Глава 4. Морфология пещеры
4.1. Общие морфологические особенности пещеры и факторы
морфогенеза
4.1.1. Сеть ходов пещеры
В морфологическом отношении пещера представляет собой лабиринт,
состоящий из сети ходов (рис. 4.1). В строении рисунка сети обнаруживается ряд
закономерностей.
1. Закономерная ориентация составляющих ее элементов, позволяющая
характеризовать ее, в значительной степени, как «регулярную», «решет
чатую», «системную» и т.д.
Выраженная системность пещерной сети однозначно указывает на
определенную структурную предпосылку ее формирования. В качестве таковой
большинство исследователей карста региона считает тектоническую трещино-
ватость гипсов, в которых развита пещера. Исследования, проведенные в
последние 10-15 лет на сетях подольских пещер показывают, что вопрос о струк
турной предпосылке спелеоморфогенеза не может быть решен однозначно тектони
чески. Следует принимать во внимание также иные важные факторы, такие как
наличие в породах трещин иного (чем тектонические) происхождения (литогене-
тических).
2. Латеральная неоднородность пещерной сети
Сеть ходов пещеры в целом весьма неоднородна, внешний контур пещерного
поля очень извилистый. В пределах поля пещеры сильно закарстованные участки
(пещерные районы) чередуются со слабозакарстованными или незакарстованными
(межрайонные «целики»), площадь которых соразмерна или несколько уступает
площади пещерных районов. Интенсивно закарстованные сетевые участки, в свою
очередь, различаются по плотности, ориентации и величине образующих их ходов.
3. Внутрирайонная однородность сетей
В пределах закарстованных участков (внутри пещерных районов) сеть ходов
характеризуется сравнительной равномерностью в отношении плотности закар-
стования, ориентации и размеров ходов, а также их морфологического облика,
например сечений ходов. Это обстоятельство может свидетельствовать о гомоген
ном характере внутрирайонных структурных предпосылок или гидродинамических
условий их «проявления».
4.1.2. Морфологические элементы пещерной сети
Пещерное пространство лабиринта образуют морфологические элементы
нескольких размерных уровней: макро-, мезо-, микро- и нано. Разделение это имеет,
в значительной мере, условный характер. Оно имеет своей целью, прежде всего,
66
67
упорядочение фактов, однако не лишено классификационного смысла, поскольку за
каждым из морфологичеких уровней стоит определенный фактор-предпосылка или
их определенные сочетания (рис. 4.9).
Элементы макроуровня
К элементам макроуровня в пространстве пещеры могут быть отнесены,
прежде всего, пещерные районы, обладающие относительной морфолого-морфо-
метрической самостоятельностью (рис. 4.1, а также рис. 5.1). Среди районов отчет
ливо различимы менее закарстованные, в которых суммарная площадь целиков
между ходами существенно больше площади ходов (сетевые районы), и более
закарстованные, в которых площадь целиков меньше (40% и менее) суммарной
площади пустотного пространства (районы-колонные залы). В пещере преобладают
сетевые районы. Колонные залы образуют или самостоятельные районы (например,
район Зала Черновицких Спелеологов) или занимают значительную (часто
большую) часть определенного сетевого района (залы Античный в районе
Заблудших, Майский в районе Майском, Динозавра в районе Готическом).
Некоторые районы, например Перспектив или Готический, по соотношению
площадей пустот и целиков приближаются к переходным (от сетевых к колонным),
однако при использовании 50%-го критерия (соотношения площадей пустот и
целиков) все же оказываются в группе сетевых. К собственно переходным (50-60%
пустотность) относится, например, Озерный район.
Площадь сетевых районов колеблется в границах 5-50 тыс. м
2
, колонных за
лов 6-30 тыс. м
2
. Площадь и объем крупнейших колонных залов пещеры составляет:
Черновицких спелеологов 6 570 м
2
и 23 103 м
3
(протяженность 172 м, ширина 60 м),
Динозавра (с прилегающими галереями) - 4 636 м
2
и 25 990 м
3
, Античного - 3 020 м
2
и 5 660 м
3
(при длине 100 м) (Андрейчук, Коржик, 1984).
