинистых отложений в 

днищах ходов, причем основным. Разрушение карбонатных кулис могло происходить 

на тех же ранних этапах развития полостей - вследствие тектонических подвижек 

(см. Главу 4). Полуразрушенные, торчащие, с отверстиями и т.д. кулисы -

характерный элемент пейзажа пещеры (рис. 4.16, 4.17) Не случайно, ареал 

наибольшего распространения и наиболее мощных скоплений карбонатно-

суглинистых отложений совпадает с восточными районами пещеры (рис. 8.1), 

характеризующимися наибольшей плотностью кулис (например, район 

Дальневосточный). 

Обычно карбонатно-суглинистые осадки залегают в основании разреза 

пещерных отложений, перекрываясь глинами (рис. 8.2). Однако в небольших по 

размеру ходах верхнего яруса они часто образуют первый и единственный слой, 

перекрываясь лишь маломощной пленкой тонкодисперсного глинистого материала. 

Участки эти, как правило, совпадают с районами значительного распространения 

кулис и относительно малых объемов галерей (как, например, в районе 

Дальневосточном). Последнее обстоятельство определяет отсутствие глин над 

215 

Рис. 8.2. Характерные разрезы толщ отложений в днищах пещерных ходов 

216 

слоем карбонатных суглинков: ввиду небольших объемов здесь мало участков 

обрушения сводов - источника глинистого материала. 

В ходах-каньонах среднего яруса карбонатно-суглинистые отложения перекры­

ваются мощной (0,5-5,0 м и более) толщей пещерных глин. Следует, однако, заме­

тить, что слой карбонатно-суглинистых осадков не имеет сплошного распростра­

нения в пещере: во многих скважинах он отсутствует. 

Таким образом, остаточные отложения пещеры представляют собой 

полигенетические (оседание нерастворимого остатка и материала разрушенных 

кулис) поликомпонентные образования, возникшие на ранних этапах развития 

пещеры. Физические свойства и гранулометрический состав отложений этого типа 

приведены в таблицах 8.1 и 8.2, а их химический и микроэлементный состав 

отражен в таблицах 8.3 и 8.4. Из таблиц следует, что главной особенностью состава 

отложений является значительная вариабельность составляющих их компонентов. 

Содержание СаСO

3

, например, изменяется в отложениях от 4 до 55%. Изменчивость 

компонентных отношений указывает на разные источники материала в этом типе 

отложений и отражает их образование под воздействием нескольких факторов-

обстоятельств. Не исключено также, что существенную роль в их составе играет 

примесь материала карбонатных новообразований (см. 8,5 - Отложения 

проблемного генезиса). 

Образование карбонатно-суглинистых отложений, представляющих собой, 

главным образом, смеси остаточных (от растворения гипсов) и терригенных (от 

разрушения кулис) компонентов, имело место на протяжении всей истории 

развития пещеры. Однако их накопление «в чистом виде» происходило, главным 

образом, на более ранних этапах развития пещеры. Позже, по мере увеличения 

размеров галерей и все более активного поступления в пещеру обвального 

материала, они седиментировали вместе с глинистым (обвально-осыпным) материа­

лом, повышая в некоторой степени его карбонатность, а также образуя в нем (при 

разрушении кулис) локальные скопления рыхло-выщелоченных карбонатов. 

8.2. Водные механические отложения 

Отложения этого типа представляют собой механически осадившиеся в водной 

среде образования. Их спектр, и прежде всего, гранулометрический состав, носят 

производный от характера движения подземных (а также инфлюационных) вод 

характер. Чем выше скорость движения воды, тем выше ее транспортирующие 

способности и, следовательно, размер переносимых и осаждаемых обломков и 

частиц. Подземные реки с турбулентным течением способны транспортировать 

обломки песчаного, гравийно-галечного и даже валунного размеров. Во фреати-

ческих условиях, с застойным характером водообмена, подземные воды лишены 

какой-либо транспортирующей силы. В целиком обводненных полостях карстовых 

водоносных горизонтов медленно движущиеся воды играют роль пассивной среды, в 

которой седиментирует, от случая к случаю, материал обрушения сводов (наряду с 

постоянно отлагающимся остаточным материалом). Соответственно, состав отложе­

ний определяется составом обвального материала, а характер их залегания -

особенностями обрушения и динамики водной среды. Рассмотрим под этим углом 

образование водных механических отложений в Золушке. 

