В.А.Смирнов Пермь Магматогенные полости в карбонатных породах

Содержание

Введение

1. Постановка проблемы

2. Роль воды в формировании пещер

3. Механизм формирования магматогенных полостей в карбонатах

4. Магматогенные полости в карбонатных породах Урала (Шеинский карьер)

5. Полевые наблюдения

6. О минералогии и геохимии пещер Крыма

7. Сравнение с якутскими объектами

10. Околокарстовые изменения

12. Признаки магматического происхождения пещер

13. Стадийность образования полостей

16. Представления о процессе формировании пещер из тел пирокластитов

21. Направления дальнейших исследований

Приложение 1: Результаты минералогического анализа шлиховых проб
Приложение 2: Таблица сокращенного минералогического анализа шлиховых проб
Приложение 3: Результаты микрозондового анализа проб
Приложение 4:
Приложение 5: Сопоставление различных типов пещер в карбонатных породах

Введение

Целью настоящего исследования является ревизия сложившихся представлений об исключительно водном механизме формирования полостей в карбонатных породах. Она стала возможной благодаря проводящимс в последние годы широкомасштабным исследованиям геологических объектов, являющихся коренными источниками уральских алмазов – рвущих тел интрузивных пирокластитов основного-ультраосновного состава. Было замечено, что, с одной стороны, пирокластиты формируют в карбонатных породах камеры, морфологически идентичные карстовым пещерам, а с другой – для пещерных глин, элювиальных или переотложенных, характерен комплекс минералов, более свойственных интрузивным породам.

Речь идёт о происхождении не каких-либо экзотических, редко встречающихся типов полостей, а значительной части обычных, широко распространённых пещер в известняках и доломитах, которые традиционно назывались карстовыми.

Отправным моментом послужила выдвинутая нами идея возникновения полостей в результате термического разложения известняков и доломитов, которое должно происходить, по нашим представлениям, при внедрении в карбонатные породы высокотемпературных магматических тел. Эта идея, кажущаяся вначале абсурдной, идёт вразрез с традиционной трактовкой карстообразования в карбонатах как исключительно водного (в отдельных случаях – гидротермального) процесса.

В данной работе затронуты две большие темы. Помимо гипотезы формирования пещер, при обосновании которой мы опирались в значительной мере на собственный опыт исследования пещер, сделана попытка пересмотра механизма формирования диатрем в карбонатных породах, которые, по сути, также являются полостями, образованными высокотемпературной магмой. Во втором случае выводы основаны исключительно на опубликованных.

Актуальность проблемы состоит в том, что установление истинных условий формирования полостей в карбонатных породах позволит пересмотреть подход к оценке перспектив некоторых типов месторождений, традиционно связываемых с карстом – бокситовых, железо-никелевых и алмазных.

1. Постановка проблемы

В настоящей работе объединены сведения, касающиеся проблемы образования кимберлитов и интрузивных пирокластитов, минералогии интрузивных пирокластитов и отложений карстовых полостей, карстоведения, физической химии. Их совместный анализ позволил авторам пересмотреть устоявшиеся представления о механизме образования интрузий кимберлитоподобных пород и пещер в карбонатных породах. Отправным моментом послужила идея об определяющей роли термического разложения карбоната кальция в кимберлитообразовании; она позволила проанализировать с новой точки зрения многие хорошо известные факты и найти им рациональное объяснение.

Многочисленные исследователи в течение многих лет – с конца 19 века – изучали морфологию карстовых полостей, их связь с геологическими структурами, режим подземных вод, характер натёчных образований, распределение глинистых отложений, температурный режим, животный мир пещер и т.д. Казалось бы, с уверенностью можно сказать: пещеры добротно, всесторонне изучены, а гипотезы об их зарождении и развитии допускают лишь незначительные разночтения. Во всем мире считают, что пещеры – это русла подземных рек и ручьёв, бывшие вначале тонкими трещинками в породе и постепенно размытые до огромных галерей и гротов. Проводились количественные расчёты – за какое время и при участии какого количества воды может сформироваться подземная полость заданного размера; этажи пещер уверенно увязывались с уровнями древних и современных речных террас.

В стороне от исследований остались такие, казалось бы, такие второстепенные свойства подземных полостей, как форма залегания и состав глинистых отложений. Пещерные глины традиционно считались или продуктами выветривания известняков, в массивах которых находятся пещеры, или водно-механическими отложениями, привнесёнными с поверхности водными потоками или переотложенными ими в подземных условиях.

Существовал также ряд особенностей морфологии пещер, труднообъяснимых с позиций классической теории карстообразования.

Попытка пересмотра устоявшихся представлений о процессе образования пещер в известняках и доломитах была предпринята в ходе изучения условий формирования геологических объектов, казалось бы, весьма далёких от пещерной тематики – рвущих тел интрузивных пирокластитов (туффизитов) ультраосновного состава, являющихся коренными источниками уральских алмазов. В механизме формирования туффизитов также существуют свои неясности, касающиеся источника газов для их образования и устойчивой приуроченности тел туффизитов к закарстованным карбонатным породам.

Мы обратили внимание на принципиальную возможность термического разложения карбонатных пород при внедрении в них магмы основного-ультраосновного состава.

Анализ условий формирования туффизитов позволил авторам выдвинуть гипотезу [47], согласно которой любая магма, имеющая температуру выше девятисот-тысячи градусов, контактируя с известняками в близповерхностных условиях, должна вызывать термическую диссоциацию карбоната кальция, сопровождающуюся выделением огромных объёмов углекислоты, и формировать в известняках полости сложной конфигурации, заполненные породами флюидизатного генезиса. После прекращения выделения углекислоты часть застывших обломков распылённой лавы и карбонатных пород, не вылетевшая на поверхность, оседает на дно выработанных в карбонатах камер, занимая большую часть их объёма; в верхних частях камер образуются полости, которые принято называть карстовыми пещерами. Экзогенными процессами продукты реакции (туффизиты) превращаются в обогащённую железом глину.

Суть идеи настолько проста, что кажется маловероятной.

Примечательно, что в данной работе мы отошли от традиционного для геологии дедуктивного метода, предполагающего возникновение гипотезы на основании обобщения фактического материала; предлагаемая гипотеза возникла как чисто теоретическое предположение. Проведённое впоследствии целенаправленное изучение ряда пещер и известняковых карьеров в окрестностях г. Кизела (Пермская область) выявило факты, подтверждающие связь пещер с магматизмом.

Следует подчеркнуть, что речь идёт далеко не обо всех пещерах в карбонатных породах. Разумеется, широчайшее распространение имеют и полости, сформированные содержащими углекислоту поверхностными водами, и глубинные карстовые нефтяные коллектора, и пещеры коралловых рифов, и пещеры в карбонатных скалах, образованные эрозионным воздействием морских приливов, а также гидротермокарстовые полости и др. Однако нельзя отрицать и возможность широкого распространения магматогенных полостей в карбонатах, так как этот вопрос ранее нигде и никем совершенно не рассматривался.

Практика геологических исследований показывает, что трещинные тела массивных (не флюидизированных) высокотемпературных магматических пород встречаются среди известняков на земной поверхности довольно часто. Это объясняется значительным уровнем их эрозионного среза: тела застывали на глубине, а термическая диссоциация карбоната кальция в условиях высоких давлений не происходит; известняки в экзоконтактах магматических тел перекристаллизовываются и подвергаются зеленокаменным изменениям. Флюидизированную же магму, претерпевшую постмагматические и экзогенные изменения, без пристального целенаправленного изучения распознать очень трудно: зачастую продукты изменения магмы представляют собой обычную глину зелёного или коричневого цвета.

Термическое разложение карбоната кальция в близповерхностных условиях является, по нашим представлениям, определяющим фактором и при формировании кимберлитовых диатрем. Диатремы, по сути, также являются полостями в горных породах, заполненными породами флюидизатного происхождения.

Взаимоотношения выдвинутой нами магматической гипотезы формирования пещер с классической водной теорией весьма непросты, зачастую она вызывает у специалистов, хорошо знакомых с пещерами, выраженное неприятие. Даже допуская, что процесс термического разложения карбоната кальция при внедрении магматических пород имеет право на существование, некоторые из спелеологов, с которыми нам удалось обменяться мнениями при подготовке данной статьи, считают его экзотическим фактором. Основных причин неприятия две. Первая, наиболее распространённая – «этого просто не может быть, т.к. существует масса доказательств того, что пещеры сформированы водой». Вторая причина носит более конкретный характер; весомым аргументом в пользу водной теории образования пещер всегда являлась пространственная приуроченность значительного количества пещер к древним и современным речным террасам, а также наличие подрусловых карстовых полостей. Без сомнения, часть горизонтальных пещер и карстовых ниш по берегам рек действительно сформировались вследствие водного растворения известняков, однако большинство пещер в карбонатных породах, по крайней мере – в начальной стадии своего формирования, имели, по нашему глубокому убеждению, первично магматическое происхождение; вода лишь завершила их формирование.

Наши выводы о магматическом происхождении части полостей в карбонатных породах нельзя назвать неоспоримыми (хотя мы и уверены в их справедливости), - напротив, мы предлагаем всем, причастным к пещерной тематике, попытаться или их опровергнуть, или подтвердить своими наблюдениями.

2. Роль воды в формировании пещер

Пещер на планете великое множество. Почти везде, где есть растворимые горные породы, есть и они. Существует множество определений карстового процесса, но все они сводятся, в общих чертах, к одному: полости в известняках, доломитах, гипсах и солях образуются путём избирательного растворения этих пород водой, содержащей углекислоту, с использованием неоднородностей геологического строения – зон трещиноватости и поверхностей напластования. Процесс растворения карстующихся пород активно протекает между поверхностью карстующегося массива и базисом водной эрозии, а также несколько ниже.

Механизм образования полостей в карбонатных породах путём их растворения известен всем вам, пожалуй, лучше, чем мне. Не будем останавливаться на нём, чтобы не терять время. Отмечу лишь, что всё, сказанное по этому поводу предшественниками, в наших построениях остаётся незыблемым. Мы предлагаем лишь принципиально новый вариант возникновения первичных каналов в карбонатных массивах, которые в последующем или разрабатываются текущей водой, или остаются в первозданном виде.

3. Механизм формирования магматогенных полостей в карбонатах

3.1. Разложение карбоната кальция
3.2. Варианты формирования флюидизатных тел и магматогенных полостей

3.1. Разложение карбоната кальция

Большинство высказанных в последнее время гипотез образования кимберлитов и родственных им горных пород - туффизитов - сводятся к флюидизатному механизму, суть которого сформулирована геологом из Сыктывкара И.И. Голубевой [13]: «При подъёме магмы давление в ней падает, вследствие чего происходит взрывное отделение газовой составляющей. Магма вскипает, образуя т.н. магматогенный флюидизат – смесь расплавленных и застывших обломков лавы и обломков вмещающих пород в газовой струе. Характер движения газово-твёрдого потока турбулентный, с резкими вариациями динамического режима отдельных струй». В качестве главного фактора И.И. Голубевой рассматривается прорыв из глубин верхней мантии магмы, перенасыщенной газовой составляющей, что само по себе проблематично: газов, растворённых в исходной ультраосновной магме, явно недостаточно для образования флюидизата. Исследователь якутских алмазов В.А. Милашев [38] приводит расчёты Л.К. Грейтона (1949 г.), согласно которым «…на глубине заложения кимберлитовых трубок (2,0-2,5 км) освобождается примерно половина общего количества летучих компонентов ультраосновной магмы, что при исходном содержании их 3-4 % составит 1-2 % от массы расплава. При допустимых размерах (10×500 м) подводящего канала у средней по величине кимберлитовой диатремы и при интервале глубин эффективного газоотделения 500 м масса газовой фазы может составить 10-100 тыс. тонн, что примерно на два порядка меньше количества, необходимого для формирования полости трубки в ходе любого, особенно взрывного, механизма процесса».

Мы утверждаем, что источник огромных объёмов раскалённых газов, необходимых для запуска и поддержания флюидизатного процесса, общий у кимберлитов и туффизитов - это реакция термической диссоциации карбоната кальция, а не газы, растворённые в магме.

Что же происходит с карбонатами, нагретым до температуры выше 1000°С. П.И. Лучицкий [33] приводит сведения, что кальцит в условиях атмосферного давления разлагается при 825-912°С, а доломит при 550-770°С. На более низкую температуру разложения кальцита - 790° - указывают А.Б. Макеев и Н.И. Брянчанинова [34]. При температуре 1290° и давлении 170 атмосфер, по П.И. Лучицкому, происходит плавление кальцита. Следовательно, чтобы началась диссоциация карбоната кальция, необходимо, чтобы давление в карбонатсодержащей магме упало; для этого она должна прорваться к земной поверхности хотя бы по отдельным трещинам или оказаться в открытой трещине на некоторой глубине.

Процесс термического разложения карбоната кальция широко применяется в промышленности – это получение оксида кальция путём обжига известняка. Расчёты показывают [47], что при термическом разложении 1 моля кальцита образуется 56 г оксида кальция и 44 г углекислого газа. В пересчёте на более осязаемые величины: из 1 тонны кальцита выделяется 440 кг углекислого газа, занимающего, при атмосферном давлении, согласно закону Авогадро, объём 225 кубометров, и 560 кг оксида кальция. Реакция является эндотермической, в ходе неё тонной кальцита поглощается 1,8 млн. килоджоулей энергии. Для сравнения: согласно расчётам, при остывании 1 тонны базальтовой магмы от 1525 до 825°С выделяется 1,206 млн. килоджоулей, т.е. для разложения 1 тонны известняка потребуется 1,5 тонны базальтовой магмы (в действительности – меньше, т.к. часть энергии дополнительно выделяется при кристаллизации магмы). При этом надо иметь в виду, что взамен отдавшей часть энергии и распылённой газами магмы из глубины поднимаются новые порции расплава.

Кимберлиты формируются при более высоких температурах – 1240–1670°С.

Логично будет предположить, что при кимберлитообразовании количество разложившегося карбоната приблизительно соответствует разности между средней концентрацией его в кимберлитах подводящих каналов и в продуктах выполнения диатрем. При потере кимберлитом 25 % своей массы за счёт разложения кальцита (ориентировочная разность между его концентрацией в подводящих дайках и в диатремах) из 1 тонны кимберлита образуется около 100 кг (51 кубометр) углекислоты; для объёма магмы, приведённого в расчётах Л.К. Грейтона [38], это составит 750 тысяч тонн, или 382 млн. кубометров газа – количество, в принципе, достаточное для поддержания флюидизатного процесса.

Карбонат кальция в кимберлитовой или карбонатитовой магме, по нашим представлениям, может рассматриваться в качестве взрывчатки, которая выделяет газ при выводе её на земную поверхность и дробит изнутри раскалённую породу на мельчайшие обломки или брызги (в зависимости от её температуры). При этом состав вмещающих пород не имеет значения: кимберлиты встречаются среди карбонатных, терригенных пород и среди гранито-гнейсов.

Термическая диссоциация кальцита в процессе кимберлитообразования рассматривалась и ранее многими исследователями, но лишь как источник углерода при образовании алмаза.

