Я работаю над рефератом по спелеологии

Со времени моих первых экспедиций и знакомства с миром пещер прошло много лет. И вот теперь, уже более зрело, но с такой же любовью, подходя к милым моему сердцу подземным пустотам, я решил рассказать о своих наблюдениях широкому кругу читателей.

Мне казалось, что в спелеологии нет вопроса более важного, чем классификация пещер. Да и их образование тоже проблема не менее значительная. Но по этим вопросам литературы на венгерском языке я еще не встречал. Так я приступил к работе и долгие месяцы мучился над своим любимым детищем. Однако закончить этот большой реферат мне так и не удалось, потому что меня постоянно отвлекали. С разрешения читателя я привожу здесь небольшие отрывки из этого незаконченного труда - реферата "Об образовании пещер".

Пещерами называются все образованные естественным путем каменные пустоты, размеры которых достаточны для того, чтобы в них мог продвигаться человек.

Понятие "пещера" объединяет самые различные пустоты, то есть мы должны рассматривать как пещеру и скальную нишу длиной в пять-шесть метров, и Мамонтовую пещеру, тоннели которой, говорят, составляют двухсоткилометровую подземную сеть. Однако никак нельзя назвать пещерой пустоты, созданные руками человека, даже если по своим формам и расположению они совершенно пещерообразны. Я имею в виду огромные подземные залы соляных копей (Фертеракош) и известняковых карьеров или весьма распространенные по всему земному шару подземные жилища, вырытые в земле или в лёссе. Эти лёссовые пещерные жилища, особенно распространенные в Китае, так же далеки от естественных пещер, как, например, далеки от них наши токайские винные погреба. Хотя несомненно последние могут привести не случайно попавшего в них спелеолога в столь же приятное расположение духа, как и настоящая сталактитовая пещера.

В мире очень много различных пещер. Поэтому появилась необходимость их каким-то образом классифицировать. Некоторые ученые при классификации брали за основу только размеры пустот и поэтому говорили о норах барсука, чертовых дырах, пещерах, каналах и о тоннелях. Другие принимали во внимание только породы, в которых они образовались: появились названия базальтовых, гранитных, доломитовых, гипсовых и карстовых (известняковых) пещер^*. Третьи руководствовались формами пещер и создали понятия: каменная ниша, естественная шахта, пещера-понор и пещера с источником.

^* (К карстовым относятся пещеры не только известняковые, но и выработанные в доломитах, гипсах, ангидрите, мелу, каменной соли (см. прим. 3 и 7).- Н. Г.)

Каждая из этих классификаций по-своему правильна, но, исходя из них, мы в сущности получаем о пещерах лишь одностороннее представление.

Более разумно систематизировать пещеры на основе способа их образования. Мысли о такой систематизации появились не у меня. Теперь почти каждый спелеолог придерживается этой точки зрения.

Самые большие и известные пещеры земного шара относятся к числу так называемых карстовых явлений известняковых гор и образовались в основном из-за выщелачивания породы водами подземных ручьев и рек. Но имеется очень много пещер, возникших иначе. Например, нередки пещеры, образование которых проходило параллельно с образованием пород, в которых они находятся.

Пустоты в породе, если они достаточно велики для того, чтобы подойти под понятие пещеры, мы называем первичными пустотами или первичными пещерами. К ним относятся так называемые кристаллические камеры (вулканические пузыри), пещеры в лавовой коре, некоторые из пещер в известковых туфах и пустоты в коралловых рифах. Ознакомимся подробнее с ними.

Ученые заметили, что лавовые потоки, извергаемые некоторыми вулканами, содержат в себе исключительно большое количество газов. Эти газы до тех пор, пока лава не вытекла на поверхность и не начала остывать, удерживаются ею. Газы, содержащиеся в магме и находящиеся в глубоких недрах земли под огромным давлением, как только магма вырывается на поверхность, стараются освободиться из ее пут. Этим объясняется, почему в кратерах некоторых действующих вулканов огненно-жидкая лава в буквальном смысле слова "кипит". Иногда "кипение" бывает настолько сильным, что газы, удаляющиеся из клокочущего потока лавы, захватывают с собой и жидкую лавовую массу, которая, охлаждаясь в воздухе, образует капли, иглы или тончайшие, зачастую сплетенные нити, похожие на капли дождя или волосинки. Иногда занесенные ветрами довольно далеко, они выпадают на землю в твердом состоянии. На Гавайских островах знаменитое Гилемаумау - озеро кипящей лавы в кратере вулкана Килауэа - до сих пор разбрасывает такие капли. Местные жители называют их слезами богини Пэле.