По форме среди пещерных районов преобладают изометрично развитые,
особенно в центральной и западной частях пещеры, но в восточной части
преобладают вытянутые, ориентированные.
Элементы мезоуровня
Это, прежде всего, горизонтально развитые хода и их пересечения («узлы»), а
также вертикально развитые купола обрушения в сводах и колодцеподобные
формы в днищах ходов.
Горизонтальные хода, образующие собственно районные сети, различаются по
своим размерам и морфологии. По величине (ширине) их можно условно разделить
на щели (до 1 м), собственно хода (1-3 м) (рис. 4.2), галереи (3-5 м) (рис. 4.3) и
коридоры (> 5 м) (рис. 4.4). Обычные сетевые районы образованы преимущес
твенно, щелями и ходами, а переходные - галереями и коридорами. Разделение
горизонтальных элементов сети на щели, хода, галереи и коридоры носит условный
характер, однако не без морфогенетического подтекста (см. 4.4). Данная размерная
параметризация горизонтальных элементов отображает морфометрические реалии
Золушки и не претендует на какую-либо универсальность, даже региональную.
Высота щелей, ходов, галерей и коридоров пещеры колеблется от 1-3 до
10-16 м и более и зависит, прежде всего, от степени их заполнения отложениями.
По характеру открытости горизонтальные элементы пещеры могут быть
«сквозными» (проходными) и «слепыми» (тупиковыми). В дальнейшем - для
удобства, щели, хода, галереи и коридоры будем называть просто ходами, а типо
логически конкретизировать лишь в случае смысловой необходимости.
68
Рис. 4.2. Ход в Центральном районе пещеры (фото В. Киселева)
69
Рис. 4.3. Примеры пещерных галерей Золушки: А - галерея в районе Зала
Черновицких Спелеологов, Б - галерея в районе Метрополитен (фото В.
Киселева)
70
Морфология ходов пещеры может быть охарактеризована в их поперечном и
продольном сечениях. Поперечное сечение подавляющего большинства ходов
имеет форму замочной скважины - расширенную, закругленную верхнюю часть и
суженную - нижнюю (рис. 4.6). Как правило, на верхнюю, расширенную часть
приходится 25-30% от высоты хода, остальное - ни нижнюю, суженную.
Прослеживается определенная зависимость между степенью выраженности
«замочной скважины» и размерами ходов. Наиболее закруглена (вплоть до
эллипсоидальной) верхняя часть более крупных ходов (галерей и коридоров), менее
закруглена - у ходов, вплоть до невыражения (лишь обозначена) у щелей. Можно
отметить также, что морфологический контраст между верхней и нижней частями
сечений наиболее выражен на уровне ходов и галерей. В случае щелей верхнее
расширение часто ненамного превышает среднюю ширину щели, а в случае
коридоров - их нижняя часть - ножка - часто расширена почти до размеров
«головы» сечения. Эти обстоятельства имеют, на наш взгляд, эволюционно-
гидродинамические причины. Отмеченные морфо-размерные зависимости имеют,
однако, нестрогий характер.
Рис. 4.4. Коридор в районе Перспектив (Система Д) (фото В.Киселева)
71
Вид поперечного сечения пустотной части профиля ходов определяется, как и
его высота, прежде всего, степенью заполнения хода отложениями. Упомянутые
обстоятельства (размеры ходов и степень их заполнения) контролируют
большинство встречаемых разновидностей поперечных сечений. Рис. 4.5 предста
вляет собой «ключ» к объяснению морфологического разнообразия поперечных
сечений и их отклонения от «идеального» профиля замочной скважины. Учитывая
производный от размеров, а в еще большей степени - от заполнения отложениями
характер сечений, их традиционная геометрическая типизация на «треугольные»,
«прямоугольные», «овальные» и т.д., практически лишена морфогенетического
смысла.