Исследователь южноафриканских алмазов Дж. Доусон подчёркивает более высокую концентрацию карбоната кальция в кимберлитах подводящих даек по сравнению с кимберлитами диатрем: «Тот факт, что «карбонатитовый кимберлит» большей частью ограничен в своём распространении дайками и силами и не встречается в диатремах, позволяет предположить, что этому типу кимберлита свойственна гипабиссальная обстановка формирования (когда сохраняется первичный карбонат)» [17, стр. 59].

Принципиальное отличие механизма формирования кимберлитовых диатрем от трубок (и тел иной морфологии) некимберлитового состава состоит, по нашим представ-лениям, в местонахождении карбоната кальция. Кимберлитовая и карбонатитовая магмы изначально им обогащены и способны при низких давлениях даже в застывшем виде (при температуре выше 825°С) выделять углекислый газ, дробясь при этом изнутри на мелкие частицы и смешиваясь с новыми порциями притекающей в диатрему магмы. Маг-ма же иного состава – основного, ультраосновного (нормального ряда), - любая, имеющая температуру выше 900° – выделяет углекислоту из вмещающих карбонатных пород.

Анализируя особенности строения южноафриканских диатрем, Дж. Доусон заключает, что «…эти особенности больше согласуются с флюидизацией – процессом, при котором обломочный материал транспортируется быстро движущимся газовым потоком».

Процесс выделения углекислоты при кимберлитообразовании описан давно, однако мы не встречали утверждений, что рабочим телом флюидизатно-эксплозивной системы являются огромные объёмы углекислого газа, выделяющиеся именно при разложении карбоната кальция в условиях падения давления, а не газы, растворённые непосредственно в магме или прорвавшиеся с мантийных глубин земной коры.

3.2. Варианты формирования флюидизатных тел и магматогенных полостей

Исходя из рассмотренной выше модели термического разложения карбоната кальция, просматриваются четыре варианта взаимодействия высокотемпературной магмы с вмещающими породами (рис.1). Обязательным условием в нашей схеме является подъём магмы по трещине раздвига; при этом давление в магматической колонне минимально, что необходимо для разложения карбоната кальция.

Рис.1. Принципиальные схемы формирования флюидизатных тел в результате внедрения: А - магмы кимберлитового состава в магматические, метаморфические или терригенные породы; Б, В - магмы кимберлитового, лампроитового или габброидного состава в карбонатные породы при интенсивном притоке магмы (последовательные стадии внедрения); Г - магмы кимберлитового, лампроитового или габброидного состава в карбонатные породы при ограниченном притоке магмы.
1 – граниты; 2 – известняки; 3 – терригенные породы; 4 – подводящая дайка, заполненная магмой основног (ультраосновного) состава и направление движения магмы; 5 – кипящая (перенасыщенная углекислотой) магма; 6 – флюидизатная (газово-твёрдая) смесь; 7 – известняковые брекчии, служащие каналом для выхода газов; 8 – реакциоееая зона, в пределах которой известняк выделяет углекислоту; 9 – эксплозивные отложения; 10 – потоки углекислого газа.

1 вариант. Базальтоидная магма (с низкими концентрациями карбоната кальция) выходит на поверхность сквозь песчаники, вулканиты или ультраметаморфиты; при этом происходят излияния магмы трещинного или центрального типа с выделением минимальных количеств растворённых в ней газов. При этом возможны взрывные процессы за счёт углекислоты, выделяющейся при разложении содержащегося в базальтах карбоната кальция. Так, по наблюдениям одного из авторов, значительная часть покровов базальтов на территории Магаданской области содержит миндалины кальцита в количестве до 15-20 % объёма породы. Тела интрузивных пирокластитов при этом не образуются.

2 вариант. Заметим, что это уже гипотеза и она серьёзно воспринята профессором из Якутска Эдгаром Дмитриевичем Избековым. Кимберлитовая или карбонатитовая магма внедряется в терригенные, изверженные или ультраметаморфические породы (рис. 1-А). Прорвавшись на поверхность в условия нормального атмосферного давления, обогащённая карбонатом кальция магма, температура которой значительно выше порога термической диссоциации кальцита, неминуемо должна вскипеть: микрочастицы её взрываются изнутри углекислотой от разлагающегося расплава карбоната кальция или его зерен, быстро охлаждаясь при этом (реакция эндотермическая). Область кипения должна погру-жаться вглубь, разрушая механически вмещающие породы, до тех пор, пока рост давления не воспрепятствует диссоциации кальцита или не иссякнет приток в реакционную камеру исходной кимберлитовой магмы. При этом происходит механическая абразия стенок подводящего канала. Помимо углубления, он расширяется, приобретая трубообразную форму, и непрерывно пополняется поднимающейся из глубины магмой, основная масса которой, кипя, находится в нижней половине образующегося в земной коре «стакана». Интенсивность кипения – а, следовательно, и степень механического воздействия на стенки канала – с глубиной по мере роста давления убывает, в связи с чем сечение диатремы сужается.

Выше кипящей магмы находится перемешивающийся газовыми струями слой, образованный обломками затвердевшей магмы и вмещающих пород (туффизитовым материалом); он описан в большинстве кимберлитовых трубок мира.

Объём магмы, поступившей в сформированную ею диатрему, может значительно превышать объём самой полости, т.к. часть магмы в виде пылевидного оксида кальция, лапиллей и пыли должна выбрасываться газами на поверхность. Известны случаи [37], когда объём пирокластического материала вокруг диатремы достигает 100 куб.км.

3 вариант. Высокотемпературная некимберлитовая (габброидная, лампроитовая и др.) магма прорывается на поверхность сквозь карбонатные породы. Карбонаты в зоне экзоконтакта нагревается выше порога термической диссоциации и, т.к. давление лишь ненамного превышает атмосферное, начинают в огромных количествах выделять углекислый газ – те же 440 кг из тонны известняка. Лава, поднявшаяся по трещине раздвига до уровня, на котором давление перестаёт препятствовать разложению карбоната кальция, должна вскипеть под действием газа, выделяющегося из сложенных карбонатами стен трещины. Ширина трещины при этом возрастает, магматический канал приобретает трубообразную форму. Здесь также возможны варианты.

3.1. В случае медленного притока некимберлитовой магмы по открытой трещине раздвига она должна (т.к. давление минимально) начать активно взаимодействовать с известняками сразу, как только поднимется до подошвы карбонатной толщи. Магма вскипает, но не изнутри, как в случае с кимберлитами, а от экзоконтактов к центру дайки. В результате верхняя часть магматической колонны представлена мобильной раскалённой флюидизатной смесью. Избыток углекислоты выходит по открытой трещине на поверхность, благодаря чему давление остается сравнительно низким и процесс разложения известняка не прекращается. Ширина трещины возрастает; образующийся объём заполняется вновь притекающей лавой, также быстро превращающейся в мобильную лаво-газовую смесь, поглощающую дополнительные объёмы известняка с использованием зон трещиноватости и поверхностей напластования (рис. 1-Г).

Обладая сравнительно высоким удельным весом, флюидизатная смесь должна вести себя подобно жидкости и растекается согласно законам гравитации – вниз от подводящего канала. Полости могут образовываться и выше подводящего канала при участии раскалённой углекислоты.

Флюидизатная смесь вырабатывает в известняках полости, расположение которых по высоте относительно подошвы карбонатной толщи контролируется интенсивностью притока магмы, а в плане – морфологией подводящего канала и зон трещиноватости. Мы считаем, что «сгустки» раскалённой флюидизатной смеси способны распространяться внутри пласта известняков и вниз от подводящего магматического канала (под действием гравитации), в т.ч. по его приподошвенной части, и по горизонтали, и вверх от канала, вырабатывая во всех этих случаях камеры в известняках. Часть продуктов реакции вместе с распылённой и застывшей магмой выбрасывается постоянно образующейся углекислотой на поверхность, часть – оседает на дно камер после окончания притока углекислоты, оставляя над собой воздушные промежутки, которые принято называть карстовыми пещерами. Экзогенными процессами продукты реакции превращаются в обогащённую железом глину.

Разработка магматогенной камеры происходит, по нашим представлениям, не только под действием пребывающей в жидком состоянии и кипящей под воздействием углекислого газа магмы, но и под действием газов, являющихся продуктами реакции разложения кальцита и разогревающихся при контакте с жидкой или уже застывшей магмой (температура плавления базальта – около 1200°C).

3.2. При более интенсивном притоке некимберлитовой магмы она, хотя и взаимодействует с карбонатами при прохождении сквозь них, изливается на поверхность Земли и, разлагая известняк, создает углубление, заполняющееся новыми порциями лавы (рис. 1-Б). Озеро кипящей лавы проседает сквозь карбонатные породы, отчасти дробя, но преимущественно термически разлагая их. Трещинный канал расширяется и приобретает цилиндрическую форму (рис. 1-В). Температура внутри реакционного пространства быстро падает, несмотря на постоянный приток магмы, по причине эндотермического характера реакции разложения кальцита: отдавая углекислоту, известняки ведут себя подобно «сухому льду» – поглощая энергию, остаются относительно холодными. Этим, кстати, объясняется отсутствие термальных изменений в экзоконтактах диатрем при наличии их в экзоконтактах глубинных подводящих каналов. Основная масса оксида кальция выбрасывается в виде пыли в окружающее пространство вместе с избытком углекислоты и обломками пород, часть его участвует в создании вторичного кальцита. В результате могут образоваться геологические объекты двух типов:

а) диатрема - субвертикальный канал, заполненный внизу кипящей лавой с обломками карбонатов, а в верхней части – смесью обломков затвердевшей лавы и вмещающих пород, перемешивающейся струями газа. Застывающая лавовая корка должна периодически взрываться, создавая абразивный эффект. Базальтоидные, диатремы известны, в частности, на побережье Белого моря (т.н. Зимний Берег) [29];

б) т.н. эрозионно-карстовая депрессия (она же – карстовый седиментационный коллектор) – протяжённое углубление в карбонатных породах, имеющее зачастую глубину более 100 м и заполненное в нижней части железистыми пестроцветными глинами и породами, имеющими обломочную текстуру.

4 вариант. Кимберлитовая или карбонатитовая магма выходит к поверхности по трещинам в карбонатных породах. Ситуация, в принципе, аналогична рассмотренной выше (пункты 3.1 и 3.2), но должна характеризоваться выделением значительно большего количества раскалённой углекислоты за счёт выделения её из карбоната кальция самой магмы.

Мы намеренно отождествляем происхождение диатрем в карбонатных породах и пещер: те и другие являются полостями в карбонатных породах, и нами обнаружены признаки магматизма в пещерах. В Якутии же известны пещеры, заполненные кимберлитами.

Поперечное сечение формирующейся под воздействием магмы полости в значительной мере должно определяться тепловым фронтом внедряющегося тела, а он имеет плавные очертания. Заполненная магмой линейная трещина будет расширяться параллельно своим стенкам, образуя щелевидную полость. Линзовидный магматический канал в условиях относительно стабильного давления, скорее всего, преобразуется в трубообразный канал по схеме, предложенной на рис. 2: постоянно притекающие порции магмы, преобразуясь в раскалённую флюидизатную смесь, заполняют всё новые объёмы полости, образующейся в ходе реакции – и так до тех пор, пока приток её не прекратится. Контур формирующейся полости в известняках стремится от линзовидного к изометричному, подчиняясь конфигурации теплового фронта (линиям изотерм).

Рис. 2.Трансформация сечения полости при продолжительном притоке магмы.
1 – первоначальный контур внедрившегося тела основного-ультраосновного состава;
2, 3 – стадии роста полости;
4 – окончательный контур полости

4. Магматогенные полости в карбонатных породах Урала (Шеинский карьер)

Толчком к изменению устоявшегося взгляда на процесс образования пещер послужило проведённое в мае 2000 года рекогносцировочное обследование Шеинского карьера, расположенного в Челябинской области. Данный карьер, имеющий к настоящему времени размеры порядка 700×1000 м и глубину до 40 м, в течение многих лет разрабатывался для нужд цементной промышленности. Добывался, в основном, известняк; в качестве добавки к нему использовалась глинистая порода коричневого цвета, слагавшая до 1/3 площади карьера и вмещавшая глыбы известняков. В последние годы челябинскими геологами было доказано, что эта порода является нацело аргиллизированной брекчией ультраосновного состава – туффизитом, а карьером вскрыта крупная диатрема.

В глыбах известняков, расположенных среди туффизитов, были отмечены небольшие полости, по форме напоминающие типичные пещерные «органные трубы». Местами в этих полостях сохранились реликты лимонитизированных туффизитов, из чего исследователи данной диатремы сделали вывод о происхождении полостей в результате механической абразии известняков под воздействием раскалённых газовых струй, насыщенных обломками ультраосновных пород и известняков. Поблизости в обнажениях туффизитов встречались многометровые «плавающие» глыбы известняков с плавными очертаниями и гладкой поверхностью, напоминающей поверхность большинства карбонатных пещер.

В экзоконтакте тела туффизитов нами была обнаружена вскрытая карьером типичная карстовая полость, представляющая собой галерею шириной до 1,5 м и высотой 3-4 м, имеющую гладкие, не корродированные водой стены и уходящую вглубь известнякового массива под углом около 20°. Потолок галереи куполовидный; пол сложен вязкой бурой глиной, обычной для карбонатных пещер.

Это был первый подмеченный нами случай тесной пространственной связи проявлений карста с выходами интрузивных пирокластитов.

При виде пещеры возник вполне здравый, по нашему мнению, вопрос: а что, собственно, препятствует термическому разложению известняка в зоне экзоконтакта высокотемпературной интрузии?

Поиск ответов на этот вопрос мы сосредоточили на территории Кизеловского каменноугольного бассейна, известного высокой степенью закарстованности карбонатных пород. Описание его геологического строения мы опускаем.

5. Полевые наблюдения

5.1. Методика проведения исследований
5.2. Пещера Усьвинская
5.3. Мариинские карьеры
5.4. Кизеловский карьер, пещера Медвежья
5.5. Пещера Российская
5.6. Пещера Геологов-2
5.7. Пещера Виашерская
5.8. Пещера Две Ступени

С целью проверки изложенной гипотезы магматического происхождения полостей в карбонатных породах был обследован ряд пещер Кизеловского района Пермской области: Усьвинская, Динамитная, Усьва-Угольная, Медвежья, Обвальная, Российская, Геологов-2, Ребристая, Расик, Мариинская, Виашерская, две небольшие полости возле Мариинской пещеры и известняковые карьеры в черте г. Кизела и пос. Верхняя Губаха. Впоследствии был также обследован ряд пещер в бассейне рек Вишеры, Чикмана и Чаньвы.

В окрестностях г. Кизела нами выявлено 5 геологических объектов, в которых отчётливо просматривается тесная связь подземных полостей с зонами брекчирования предположительно эксплозивно-флюидизатного генезиса. В глине остальных обследованных пещер выявлены минералы пород основного и ультраосновного состава, также указывающие на связь этих пещер с магматизмом.