Часты случаи, когда лава, извергающаяся на поверхность, представляет собой не жидкую, легко растекающуюся массу, а вязкую тестообразную. Из этой лавы газы не в состоянии так легко удалиться, как из лавы Гилемаумау. Лава вспучивается, и газы остаются "запертыми" внутри затвердевшей породы.

Если в породе много мелких газовых пузырей, то она по своей структуре напоминает губку и может стать настолько легкой, что не тонет в воде. Такую пузыристую затвердевшую лаву называют пемзой, и ее успешно применяют в хозяйстве для чистки различных изделий. Иногда мелкие пузырьки газа, скапливаясь в одном месте, оставляют в застывшей лаве шарообразные пустоты, величиной с комнату. На стенках этих пустот - кристаллических камер - из затвердевшей лавы образуются кристаллические иглы, бывающие иногда больших размеров и исключительной красоты. Собиратели минералов, которым удается найти подобный образец, совершенно вправе гордятся им.

Эти "дворцы" не имеют никакого сообщения с поверхностью. Известны из них очень немногие, да и те открыты случайно, главным образом во время работ в каменоломнях. Сколько еще по всему свету таких замечательных "спящих красавиц" ждет, когда придет принц-человек и увидит их в царстве тьмы!

В вязких потоках лавы образуются и так называемые лавовые каналы. Извергающаяся из кратера лава, стекая по склонам вулкана, образует настоящую реку - лавовый поток, текущий очень медленно. Иногда для его продвижения на один километр требуется несколько дней. Обычно он не продвигается дальше нескольких километров, создавая длинную реку с выпуклой поверхностью, похожей на спекшийся шлак, которая затвердевает настолько быстро, что человек может спокойно по ней расхаживать, в то время как под ним движется поток магмы. Многие трещины в коре светятся красным светом: это виднеется еще не остывшая огненно-жидкая масса.

Вокруг лавового потока создается кора - своеобразная броня, которая со временем постепенно утолщается. В период покоя она затвердевает, и новые извержения не в состоянии привести ее в движение. Но часто она прорывается, и находящаяся внутри нее все еще жидкая и горячая масса вытекает. Таким образом может образоваться сводчатый коридор, называемый пещерой лавовой коры (лавовый канал).

Если такой канал пройти до конца - конечно, только после полного его охлаждения, - он производит весьма интересное впечатление. Его черные стены местами покрыты образованиями лавы, напоминающими известковые сталактиты. Теряющийся в темноте овальный полый каменный коридор - не слишком веселое зрелище, особенно когда вспомнишь о том, что в нем можно встретиться с потоком огненно-жидкой лавы, текущей из мрачного неведомого. Некоторые лавовые каналы довольно длинны и достигают нескольких сотен метров. Но образованные так пещеры, к сожалению, очень недолговечны. Иногда их разрушает новый, еще не остывший поток магмы, которая, заполнив пустоты, застывает в них. Бывает также, что потолок таких пустот со временем проваливается, и только корытообразное углубление свидетельствует о когда-то существовавшей пещере.

Об образовании далеко не всех пещер мы можем рассказать с такой уверенностью, как о возникновении пустот лавовых потоков. О первичных известково-туфовых пещерах даже в настоящее время в научном мире существуют самые различные мнения. Это, вероятно, объясняется тем, что таких пещер в мире очень немного, а без возможности достаточного количества сопоставлений их трудно изучать. Но мы в Венгрии находимся в весьма благоприятных условиях, потому что у нас имеется одна из самых больших первичных известково-туфовых пещер мира.

Пещера, образовавшаяся при застывании лавы, и следы после ее разрушения - лавовая ложбина (по Шафферу)

Где? В самом известном месте Бюккских гор - в Лиллафюреде. Посетители знают ее как пещеру Анны или Известково-туфовую пещеру четырех источников. Выходя из нее, они зачастую и понятия не имеют о том, что смогли любоваться редчайшим и удивительнейшим творением природы.