Рис. 4.5. Характерные поперечные сечения ходов пещеры, контролируемые
степенью их коррозионной проработки и заполнения отложениями
Вопрос основания «замочного» профиля ходов в значительной мере
проблематичен, поскольку основания эти выполнены отложениями и, за редким
исключением, скрыты от непосредственного наблюдения. Можно, однако, с большой
долей уверенности предполагать, что оно (основание) достигает контакта гипсов с
подстилающими породами. Во-первых, это предполагает спелеогенетическая
модель пещеры, согласно которой пещера развивалась снизу в условиях напорно-
восходящего движения вод (см. главу 11). Во вторых, на контакте гипсов с
подстилающими породами неоднократно обнаруживались полости как в виде
предполагаемых замкнутых полостей (при бурении), так и достоверно-
обследованных (спелеологически) фрагментов сетей. На некоторых менее
заполненных профилях отмечается расширение «ножки» профиля книзу (рис. 4.6).
На продолжение хода вниз (вглубь) часто указывают просадки и провалы в глини
стых днищах ходов.
72
Рис. 4.6. Зал (коридор) Выставочный, примыкающий к Залу Черновицких
Спелеологов. В сечении коридора отчетливо проявляется сечение типа
«замочной скважины» (фото С. Волкова)
Другим наиболее распространенным элементом пещерной мезоморфологии
являются пересечения ходов (щелей, галерей, коридоров). В отличие от линейных
элементов, каковыми являются ходы, пересечения - это изометричные морфологи
ческие образования. В зависимости от количества и характера пересечений они
могут иметь крестообразную, звездочную, Т-образную и т.д. форму. Степень морфо
логической тождественности пересечений как самостоятельных морфологических
образований тем выше, чем в большей степени разрушены коррозией сходящиеся в
пересечениях углы стен. В таких случаях можно говорить о заловидных расши
рениях, которые, собственно, можно без условностей (как в случае с обычными
пересечениями) отнести к самостоятельным образованиям, за которыми стоит
определенный фактор-предпосылка. Заловидные расширения в пещере развиты,
преимущественно, в условиях сложных узлов - когда в одной точке сходятся 3-5
ходов или когда соседние хода, примыкающие к какому-либо одному, расположены
(проработаны) весьма близко и сливаются своими «устьевыми» частями. Форма
расширений обычно неправильная, извилистая и в каждом случае определяется
конкретными морфогенетическими обстоятельствами (рис. 4.7).
73
Участок в
районе Западный-
Анаконда
Участок в
районе Зала Черновицких
Спелеологов
Рис. 4.7. Примеры заловидных расширений ходов в районах Центральном и
Западный-Анаконда (участки)
Вертикальными элементами мезорельефа пещеры являются обвально-
осыпные купола в сводах галерей («выходящие» из гипсов в перекрывающие
отложения), а также вертикальные колодцы. Купольные гравитационные формы
детально охарактеризованы в главе 7. Колодцы же, как вертикальные коррозионные
образования, развитые в «пластово-горизонтальной» пещере, представляют
большой интерес и имеют большое значение для спелеогенетических построений.
В пещере выявлено около 20 колодцев. Часть из них, прежде всего наиболее
крупные, такие как Сухой Колодец в Зале Динозавра или Мокрый Колодец - в
Готическом, имеют хорошо выраженную цилиндрическую форму с гладкими
стенами. Глубина их достигает 15-18 м при верхнем и нижнем диаметре соответ
ственно 8 и 4-6 м. Стенки колодцев отвесные, а в нижней части - даже с отрицате
льными углами наклона. На дне колодцев прослеживаются фрагменты полостей
нижнего этажа. Верхняя часть колодцев имеет купольный свод, открывающийся в
галереи (ходы), на пересечении которых они заложены.
Кроме цилиндрических колодцев для пещеры характерны глубокие (до 10-15 м)
спиралевидно закручивающиеся образования, а также щелевые колодцы, открыва
ющиеся в днищах ходов. Наиболее часто колодцы тяготеют к периферийным частям
колонных залов (например, Черновицких Спелеологов, Майского, Зала Динозавра).
Между размером колодцев, степенью их «цилиндричности» и характером галерей
также обнаруживается зависимость: более крупные и лучше проработанные (цилин
дрические) колодцы располагаются в районах с большими объемами.
Элементы макро- и мезоуровня в разрезе гипсового слоя
Если посмотреть на расположение описанных морфологических элементов
пещеры в вертикальном разрезе, то здесь можно отметить следующее.