5.1. Методика проведения исследований

При изучении пещер фиксировались морфологические особенности полостей, характер поверхности стен и сводов, распространение и форма залегания глинистых образований (являющихся, по нашим представлениям, аргиллизированными и выветрелыми пирокластитами). Стены пещер тщательно обследовались на предмет наличия коренных выходов интрузивных пирокластитов. Проводился отбор образцов горных пород, шлиховых проб из глинистых отложений, проб-протолочек из пирокластитов и материала (в т.ч. глинистого) для изготовления прозрачных шлифов. Выборочно проводилась каппаметрия рыхлых пещерных отложений. Минералогический анализ проб выполнен в лаборатории ФГУП «Геокарта-Пермь», описание прозрачных шлифов – петрографами ФГУП «Геокарта-Пермь» Т.И. Захаровой и С.В. Савченко (приложение № 1). Несколько проб и образцов проанализировано петрографом С.В. Савченко в институте «ВСЕГЕИ» (г. С.-Петербург). Для фиксации точек отбора проб использовались планы пещер, приведённые в работе С.В. Валуйского [6]. Схема расположения обследованных пещер приведена на рис.3.

Рис.3. Схема расположения исследованных пещер.
1 – Виашерская, 2 – Расик, 3 – Медвежья, 4 – Мариинская, 5 – Обвальная, 6 – Российская,
7 – Геологов-2, 8 – Усьвинская, 9 – Динамитная, 10 – Усьва-Угольная

Результаты минералогического анализа шлиховых проб из глинистых отложений и проб-протолочек пород, диагностированных как «ксенотуффизиты», даны в таблице (прил.1). Как видно из неё, качественные и количественные характеристики различных проб заметно отличаются друг от друга, но в целом следует отметить их очень богатый минералогический состав (52 минерала), весьма напоминающий минералогический состав алмазоносных туффизитов Красновишерского района, приведённый по работе И.И. Чайковского [53]. Впечатляют также результаты петрографического описания прозрачных шлифов, в отдельных случаях прямо указывающие на проявления магматизма.

Параллельно с полевыми и лабораторными исследованиями проводилось изучение литературы, посвящённой геологии и гидрогеологии Западного Урала, вопросам формирования алмазоносных объектов, а также литературы по карсту.

5.2. Пещера Усьвинская

Пещера расположена в 2 км от железнодорожной станции Усьва, на водоразделе, в толще органогенных известняков московского яруса каменноугольной системы. Протяжённость пещеры по состоянию на 2000 год составляла 110 м. В январе 2001 года при обследовании дальней её части была обнаружена тяга воздуха из тонкой щели между полом и потолком грота. Был прокопан лаз длиной 3 м, который привёл в новую часть пещеры, значительно превышающую по размерам старую часть. Суммарная длина пещеры, по данным съёмки 2001 года, составила 600 м.

Пещера заложена в светло-серых органогенных известняках визейского возраста. Основными её морфологическими элементами являются узкие, 1-2 м, щелевидные галереи высотой до 8-12 м, заканчивающиеся вверху куполовидными сводами. В четырёх местах - т.н. 7033, т.н. 7034, т.н. У-54 и т.н. 7025 - в коренном залегании среди известняков были выявлены брекчии с глинистым цементом - горные породы, внешне напоминающие туффизиты Красновишерского района. Все они приурочены к верхним частям узких, 0,5-1,5 м, субвертикальных галерей, имеющих вертикальный размах более 8-10 м. Петрографически эти породы определены как ксенотуффизиты.

План пещеры с расположением выходов магматогенных пород и схемой отбора проб приведён на рис.4.

Рис.4. Пещера Усьвинская. План и схема опробования.
1 – точки наблюдения и их номера; 2 – выходы ксенотуффизитов

Расширенная часть Старой галереи – грот Стакан – находится в интервале 12-20 м от входа в пещеру. Ближайшее к входу в пещеру тело ксенотуффизитов (т.н.7025, ПК 59) внешне более напоминает обычную зону дробления. Вдоль подножья северо-восточной стены Старой галереи обнажается зона трещиноватости мощностью порядка 1,0 м, падающая по Аз.65°, угол 20°. Продукты выветривания материала, слагающего зону, имеют зеленоватую окраску, что позволяет предполагать иньецирование известняка магматогенным материалом. Из этого материала взята проба № 7025 (протолочка, шлиф). В составе тяжёлой фракции пробы-протолочки преобладают гидроокислы железа и псевдоморфозы лимонита по пириту; в подчинённом количестве присутствуют гематит, циркон, рутил, корунд, лейкоксен, турмалин, эпидот, моноклинный пироксен, монацит, альмандин, магнитные шарики и 2 знака муассанита. Отмечены также тальковидная зелёная слюдка и асбест(?) (приложение № 1).

Дресвяно-глинистые отложения голубовато-серого цвета прослеживаются на полу Старой галереи в интервале 23–38 м от входа в пещеру. В 38 м от входа они вскрыты неглубоким (0,6 м) шурфом.

В восточной стенке грота Плоского – низкого, с плавными очертаниями,- была встречена наклонная щель высотой 10 см, полого погружавшаяся к северо-востоку. В потолке щели обнажается непрочная порода коричневого цвета с зелёными пятнами, определённая как ксенотуффизит (т.н. 54). Чётких ограничений выхода ксенотуффизитов выявить не удалось, эта порода постепенно переходит в брекчиевидный известняк, затянутый натёками «известкового молочка».

Тело ксенотуффизитов, залегающее на границе между старой и новой частями пещеры, представляет собой пласт мощностью около 1,5 м, падающий на север под углом 25-30°, прослеженный по падению на 5 м (рис.5). Чётко определить его контакты невозможно; переход от ксенотуффизитов к залегающим выше, в потолке грота, брекчиевидным известнякам постепенный: уменьшается количество глины, цементирующей обломки. Ксенотуффизиты и брекчиевидные известняки закрыты натёками «лунного молочка».

Рис.5. Поперечные сечения через тела ксенотуффизитов.
А – Старая галерея (т.н.7025); Б – Главная галерея (т.н. 7033); В – грот Плоский (т.н. У-54).
1 – известняки; 2 – ксенотуффизиты; 3 - глыбовые отложения; 4 – зоны трещиноватости; 5 – точки отбора проб и их номера

Порода представляет собой брекчию из обломков известняка, сцементированных глинистым цементом бурого цвета с зелёными крапинками. Минералогический анализ цемента брекчии (проба У-54-6А) показал наличие минералов, свойственных для туффизитов основного-ультраосновного состава: хромшпинели, граната, турмалина, ильменита, магнитных шариков, магнетита, корунда, рутила, ставролита, пирита, малахита, муассанита, большого количества гидроокислов железа (в т.ч. по пириту). В лёгкой фракции присутствуют слюдистые обломки, кварц (в т.ч. горный хрусталь), серпентин (обломки до 2 мм), карбонат, карбонатно-фосфатные обломки (приложение № 1).

В прозрачных шлифах определены следующие породы: брекчия органогенного известняка с глинистым цементом и с жилками иллита (шл. У-54-1), брекчия известняка, инъецированная изменённым стеклом (шл. У–54-2), брекчия известняка с глинисто-карбонатным цементом.

Главная галерея представляющую собой субвертикальную щель северо-восточного простирания шириной 0,7-2,0 м, с расширениями до 3,5 м. Высота её достигает 12 м, однако истинный вертикальный размах может быть существенно большим. Съёмочный ход проходит по глыбовым завалам, подвешенным на различной высоте. Верхняя часть щели, как правило, не выклинивается, а представляет собой куполообразное расширение.

Натёчные образования на протяжении большей части Главной галереи отсутствуют; мощная натёчная кора развита в начале галереи (четырёхметровый спуск) и на расстоянии 45-50 м к северо-востоку от начала галереи. Стены галереи ровные, микроскульптура, характерная для водного растворения известняков (фасетки), отсутствует. Местами на поверхности стен отмечаются тонкие, до 1-2 мм, железистые корочки.

Наиболее крупное тело туффизитов выявлено в 11-14 м северо-восточнее начала Главной галереи (т.н. 7033, р-н ПК 4 съёмки 2001 года), в стенах и потолке небольшого (4×5 м) гротика (грот Серпентиновый). Грот находится на крутом, порядка 90°, повороте Главной галереи с субширотного на меридиональное направление. Расположение данного выхода туффизитов аналогично выходу на ПК 54 (рис. 5): верхняя часть щелевидного (шириной 1,5-2 м) субвертикального хода на высоте 5-6 м над полом, сложенным обломками известняка, запечатана крупными глыбами известняка. На глыбах залегает слой зеленовато-коричневой глины, содержащей обломки ксенотуффизитов коричневого цвета с включениями серпентин-хлорита (?) до 2 см. Выше глыбового завала наблюдается резкое расширение хода до 4-5 м (собственно грот Серпентиновый) с куполообразным потолком, сложенным сильно трещиноватыми известняками; по трещинам отмечается глинистый материал зеленоватого цвета.

Проанализируем ситуацию: если бы галерея была сформирована водным потоком, вначале непременно были бы размыты брекчии – породы, значительно менее прочные, чем известняки. Однако следов размыва нет, брекчии к северу от грота Серпентиновый слагают непосредственно кровлю галереи. Совершенно очевидно, что вначале была сформирована вертикальная щель Главной галереи, затем фрагмент её (в пределах грота Серпентиновый) был запечатан обвалившимися глыбами и уже затем на них осыпался ма-териал брекчий.

Из песчаного материала с пола грота Затейливый в 5 м юго-восточнее ПК 51 взята шлиховая проба № 7023, характеризующаяся богатым минералогическим составом. Следует отметить наличие в тяжёлой фракции хлоритоида, моноклинного пироксена, амфибола, альмандина, магнитных шариков и довольно значительного количества (3 %) неокатанных зёрен двупреломляющего ильменита. Лёгкая фракция представлена карбонатными обломками, гипсом, хлоритом, глинистыми образованиями по флогопиту(?), агатом и обломками горного хрусталя (приложение № 2).

В юго-западной части грота из непрочного, доломитизированного известняка взята проба-протолочка весом 3,4 кг; в ней также присутствуют магнитные шарики и, кроме прочего, пирит.

Почти на всём протяжении участка между Главной галереей и гротом Затейливым пол Северо-Западной галереи сложен глиной, залегающей в виде повторяющего форму свода бугра. Пол Затейливого грота, напротив, горизонтален и местами несёт следы протекавшей здесь воды, хотя сквозного водотока явно не было; вода поступает только в виде капели.

Рис.7. Пещера Усьвинская, Восточная галерея. Т.н. 7034.
Фрагмент тела брекчий с карбонатно-глинистым цементом в северной стене галереи.
А – общий план, Б – пришлифовка образца 7034-1: зеленоватое – иллит, оранжевое – халцедон
Рис.6. Пещера Усьвинская, грот Куполок

Пол грота Куполок (рис.6) и ведущего к нему хода сложен глиной, залегающей в виде бугра, понижающегося к стенам. Подобные шаровидные камеры принято считать признаками гидротермокарста, однако в данном случае есть повод для сомнения. Из глины с глубины 30-50 см взята шлиховая проба № 7022, характеризующаяся высоким выходом тяжёлой фракции (9,12 г при исходном весе пробы 5,7 кг), почти нацело представленной гидроокислами железа (в т.ч. лимонитом по пириту). Состав пробы разнообразный; кроме гидроокислов железа, определены циркон, рутил, лейкоксен, кианит, анатаз, корунд , эпидот, турмалин, гидроокислы марганца, ставролит, слюдистые обломки, 1 знак муассанита (приложение № 2).

Необычным является преобладание в составе электромагнитной фракции единичных знаков хромсодержащей зелёной слюдки (фуксита?) и наличие в лёгкой фракции калиевого полевого шпата; отмечен также т.н. «оплавленный кварц».

В марте 2005 года спелеологи Екатеринбургской спелеосекции, пройдя под самым потолком Главной галереи, обнаружили, что на высоте она плавно изгибается к востоку, переходя в Восточную галерею. Получается, что нижняя, заполненная обломочными отложениями часть Главной галереи уверенно заканчивается гротом Цилиндр, а верхняя представляет собой единое целое с Восточной галереей. Данная ситуация, когда погружающаяся галерея раздваивается, весьма необычна при реконструкции условий образования пещеры с позиций гидродинамики, но не является нонсенсом в случае формирования её магматогенным флюидизатом.

Мы можем с уверенностью утверждать, что Восточная галерея, представляющая собой в поперечном сечении субвертикальную щель, сформирована не по зонам тектонической трещиноватости. Во-первых, в потолке галереи не обнаружено тектонически ослабленных зон, по которым она могла бы сформироваться. Во-вторых, гипсометрически ниже пола Восточной галереи проходит другая галерея, ведущая в грот Куполок, и в её потолке также не обнаружено каких-либо признаков тектонического контроля.

Стены Восточной галереи ровные, не несут следов водного растворения и практически не закрыты натёками. Местами отмечаются железистые корочки.

В 35-40 метрах от начала Восточной галереи (и в 60 м северо-восточнее выхода ксенотуффизитов в начале Главной галереи), в верхней её части (под потолком) обнажается субгоризонтальный пласт (мощностью до 20-25 см) аргиллизированных ксенотуффизитов (т.н. 7034). На снимке (рис.7) отчётливо видно иньецирование известняков брекчией зеленоватого цвета. Обломочный материал представлен известняками, реже – закатанными обломками карбонатных прожилков с единичными кристаллами окисленного пирита, цемент – зеленоватым глинистым материалом.

При рассмотрении пространственного положения всех перечисленных выходов ксенотуффизитов пещеры Усьвинская наблюдается следующие закономерности:

1. все они приурочены к присводовым частям узких субвертикальных галерей и образуют, по сути, единое пологопадающее тело переменной мощности;

2. в вертикальном сечении наблюдается, как правило, значительное расширение хода, вызванное обрушением брекчий в расположенные ниже субвертикальные галереи;

3. не отмечено ни единого случая размыва брекчий (являющихся, по сравнению с известняками, менее прочными породами) водными потоками.

Практика показала, что в пещерах подобные горные породы, содержащие минералы ультраосновных и метаморфических пород, встречаются всё же довольно редко ввиду своей крайне низкой устойчивости, однако те же минералы, причём нередко в больших концентрациях, содержатся в тяжёлой фракции обычной коричневой глины, имеющейся во всех пещерах.

В пещере встречаются полости, пол в которых покрыт залегающей в виде бугра глиной, - и щелевидные, и полусферические. В частности, это заметно в гроте Сухом, где высота бугра пропорциональна высоте потолка во всех направлениях. Участие воды в формировании залежей глины подобной морфологии весьма проблематично, тем более что в копушах глубиной 0,5 м, пройденных в гротах Куполок и Сухой, признаков слоистости или линз песка, гравия не установлено. В гроте Сухой единственными следами воздействия воды на глину являются капельницы под сталактитами, - ямочки глубиной 5 см с песчано-галечным заполнением, оставшимся после выноса глины.

Глинистые отложения пещеры обладают повышенной магнитной восприимчивостью 0,6-1,0 (×10^-3) ед.СИ. Потолок над участками их распространения имеет плавные куполообразные очертания, следов обрушения или водного растворения нет; при этом в потолке ходов нет признаков зон трещиноватости. В дальних частях ответвлений пол смыкается с потолком.