Наибольшее распространение в пещере среди отложений этого типа имеют 

серые тонкослоистые глины. Они покрывают основания стен и днища ходов слоем 

разной толщины - от тонкой (менее 1 мм) пленки до слоистых толщ, мощностью 6-8 

217 

(а возможно и более) метров. Наибольшей мощности глины достигают в ходах 

каньонного яруса, иногда заполняя его целиком (см. главы 4 и 5). Количество 

глинистых накоплений в пещере определяется объемом и морфологией разных ее 

участков. Чем крупнее размеры галерей, тем больше в них глин. Мощность 

последних особенно значительна в случае пространственной связи галерей верх­

него и среднего яруса. 

Обилие глин в крупных галереях и залах объясняется наличием здесь больше­

го числа высыпок перекрывающих отложений - основного источника глинистого 

материала. По мере удаления от высыпок мощность глин убывает, а их гипсомет­

рическая поверхность снижается. Связь с высыпками объясняет исключительную 

неравномерность заполнения пещерного пространства глинами. На мощность 

отложений в большой мере влияет также морфология галерей: в понижениях она 

(мощность), как правило, больше. Во многих местах пещеры глины залегают на 

карбонатно-суглинистых образованиях (рис. 8.2). 

Процесс формирования пещерных глин представляется следующим. Вплоть до 

момента вскрытия обводненного пещерного коллектора карьером, в пещере имели 

место периодические многочисленные обрушения сводов, при которых в водную 

среду поступал глинистый материал верхнебаденских отложений (см. главу 7). При 

обрушении, в водной среде происходила его частичная дезинтеграция с образова­

нием большого количества глинистой взвеси - мути, состоящей из мельчайших 

частичек (тонкодисперсная фракция). Более крупные частицы осаждались в радиусе 

нескольких метров от вывала. Мельчайшие (глинистые) частицы надолго зависали в 

относительно плотной минерализованной воде, образуя коллоиды. Нахождению 

коллоидных частиц во взвешенном состоянии способствовал одинаковый знак их 

заряда с микрочастицами среды. Коллоидные взвеси мигрировали вместе с 

подземными водами (1-3 м/сутки), медленно оседая на днища и стены галерей, а 

также на выступы в их сводах. 

В процессе естественного подводного отмучивания и замедленного переноса 

(в стабильной среде) происходило осаждение частиц более-менее одинакового 

размера (коллоидные). Образованные ими глины имеют, поэтому, весьма однород­

ный состав (глинистая фракция составляет 90%) и состоят из тонкодисперсной 

фракции: 98% частиц имеют размеры 0,05 мм (табл. 8.1). Это определяет их 

основные физические свойства: высокую пористость (68%) и влажность, значитель­

ное количество вмещаемых поровых вод, пластичность (число пластичности 

достигает 0,48) (Волков, Андрейчук, 1985). Объемная масса грунта ненарушенной 

структуры - 1,47 г/см

3

, объемная масса скелета - 0,88 г/см

3

. 

По сочетанию упомянутых свойств глины пещеры уникальны (табл. 8.2). 

Особенно поражает их липкость. Каждый, кто побывал в пещере, помнит, как тяжело 

вытаскивать сапоги из топкой грязи на берегу подземного озера или отмывать руки 

от намертво присохшей к коже глины. Исключительные пластические свойства глин 

побуждали многих спелеологов к „пещерной скульптуре". Особенно много фигур 

вылеплено из глины в центральном зале пещеры - Зале Черновицких Спелеологов. 

Символом зала и пещеры в целом стало глиняное изваяние Золушки (рис. 8.3). 

Таким образом, в условиях водной среды происходила естественная 

дезинтеграция обвальных верхнебаденских глин и их фракционирование с образо­

ванием нового типа глинистых отложений с оригинальными физико-

механическими свойствами. Сформированные таким образом глинистые отложения 

можно назвать пещерными фреатическими глинами лишь условно (образованные 

во фреатической среде), так как источником материала для них послужили не 

остаточные отложения, как в известняковых пещерах, а перекрывающие отложения. 

218 

Гранулометрический состав пещерных глин в сравнении с суглинисто-

карбонатными отложениями (по данным С. Волкова) 

Таблица 8.1 

Исключительные пластические свойства и высокая водоемкость глин предо­

пределили формирование в пещере целого ряда их своеобразных „натечно-

гравитационных" форм - сталактитов и „натечных покровов" с оригинальной 

поверхностью (рис. 8.4, фотоприложение 4 и 5). Глины, некогда весьма влажные, 

покрывают известковые кулисы или свисают с их разрушенных фрагментов (рис. 