Я разговаривал со многими опытными туристами о сталактитовой пещере Иштвана и о пещере Анны, подготовленных для посещения иностранцев. Они обязательно восхищались первой из них, рассказывая о прекрасных сталактитах и огромных залах но о пещере Анны лишь вскользь замечали: "Ничего особенного". Однако я, не умаляя достоинств пещеры Иштвана, хочу шкалу их оценки повернуть на сто восемьдесят градусов. Осмеливаюсь это сделать потому, что пещер, подобных сталактитовой пещере Иштвана, известно в Европе не меньше двух дюжин, а о пещере, подобной Анне, я еще нигде не читал и не слышал.

Эта пещера не имеет огромных залов, и даже ее сталактитовые образования весьма скромны. Почти все ходы в ней - искусственно выкопанные коридоры, которые связывают отдельные пустоты, не имевшие между собой сообщения. И все же пещера Анны - самый сказочный подземный музей.

Жаль, что экскурсоводы не обращают внимание посетителей как раз на самое интересное в ней^*. Постараемся восполнить этот пробел.

^* (Здесь речь идет о ранее существовавшем положении. С тех пор как пещера перешла в ведение туристской организации при Совете области Боршод, положение улучшилось.- Прим. авт.)

Курортное местечко Лиллафюред расположено на огромном известково-туфовом плато, образовавшемся на стыке двух долин гор Бюкка: долины реки Гарадны и долины реки Синвы. Составляющие его рыхлые известково-туфовые отложения образовывались в течение сотен тысячелетий водопадами Синвы.

В некоторых местах образование известково-туфовых холмов имеет более выраженный характер, чем в Лиллафюреде (колодец Клеопатры в Йеллоустонском парке США)

Воды Синвы представляют так называемую карстовую воду, исключительно богатую растворенной в ней известью. Такая вода имеет одну особенность: в тех местах, где она почему-то ускоряет свое течение и даже образует водопады, часть из растворимой в ней извести выпадает в осадок. Почему это так? Чтобы вода могла иметь некоторое количество извести в растворенном состоянии, необходимо определенное содержание в ней углекислоты. Оказывается, что поглощенный водой углекислый газ чувствует себя лучше в спокойной воде, так как в тех местах, где вода хоть немного разбрызгивается, например у порогов или где течение ее вследствие более выпуклого и более покатого русла ускоряется, углекислый газ, хотя и частично, тут же улетучивается. Именно здесь часть растворенной извести и выпадает в виде осадка^*.

^* (Этот процесс может быть выражен следующей химической формулой: Ca⁺⁺+2HCO₃^-→H₂O+CO₂↑+CaCO₃↓.-Н.Г.)

Выделение извести ускоряется и становится более обильным в том случае, если в воде живут зеленые растения, например мхи. Они, как известно, для своей жизнедеятельности поглощают из окружающей среды много углекислого газа, который при помощи солнечного света превращается частью в кислород, частью в углерод, необходимый для строения растительных клеток. То, что эти зеленые растения от выпадающего на них осадка извести заживо каменеют и гибнут, печально только для них самих.

У Лиллафюреда происходило именно это и происходит до сих пор. В долине Синвы ручей еще со времени ледникового периода у своего водопада строил и создал на миллиардах окаменевших зеленых водорослей, на мхах, елках и травах известково-туфовое плато сорокаметровой высоты - своеобразное хранилище многочисленных и разнообразных представителей растительного мира этой местности.

Ручей Синва продолжает свою работу и в наши дни. У его водопадов мы можем воочию наблюдать, как отчаянно борется за существование обреченная на смерть свежая трава, постепенно покрывающаяся все более толстой известковой коркой.

Подобные явления, то есть выпадение осадка в виде известкового туфа из карстовых источников, ручьев или водопадов, известны во многих местах, где протекают карстовые воды. Есть образования туфа гораздо значительнее, чем лиллафюредские, но нигде в них не встречаются такие исключительно интересные пустоты, как в пещере Анны. Образование их можно объяснить особыми условиями откладывания известкового туфа в данной местности.

Ручей Синва строил известково-туфовое плато, а Гарадна разрушала его основание. 1 - Лиллафюр.едское известково-туфовое плато; 2 - Гарадна; 3 - Синва (рис. автора)

В обычных условиях выпадающий осадок извести из карстовых вод ручьев строит плато маленьких или больших размеров, фронт и боковые стороны которых имеют красиво выгнутые ступенчатые скаты. Постоянно откладывающаяся известь равномерно наращивает каждую ступень такого известково-туфового холма.