Пещера Усьвинская является наглядным примером обратной зависимости между наличием в полости глинистых отложений и присутствием в ней воды. Термин «водно-механические отложения» по отношению к глинам мы не используем намеренно, т.к. наблюдения показывают, что водные потоки в большинстве случаев (в пределах Кизеловского каменноугольного бассейна) не участвовали в отложении глин. Наоборот, галереи, лишённые глинистых отложений, характеризуются наличием активной капели. В качестве примера: шлиховая проба № 7257 взята из песчано-галечных отложений, покрывающих пещерную глину на коротком (2 м) отрезке хода и образовавшихся при частичном размыве глины капелью с потолка. Размыв привёл к естественному обогащению материала пробы: магнитная восприимчивость глины на глубине 5-15 см составляет 0,5-0,6 (×10^-3) ед. СИ, а песчано-галечного материала – 2,0-2,23 (×10^-3) ед. СИ. На снимке (рис.8) отчётливо виден бугор глины, вытянутый вдоль хода и повторяющий форму потолка, что весьма характерно для галерей этой пещеры. Глинистые отложения имеют брекчиевую текстуру: слагающие их обломки имеют остроугольные очертания, т.е. до начала процесса аргиллизации они были породой псаммитовой размерности частиц (рис. 9 - шф.7257-1). Характерно наличие псевдоморфоз лимонита по минералу, имеющему гексагональный габитус.

Рис.9. Пещера Усьвинская, грот Узловой, т.н. 7257. Микрофотография шлифа из глинистых отложений.

Рис.8. Пещера Усьвинская, грот Узловой, т.н. 7257.
Форма залегания глинистых отложений (на переднем
плане они размыты) и их магнитная восприимчивость

Пришлифовки образцов глины, отобранных в западной части грота Надежды (рис. 10, 11, 12, 13), выявили немаловажную деталь: наличие теневых структур, фиксирующих контуры относительно крупных (доли мм – первые мм) обломков неустановленных железистых горных пород и отдельных кристаллов, сохраняющих нередко первичные, преимущественно гексагональные, очертания. Те и другие процессами аргиллизации превращены в железистую глину, причём нередко сохранилась зональность изменения. Сохранились также псевдоморфозы лимонита (гематита?), имеющие в плоскости шлифа отчётливо гексагональную форму.

Рис.10, 11, 12, 13. Пещера Усьвинская, т.н. 7074. Микрофотографии полированных шлифов из глинистого материала.
Ув. ×4 (шлифы 7074-3, 4, 9)

5.3. Мариинские карьеры

На окраине пос. Верхняя Губаха (южный склон горы Белой) в одном из заброшенных известняковых карьеров (карьер № 3) обнаружено крупное субвертикальное тело агломератовых брекчий яркой буровато-красной окраски (рис. 14). Тело находится всего в 200 м восточнее входа в Мариинскую пещеру – одну из интереснейших пещер Пермской области. Расстояние до ближайших известных ходов этой пещеры и того меньше – около 100 м. Соседним карьером, расположенным несколько западнее (карьер № 2), вскрыты две другие пещеры длиной 20 и 50 м, представляющие собой остатки взорванной пещерной системы, - тоннели шириной 2-4 м и высотой до 5 м, идущие по направлению к телу агломератовых брекчий и ограниченные завалами. В карьере № 1, находящемся ещё западнее, вскрыто несколько мелких полостей (до 1 м в поперечнике), заполненных глинистыми отложениями ярко-красного цвета.

Рис.15. План расположения проявлений карста в районе Мариинских карьеров
1 – скальные уступы, борта карьеров;
2 – брекчии эксплозивно-флюидизатного генезиса; 3 – брекчиевидные известняки; 4 – пещеры; 5 – карстовые ниши (а), «органные трубы» (б); 6 – точки отбора проб и их номера

Рис.14. Мариинский карьер № 3.
Тело ожелезнённых агломератовых брекчий
среди слоистых известняков

Ближайшая к агломератовым брекчиям карстовая полость меньшего размера находится в западном борту карьера № 3 всего в 40 м западнее коренных выходов брекчий.

Данные брекчии были обнаружены геологами давно, десятки лет назад, ещё до отработки известняковых карьеров. По результатам разведочного бурения часть массива известняков была признана некондиционной из-за обилия глины и гидроокислов железа и исключилась из отработки, в результате чего скальные выходы брекчий вдаются углом в общий контур карьера. Генезисом брекчий ранее никто не интересовался. План расположения карьеров, пещер и тела брекчий приведен на рис.15.

Южные склоны горы Белой в районе карьеров сложены слоистыми светло-серыми известняками серпуховского и башкирского возраста, залегающими моноклинально. Азимут падения пород 65°, угол – 28-30°.

В известняках встречаются прослои (1-3 м) брекчиевидных известняков и известняковых брекчий. Известняки в значительной мере закарстованы. Встречаются мелкие каверны (0,2-5 см) и карстовые полости размерами 3-11 м. К пачке «Б» приурочены пещеры Мариинская и Труда.

К основанию башкирского яруса нередко бывают приурочены прослои зеленовато-серых и вишнёво-бурых известково-глинистых конгломерато-брекчий и брекчиевидных известняков.

Результаты изучения магматогенных пород Брекчии, вскрытые карьером № 3, представляют собой крупное, до 50×60 м в плане, субвертикальное тело. Его залегание и взаимоотношение с вмещающими слоистыми известняками, падающими на восток-северо-восток под углом 28-30°, отчётливо видно на фотоснимке (рис. 14). Брекчии представляют собой нагромождение округлых, как правило, обломков известняка размерами от первых сантиметров до первых метров. Крупные обломки цементируются более мелкими, те – еще более мелкими. Собственно цемент брекчий, связывающий и наиболее мелкие обломки, и крупные глыбы, а также слагающий разноориентированные субпластовые тела мощностью до 0,5 м, представлен слабо литофицированной песчано-глинистой породой коричневого цвета (рис. 16, 17). Термин «брекчии» применительно к описываемым породам является весьма условным.

Рис.16, 17. Мариинский карьер № 3. Фрагменты тела агломератовых брекчий. Точки отбора проб №№ 7245 – 2, 10

Обломочный материал брекчий из карьера № 3 характеризуется следующими особенностями:

1. Форма обломков плавная, ближе к округлой (вне зависимости от их размеров); она не напоминает форму галек.
2. С поверхности все обломки известняка покрыты коричневой корочкой, представляющей собой цемент брекчий;
3. Внутри обломков наблюдаются просечки песчано-глинистой коричневой породы и сцементированные ею зонки брекчирования (рис.18);
4. Поверхность обломков известняка повсеместно несёт следы химического корродирования, известняки замещаются обогащённым гидроокислами железа цементом брекчий. Этот же цемент выполняет включения и каналы внутри обломков;
5. Отмечаются случаи одновременного корродирования округлых обломков известняка зеленовато-серым мелкозернистым хлорит-карбонатным веществом и содержащим лимонит цементом брекчий (рис.19).

Рис.19. Мариинский карьер № 3.
Хлоритизированный известняк, иньецированный глиной с гидроокислами железа. Ум. ×1,5

Рис.18. Мариинский карьер № 3. Пришлифовка
обломка из тела агломератовых брекчий.
Обр. 7245 – 15, ув. ×2

Крупных карстовых полостей в теле брекчий не обнаружено, однако встречен весьма показательный образец, рассечённый полым трубчатым каналом диаметром 15-20 мм, стенки которого покрыты коричневым лимонитоподобным веществом (рис.20), аналогичным цементу брекчий. Канал имеет боковые ответвления в виде выклинивающихся трещин и округлых зон химического замещения, выполненных тем же веществом. Формирование каналов, бесспорно, связано с иньецированием в известняк цемента брекчий.

Рис.21. Мариинская пещера, грот Летучих Мышей. Стена грота, сложенная брекчиевидными известняками

Рис.20. Мариинский карьер № 3. Обломок
известняка с полым трубчатым каналом. Ум. ×2

Минералогическим опробованием цемента брекчий (пробы 7245-2, 10, 11) в тяжёлой фракции их выявлены, помимо прочих минералов, хромшпинель, альмандин, анатаз, магнетит, пироксен, эпидот, магнитные шарики и, главное, серпентин. Сравнение минералогического состава цемента брекчий и проб пещерной глины из карьера № 2 (пробы 7237-3, 7244, 7244-1) обнаруживает генетическую связь этих образований. Наиболее впечатляет наличие во всех этих пробах высоких концентраций специфических, весьма редких образований, - магнитных шариков. В пробах из пещерной глины они составляют до 45 % объёма магнитной фракции, в пробах из цемента брекчий – до 95 % (приложение № 1). Сходство пещерных глин с цементом брекчий усиливается явным преобладанием в составе их тяжёлой фракции лимонита (80-100 %). Важным моментом является также присутствие в пещерных глинах муассанита (карбида кремния) – минерала, возникающего в экстремальных термодинамических условиях, и самородной меди, обнаруженной при протравливании гидроокислов железа.

Обломочный материал и цемент брекчий охарактеризован 16 шлифами (приложение № 4).

Из описаний шлифов видно, что породы нацело изменены и лишь своей структурой напоминают неизменённые интрузивные пирокластиты, однако по тем же структурным признакам их нельзя отнести ни к осадочным породам, ни к тектоническим брекчиям. Кстати, туффизиты и туфолавы Красновишерского района также нацело изменены и столь же трудно, лишь по структурным признакам, диагностируются [27].

Границы тела брекчий постепенные, ширина зоны контакта 2-3 метра. Определить их по степени раздробленности пород сложно, легче сделать это по смене окраски известняков и по исчезновению признаков слоистости. Падение обнажающихся в карьере контактов – южного и северо-западного – в целом субвертикальное (рис.14), однако отдельные фрагменты имеют наклонное залегание, причём в направлении, противоположном слоистости. Версия о том, что тело брекчий могло возникнуть вследствие обрушения кровли крупного грота, опровергается округлой формой обломков (в пещерах обломки обрушившейся кровли всегда остроугольные) и отсутствием при контактах тела стен полости, заваленной обломками.

Пожалуй, важнейшей минералогической особенностью описываемого тела брекчий является наличие магнитных шариков (сферул). Магнитные шарики в речных отложениях Западного Урала встречаются в незначительных количествах, но практически повсеместно, что позволяет предполагать или широкое распространение невыявленных к настоящему времени тел туффизитов палеозойского или мезозойского возраста, содержащих шарики, или внедрение в течение четвертичного периода многочисленных тел туффизитов, происходившее в эксплозивном режиме.

В целом геологическое строение горы Белой изучалось ранее тенденциозно, проводившиеся геологоразведочные работы были направлены лишь на оконтуривание блоков известняка с промышленными кондициями и подсчёт запасов. Может оказаться, что следы взаимодействия магматических пород с известняками встречаются значительно чаще, чем это нам известно. Так, минералогический состав известняков башкирского яруса изучен всего по одной пробе-протолочке № 1136 весом 0,435 кг, отобранной в 1979 году из карьера № 4 [46]. Минералогический состав пробы очень богатый – 24 минерала. Лёгкая фракция, составляющая 99,65 % шлиха, почти целиком состоит из карбонатов. Тяжёлая фракция невелика по весу (0,16 г), но характеризуется не просто пёстрым – уникальным для известняков составом. Более 40 % её веса представлено магнетитом и различными минералами с вкрапленностью магнетита, 16 % – амфиболом, 11,5 % - сростками хлорита, пренита, эпидота и карбоната, 7 % - эпидотом, 5 % - пироксеном, по 3 % - биотитом и пиритом, 3 % - апатитом и карбонатом с включениями апатита. Весьма примечательно наличие торита (1,25 %), единичного знака халькопирита и, главное, - единичного знака оливина.

Из минералогического описания следует, что проба-протолочка была взята не из неизменённых известняков, а из брекчиевидных, инъецированных магматогенным материалом – иначе трудно объяснить наличие в пробе такого минерала, как оливин в сочетании с весовыми концентрациями пироксена, амфибола и магнетита.

Мариинская пещера представляет собой систему щелевидных гротов субвертикального сечения, вытянутых в широтном направлении и погружающихся к востоку под углом 25-30°. Ширина этих гротов составляет 2-4 м, высота – значительно больше. Они соединены субгоризонтальными галереями, ширина которых нередко превышает высоту.

Изучение геологических особенностей Мариинской пещеры – отдельная большая тема, в настоящей работе мы её не затрагиваем. Отметим четыре момента, свидетельствующих не в пользу её водного происхождения:

1. В южной стене грота Летучих Мышей (непосредственно возле выхода из грота Вертолёт), представляющего собой щелевидную полость шириной порядка 3 м, с вертикальными стенками, среди массивных органогенных известняков обнажаются брекчиевидные известняки (рис. 21); площадь выхода их составляет несколько квадратных метров. Участок стены, сложенный брекчиевидными известняками, не образует среди массивных известняков углубления, несмотря на то, что брекчиевидные известняки являются значительно менее прочными горными породами, чем массивные известняки. Более того, крупные обломки в составе брекчий срезаны заподлицо с остальной стеной, а цемент брекчиевидных известняков корродирован на глубину не более 5 см. Процессы, которые привели к образованию грота, не делали различия между горными породами различной прочности.
2. Камеры, которые можно назвать шаровидными, в пещере единичны, но одна из них – грот Эхо – обладает исключительно правильной яйцеобразной геометрической формой; расширенная часть «яйца» находится внизу. Сравнительно небольшое входное отверстие находится в нижней (восточной) части грота. Форма грота настолько правильна, что звук в нём затихает в течение 5-6 секунд даже в том случае, если источник звука находится вне грота. Подобные камеры принято априорно относить к гидротермокарстовым, однако никаких признаков гидротермальных процессов (в первую очередь, прожилково-жильного карбонатного материала) ни в пещере, ни в прилегающем массиве известняков не встречено.
3. Глинистые отложения Мариинской пещеры обладают наиболее высокой (из числа обследованных пещер) магнитной восприимчивостью – до 2,5-3,0 (×10^-3) ед. СИ, что говорит об их повышенной железистости.
4. Глинистые отложения представляют собой изначально более грубообломочную (по сравнению с аллювиальными глинистыми отложениями) высокожелезистую горную породу, пребывавшую в момент образования , скорее всего, в рыхлом состоянии. Структура породы наглядно проявляется в полированных шлифах, сделанных из глинистого материала (рис.22, 23). Экзогенными процессами обломочный материал был превращён в глину, о чём свидетельствует наличие псевдоморфоз глинистых минералов по обломкам размером до нескольких миллиметров; некоторые псевдоморфозы имеют отчётливые кристаллографические очертания (преимущественно гексагональные). Отчётливо гексагональное сечение имеют также псевдоморфозы гематита по неустановленному минералу.