8.4-А). Неровные, пористые поверхности кулис служили прекрасным субстратом для 

осаждения взвешенных глинистых частиц. 

Физические свойства остаточных и деструкционных суглинисто-карбонатных 

отложений и водно-механических глин пещеры Золушка (по Волкову, 

Андрейчуку, 1985) 

Таблица 8.2 

При понижении уровня воды происходило увлекание вниз водонасыщенной 

глинистой массы с образованием своеобразных покровов (рис. 8.4-Б) и сталак­

титовых форм (рис.8.4-В,Г) (Зал Тысячи Сталактитов, Сталактитовый Кулуар). 

Стекание глинистых масс, отложенных на выступах и неровностях гипсовых стен и 

сводов, обусловило возникновение характерных «сталактитовых покровов», 

придающих пейзажам пещеры неповторимый характер (рис. 8.4-Д, Е). 

219 

Рис. 8.3. Скульптурное изваяние «хозяйки» пещеры - Золушки: 

А - глиняная Золушка в центре Зала Черновицких Спелеологов (сбоку за глинистым столом - также 

лепные фигуры людей) (фото Б. Ридуша), Б - изваяние крупным планом (фото С. Волкова) 

В разрезе пещерных глин обращает на себя внимание их отчетливо 

выраженная слоистость, точнее микрослоистость (рис. 8.5, фотоприложение 9). 

Толщина слоев колеблется от долей до нескольких миллиметров, в среднем 

составляя около 1 мм. Визуально слоистость прослеживается по чередованию 

слойков темно-серого и светло-серого цвета. Окраска светло-серых слойков 

обусловлена присутствием карбонатов и кварца. 

По мнению С. Н. Волкова (1990), слоистость глин имеет седиментационно-

диагенетическое происхождение и связана с диффузным перераспределением в 

осадке растворенного СO

2

, контролирующего выпадение кальцита из поровых вод. 

Направление диффузии определялось изменениями пористости осадка, зависящей, 

в свою очередь, от распределения глинистых и более крупных частиц. Изучение глин 

под микроскопом показало, что распределение в них алевритовой и песчаной 

примесей ориентировано параллельно поверхностям напластования. Осаждение 

кальцита имело место в ламинарных зонах, обогащенных более крупнодисперсным 

материалом (с более крупными порами), где происходило падение концентрации 

СO

2

 (рис. 8.6). 

Мелко(микро)слоистый характер глин указывает на очень спокойную обстанов­

ку их седиментации. На удалении от места вывала глин формировались тонко­

дисперсные слойки с очень небольшими (менее 1 мкм) порами коллоидальных 

размеров. В ближней к обвалу части, наряду с глинистыми, оседали частички 

алевритовой и песчаной размерности, обусловливая возрастание размеров пор в 

осадке. Алевритовые, глинистые и карбонатные частицы поступали также в глины в 

виде нерастворимого остатка гипсов. 

Таким образом, водно-механическое преобразование вскрышных глин в 

пещерной среде сопровождалось также их диагенезом и привело к формированию 

глинистых осадков с иными структурно-текстурными свойствами - выраженной 

микрослоистостью и мегапелитовой микроструктурой. 

220 

Рис. 8.4. Натечно-глиняные образования на сводах и кулисах пещеры: 

А - сталактиты на известковой кулисе, район озера Фрагменты, Б - натечно-глиняный покров на стене 

кулисы, район Венеция, В - глиняные сталактиты, длиною до 15-20 см, район Метрополитен, Г — 

глиняный свод со «сталактитовым покровом», Сталактитовый Кулуар, Район Венеция (фото В. 

Андрейчука), Д - пещерный ход со сталактитами, Сталактитовый Коридор, район Венеция, Е -

пещерный ход со сталактитами, район Центральный (фото С. Волкова) 

221 

Рис. 8.5. Переслаивание (микрослоистость) пещерных глин. 

В верхней 15-сантиметровой (обнаженной) части разреза заметны две зоны: нижняя, с более мощными 

(до 1-2мм) пестрыми слойками, и верхняя - с более однородными по цвету слойками мощностью менее 

1 мм (фото С.Волкова) 

Рис. 8.6. Глинистые слойки под микроскопом (увеличение 120х). 