Но лиллафюредский известково-туфовый холм не мог развиваться нормально. Ему мешал протекающий у подножия ручей Гарадна, постоянно подмывающий основание холма.

Из извести, выделяемой при стоке Синвы, росла завеса - так возникала новая пустота. I. а - Синва, б - Гарадна, II. а - известково-туфовая плотина; III. а - известково-туфовый нарост, б - известково-туфовая плотина в -Гарадна, IV. а - Гарадна (рис. автора)

С давних времен шла борьба между двумя ручьями. Ручей Синва строил туфовую плотину, а Гарадна разрушала ее основание. Эта борьба привела к тому, что ручей Синва, падая с нависающей стены, мог откладывать новые массы туфа только в верхнем участке. Так водопады образовали и построили выступающие навесы, с краев которых вода свободно падала в глубину. Падающая и разбрызгивающаяся вода еще более подмывала и без того нависающую стену плато.

Со временем образовавшиеся у подножия водопадов туфовые плотины отвели воды Гарадны от основания плато, но образованные глубокие раны Синва уже не была в состоянии залечить. С краев сводчатого потолка длинными "бородами" свисали корни водяных растений, а также растения, принесенные сюда водой и застрявшие у порога водопада. Стекающая вода постепенно покрывала их известковой оболочкой. Это происходило до тех пор, пока постоянно нарастающий занавес достигал поднимающейся снизу бассейна туфовой плотины и образовывалась пустота. Рядом с закрывшимися пустотами водопад Синвы создавал новые.

У водопада Синвы и сегодня можно наблюдать процесс непрерывного образования навесов, который мы восстанавливаем только путем изучения пустот в известковотуфовых отложениях. А древние мхи, растения и корни, свисавшие в свое время с краев водопада, окаменев, соткали под сводами пещеры Анны тончайшие кружева, рассказывающие о прошлом земли.

Однако моя гипотеза образования пещер в известковых туфах принимается не всеми учеными. Например, один из наших лучших исследователей карста Хуберт Кесслер объясняет образование первичных пустот в Лиллафюредском плато по-иному. По его мнению, эти пустоты образовались следующим образом: "Вода, содержащая известь в растворенном состоянии, не выделяет ее в тех местах, где имеется возможность увеличения содержания углекислоты. Такими являются места, где гниют растения или деревья. Процесс распада и гниения происходит с выделением углекислого газа, поэтому гниющие на земле листья и ветки выделяют его в большом количестве. Углекислый газ тяжелее воздуха, следовательно, он стелется по земле; вода, попадающая в такие места, поглощает его, препятствуя таким образом выделению извести. Поэтому в глухих болотах попадаются участки, где (например, благодаря упавшим друг на друга деревьям или торфу) не будет откладываться известковый туф или, наоборот, где живая растительность будет способствовать выделению извести. Сгнившие части позже исчезнут, вымытые почвенными водами, а на их месте останутся в толстом слое известкового туфа причудливой формы изолированные пустоты".

С мнением Кесслера я могу согласиться только частично. Безусловно, пустоты могут образоваться и вышеупомянутым способом; больше того, в лиллафюредском известковом туфе известно несколько таких маленьких "щелей", например, оставшиеся после распада деревьев прямые "Пушечные стволы". Однако так, как это делает цитируемый автор, нельзя всесторонне и удовлетворительно объяснить образование тех пустот, о которых идет речь. Ведь тогда и в других местах, например в известковых туфах ледникового периода огромной долины Салайка, тоже должны были быть известково-туфовые пещеры. Этот туфовый холм образовался в те же годы, в тот же период, среди такого же девственного леса, из отложений карстовой воды ручья, подобного Синве, и все же он не имеет первичных пустот. Но тогда в конце концов чем можно объяснить в пещере Анны образование "Северного сияния" или "Кружевного занавеса", где тысячи покрытых известью пучков мха совершенно свободно свисают со свода, напоминая бороды?

Эти растения, еще будучи живыми, свисали с образовавшегося тогда свода и остались в том же положении до сегодняшнего дня, в каком жили и окаменели, быть может, сто тысяч лет тому назад. Следов гниения или вымывания сгнивших растений в этих пустотах нет.