Рис.22, 23. Мариинская пещера, грот Медвежий. Микрофотографии пришлифовок глины (шф. 7091)

5.4. Кизеловский карьер, пещера Медвежья

Второй показательный пример взаимоотношения т.н. карстовых полостей с телами магматогенных брекчий наблюдался нами в известняковом карьере, расположенном на западной окраине г. Кизела. В карьере обнажается толща слоистых органогенных известняков каменноугольного возраста (визейский, намюрский и башкирский ярусы). Они падают на северо-запад под углом 30-35°. Среди известняков встречены согласные с напластованием и секущие тела конгломерато–брекчий с глинистым цементом (рис.24, 25, 26), пространственно тесно связанные с Медвежьей пещерой, вскрытой в 50-х годах взрывными работами в восточной части карьера. Мощность прослоев – от первых десятков см до 4,5 м. Окраска глин зеленовато-бурая, грязно-зелёная, красновато-бурая. В локализации тел брекчий отчётливо просматривается роль поверхностей напластования известняков.

Рис.24. Кизеловский карьер. Общий вид тела агломератовых брекчий
Рис.25. Кизеловский карьер. Особенности залегания агломератовых брекчий
Рис.26. Кизеловский карьер. Агломератовые брекчии крупным планом. Т.н. 7234

Цемент брекчий (рис. 27 – микрофото 7234-А1) представляет собой существенно глинистую породу также брекчиевой текстуры, зеленоватого цвета, как минимум двух генераций, с микровкрапленностью лимонита (по пириту?).

План пещеры, совмещённый с контуром карьера, приведён на рис. 28.

Рис.28. Кизеловский карьер, пещера Медвежья. Схема отбора проб

Рис.27 Микрофото 7234-А1

Происхождение этих брекчий трудно объяснить, если не принять точку зрения об их флюидизатном генезисе. Процесс их формирования представляется нам следующим. Разрез палеозойских пород был рассечён трещиной раздвига, по которой поднялась магма основного (или ультраосновного) состава. Магма спокойно прошла сквозь угленосную толщу, а, заполнив трещину в пределах визейских известняков, - вскипела. Полость, образовавшаяся за счёт разложения известняков в экзоконтактах магматического тела, и является Медвежьей пещерой.

При избытке давления через субвертикальную трещину, которая преобразовалась в зону брекчий, в атмосферу из полости над кипящей магмой выбрасывалась огромная масса углекислого газа. Брекчии играли роль клапана: когда поток газов ослабевал, они запечатывали канал до тех пор, пока давление газов вновь не возрастало. Вместе с газами и оксидом кальция в атмосферу выбрасывалась в виде пыли флюидизированная лава, она образовала цемент брекчий и впоследствии аргиллизировалась. В некоторых случаях, когда вертикальный канал был плотно запечатан, флюидизатная смесь образовала субпластовые инъекции. Этих иньекций в откосе карьера насчитывается не менее десятка.

Рис.30. Кизеловский карьер, т.н.7052. Агломератовые брекчии и подводящий канал в известняках. Воронкообразное расширение крупным планом; на контакте брекчий - коричневая лимонитовая корочка, белые пятна – кремнистые выделения в известняке

Рис. 29. Кизеловский карьер, т.н.7052.
Агломератовые брекчии и подводящий канал
в известняках (общий вид)

В стене карьера нами обнаружен наглядный пример взаимоотношения одного из пластов агломератовых брекчий (мощностью порядка 0,5 м), залегающего согласно напластованию пород, с крутопадающей трещиной (10-20 см), являющейся, по нашему мнению, одним из подводящих каналов брекчий (рис. 29). В верхней части подводящего канала наблюдается воронкообразное расширение; известняки в его пределах покрыты корочкой лимонита, аналогичной корочкам, наблюдающимся на стенах пещер (рис. 30). Брекчии более чем на 90 % представлены обломками известняков разм. 1-20 см и менее, сцементированными глинистым материалом зеленоватого, местами охристого цвета. В теле брекчий отсутствует прожилково-жильный материал, который мог бы свидетельствовать об их гидротермальном происхождении; мы считаем, что агломератовые брекчии возникли в результате сухой продувки трещины высокотемпературными газами, образовавшимися при внедрении в известняки магмы предположительно основного состава.

Медвежья пещера имеет протяжённость, по данным С.В. Валуйского [6], 710 м. Взрывными работами при отработке карьера был пробит потолок самого крупного и высокого грота, имеющего размеры 25×15 м. Основным морфологическим элементом пещеры является субмеридиональная галерея протяжённостью более 190 м. Сохранившиеся местами плавные очертания потолка грота и наличие «органных труб» говорят о том, что грот не претерпевал иных обрушений, кроме связанных с взрывными работами. Брекчии обнажаются в стенке карьера выше пещеры, вблизи (3-10 м) от кровли грота, частично находясь непосредственно над ним (рис. 31).

Рис.32. Кизеловский карьер, т.н. 7235. Зеленоватая глина, образующая цемент «валунной дайки»
Рис.31. Кизеловский карьер. Субширотный
вертикальный разрез через Медвежью пещеру

Глинистые отложения нигде в пещере не несут следов водного переотложения типа гравийных или песчаных прослоев; поверхность их обычно залегает наклонно, повторяя в общих чертах форму потолка. Из глинистого материала пещеры взяты 3 шлиховые пробы (№№ 7254, 7255, 7256). Минералогический состав их тяжёлой фракции весьма разнообразен. Необычно наличие редких зёрен амфибола (в т.ч. щелочного), пироксена, халькопирита и уваровита, значительных количеств ильменита (до 22,1 %), эпидота (до 11,3 %), граната (до 8,4 %) при относительно низкой концентрации гидроокислов железа (37,3 %). В лёгкой фракции присутствуют глинистые образования по флогопиту. В пробе № 7256, взятой из конуса глины под органной трубой в гроте Медвежьем, обнаружены также оливин (форстерит), магнетит, магнитные шарики, магнитные гидроокислы железа, малахит (приложение № 1); конус образован глинизированным материалом, насыпавшимся через органную трубу непосредственно из тела брекчий.

В 100 м южнее входа в Медвежью пещеру в стенке карьера обнажается залегающая согласно с известняками т.н. «валунная дайка», состоящая из обломков известняка, сцементированных глиной, а по сути являющаяся силлом нацело аргиллизированной породы ультраосновного состава. В её верхней части обнажается маломощный (около 30 см) пласт глины синевато-зелёного цвета, падающий на запад под углом 30° (рис. 32). Из глины взята проба № 7235-1. Минералогический состав её тяжёлой фракции беднее, чем состав глин из пещеры: преобладают гидроокислы железа (70 %), ильменит (19,5 %) и пирит (9,3 %); присутствуют циркон и корунд; лёгкая фракция почти нацело представлена хлорит-серпентиновыми обломками (приложение № 1).

В непосредственной близости от входа в пещеру залегание брекчий утрачивает субпластовый характер (рис. 31); здесь они внешне совершенно аналогичны брекчиям, обнажающимся в карьере № 2 возле Мариинской пещеры. Цемент брекчий опробован, но пока не проанализирован. Сделан ряд шлифов из обломков брекчий (Рис.33, 34 - №№ 7234-1, 2). В шлифах определены также брекчии с прожилками глинисто-карбонатного материала, иллита, хризотилофита(?) (приложение № 4).

Рис.33, 34. Кизеловский карьер, т.н. 7234. Микрофотографии шлифов 7234-1, 2

Одним из наиболее крупных участков проявления карста в окрестностях г. Кизела являются Ладейный и Мариинский карстовые лога, расположенные соответственно к югу и к северу от пос. Верхняя Губаха (рис.3). Они трассируют единую субмеридиональную тектоническую структуру и являются типичными эрозионно- карстовыми депрессиями. На всём протяжении логов (более 25 км) дно и борта их интенсивно закарстованы, поверхностный сток воды отсутствует. В пределах Ладейного лога известны пещеры Российская, Обвальная, Ладейная, в пределах Мариинского – Наклонная, Проворовская и ряд других. Судя по большому количеству карстовых воронок, в том числе очень крупных, действительное количество подземных полостей значительно большее.

5.5. Пещера Российская

Расположена в 5,5 км южнее русла реки Косьвы в правом борту Ладейного лога. Начинается небольшой провальной воронкой, вскрывающей главную галерею пещеры.

В пещере отчётливо прослеживаются два морфологических элемента: система извилистых щелевидных ходов субвертикального сечения, ширина которых с удалением от входа заметно возрастает, и меридиональная система большеобъёмных гротов, подавляющую часть объёма которой составляет грот Гулливер, вытянутый вдоль восточного края Ладейного лога (рис. 35). Пол его почти на всём протяжении сложен крупноглыбовыми завалами, перемежающимися с высыпками синевато-зелёной глины. По пластам этой глины, слагающей пологие инъекции в известняках, происходило обрушение потолка грота.

Рис.35. Пещера Российская. План и схема опробования
Рис.36. Пещера Российская, грот Гулливер. Пласт интрузивных пирокластитов
Рис.37. Пещера Российская, грот Гулливер. Брекчии, сцементированные интрузивными пирокластитами. Т.н. 7240

Пластовое тело интрузивных пирокластитов (ксенотуффизитов) мощностью до 30-40 см, полого погружающееся в восточном направлении, встречено на смыкании восточной стенки грота с его потолком (рис. 36). Тело сложено преимущественно глинистым материалом зелёного цвета, цементирующим незначительное количество литокластики. Литокластика представлена сравнительно округлыми (но не окатанными!) обломками известняка. Известняки, слагающие верхний экзоконтакт тела, иньецированы глинистым материалом на глубину до 3 см. Из осыпи зеленоватого глинистого материала под обнажением (с пола грота) взята проба-протолочка № 7240-1 (приложение № 1). Состав тяжелой фракции материала пробы следующий: более 80 % представлено гидроокислами железа (в т.ч. по пириту), 3 % - ильменитом; отмечаются редкие знаки циркона, карбонат-хлоритовых обломков, пирита, анатаза, кварца, корунда, граната, магнетита и, главное, серпентина.

На полу грота глыбы известняков покрыты зеленоватой глиной, встречаются обломки брекчии, сцементированной аналогичным глинистым материалом. По визуальной оценке этой породы, сделанной специалистами, занимающимися изучением коренных источников вишерских алмазов, она является типичным ксенотуффизитом.

В западной стенке грота Гулливер среди известняков обнажается крутопадающая зона брекчирования размерами 2,0×1,5 м, где в качестве цемента выступает та же глина зеленоватого цвета (рис. 37). На снимке заметно, что глина образует инъекции в известняке.

Петрографический состав туффизитов (ксенотуффизитов) из грота Гулливер определён по двум шлифам. Туффизиты нацело изменены, их принадлежность к ультраосновным породам определена по вторичным минералам и по структурным особенностям.

5.6. Пещера Геологов-2

Пещера расположена в 1,5 км юго-западнее пос. Юбилейный, в правом борту лога, впадающего в реку Усьву.

Начинается в скальном выходе известняков нижнекаменноугольного возраста. Пещера отличается очень большими объёмами гротов; по С.В. Валуйскому [6], её объём составляет 34000 кубометров при длине, по состоянию на 2000 год, 3400 метров. В настоящее время, после открытия в южной части пещеры новой системы ходов, протяжённость её значительно выросла. Наиболее полный план пещеры составлен спелеологом И.А. Лавровым (рис. 38).

Рис.38. Пещера Геологов-2. План и схема отбора проб
Рис.39. Пещера Геологов-2. Вертикальный разрез хода между гротами Наклонный и Уютный
Рис.40. Пещера Геологов-2, р-н грота Чайного. Залежь глины, расположенная выше русла ручья

Морфология ходов пещеры жёстко подчинена напластованию известняков, падающих к З–ЮЗ и Ю-ЮЗ под углами 25–30°. Для многих гротов характерна плоская форма потолков, образовавшихся вследствие обрушения кровли по маломощным (десятки см) прослоям голубовато-зелёной глины (являющихся, как выяснилось, иньекциями пирокластитов), широко распространённым в нижней части пещеры.

Условно выделяются 5 крупных фрагментов пещеры, каждый из которых отличается по своим морфологическим особенностям.

1. От входа в юго-западном направлении, к нижнему горизонту пещеры, по дну которого протекает ручей, ведёт широкая, до 20-30 м, наклонная галерея, разделённая глыбовыми завалами на гроты (Нью-Йорк, Наклонный). Почти на всём её протяжении (исключая первые десятки метров от входа) в большом количестве встречаются типичные для пещер глинистые отложения коричневого цвета; несомненно, если бы вода когда-либо текла на этом отрезке пещеры, она неминуемо смыла бы глинистые отложения.

В северной части грота Нью-Йорк на полу грота встречен элювий аргиллизированных брекчий белёсого, бледно-голубоватого цвета. Из них взяты минералогические пробы №№ 9, 10. Анализ проб показал наличие в тяжёлой фракции практически всего спектра минералов, характерных для туффизитов; лёгкая фракция представлена преимущественно двумя минералами – карбонатом и серпентином (прил. № 1), что не оставляет сомнений в генетической приуроченности брекчий к магматическим породам основного-ультраосновного состава.

Небольшой по размерам грот Уютный расположен западнее грота Наклонный; ход в него поднимается под углом 20° по глыбовой осыпи, покрытой мощным слоем глинистых отложений. Пол грота представляет собой бугор глины, находящийся под куполом (рис.39). Пространственное положение залежи глины таково, что она в принципе не могла быть отложена водными потоками, однако вполне могла осесть из облака пыли. С вершины бугра глины взята шлиховая проба № 7260. Минералогический состав её вполне отвечает составу пород основного-ультраосновного состава.

2. Гроты Марсианский, Камнепадный и Глиняных сталагмитов расположены в северо-западной части пещеры. Они образуют единую галерею З-СЗ направления, имеющую асимметричное поперечное сечение: пол и потолок её наклонены к Ю-ЮЗ под углом около 20°. В этих гротах, расположенных на несколько метров выше ручья, наблюдаются огромные объёмы коричневой глины. Где бы глина ни залегала, в общих чертах её поверхность повторяет форму потолка пещеры; не отмечено ни единого случая, где она могла быть отложена водным путём.

В ручье, пропилившем русло в известняках в нижней части пещеры (ниже гротов Марсианский и Камнепадный) не только глина – даже песок почти отсутствует; отложения представлены крупными обломками и гравием. О весьма незначительной роли этого ручья в формировании прилегающих к нему гротов наглядно свидетельствует наличие мощной, более 1 м, залежи глины, залегающей на высоте всего 2-3 м выше русла ручья, пропиленного в коренных известняках (рис.40). Признаки слоистости в глине отсутствуют; на её поверхности – кальцитовая ванна размерами около 1,2×1,5 м, сформированная современной капелью. Совершенно очевидно, что поток воды даже во время паводков не достигал уровня залежи глины.

Высота прохода, по которому протекает ручей, на отрезке длиной 50 м уменьшается от 4-5 м (р-н грота Чайного) до 0,5 м в расположенном южнее сифоне. Сифон в принципе не в состоянии пропустить больших масс воды, необходимых для образования (по механизму водного растворения) расположенных выше по течению гротов.

Известняки, через которые протекает ручей, местами сильно брекчированы. Мощность зон глинисто- карбонатных брекчий достигает 0,5 м, конфигурация их весьма причудливая, это явно не линейные зоны тектонических нарушений.