1. Полости пещеры развиты по всему гипсовому слою, однако наибольшие
объемы наблюдаются в его верхней части, к которой тяготеют расширения
ходов. Во многих местах пещерные своды «упираются» в основание
перекрывающих гипсы ратинских известняков, образуя «слепые окна» или
плоские обнажения в подошве известняков. Форма подобных обнажений
чаще всего овальная (в случае упирания коррозионно-напорных куполов) или
вытянутая (в случае упирания целого свода галереи). Их площадь
74
измеряется несколькими кв. метрами, в редких случаях (например, Проспект
Кобылянской) несколькими десятками. С подобными участками связаны
обрушения перекрывающих пород и формирование купольных форм.
2. В морфологическом отношении можно говорить о ярусности полостей (сетей)
пещеры (верхний - расширенные хода треугольного, ромбовидного,
овального, полусферического и т.д. сечения, средний - щели, каньоны, кори
доры, нижний - фрагменты сетей на контакте с подстилающими породами)
отдавая себе отчет в том, что все три яруса морфологически связаны. Они
представляют собой лишь морфогенетические звенья вертикального
разреза, морфоотличия которых обусловлены особенностями динамики
карстовых вод на этапе спелеогенеза, и, в определенной мере, структурными
предпосылками.
3. В западных районах пещеры некоторое усложнение в ярусную схему вносят
незначительные фрагменты сетей, развитые в средней части слоя (подрайон
Подвалов), не соединяющиеся с верхней сетью. Причина их формирования
имеет локальную природу и связана с прослоем кристаллического
огипсованного известняка, послужившего ограничителем коррозионного
роста полостей снизу вверх. Фрагментарно в пещере можно наблюдать также
ситуации разобщенного развития ходов верхнего и среднего ярусов.
Например, в районе Геохимическом, довольно часто более крупные хода с
каньонной (средней) частью соединяются (пересекаются) на уровне верхнего
яруса с меньшими ходами, в которых средняя часть (каньонная, щелевая)
коррозионно не «выработана». В ближних районах пещеры, например в
районе Заблудших, наоборот: своды некоторых щелевидных ходов средней
части разреза не имеют вертикального соединения с днищем ходов верхнего
яруса (в основном ввиду его отсутствия). В данном случае, как и в
предыдущем, щелевидные хода соединяют более крупные хода и галереи с
«нормальным» - замочно-профильным сечением. На наш взгляд, подобная
фрагментарная «недоразвитость» ходов в вертикальной плоскости обусло
влена гидродинамическими обстоятельствами, проистекающими из фреато-
артезианской модели спелеогенеза вообще и Золушки - в частности (см. 4.4).
4. Модель ярусности полостей пещеры, иллюстрируемая профилем замочной
скважины, хорошо «работающая» на мезоуровне, несколько усложняется на
макроуровне - порайонных сетей и их фрагментов. Если представить сеть
ходов в объемном виде, эти усложнения будут выглядеть следующим
образом. Например, в районе Колорадо, с высокой плотностью ходов, в
результате слияния ромбовидных галерей верхнего яруса в разрезе слоя
сформировались сложные залоподобные полости со сплошным простран
ством в верхней части и разобщенными каньонами-ходами в днищах
(средний ярус). Их образование иллюстрирует рис. 4.8. Примером иного типа
служит район Голландский Сыр. Здесь морфологическое усложнение (на
уровне района) модели заключается в разноуровенности днищ ходов с
большим количеством коорозионных окон и проходов между ходами (ввиду
высокой их плотности), наличии коротких соединяющих ходов верхнего яруса
без каньонного углубления и т.д. Ввиду отмеченных обстоятельств «объем
ный лабиринт» района приобрел черты кажущейся морфологической хаотич
ности, что, собственно, отражает его название.
5. В целом для пещеры характерна приуроченность полостей верхнего яруса к
крупно- и среднекристаллической части разреза гипсов, среднего яруса - к
переслаивающимся крупно- и мелкокристаллическим разностям, а нижнего -
75
к плойчатым и скрытокристаллическим гипсам нижней части разреза. Морфо-
метрические и морфологические различия ярусов не следует увязывать с ли-
Рис. 4.8. Слияние ходов верхнего яруса с образованием каньонного зала в
районе Колорадо:
Условные стадии формирования: 1 - начальная стадия проработки вертикальных каналов, 2-
расширение верхней части каналов, 3 - коррозионное уничтожение стен между ходами и их слияние
тологическими причинами (см. главу 3). Причина ярусных морфовариаций имеет
гидродинамическую и эволюционную природу (см. 4.4).
Иерархия морфологических элементов. Элементы микро- и наноуровня
В развитии описанных выше морфоэлементов макро- и мезоуровня решающую
роль сыграли структурные (разломы и трещины) предпосылки, а также
специфические условия циркуляции подземных вод. Коррозионные формы низших
уровней - микро- и наноуровня - имеют наложенный (на мезоэлементы) характер и
обязаны своим формированием свойствам карстующихся пород (структура,
текстура, включения) и условиям воздействия на них подземных вод (местный
напор, стратификация, смешивание). Соотношение основных морфологических
элементов пещеры с факторами-предпосылками их формирования представлено на
рис. 4.9. Характеристика скульптурных (наложенных) форм микро- и наноуровня,
возникновение которых связано со структурно-текстурным фактором, будет дана
ниже (см. 4.3). В данной части отметим микроформы, происхождение которых
обусловлено воздействием на своды и стены пещеры напорных вод.
К таким формам можно отнести крупные одиночные или цепочечные ячеистые
формы на выположенных сводах овальных галерей, а также небольшие купола и
камины в сводах, нанизанные на потолочную трещину (рис. 4.10). В поперечном
профиле куполов часто обнаруживается «ступенчатость». Некоторые из каминов
часто проработаны до подошвы перекрывающих гипсы известняков. При снятии
вскрыши с гипсов (во время добычных работ в карьере), такие формы проявляются
в виде окон в пещеру (рис. 4.11).
К стенным микроформам напорно-коррозионного генезиса можно отнести
ниши и овальные углубления разного размера, хаотически покрывающие (и
взаимно-накладывающиеся) стены и своды ходов. В отличие от купольных форм в
76
N
Уровни
спелеоформ
Факторы-предпосылки
Спелеоформы
1
2
3
4
Макроуровень
Мезоуровень
Микроуровень
Наноуровень
Структурный
(нарушения, трещиноватость)
и
гидродинамический
(гидродинамическая
конкуренция)
Структурно-текстурный
(порода)
Кристалло-структурный
Сетевые районы
Колонные залы
Каньонные залы
Щели, ходы, галереи, коридоры
Пересечения ходов, заловидные
расширения на пересечениях ходов
Купольные формы, связанные с
обрушением перекрывающих пород*
Цилиндрические, спиралевидные и
щелеподобные колодцы
Напорные купола и камины в сводах, ниши
и углубления в стенах
Текстуропроизводные коррозионные
углубления и неровности, связанные с
чередованием слоев с разной структурой
Всевозможные коррозионные углубления и
неровности, покрывающие потолок и стены
пещерных ходов
* В образовании купольных форм главная роль принадлежит гравитации, хотя места их возникновения
предопределены структурно и гидродинамически.
Рис. 4.9. Связь спелеоформ разного уровня с факторами-предпосылками их
образования
Рис. 4.10. Примеры наложенных купольных форм напорного генезиса в сводах
зодов (фото С. Волкова)
77
Рис. 4.11. Напорная форма-коррозионный камин под подошвой ратинских
известняков, вскрытый во время добычных работ в Кривском карьере (фото
С. Волкова)
в сводах они выражены морфологически менее ярко, главным образом, из-за
отсутствия трещинной канвы, облегчающей углубление коррозионной формы под
давлением.
К наноформам пещерного рельефа могут быть отнесены элементарные
(наименьшие, различимые невооруженным глазом) коррозионные неровности и
углубления, сплошь покрывающие гипсовые стены и своды ходов. Их «проявление»
связано исключительно с действием структурного (в смысле кристаллического
строения породы, состоящей из зерен различного размера) фактора (см. 4.3).
В данном разделе мы сознательно не касаемся также разнообразных
пещерных форм, связанных с пещерной аккумуляцией (обвальные нагромождения,
осыпные конуса, деформации заполнителя полостей, трещины усыхания, натечные
формы и т.д.). Морфология этих образований будет представлена в соответству
ющих разделах работы.
Достарыңызбен бөлісу: |