Говоря о первичных пустотах, обычно упоминают и о коралловых пещерах. О них я скажу очень мало, ибо в мире пещер они играют совсем незначительную роль. Живущие на дне морей кораллы "строят" из своих известковых отложений "дворцы", вырастающие потом в целые коралловые рифы. В их лабиринтах часто образуются пустоты: интересные, но малоизвестные небольшие пещеры.

Все упомянутые виды первичных пустот, возникшие одновременно с образованием породы, в которой они находятся, - это лишь небольшие пещеры, недостаточно изученные. В противоположность им пещеры, состоящие из пустот, образовавшиеся после возникновения заключающей их породы, то есть из пустот вторичного происхождения, имеют гораздо большее распространение, и среди них находим много пещер довольно значительных размеров. К этой второй основной группе пещер, называемой системой карстовых пещер, относятся вторичные пустоты, вымытые подземными реками в глубине карстовых гор и представляющие собой огромные многокилометровые подземные русла рек. Но раньше чем приступить к рассмотрению карстовых пещер, необходимо еще кратко ознакомиться с некоторыми типами пещер, которые были образованы не работой подземных вод, а другими силами, участвующими в формировании земной коры.

Эти расселины иногда могут быть шириной в несколько метров, а глубиной и длиной до нескольких сотен метров

Среди них в первую очередь должны упомянуть о тектонических пещерах. Общеизвестно, что твердая земная кора, особенно в тех местах, где ее образуют мало пластичные породы, как, например, известняк или гранит, вдоль и поперек пересечена маленькими и большими трещинами и расселинами. Эти расселины иногда могут быть шириной в несколько метров, а глубиной и длиной до нескольких сотен метров. Часто они, сливаясь и пересекаясь, образуют сложные лабиринты тектонических пещер. Их создают силы, формирующие твердую земную кору, так называемые горообразовательные или тектонические силы, чаще всего при значительных землетрясениях.

Схема Ференцхедьской пещеры указывает на ее тектоническое происхождение

Такого рода пещеры могут возникать в любой твердой породе, но они наиболее неизменяемы и долговечны в открытой форме только в известняке. Это объясняется тем, что известняк слабо разрушается механически, а нерастворимый остаток настолько незначителен, что попадающие в расселины с поверхности почвенные воды долгое время не закупоривают, не сравнивают расселины. В некоторые наиболее глубокие расселины могут попасть поднимающиеся из глубоких недр земли термальные воды. Под их растворяющим действием тектонические пустоты еще больше расширяются, образуя пещеры термальных вод. Иногда попадающая туда с поверхности холодная вода может значительно изменить вид таких пещер, но и в этих случаях опытный глаз сразу определит их тектоническое происхождение^*.

^* (Типичные карстовые пещеры также часто развиваются по тектоническим трещинам в горных породах, поскольку по этим трещинам циркулирует вода и взаимодействует с породой. Тектоническая трещина постепенно расширяется путем растворения ее стен водой и в процессе эволюции переходит в пещерный карстовый ход, который в дальнейшем может быть оформлен и натечными (сталактитовыми) образованиями. Поэтому в природе нет четкой грани между тектоническими пещерами в растворимых горных породах и пещерами карстовыми, по своему происхождению и особенностям обе группы пещер связаны постепенными переходами. У нас примерами таких промежуточных форм, по-видимому, могут служить Псекупсская сталактитовая пещера на Западном Кавказе и пещера возле Пятигорска в травертинах Горячей горы, у южного подножия горы Машук. - Н.Г.)

В горах Буды имеется значительное количество систем тектонических пещер, которые были своеобразно расширены термальными водами. Так сложились Ференцхедьская, Семлехедьская, Матяшхедьская и Палвельдская пещеры. Основные направления их решетчатой системы (в горизонтальном сечении) совпадают с главными линиями разломов современного строения гор.

Коридоры типичных тектонических пещер чаще всего представляют собой вертикальные отверстия в горе: узкие, высокие камины. Однако иногда в горизонтально расположенной системе пещер в четко расслоенном известняке вследствие отслоения друг от друга геологических пластов в горизонтальной или почти горизонтальной плоскости возникают низкие, но широкие пустоты. Эти пустоты производят угнетающее впечатление на исследователя, часто только лежа помещающегося в них и хорошо сознающего опасность положения, потому что чем шире пласт породы, образующей потолок, тем больше опасность обвала.

Чтобы наш обзор пещер был по возможности полным, отметим еще два способа образования пустот (подземных).

Эоловые гроты, образованные путем выветривания породы, характерны в основном для пустынь. Они и гипсовые пещеры заканчивают более или менее полный перечень вторичных пещер (то есть из пустот вторичного происхождения).

Основные направления схемы Палвельдской пещеры совпадают с главными линиями разломов современного строения гор

Образованные путем выветривания песчаника пустоты совсем незначительны по величине, в то время как подземные гипсовые залы бывают довольно больших размеров. Пещеры такого рода очень интересны. Например, в Германии вблизи Уфтрунгена находится огромная пещера Хеймкеле, а поблизости Захса - пещеры Гномов. Эти пещеры возникли в результате реакции безводного сернистого кальция с водой, когда, как известно, образуется гипс. С поглощением воды объем породы увеличивается до тридцати трех процентов, а ранее устойчивые ангидридные слои вследствие набухания значительно вспучиваются. Шарообразно поднимающиеся своды таких пустот поэтому всегда состоят из содержащего большое количество воды гипса, а основания - из ангидрита.

А - гипс; Б - пещера; В - ангидрит. Схема, объясняющая возникновение гипсовой пещеры (по Буллу)

После того как мы ознакомились с некоторыми способами образования пещер, я должен признаться, что все это так просто происходит только на бумаге. В природе исключительно редко встречаются пещеры, созданные в результате только какого-то одного процесса.

Окончательный облик большинства пещер надо рассматривать как результат совместного действия нескольких пещерообразующих сил. С точки зрения своего образования пещеры весьма комплексны, и зачастую мы в состоянии определить только, какие силы и процессы сыграли основную роль в их создании.

Так оно и должно быть. Безусловно, на свете было бы скучно, если бы не существовало бесконечных вариаций, которые делают явления природы неповторимо многообразными. Это многообразие внутри всякой классификации и дает возможность ставить бесчисленные "почему" и "как", постоянно искать ответы на эти вопросы.

Попытаемся и мы ответить на них.

До сих пор мы знакомились с пещерами Золушками, теперь нам предстоит познакомиться с пещерами Спящими красавицами.

Бесспорно, что основной пещерообразующей силой является работа воды. Эта вода, будь она термальной водой глубинного источника, водой моря, водой тающего глетчера, водой ручейка или титанической подземной реки, она всегда и везде делает свою удивительную работу. В течение миллионов лет то строя, то разрушая, вода создает по всему земному шару свои исполинские величественные подземные храмы.

Начнем с термальных вод.

То обстоятельство, что горячая вода в состоянии образовывать в известковых породах совершенно исключительные пещеры, доказал впервые и намного раньше зарубежных спелеологов наш соотечественник - известный геолог доктор Ференц Паваи-Вайна. Он обнаружил действие термальных вод в той лиллафюредской сталактитовой пещере Иштвана, о которой другие специалисты по сей день придерживаются мнения, что в ней никогда не было даже капли теплой воды. Ференц Паваи-Вайна на основании своих наблюдений, сделанных в пещере Иштвана, точно и правильно описал и даже обобщил морфологические элементы форм, которые в любой части земного шара являются доказательством того, что пещера образована термальными водами.

Короче говоря, сегодня уже известно, что пещеры, образованные термальными водами, действительно существуют, причем в довольно большом количестве. Правда, очень редки случаи, когда пустоты были разработаны в плотной породе одним только растворяющим действием горячих вод. Большинство термальных пещер создавалось, очевидно, расширением уже существующих тектонических пустот.

Те термальные пещеры, с которыми я ознакомился у нас и за границей, за исключением гипсовой пещеры Шаторкепуста (Венгрия, Задунайщина), которую можно рассматривать как прототип чисто термальной пещеры, все представляют собой смешанные по происхождению формы, Пещера Шаторкепуста при ее тщательном обследовании и изучении дала ключ к правильному объяснению происхождения и других пещер, образовавшихся термальным путем. Из этой пещеры...

Прошу прощения у читателя. Реферат был написан только до сих пор...