Ручей, протекающий по дну пещеры, так или иначе, размывает глинистые отложения. С целью обнаружения минералов-спутников алмаза в гроте Чайном и в 50 м ниже по течению ручья из донных отложений отсеяны 2 пробы песка размерностью менее 0,7 мм – пробы №№ 7258, 7259. Минералогический анализ тяжёлой фракции проб показал наличие 31 минерала (приложение № 1), в том числе хромшпинелида, альмандина, моноклинного пироксена, эпидота, гроссуляра, пумпеллиита, малахита; характерна высокая концентрация магнитных минералов – магнетита и магнитных шариков, а также немагнитных металлических шариков. В легкой фракции – полевой шпат, горный хрусталь, глина по флогопиту (?); определены зёрна т.н. «оплавленного кварца».

3. Северная часть пещеры представляет собой дугообразную галерею (в поперечном сечении – пологую щель, наклонённую к западу), по западному краю которой протекает ручей. Галерея объединяет гроты Голубых Сталагмитов, Лунный и Летучих Мышей.

4. Проход Аквалангистов представляет собой низкий лаз длиной около 250 м, вытянутый в ЮВ направлении, с единственным небольшим ответвлением. В своей северной части он представляет собой низкую (0,5-0,8 м) наклонную щель, вытянутую по напластованию известняков, но большей частью это невысокий узкий ход с вертикальными стенами и с глинистыми отложениями на его полу.

Для нас совершенно очевидно, что Проход, несмотря на наличие двух сезонно подтопляемых сифонов, сформирован не ручьём. Доказательства этого следующие:

• во-первых, в восточной стене Прохода Аквалангистов обнажается пологопадающая зона брекчий зеленоватого цвета мощностью более 0,5 м (т.н. 7229). Нижняя часть стены пещерного хода сложена ненарушенными массивными известняками, верхняя – брекчиями. Механическая прочность брекчий значительно ниже прочности известняков, однако вся стена снизу доверху абсолютно ровная, без признаков избирательного растворения или абразии брекчий (рис.41), что было бы абсолютно невозможно в случае формирования Прохода водным потоком; кроме того, обломки брекчий срезаны процессом, сформировавшим Проход, заподлицо с ненарушенными массивными известняками.
• во-вторых, на его стенах отсутствуют фасетки, являющиеся признаком водного растворения известняков;
• в третьих, форма залегания глины повсеместно повторяет форму свода. Вода в обоих сифонах непроточная, озёра образуются в летние периоды за счёт капели.

Рис.42. Пещера Геологов-2, т.н. 7233. Коренной выход пласта ксенотуффизитов
Рис.41. Пещера Геологов-2. Тело ксенотуффизитов
в стене Прохода Аквалангистов (т.н. 7229)

5. Новая часть пещеры подразделяется на два резко отличающихся друг от друга фрагмента:

5.1. Северный фрагмент, расположенный к северу от ЮВ окончания Прохода Аквалангистов, представляет собой широкую низкую (большей частью 0,5-1,0 м) наклонную щель с плоским потолком, погружающуюся к западу. Местами высота её увеличивается до 2-3 м с образованием гротов (Максимовича, Кратерный, Обвальный, Конечный).

В северной половине этого отрезка пещеры нередко встречаются высыпки глины зеленоватого цвета, по прослоям этой глины происходило обрушение кровли гротов. В северной стенке грота Конечный (т.н. 7041, 7230 - в 10 м северо-восточнее ПК 417) обнажается пласт аргиллизированных ксенотуффизитов зеленоватого цвета мощностью 10-15 см, погружающийся в ЮЗ направлении под углом 20-25° (рис.42). Пласт прослежен по падению на 15 м. Из него взята шлиховая проба № 7041 (пока не проанализирована) и образцы № 7230, состав которых приведён ниже.

5.2. Южный фрагмент начинается гротом Засифонным, пол и потолок которого повышаются в В-ЮВ направлении под углом 20-25°.

К югу от него на протяжении 100 м прослеживается невысокая (2-3 м) галерея, расширениями которой являются гроты Капельный и Сталактитовый. Галерея ведёт в грот Геофизический, имеющий размеры 20×25 м. Для галереи характерно сравнительно выдержанное поперечное сечение и отсутствие ответвлений.

Часть пещеры, расположенная к югу от грота Геофизический, коренным образом отличается от вышеописанной галереи. Это система извилистых ходов малого сечения, соединяющих гроты сложной конфигурации, из которых наиболее крупными являются грот Случайный (20×35 м) и грот Татищева (10×25 м). В гроте Белый встречены глинистые образования зеленоватого цвета, слегающие тонкие субпластовые зонки мощностью первые сантиметры.

В гротах Конечный и Белый сделаны весьма важные наблюдения. Крупные плоские глыбы, отслоившиеся от потолка этих гротов, покрыты тонким, до 5-10 см, слоем глины, по прослоям которой они отслоились. Окраска глины с поверхности (на глубину около пяти сантиметров) была коричневой, а глубже, вплоть до поверхности глыб – голубовато-зелёной (сходные наблюдения были сделаны, кстати, в пещере Российской). Напрашивается вывод: первоначально окраска глин в пещерах была не коричневая, а зеленоватая, обусловленная присутствием закисного железа; под воздействием экзогенных процессов закисное железо перешло в окисное, вследствие чего окраска глин стала коричневой.

В новой (засифонной) части пещеры Геологов-2 широко распространены глинистые образования зеленоватого цвета, слагающие прослои в известняках и являющиеся, по нашим представлениям, субпластовыми иньекциями туффизитов. Из этих образований взяты пробы №№ 7229-1, 7230-1, 7230-2. В тяжёлой фракции проб-протолочек определены циркон, пирит, рутил, анатаз, лейкоксен, карбонат, актинолит, гематит, хромшпинелид, пироксен, амфибол-асбест, эпидот, гранат, магнетит, турмалин. Примечательно, что 95–100 % веса тяжёлой фракции представлено лимонитом. В аналогичной породе, взятой с пола крупного грота (№ 7233), определены также ромбический пироксен, турмалин и галенит (прил. № 1).

По данным рентгеновского фазового анализа, выполненного в институте «ВСЕГЕИ», проба № 7231 состоит из кальцита (60 %), кварца (30 %), иллита-мусковита (10 %), сфена (1%) и циркона (менее 1 %); проба № 7233 – из кварца (60 %), кальцита (20 %), иллита (5 %), анортита (5 %), хлорита (1-3 %), монтмориллонита (3-5 %) и циркона (3-5 %). Во всех пробах была определена гидрослюда; кроме того, в пробе № 7229 в прожилке определена гидрослюда, развитая, возможно, по флогопиту, а в пробе № 7230 – гидрослюда по темноцветному минералу.

На микрофотографиях полированных шлифов №№ 7229, 7230 (рис.43, 44), выполненных во «ВСЕГЕИ» С.В. Савченко, отчётливо видно иньецирование иллитом зёрен кальцита, приуроченность псевдоморфоз лимонита по пириту к контакту иллита с кальцитом. В тяжёлой фракции тех же образцов выявлены хромит, калиевый полевой шпат, эпидот, кальцит, иллит, моноклинный пироксен и лимонит; на поверхности зёрен хромита из образца № 7233 – резкие отпечатки других минералов (материал совершенно не окатан).

Рис.44. Пещера Геологов-2; микрофотографии образца 7230: 1 – полированный шлиф, 2 – 4 – «тяжёлый» концентрат. CRT – хромит, CPX – моноклинный пироксен, CT – кальцит, LIM - лимонит, ILL - иллит

Рис.43. Пещера Геологов-2; микрофотографии
образца 7229: 1 – полированный шлиф, 2 – 4 –
«тяжёлый» концентрат. CRT – хромит, KFSP – калиевый
полевой шпат, EP – эпидот, CT – кальцит, ILL – иллит

В прозрачных шлифах №№ 7229 и 7233 определён брекчированный известняк, рассечённый прожилками гидрослюдисто-хлоритового, глинисто-гидрослюдистого состава, обохренными. Шлиф № 7230 представлен гидрослюдисто-хлорит-кальцитовой породой порфиробластовой структуры, имеющей структурное сходство со стекловатым пикритом, в котором мелкие вкрапленники оливина и пироксена замещены монокристаллами кальцита (приложение № 4).

Сопоставляя перечисленные результаты аналитических исследований, мы пришли к однозначному выводу, что анализируемый материал, взятый в пещере Геологов–2, представлен интрузивными пирокластитами ультраосновного (основного) состава.

Судя по характеру залегания, возраст пластов зеленоватых глин и брекчий, сцементированных глиной, древнее возраста пещерных ходов; соответственно, и залежи элювиальной глины в гротах и галереях моложе этих пластовых иньекций. Намечаются две фазы формирования пещеры Геологов–2: внедрение силлов преимущественно по напластованию известняков и формирование флюидизатным материалом (раскалённым газом , содержащим распылённую магму и обломки известняка) пещерных полостей.

5.7. Пещера Виашерская

Пещера расположена в черте г. Кизела (пос. Северный). Оба входа в неё находятся в пределах субширотного скального выхода известняков визейского возраста.

Пещера представляет собой очень сложную, разветвлённую сеть ходов, зачастую замыкающихся в кольца и пересекающихся на различной высоте (рис. 45). Галереи имеют северо-восточное, северо-западное, субширотное и субмеридиональное простирание. Для массива известняков, в котором расположена пещера, не характерна тектоническая трещиноватость; по тектонически ослабленным зонам нередко наблюдается обрушение сводов, но заложение галерей не контролируется трещиноватостью. Суммарная протяжённость ходов пещеры, сосредоточенных на площади 250×300 м, составляет, по данным С.В. Валуйского [6], 7,6 км.

Рис.45. Пещера Виашерская. План и схема опробования
Рис.46. Пещера Виашерская, грот Конечный, т.н. 7038. Пласты аргиллизированных ксенотуффизитов
Рис.47. Пещера Виашерская, грот Конечный, т.н. 7039. Пласт аргиллизированных ксенотуффизитов к рупным планом

В северной части Виашерской пещеры (грот «Конечный») нами обнаружены коренные выходы пород предположительно эксплозивно-флюидизатного генезиса, представляющих собой брекчии из обломков известняков, сцементированных глинистым материалом. Они более всего напоминают брекчии, описанные в Мариинском карьере № 3. Вмещающие тело брекчий известняки иньецированы многочисленными извилистыми просечками глинистого материала голубовато-зелёного цвета. Условно выделено 5 типов геологических образований:

- массивные органогенные известняки;

- трещиноватые известняки, иньецированные разноориентированными, извилистыми прожилками нацело аргиллизированных пород зеленоватого, реже коричневатого цвета, брекчиевой текстуры, имеющими мощность до 5-10 см.

- маломощные (5-20 см) линейные, выдержанные по простиранию пласты нацело аргиллизированных пород коричневатого, реже зеленоватого цвета, брекчиевой текстуры, полого (10-15°) падающие к северу (т.н. 7038, 7039) и являющиеся, по нашему определению, интрузивными пирокластитами (рис. 46, 47). Структура этих пород наглядно иллюстрируется микрофотографиями №№ 7038-А2, А3 (рис. 48, 49).

Рис.48, 49. Пещера Виашерская, грот Конечный, т.н. 7038. Микрофотографии шлифов 7038-А2, А3
Рис.50. Пещера Виашерская, грот Конечный, т.н. 7037. Зона брекчирования с глинистым цементом зеленоватого цвета
Рис.51. Пещера Виашерская, грот Конечный, т.н. 7036. Фрагмент тела агломератовых брекчий

- зона брекчирования мощностью около 0,7 м, сложенная мелкими, первые см, обломками известняка, сцементированными глинистым материалом зеленовато-серого цвета (т.н. 7037; рис. 50). Зона находится на контакте между массивными известняками (ненарушенными), прорезанными узкой (1-2 м) галереей, и залегающими выше трещиноватыми известняками, иньецированными извилистыми прожилками глины. Зона полого (10-15°) падает в северном направлении. Важно то, что зона брекчий, будучи образованием крайне непрочным, залегает в кровле пещерного хода. Если бы галерея «Метро» была сформирована водным потоком, брекчии были бы размыты в первую очередь, однако они аккуратно выровнены заподлицо с вмещающими известняками;

- крутопадающее тело агломератовых брекчий, сложенное округлыми обломками известняка, сцементированными аргиллизированной породой брекчиевой текстуры, коричневого цвета (рис. 51). Обломки осветлены с поверхности. Шлифы из цемента брекчии находятся в стадии изучения, однако в образцах, из которых они изготавливались, отчётливо видно секущее положение просечек глинистого материала, в т.ч. зеленоватой окраски, по отношению к обломкам.

Взаимоотношения перечисленных горных пород отчётливо видны на фотосхеме, смонтированной из фотографий западной стенки грота Конечный (рис.52, 53, 54). Схема опробования выявленных интрузивных образований и схематический вертикальный геологический разрез приведены на рис.55.

Рис.52, 53, 54. Фотомонтаж западной стены грота Конечный
Рис.55. Пещера Виашерская, грот Конечный. Схема опробования

В центральной части пещеры, в районе грота Айсберг, прослежен на расстояние около 20 м пласт брекчий мощностью 10-20 см, падающий к северу (Аз.20°) под углом 10-15° и состоящих из обломков известняков, сцементированных зеленоватой глиной (т.н. 7046, рис.56). Цемент брекчий также имеет брекчиевую текстуру, т.е. в момент своего формирования он был представлен твёрдой породой некарбонатного состава, превращённой процессами аргиллизации в зеленоватую глину (рис.57 –шф 7046-1). Пласт зеленоватых брекчий меньшей мощности (до 10 см) обнаружен возле грота Ожидание (т.н. 7048, рис.58). Материал опробован, находится в стадии изучения.

Рис.56. Пещера Виашерская, грот Айсберг, т.н. 7046. Пласт брекчий с глинистым цементом зеленоватого цв.
Рис.57. Пещера Виашерская, грот Айсберг, т.н. 7046. Микрофотографии шлифа 7046-1.
Рис.58. Пещера Виашерская, грот Ожидание, т.н. 7048. Пласт брекчий с глинистым цементом зеленоватого цв.

Агломератовые брекчии не могут быть карстовыми отложениями, провалившимися с поверхности через карстовую воронку. Доказательства:

• тело брекчий не имеет чётких ограничений типа стен пещерного хода: в зоне южного контакта, имеющей ширину около 2 м, происходит постепенное уменьшение количества глинистого материала (аргиллизированных пирокластитов?) от 50-60 % в пределах тела до 5-10 % за его пределами. Южнее залегают трещиноватые известняки, иньецированные ещё меньшим объёмом аргиллизированных пород;
• просечки глинистого материала имеют, как правило, ветвистую конфигурацию, а не подчинены системам тектонических трещин;
• в прозрачных и полированных шлифах отчётливо видно секущее положение выделений железистого материала относительно обломков брекчий (рис.59).

