Как влияют подземные воды в карбонатных породах на объем пещер

Потоки подземных рек питаются в основном или просачивающимися (инфильтрационными), или втекающими (инфлюационными) водами. Автором совместно с В. И. Мартиным установлено важное различие в их свойствах.

У инфильтрационного питания "рассеянный" характер. Подземная река такого происхождения имеет огромное количество мелких притоков. В одной точке притока расход составляет 10^-3 л/с и менее. Расход и скорость воды так малы, что она насыщается бикарбонатом уже на первых метрах своего пути и в пещеру попадает уже неагрессивной. Скорость насыщения воды солью удобно характеризовать градиентом минерализации - величиной приращения концентрации соли в воде при прохождении ею определенного пути. Для инфильтрационных вод градиент минерализации достигает величин порядка 10²-10³ мг/л на 100 м пути в трещинах пород. Попадая в пещерные полости, инфильтрационная вода постепенно выделяет углекислоту, и на их внутренней поверхности откладываются различные натечные образования (градиент минерализации становится при этом отрицательным, как показал В. Н. Дублянский на примере Красной пещеры в Крыму; для карстовой системы Кутукского урочища он составляет 1 мг/л на 100 м пути в полости).

Рис. 36а. Схема образования многоярусной шахты; I, II, III - галереи зоны горизонтальной циркуляции вод. соответствующие последовательным уровням вреза магистральной реки, б - схема одноэтажной карстовой полости речного типа: А ? план, Б - профиль, В - подземная дрена, Г - поверхностная дрена, 1-8 - полости зоны нисходящей циркуляции вод

Таким образом, роль инфильтрационных вод в карстовом процессе заключается в закарстовании поверхностного слоя массива и в переносе соли вглубь - в карстовые полости. Воды этого типа лишь уменьшают объем пещер.

Потоки инфлюационного происхождения питаются через отдельные открытые поноры, причем расход воды в них доходит до 10³-10⁴ л/с. Градиент минерализации у них очень низок. Увеличивается он с уменьшением расхода потока. Так, в шахтах массива Фишт градиент минерализации равен 1 мг/л на 100 м пути в полости при расходе Q=800 л/с, для системы Надежда - Шумиха на Урале - 2 мг/л 100 м (Q=600 л/с); для ручья Кутук 3,3 мг/л 100 м (Q=240 л/с), для Новомурадымовской пещеры 6,0 мг/л 100 м (Q=4 л/с). Низкая минерализация означает, что пещерные потоки инфлюационного происхождения сохраняют коррозионную активность на всех протяжении подземного пути. Их роль в карстовом процессе заключается в увеличении объема подземных полостей. Значит, объем пещер увеличивается лишь под действием инфлюационных вод.

Определение градиента минерализации для выяснения типа питания пещерных потоков удобно и при оценке пригодности их для питья. Воды инфлюационного типа для этой цели не годятся.