С. В. Валуйский, Уралгипротранс
Ю. Е. Лобанов, УНИИхим

Глиняные образования и лунное молоко пещеры Геологов-II

Опубликовано:
Пещеры. Межвуз. сб. науч. тр. - Пермь, 1981. с.77-80.

В феврале 1976 г. в Усьвинском районе Пермской области, в 1,5 км западнее поселка Юбилейный, открыта пещера Геологов-II, третья по протяженности среди карбонатных пещер области [1, 3]. Ее длина 1500 м.

В пещере обнаружены отложения редкого типа, которые предлагается назвать глиняными сталагмитами. Единичные экземпляры их зафиксированы в гротах Чайный и Лунный, большое количество — в гроте Глиняных Сталагмитов, на глубине 110 м от входа. Последний представляет собой широтно ориентированную полость неправильной формы размером 30×10 м; высота его в центре 3—5 м, у стен 10—20 см. Пол грота завален глыбами известняка, покрытыми слоем глины толщиной до 0,5—1 м. На ней сохраняются лужи площадью до 0,5 м², глубиной 10—20 см. Они образуются в результате интенсивного капежа со свода и стен, вызванного интенсивной трещиноватостью пород, слагающих свод грота. В этих породах имеются прослои аргиллитоподобной глины и глинистого известняка.

Обнаружены глиняные сталагмиты нескольких геоморфологических типов. У стен, где высота свода не превышает 0,5 м, наблюдаются тонкие длинные сплошные сталагмиты (рис. 1), высота которых (20—30 см) в несколько раз превосходит диаметр нижнего сечения (4—8 см). Сталагмиты имеют форму усеченного конуса с плоской вершиной, диаметр которой в 2—3 раза меньше, чем основание. Поперечное сечение их круглое с неровными краями. Сталагмиты этого типа расположены поодиночке.

Рис.1. Глиняный сталагмит первого типа.

В местах, где высота грота 0,5—2,5 м, встречаются массивные конусообразные сталагмиты в форме вулкана (рис. 2). Диаметр их нижнего сечения равен высоте или превосходит ее в 2—3 раза. Высота таких сталагмитов 20—40 см при нижнем диаметре 20—60 см. Поперечное сечение сталагмитов почти круглое, но часто неправильной формы. Поверхность волнистая. У многих из них на вершине образовались воронкообразные кратеры диаметром 3—10 см, переходящие в вертикальный канал диаметром 0,5—3 см, глубиной 20—50 см. Внизу канал расширяется, образуя полость диаметром 3—15 см. Часто последняя заполнена водой, но иногда остается сухой, поскольку изнутри бронирована кальцитом. В местах, где высота свода достигает 1 м, некоторые сталагмиты имеют заполненный водой канал без полости.

Рис.1. Глиняные сталагмиты второго типа. На пререднем плане сталагмит вскрыт.

Сталагмиты второго типа располагаются как отдельно, так и группами. Некоторые крупные сталагмиты осложнены более мелкими или пронизаны вертикальными каналами.

В глиняных отложениях, в местах, где высота грота превышает 3 м, обнаружены отрицательные эрозионные формы («антисталагмиты») в виде конусообразных углублений с верхним диаметром 10—30 см, ступенчато (по 0,5—1 см) сужающихся вниз до глубины 10—20 см. На стенках их видны вертикальные бороздки, оставленные падающими каплями воды (рис. 3). Дно углублений бронировано кальцитом, некоторые из них заполнены водой.

Рис.3. Отрицательные эрозионные формы на глине.

Генезис глиняных форм определяется рядом факторов. Главными из них являются наличие в инфильтрационной воде глинистых частиц и осаждение их из падающих капель. Таким образом, глиняные сталагмиты имеют, на наш взгляд, натечный характер. В свете этих наблюдений представление об эрозионном генезисе аналогичных образований в пещере Сумган-Кутук [2] представляется ошибочным.

Размер и форма образующегося сталагмита зависит в первую очередь от энергии падающей капли, то есть от высоты (h) свода (рис. 4). При малом h энергия капли, а следовательно, и скорость образующейся пленки жидкости в месте удара невелика, поэтому глинистые частицы успевают осесть вблизи этого места. В результате образуется тонкий сталагмит, сечение основания которого мало изменяется по мере увеличения его высоты (см. рис. 4 а). Известное сужение сталагмита кверху связано с заметным относительным уменьшением h при увеличении высоты растущего сталагмита.

Рис.4. Генетический ряд глиняных сталагмитов.

При большом h вследствие повышения скорости движения жидкости в месте удара осаждение глины происходит в более удаленных точках, в связи с чем образуются более приземистые формы с четко выраженной конусностью (см. рис. 4 б). С дальнейшим увеличением h обнаруживается эрозионное воздействие падающей капли, выбивающей на верхушке сталагмита лунку. Если водоприток превышает скорость фильтрации, постоянный слой воды в лунке гасит энергию удара, а слой глины на дне лунки увеличивается. При равновесии между процессами эрозии и седиментации и определенном h глубина лунки остается постоянной во времени. Рост же тела сталагмита происходит за счет разбрызгивания части капли и оседания глины из брызг на его поверхности. Такой эффект был получен в специальном эксперименте.

По мере возрастания h увеличивается поперечник сталагмита и радиус распространения брызг. При большом h происходит разбрызгивание в процессе удара о воду большей части капли и лишь незначительная часть содержащейся в ней глины оседает на дно углубления в сталагмите. В результате с ростом сталагмита углубляется и отверстие в его теле (см. рис. 4 г).

Если водоприток не восполняет отток воды при фильтрации ее через тело сталагмита, тонкие углубления образоваться не могут. Они должны были бы зарастать, так как отсутствие разбрызгивания обусловило оседание на дне приносимой глины. Консервация каналов возможна лишь при прекращении водопритока.

Описанные отрицательные эрозионные формы образуются при большом h, когда водоприток меньше оттока и отсутствует бронирующий слой воды. При уменьшении скорости фильтрации вследствие роста высоты сталагмита углубление может заполниться водой и начинает формироваться сталагмит, в нижней части канала которого сохраняется эрозионная полость (см. рис. 4 г).

В 25 м от входа, в гроте Белого Спелеолога, впервые в Пермской области обнаружены большие массы лунного молока. На восточной стене грота, под трещиной шириной 2—3 см, зафиксирован крупный мягкий нарост, преимущественно молочно-белого, в некоторых местах — бурого цвета. Высота его 160 см, ширина 50—60 см, мощность слоя 25—30 см. В плане натек имеет форму эллипса, в профиле — эллипса, усеченного по длинной оси. Отложения лунного молока мощностью 40 см и площадью в несколько квадратных метров отмечены также на стенах и своде в дальней части грота.

ЛИТЕРАТУРА

1. Зарницын Ю. А., Родионов В. В., Суптель А. П., Валуйский С. В. Пещера Геологов-II. — В кн.: Карст Нечерноземья. Тез. докл. Перм. ун-т, 1980.
2. Лобанов Ю. Е., Голубев С. И. Необычные образования из глины в пещере Сумган-Кутук. — В кн.: Пещеры, Перм. ун-т, 1970, вып. 8-9.
3. Максимович Н. Г., Зарницын Ю. А. Рентгенометрическое изучение глиняных натеков пещеры Геологов-II. — В кн.: Карст Нечерноземья. Тез. докл. Перм. ун-т, 1980.