Рис.59. Пещера Виашерская, грот Конечный.
Фотографии полировок образцов из обломочного материала и цемента брекчий

Одним из доказательств того, что цемент брекчий не претерпевал водного переотложения, является характер взаимоотношения его с водой. В ходе изготовлении прозрачных шлифов было замечено, что при смачивании пришлифовок водой отдельные зёрна породы резко увеличиваются в объёме. Этого в принципе не могло бы происходить в случае водного формирования цемента брекчий.

Наиболее примечателен тот факт, что пещерный ход в гроте Конечный частично рассекает и, в то же время, упирается (без признаков выклинивания) в секущее тело вулканических брекчий. Признаков размыва водой брекчий с глинистым цементом не обнаружено. Анализируя ситуацию, мы пришли к выводу, что откос глины с обломками известняков, образующий пол в северной части грота Конечный, образовался за счёт обрушения потолка, сложенного брекчиями. Полость галереи Метро моложе по возрасту, чем внедрившиеся ксенотуффизиты.

В тяжёлой фракции минералогической пробы, взятой из цемента брекчий (т.н. 7036) отмечается большое количество кристаллов хромита без следов какой-либо транспортировки.

Стены Виашерской пещеры – там, где они не закрыты натёками - почти нигде не имеют фасетчатой скульптуры. Они, как правило, гладкие, с плавными очертаниями, или несут следы обрушения, всегда более позднего по отношению к плавным, волнистым поверхностям. В качестве примера пещерного хода, имеющего гладкую поверхность стен и заполненного глиной, выступает северное окончание галереи, расположенной западнее галереи Метро (т.н. 7047, рис.60). Коричневая глина, заполняющая эту полость, имеет отчётливо брекчиевую текстуру (рис.61 – шф 7047).

Рис.60. Пещера Виашерская, северная оконечность, т.н. 7047. Пример плавных (без фасеток) очертаний стен
Рис.61. Пещера Виашерская, северная оконечность, т.н. 7047. Микрофотография шлифа 7047
Рис.62. Пещера Виашерская, галерея Метро. Выпуклый характер поверхности глинистых отложений

В Виашерской пещере глинистые отложения распространены очень широко. Почти повсеместно, за редким исключением, их поверхность имеет холмистый рельеф. Так, пол галереи «Метро» полого (до 5-8°) погружается в северном направлении; он сложен глиной коричневого цвета, залегающей в виде вытянутого бугра (рис.62). Следов водотоков вдоль стен не наблюдается; стены галереи ровные, без мелких фасеток, возникающих при растворении известняка.

К настоящему времени произведён минералогический анализ всего двух проб из глинистого материала, отобранных возле гротов «Скульптурный» (№ 7261) и «Хозяин» (№ 7262). Обе пробы характеризуются богатым минералогическим составом (приложение № 1); особо следует отметить наличие соссюрита (в т.ч. в сростках с эпидотом), являющегося вторичным минералом по основному плагиоклазу, и угловатых, неокатанных зёрен моноклинного пироксена. Проба 7262 взята из низкого (0,6 м) хода с куполовидным потолком; поверхность отложений повторяет форму купола.

Магнитная восприимчивость глинистых отложений в точках отбора шлиховых проб составляет 0,4-0,5 (×10^-3) ед. СИ.

Несмотря на широкое распространение шаровидных полостей, которые принято приписывать гидротермокарстовым объектам, конкретных признаков гидротермальной деятельности не обнаружено: в пещере полностью отсутствует карбонатный жильный материал.

5.8. Пещера Две Ступени

Расположена в двух км к С-СЗ от пос. Шумихинский, в верховьях р. Еловая. Протяжённость её порядка 300 м. В ближней к выходу половине пещеры распространены формы водного растворения (колодцы с вертикальными канавками на стенах, повсеместное распространение фасеток), для дальней (нижней) части характерны плавные формы стен и отсутствие фасеток. В пещере выявлены 2 крупных выхода брекчий, сцементированных глинистым материалом зеленоватого цвета. Один из них, расположенный в начале пещеры, представляет собой субвертикальную зону шириной более 3 м, с нечёткими контактами; брекчии более интенсивно, чем массивные известняки, покрыты натёчной корой (рис. 63). На рис. 64 показана зачистка крупным планом. Пробы отобраны, но не обработаны.

Рис.63                                                                              Рис.64

Другой выход брекчий находится в дальней части пещеры; это субпластовое тело мощностью 1,0-1,5 м, залегающее согласно с напластованием известняков и сложенное обломками, сцементированными зеленоватой глиной (рис. 65, 66 – общий вид). Примечательно, что состав обломков различен: 2/3 представлено известняками тёмно-коричневого цвета (тогда как за пределами тела цвет известняков белый) – рис. 67 – шф 7075-3, 1/3 – аргиллизированной породой грязно-жёлтого цвета (рис. 68, 69 – шф 7075-) с обилием микровключений лимонита.

Рис.65                                             Рис.66                                            Рис.67

В одном из сечений отчётливо видны теневые структуры вокруг гексагонального обломка (рис. 70 – шф 7075-1)

Рис.68                                             Рис.69                                            Рис.70

В верхней части пласта (рис.71) обломки известняка практически отсутствуют, брекчии представлены остроугольными обломками глины коричневатого, реже зеленоватого цвета размером до 1 см (рис. 72, 73 – шф 7095-Б7, Б16).

Рис.71                                             Рис.72                                            Рис.73

Возникает естественный вопрос: быть может, магматогенные полости встречаются в природе исключительно редко и характерны лишь для Среднего Урала? Ответить на этот вопрос позволяют исследования, проведённые в Крыму.

6. О минералогии и геохимии пещер Крыма

Проведение параллели между происхождением карстовых образований Урала и Горного Крыма возможно путём сопоставления минерального состава заполнителя карстовых полостей этих регионов. В работе В.Н Дублянского и А.А. Ломаева [20, стр.107-108] приводятся результаты выполненного Ю.А. Полкановым и др. изучения более 100 образцов из 46 крымских пещер и шахт, обнаруживающие разительное сходство с данными по уральским пещерам. Авторы рассматривали карстовые полости как природные ловушки акцессорных минералов, однако, анализ приведённой ими информации, выполненный с позиций магматогенного происхождения пещер, позволяет сделать интересные выводы.

Отметим следующие свойства глинистого заполнителя крымских пещер.

1. Высокий процент выхода тяжёлой фракции: в среднем – 3,7 %, в отдельных пробах – 15-18 % исходной массы пробы. Это очень много, обычно в речных отложениях – сотые, от силы десятые доли %.

2. Состав тяжёлой фракции очень разнообразен. Из заполнителя карстовых полостей описаны 34 минерала. Из самородных минералов встречены золото и свинец, из карбидов – муассанит, из сульфидов – киноварь, пирит, марказит, галенит, сфалерит, из фторидов – флюорит, из окислов – лейкоксен, касситерит, ильменит, шпинель, рутил, брукит, анатаз, хромит, магнетит, гидроокислы железа, из карбонатов – малахит, из сульфатов – барит, из фосфатов – апатит и карбонат-апатит, из силикатов – циркон, дистен, силлиманит, турмалин, пироксен, слюда, хлорит, роговая обманка, гранат, ставролит, глауконит. Минеральный состав заполнителя различных карстовых полостей и в разных частях разреза аллювия одной полости часто не одинаков.

Отмечено наличие минералов метеоритного, по мнению Ю.А. Полканова, происхождения – когенита (Fe₃C), самородного железа с фигурами травления и магнитных шариков, состоящих из железа и иоцита.

3. Глинистые отложения сложены, в основном, алевролитовыми частицами (0,01-0,001 мм); псаммитовая часть (более 0,1 мм) составляет 5-8 %.

4. Средний химический состав глин из карстовых полостей Крыма (по 20 анализам) характеризуется высокими концентрациями Al₂O₃ – 16,4%; TiO₂ – 1%; Fe₂O₃ – 6%; CaO – 2,63; MgO – 2,4.

5. По данным спектрального анализа 60 образцов глины, среднее содержание Ba, Cu, Mn, Zr, Pb, As и Ga в 2-10 раз выше кларкового, а среднее содержание Ba, Ti, Mn, Zr, Cr, Ni, Co, Pb, Zn, As, Nb и Sn значительно выше, чем во вмещающих известняках.

6. Говоря о собственно глинистых минералах, В.Н. Дублянский сообщает, что:

• «…в шахтах и пещерах-понорах преобладает иллит диоктаэдрического типа, на втором месте находятся смешаннослойные образования типа иллит-монтмориллонита, имеющие неупорядоченное переслаивание пакетов и диоктаэдрическую структуру. Как примеси встречаются монтмориллонит, каолинит, кварц, полевой шпат, гётит, кальцит;
• во вскрытых пещерах преобладают образования типа иллит-монтмориллонита или иллита, кальцит, каолинит и кварц;
• в пещерах-источниках в составе глинистого заполнителя обнаружены только образования типа иллит-монтмориллонита, каолинит и кварц» [20, стр.108].

Попытаемся рассмотреть данные, приведённые В.Н. Дублянским и А.А. Ломаевым, под иным углом – оценить возможность магматогенного происхождения крымских пещер.

Во-первых, глинистые отложения пещер практически нацело представлены именно глинистыми минералами. Если бы они были продуктами переотложения терригенных пород, в пробах был бы значительный процент полевых шпатов и кварца, как это имеет место в тонкой фракции речных отложений.

Минералогия глин вполне может отвечать корам выветривания пород основного-ультраосновного состава. По Л.Берри, «…монтмориллонит чаще всего образуется при изменении горизонтов вулканического пепла» [2, стр.457]. Иллит, являющийся вторичным минералом по монтмориллониту, характерен и для интрузивных пирокластитов Урала. Ф.А. Курбацкая констатирует, что «Во многих туффизитах, развитых в пределах Полюдово-Колчимского поднятия Северного Урала и в бассейнах рек Вильвы и Чикмана Среднего Урала, среди глинистых минералов по данным рентгеноструктурного анализа наиболее широкое распространение имеют иллит и иллит-смектит» [27].

Во вскрытых пещерах Крыма, куда атмосферные осадки попадают в ограниченном количестве, преобладает иллит-монтмориллонит, а в открытых для осадков карстовых шахтах и пещерах-понорах – иллит, являющийся продуктом более глубокого изменения.

Во-вторых, минералогический состав тяжёлой фракции глинистых отложений пещер Крыма однозначно, на наш взгляд, указывает на их генетическую связь с ультраосновным магматизмом.

Шлиховые минералы в аллювиальном процессе концентрируются в грубообломочном материале, а никак не в глинистом. В пещерах же – глины с высоким выходом тяжёлой фракции, что вполне приемлемо для кор выветривания пород основного-ультраосновного состава. Сходство отложений крымских пещер с уральскими и с туффизитами Вишерского алмазоносного района усиливается высокими, более 75 %, концентрациями гидроокислов железа в тяжёлой фракции подавляющего большинства проб и высокими, 1-10 %, концентрациями магнетита.

Повышенные концентрации в глинах крымских пещер титана, хрома, никеля, кобальта и редкоземельных элементов при наличии в шлихах хромита и титанистых минералов прямо указывают, на наш взгляд, на генетическую связь глинистых заполнений, зачастую переотложенных водными потоками, с ультраосновным магматизмом. Надо полагать, что его проявления до сих пор там не отмечались ввиду свойственной ультраосновным породам, особенно флюидизированным, исключительной способности к выветриванию.

Существенное отличие проявлений карбонатного карста Урала от более изученных карстовых районов Украины состоит в том, что пещеры в районе Причерноморья в течение четвертичного периода неоднократно подтоплялись, в результате чего отложения в них зачастую обладают выраженной слоистостью. На Урале же глины в пещерах находятся, как правило, в первичном залегании и не несут признаков водного отложения.

7. Сравнение с якутскими объектами

Данные о непосредственной связи карстовых полостей с кимберлитами приводятся В.А. Милашевым [38]: «В конце 70-х годов в одном из районов Якутии среди известняков в непосредственной близости от крупной кимберлитовой трубки были обнаружены кимберлитовые тела нового морфологического типа. Они не имеют выхода на дневную поверхность и обладают очень сложной неправильной формой. Изучавший эти тела А.И. Боткунов отмечает, что линейные размеры их по вертикали достигают нескольких десятков – первых сотен метров, а объём – от сотен до нескольких десятков тысяч кубических метров. Все такие тела сопряжены с дайками кимберлитов. В качестве рабочей гипотезы образования этих тел предложен механизм заполнения подземных карстовых пещер кимберлитовыми расплавами, проникающим по радиальным трещинам от гигантской центральной диатремы или с более глубоких горизонтов земной коры». В.А. Милашев также отмечает, что поблизости находятся карстовые пещеры без кимберлитов.

Описание ещё более необычной связи подземных полостей с кимберлитами приводит на примере одной из якутских трубок Б.И. Прокопчук [41, стр.88]. При отработке алмазного месторождения непосредственно в теле диатремы (в её верхней части) были встречены крупные полости, частично заполненные плотными слоистыми алмазоносными породами, состоящими из псевдоморфоз кальцита и серпентина по оливину изометричной и овальной форм. Отмечается, что карстообразование в кимберлитовой трубке развито довольно широко и наибольшее количество карстовых воронок и полостей приурочено к приконтактовым частям трубки. Размеры карстовых пустот самые разнообразные – от 3-5 до 60 м длиной и 2-15 м высотой.

10. Околокарстовые изменения

Обследованные уральские пещеры находятся в плотных микро- и мелкокристаллических известняках, реже – в брекчиевидных известняках. Явных термальных или гидротермальных изменений в стенах пещерных полостей нами не установлено. Тем не менее, замечено, что известняки и доломиты, слагающие стены пещер, являются визуально более крепкими и крупнокристаллическими по сравнению с породами на удалении от входа. Стены карстовых полостей в известняках, брекчиевидных известняках и доломитах в непосредственной близости (первые метры) от выхода на поверхность, а также стены карстовых ниш, являющихся вскрытыми эрозией гротами (рис.74), гораздо менее подвержены процессам выветривания, чем поверхности обнажений вблизи пещер. Более того, если брекчиевидность карбонатных пород в непосредственной близости от входа (первые десятки см) заметна совершенно отчётливо, то в стенах пещер в их привходовых частях она не заметна вообще.

Рис.74. Вертикальный разрез внешнего грота Динамитной пещеры

Более наглядный пример увеличения прочности стен пещерных ходов относительно прочности пород карстующегося массива приведён Г.А. Максимовичем (со ссылкой на А.А. Дубянского, 1937). Цитируем: «В районе Старого Оскола карьеры в мелу туронского яруса вскрывают разнообразные карстовые формы различной величины. Некоторые карстовые полости имеют грушевидную форму, причём суженная часть обращена книзу. …В других карстовых полостях в днище и стенках мел превращён в плотный мраморовидный известняк, а на дне наблюдаются куски меловой брекчии.
В бассейнах рек Дона и Тихой Сосны …в многокамерных пещерах, где по-верхность мела увлажняется водой, происходит перекристаллизация мела и превращение его в известняк.
С карстовыми явлениями А.А. Дубянский связывает образование останцов мела – так называемых «див». При выветривании мела, в котором находилась карстовая полость, и при разрушении последней дольше сохраняются стенки из мела, превращённого в известняк. Поэтому среди современного мелового рельефа можно встретить причудливые формы выветривания мела с «останцами» в виде столбов. …Такими свидетелями карстовых явлений А.А. Дубянский считает наблюдающиеся на берегу Дона, вблизи устья Тихой Сосны, в районе Дивногорья «дивы». «Дивы» имеют вид столбов высотой до 6 м. Поверхность их неровная, изъеденная, со следами коррозии. Сложены они мелом туронского яруса. Мел с поверхности перекристаллизован и представляет тонкую корочку кристаллического известняка. В районе Керотояка встречены «дивы» - столбы, сплошь состоящие из мела, превращённого в известняк (А.А. Дубянский, 1937)» [35, т.2, стр.418].