Белое вещество - кальцит, цементирующий кварцевые зерна (по данным С. Волкова) 

В процессе переотложения изменялись не только физико-механические свой­

ства и строение глин, но и их литологический, минеральный и микроэлементный 

состав. Основным глинистым минералом пещерных глин является монтмориллонит 

(60-70%, остальное - гидрослюда и каолинит). В перекрывающих гипсы косовских 

глинах содержание монтмориллонита в 1,5 раза ниже (до 50%). Пещерные глины 

обогащены также кремнеземом (около 50%) (табл. 8.3), но обеднены - по сравнению 

с исходным глинистым материалом - карбонатами (8-10%) и акцессорными минера­

лами. Микроэлементный состав глин отражен в таблице 8.4. Из его сравнения с 

составом перекрывающих глин следует, что пещерные глины обогащены элемента-

222 

ми из нерастворимого остатка гипсов (ассоциация Cu, Sn, Ba, V, Pb, Hf, Yb, Be, Ti, Sc, 

Zr, Cr, Ge, Ni, Zn, Mn, Ag, Y, Co, Mo) и элементами, связанными с диагенетическим 

(образование карбонатов и сульфидов) преобразованием осадка (ассоциация Mo, 

Mn, Со, Ni, Р, Ag, Zn) (Волков, 1990). 

Таким образом, пещерные глины Золушки представляют собой специфические 

образования. Их состав и свойства являются совокупным результатом седименто-

логических и диагенетических процессов, действовавших в подземной среде -

обводненном карстовом коллекторе. 

В привходовой части пещеры глинистый покров покрыт серым слоем пыли, 

придающим глинистым покровам белесую окраску. Светло-серая пыль представляет 

собой материал (гипс), втягиваемый в пещеру с воздушными потоками во время 

взрывов в карьере. 

8.3. Водные хемогенные образования 

Вскрытие пещеры карьером и откачка подземных вод привели к изменению 

химического состава карстовых вод, геохимических свойств (Eh, pH) среды и, 

соответственно, условий миграции и накопления химических элементов. Одним из 

ярких следствий техногенно-спровоцированных гидрогеохимических изменений 

явилось химическое осаждение из воды различных соединений. Наиболее 

характерными типами водно-хемогенных осадков, сформировавшихся в пещере, 

являются отложения гидрооксидов железа и марганца, а также туфогенные 

карбонатные образования. 

Проблема гидрооксидов Fe и Mn, представленных в пещере весьма широко и 

отличающихся большим агрегатным разнообразием, является, наряду с проблемой 

спелеогенеза, наиболее сложной и интересной в научной проблематике пещеры. Ей 

посвящены многочисленные публикации (Андрейчук, Коржик, 1984; Андрейчук, 1987; 

Волков, Андрейчук, 1986; Волков, Андрейчук, Смирнов, Янчук, 1987; Волков, 

Смирнов, Янчук, 1987; Волков, 1990; Andrejchuk, Klimchouk, 2001; и др.), а также 

кандидатская диссертация С.Н.Волкова (1988). Несмотря на выяснение принципи­

ального механизма образования этого типа отложений многие вопросы до сих пор 

остаются неясными. 

Железо-марганцевые образования встречаются в пещере повсеместно. Они 

«окрашивают» пещеру - днища ходов, основания стен, кулисы, а иногда своды - в 

пестрые цвета (черный, красный, оранжевый, желтый), придавая подземному 

пейзажу неповторимый колорит (рис. 8.7). Цветовым контрастам пещера обязана 

своим названием: девушки-спелеологи, испачканные красно-черной грязью, по 

выходе из пещеры напоминали своим видом Золушку из известной сказки Шарля 

Перо. 

8.3.1. Формы нахождения гидроксидов Fe и Mn в пещере 

Гидроксиды Fe и Mn залегают в пещере в виде пленок, слоев, пластовых 

тел, сажистых скоплений, порошковых покрытий, а также образуют гроздье-

видные, почковидные, сталактитоподобные и сталагмитоподобные агрегаты. 

Разнообразие форм нахождения гидрооксидов обусловлено как механизмами 

формирования, так и особенностями их последующего преобразования. 

223 

Наиболее распространенным среди гидрооксидов образованием являются 

оранжевые, желтые пленки гидроксидов железа и черные - марганца (рис. 8.8, 

фотоприложения 6 и 7). Имея разную толщину (0,1-1,0 мм) и, соответственно, 

оттенок, они повсеместно покрывают поверхности различных элементов пещерного 

рельефа. Часто пленки и прослойки гидроксидов образуют плоскости напластования 

в серых пещерных глинах, но только в верхней (0-20 см) части их разрезов. Они 

отслаиваются, обнаруживая себя при прилипании влажных серых глин к обуви (рис. 

жүктеу/скачать 15,58 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: