3. На пороге неизвестности. Рис. 16. Нивально коррозионные шахты, Крым. 1 - конусовидная, 2 - цилиндрическая, 3 - щелевидная, 4 - сложная

3. НА ПОРОГЕ НЕИЗВЕСТНОСТИ

Сливаются бледные тени,
Видения ночи беззвездной,
И молча над сумрачной бездной
Качаются наши ступени...

В. Брюсов

3. 1. Рождение вертикали

В предыдущей главе мы коротко рассмотрели семь подклассов экзогенных полостей (табл. 2). Весьма примечательны полости восьмого карстогенного подкласса. В " чистом" виде они представлены коррозионным типом (лат. corrodo обгрызать), который особенно хорошо изучен в Крыму, но встречается во всех карстовых районах мира.

В 50-е гг. на Ай-Петринском горном массиве над Ялтой была организована гидрогеологическая станция. Ее цель - изучение водного баланса юго-западного Крыма - включала решение большого количества частных задач, в том числе - распределения снега на плато. Оказалось, что он залегает крайне неравномерно. Если принять количество снега, фиксируемое на площадке метеостанции, за единицу, то на плато обнаруживаются участки, где за зиму накапливается всего шесть-семь десятых от этой величины, и напротив, места, где уровень снега вырастает до двух с половиной - трех единиц. Именно здесь и обнаружены вертикальные полости, не имеющие питающих водосборов, этакие " стаканы" или " кувшины" без всякого продолжения на дне.

Нет ли связей между местами заложения таких колодцев и шахт и распределением снега? Семилетние исследования подтвердили эту гипотезу. Все 386 полостей оказались расположенными именно на участках современного или древнего повышенного снегонакопления. Оказалось, что для заложения подземелий и их роста наиболее благоприятна высотная зона 900-1000 м, где находится почти 70% таких полостей. Ниже 900 м уменьшается количество осадков, выпадающих в виде снега, выше - снега более чем достаточно, но он лежит, иногда сохраняясь целую зиму. Таким образом, самые благоприятные условия для образования нивально-коррозионных полостей (лат. nivalis снежный) создаются там, где выпадает большое количество твердых осадков, а колебания температуры способствуют их многократному сходу.

Нивально-коррозионные колодцы и шахты довольно разнообразны по форме. В зависимости от состава, строения, условий залегания и трещиноватости известняков они могут быть конусовидными, цилиндрическими или щелевидными (рис. 16).

Рис. 16. Нивально коррозионные шахты, Крым. 1 - конусовидная, 2 - цилиндрическая, 3 - щелевидная, 4 - сложная

Механизм их образования прост: снег, накапливаясь зимой в углублениях на поверхности, летом постепенно стаивает, растворяя известняки. Когда полость достигает предельной для площади ее входа глубины, она превращается в шахту-снежник, дальнейшее развитие которой происходит уже по другим законам. Но есть еще один, четвертый, подтип таких полостей, с маленьким, часто заваленным камнями входом и сложной морфологией (рис. 16). При чем же здесь снег, который никогда не попадает в такие полости в больших количествах? Более того, после сильных метелей он полностью перекрывает вход, образуя снежные мосты или пробки. Оказывается, такие полости располагаются только под структурными уступами известняков южной ориентировки, на которых накапливаются снежные карнизы (преобладающие ветры в горах зимой - с севера). Днем, даже при общей отрицательной температуре воздуха, эти карнизы стаивают (известный каждому эффект таяния снега на наклонных крышах домов). Талая вода с низкой минерализацией (10-30 мг/л), высоким содержанием углекислого газа (10-20 мг/л) очень хорошо растворяет карбонатные породы. Трещины постепенно расширяются, превращаясь в узкие колодцы со стенами, изъеденными коррозией. Затем " включается" механизм зимней конденсации, о котором мы поговорим ниже. Гидрохимические наблюдения показали, что интенсивность снеговой коррозии достигает 75 мкм в год. Таким образом, 1 метр нивально-коррозионной полости формируется в среднем за 13 000 лет, а нивально-коррозионные колодцы и шахты Крыма, глубиной 5-90 м, имеют возраст от 65 тысяч до 1, 2 миллиона лет. Самые глубокие шахты отличаются внушительными входами, иногда имеющими диаметр до 12-15 м. Но и они заканчиваются слепо, без продолжений на дне...

Казалось бы, полости такого происхождения не представляют большого спортивного и научного интереса. При сегодняшней спелеологической технике спуск на 90-100 метров - задача несложная; в них почти нет натечного убранства и других отложений, несущих полезную информацию. Одно время привлекал внимание снег, накапливающийся на дне колодцев. Его запасы при максимальной мощности 12-15 метров достигали 2-5 тыс. м³ и были достаточны для снабжения водой пастушьего коша или работы холодильника. Именно так использовались в 30-е гг. XX в. многие карстовые колодцы Крыма и Кавказа. В 70-е гг. гидрогеолог Е. С. Штенгелов предложил даже специально " загружать" нивально-коррозионные полости снегом, сгребая его с поверхности. Он считал, что это существенно пополнит запасы подземных вод Горного Крыма. Произведем простой расчет: все 386 полостей этого типа, согласно выполненной топосъемке, имеют объем 80 тыс. м³. Пусть их удалось заполнить полностью, что при объемном весе уплотненного снега 0, 4 тыс. м³ эквивалентно 32 тыс. тонн воды. Разделим эту величину на продолжительность теплого периода (180 сут. ). В целом для Крыма получается мизерная величина - 2 л/с!

И все же нивально-коррозионные полости служат добрую службу человеку. Будучи на протяжении сотен тысяч лет накопителями зимнего холода (в них сохраняется не только снег, но и более холодный воздух), они во многом определяют геотермический режим горных карстовых массивов. Найдя узкую щель между стенками колодца и снегом, иногда можно попасть в более древние карстовые системы. Наконец, как ни странно, данные об их распределении по глубине дают ценную палеогеографическую информацию (см. раздел " Ритмы космоса - под землей" ).

Вертикальные полости могут образовываться и другим путем. Близ крутых обрывов плато, на бортах речных долин и карьеров часто возникают трещины бортового отпора, приводящие к образованию уже известных нам гипергенных полостей гравитационного типа. Если это трещины в карстующихся породах, то происходит взаимное наложение друг на друга гравитационных (первичных) и коррозионных (вторичных) процессов. В результате стенки полостей моделируются растворением, покрываются углублениями - подземными каррами, различными натечными отложениями - сталактитами, небольшими сталагмитами, лунным молоком. Так возникают коррозионно-гравитационные полости различной морфологии и размеров. Они могут иметь форму простого клина, направленного острием вверх или вниз, или - кулис, сообщающихся между собой короткими поперечными щелями. Обычно это небольшие колодцы или шахты глубиной до 40-50 м. Но иногда, при смещении крупных блоков известняков, возникают шахты глубиной до 100 м (Сююрю) или пещеры протяженностью 100-120 м (Туакская, Крым). Положение у бровки этих блоков способствует их хорошему проветриванию, стены их моделированы талыми снеговыми и конденсационными водами. Они вызывают большой спортивный интерес, хотя часто опасны из-за камнепадов.