Быть может, под действием вод, заполняющих карстовые полости, и может происходить перекристаллизация известняка и мела, но гораздо чаще перекристаллизацию карбонатов связывают с высокотемпературным воздействием на них.

К околокарстовым изменениям – точнее, к изменениям, сопровождающим тела интрузивных пирокластитов, - следует относить также образование кремнистых стяжений в известняках и тел доломитовых брекчий, являющихся индикатором ультраосновного магматизма. Гипотеза формирования последних рассмотрена нами отдельно.

Кстати, при просмотре фильма о прохождении шахты Крубера я обратил внимание на широкое распространение брекчиевых текстур в стенах пещеры. Денис Провалов, один из авторов фильма, сказал, что брекчии распространены повсеместно в нижней половине пещеры и что цемент брекчий - тонкие глинистые просечки зеленоватого цвета.

12. Признаки магматического происхождения пещер

12.1. Геолого-структурный контроль
12.2. Стратиграфический контроль
12.3. Форма и размеры пещер
12.4. «Органные трубы»
12.5. Скульптура поверхности стен пещер
12.6. Сочетание полостей различной конфигурации
12.7. Роль гидротермокарста
12.8. Свойства глинистых отложений пещер
12.9. Налёты и корочки ожелезнения
12.10. Сопоставление признаков пещер магматогенного и водного происхождения

Проведённое в районе г. Кизела изучение карстовых полостей и тесно связанных с ними тел брекчий предположительно флюидизатного происхождения позволило выделить ряд особенностей этих объектов, указывающих на их тесную связь с магматизмом. Это: особенности залегания и состава глинистых отложений, некоторые детали морфологии пещер, стратиграфическая приуроченность закарстованности к приподошвенным частям карбонатных толщ и геологическая приуроченность отдельных закарстованных участков к прослеживающимся под известняками дайкам основного состава.

Несомненно, в природе широко распространены и полости в известняках, сформированные исключительно водным путём. Перечисленные ниже признаки позволяют разделить пещеры по их генезису.

12.1. Геолого-структурный контроль

Степень закарстованности карбонатных пород Западного Урала весьма неоднородна, причём неоднородность эта не диктуется тектоническими или геоморфологическими факторами. Локальные поля карстовых воронок, как правило, изометричны и имеют ограниченную площадь, редко превышающую 1-2 км². Исключением является район нижнего течения р.Чикман, где закарстован примыкающий к алмазоносной россыпи участок площадью около 100 км².

В горах Средней Азии мы наблюдали аналогичную картину. Показательно сравнение интенсивно закарстованного плато Кырктау в западной части Зеравшанского хребта, где расположена карстовая шахта Киевская глубиной 990 м, со сложенным известняками стокилометровым отрезком Туркестанского хребта между кишлаком Ворух и Шахристанским перевалом, где автору довелось участвовать в поисках бокситов. На Туркестанском хребте, где также были широко распространены выположенные формы рельефа (плато), ни пещер, ни карстовых воронок не было встречено вообще – не смотря на то, что мощность чистых органогенных известняков каменноугольного возраста превышала 1 км, а ливневые осадки наблюдались частые и интенсивные.

В региональном плане нами подмечена следующая эмпирическая закономерность: если в карбонатных толщах рассматриваемого района встречаются дайки пород основного состава, сопровождающиеся зонами термального метаморфизма, то карст в этом районе не наблюдается, и наоборот: в известняках карстовых районов редко встречаются дайки габброидов, вследствие чего нередко делается ошибочный вывод об их более древнем возрасте. Все дело в уровне эрозионного среза: на глубине, в условиях высокого давления, карбонаты на контакте с магмой не способны разлагаться и поэтому метаморфизуются. Геолог же в ходе полевых исследований видят только эти дайки, застывшие в карбонатах на глубине и выведенные эрозией на поверхность, отчего и бытует мнение о невозможности протекания флюидизатного процесса в карбонатных породах. Единственным не вызывающим ни у кого сомнения примером залегания среди известняков флюидизированных магматитов ультраосновного состава являются кимберлитовые диатремы, отдалённую аналогию с которыми мы и проводим при рассмотрении происхождения некоторых пещер.

Ситуация, когда с магматическими телами основного состава связана закарстованность карбонатных пород, отмечена геофизиком ФГУП «Геокарта-Пермь» А.В. Барановым при проведении комплексных геолого- геофизических исследований на Нярской площади в 25 км северо-восточнее г. Кизела (устное сообщение). Песчаники рифейского возраста прорваны мощными дайками габбро-долеритов субмеридионального простирания. Севернее песчаники перекрываются силурийскими (?) известняками. Дайки подходят с юга к толще известняков и далее на север не прослеживаются, из чего геологи ранее делали вывод о досилурийском возрасте габбро-долеритов (определения абсолютного возраста не проводились). Дайки, выделяющиеся среди терригенных пород интенсивными положительными линейными магнитными аномалиями, прослеживаются под известняками цепочкой магнитных аномалий меньшей интенсивности на расстояние до 1 км от контакта. Среди известняков на продолжении даек наблюдается интенсивная закарстованность, что, по нашему мнению, прекрасно иллюстрирует активное, с образованием пустот, взаимодействие высокотемпературной магмы с карбонатными породами.

Мы считаем, что часть даек габброидов на Западном Урале может иметь более молодой по отношению к известнякам возраст. Это следует из того, что известняки, вовлечённые в герцинскую складчатость, залегают наклонно, а дайки на всём своём протяжении, по данным магниторазведки и геологических наблюдений, залегают вертикально.

12.2. Стратиграфический контроль

Проявления карста отмечаются среди карбонатных пород самого различного возраста. При отработке Кизеловского угольного месторождения была отмечена приуроченность наиболее закарстованных участков к приподошвенной части толщи известняков визейского яруса каменноугольной системы, налегающих на турнейскую угленосную толщу, причем области развития карста уверенно погружаются на глубину согласно с напластованием пород.

Приблизительно на этом же стратиграфическом уровне находятся цветные глины, описанные М.В. Буниной- Кулинич, изучавшей в Кизеловском бассейне зависимость карстовых явлений от литологического состава пород [5]. Глины, по описанию, весьма напоминают коры выветривания по туффизитам; сходство усиливается благодаря наличию лимонита, характерного для зон окисления ультраосновных пород: «…за верхнюю границу горизонта С1-2 (низы визейского яруса) можно считать прослой известняка с неправильными включениями цветных глин, присутствующий в разрезах всех скважин. Окраска глин преимущественно красная до вишнёвой, зелёная, реже желто-бурая. …К этому же горизонту приурочено и нахождение бурых железных руд; руда залегает на глубине 311–313 м; в её составе SiO₂–5.12 %, Al₂O₃–0.04 %, Fe₂O₃ -71 %. Прослой руды проходит в 14 м над верхней границей угленосной толщи». Вышеописанные глины не литофицированы, поэтому возраст их, по нашему мнению, не может быть каменноугольным. Скорее всего, эти образования не древнее палеогена.

Карстовые полости, вскрытые Мариинскими карьерами в р-не г. Губахи, находятся в толще известняков серпуховского и башкирского ярусов. Глинистые образования, частично заполняющие эти полости, также не литофицированы.

Приуроченность наиболее закарстованных участков к нижним горизонтам карбонатных толщ является общей особенностью карстующихся массивов. Состав известняков, по-видимому, большого значения не имеет. Пещеры встречаются в известняках лю-бой окраски – белой, серой и даже чёрной. Истинный цвет известняков хорошо виден в руслах подземных водотоков и в обвальных гротах. Однако стены пещерных ходов, содержащих залежи т.н. элювиальных глин и не покрытые кальцитовыми натёками, повсеместно имеют характерную грязно-жёлтую (светло-бурую) окраску; иногда на них встречаются тонкие, до 1 мм, корочки гидроокислов железа.

12.3. Форма и размеры пещер

Существует ряд морфологических особенностей полостей в известняках, не отвечающих классической водной теории их образования. В первую очередь, это существование гигантских залов. Так, в Малайзии, по данным В.Н. Дублянского [21], в пещере Лубанг Насиб Багус находится самый крупный в мире подземный зал длиной 700 м, максимальной шириной 450 м и высотой в среднем 100 м; он имеет площадь 167 тыс. м² (26 футбольных полей) и объём более 25 млн. кубометров (рис.75). В.Н. Дублянский сомневается в классическом водном происхождении этой пещеры. Зал Торка дель Карлиста (Испания) имеет площадь 76,6 тыс. м², площадь зала Верна в пещере Пьер-Сен-Мартен (Пиринеи) равна пяти футбольным полям. Сомнительно, что эти полости могли быть выработаны водой: на стенах крупнейших в мире залов, в том числе подводных (рис.76), нет уровней стояния воды или они проявлены незначительно. Конфигурация крупных полостей в целом не зависит от формы подземных озёр, если они есть. Но если существуют огромные полости, сформированные, очевидно, не водой, то аналогичное происхождение могут иметь и пещеры меньших размеров.

Рис.76. Наибольшие в мире подводные залы в известняках:
1 – Бушменсгат (ЮАР),
2 – Драконова пещера (Намибия)
Рис.75. Пещера Лубанг Насиб Багус, Малайзия.
План (1) и разрез (2)

Мы считаем, что пещеры-гиганты должны быть созданы расплавами кальциевых карбонатитов. В отличие от габброидных магм, внедрившиеся в известняки карбонатиты при давлении, близком к атмосферному, должны почти полностью разлагаться на углекислый газ и пылевидный оксид кальция. Раскалённые газы способны вызывать диссоциацию карбоната кальция вмещающих известняков, почти не оставляя при этом залежей пирокластитов, переходящих в экзогенных условиях в глину.

Другая особенность пещер – широкое распространение куполовидных потолков гротов. Избирательного растворения по трещинам в куполах, как правило, не наблюдается, т.е. вода по ним не просачивалась. Ю.В. Дублянский [22] связывает образование шаровидных полостей с деятельностью термальных вод – с растворением известняка конденсирующейся на куполе влагой, Э.И. Кутырев [28] – с деятельностью термальных вод, находящихся под давлением. Эти процессы, подразумевающие циркуляцию больших объёмов воды, могут иметь место в природе, но в Уральских пещерах под куполами гротов нередко встречаются крупные залежи глины, наличие которой несовместимо с проточной водой. Изучение глины показало (рис. 9, 10, 11,12, 13, 22, 23, 61, 84, 85, 86, 87, 88, 89 – фото пришлифовок), что она является продуктом изменения (аргиллизации) более грубообломочных пород и изменения происходили на месте уже после того, как залежи были сформированы.

Для больших пещер характерно сочетание крупных гротов, высота которых превышает размеры по горизонтали (спелеологи нередко называют их «пузырями»), и соединяющих их сравнительно узких извилистых галерей. Рассмотрим типичный пример – фрагмент крупнейшей в мире Мамонтовой пещеры в штате Кентукки, США (рис. 77), приведённый Г.А. Максимовичем [35, т.1].

Рис.77. Блокдиаграмма Мамонтовой пещеры в штате Кентукки (по А.К. Лобеку)

Мамонтова пещера, характеризующаяся наличием галерей нескольких уровней, поглощает в разных местах притоки реки Грин-Ривер; считается, что она и образована этими водными потоками. Однако в ней имеются глубокие шахты и высокие гроты, пересекающие все этажи галерей пещеры и, в то же время, не имеющие выхода на поверхность. Высота гротов превышает ширину, потолки гротов имеют куполовидную форму; они так и называются: Купол мамонта, Купол Наполеона и т.д. Нижние части гротов завалены глыбовыми отложениями; данных о том, что под ними – коренные известняки, глыбовые завалы или залежи элювиальной глины – нет.

Подобные сквозные вертикальные элементы, зачастую не выходящие на поверхность, весьма характерны для большинства карбонатных пещер, особенно крупных. Они нередко являются узлами пересечения галерей различных высотных уровней и разного направления. Но если потолок такой полости разрушается эрозией, её уже называют карстовой шахтой или пропастью (в зависимости от габаритов), не задумываясь о том, что она сформирована отнюдь не низвергающимися сверху потоками воды.

Убедительной гипотезы водного образования подобных гротов нам неизвестно; если же подходить с позиции магматического формирования полостей, - крупные гроты представляют собой, скорее всего, типичные магматогенные камеры закрытого типа, вначале частично заполненные пирокластическим материалом. Пирокластический материал претерпел аргиллизацию, а образовавшаяся из него глина была вынесено водными потоками.

В обследованных нами пещерах Пермской области щелевидные галереи, в которых высота во много раз превосходит ширину, обычно в поперечном сечении имеют потолок в форме свода. Они не переходят постепенно в тонкую щель, что было бы естественно при просачивании воды с поверхности, а образуют нередко расширения в предсводовой части (рис. 78).

Рис.78. Пещера Лабиринт (р.Чаньва, Пермская область). Фрагмент потолка щелевидной галереи
Рис.79. А – схема формирования трещин раздвига, Б - предполагаемая схема локализации флюидизатных тел при раздвиговых тектонических движениях.
Рис.80. Пещера Чикманская-1. Фотография перемычки из кремня

В продольном сечении картина еще сложнее: при общем погружении галерей наблюдаются значительные (в несколько раз) перепады высоты потолка; что труднообъяснимо при варианте формирования их водным потоком.

Сложное, а зачастую и причудливое расположение пещерных полостей вполне может объясняться непредсказуемым расположением тектонических нарушений в условиях раздвига земной коры, трещины отрыва и пластовые подвижки создают объёмные системы первичных трещин, проницаемых для раскалённых газопылевых масс (рис.79).

Любопытная деталь морфологии пещерного хода зафиксирована в пещере Чикманская-1, расположенной на правобережье р. Чикман восточнее устья р. Сюзь. Длина пещеры 36 м. В 14 м от входа в восточной стене пещеры имеется правое ответвление шириной до 0,6 м, резко, без каких-либо скруглений упирающееся в субвертикальный пласт кремня толщиной около 10 см. В пласте есть отверстия, через которые видно продолжение этого хода, имеющее несколько меньшее сечение, чем до перемычки; ситуация отчётливо видна на фотоснимке (рис.80). Объяснить существование такой перемычки с позиции водного образования пещеры весьма, на наш взгляд, затруднительно. Если же считать, что стены пещеры соответствуют тепловому фронту внедрившейся магмы (или флюидизатной смеси), которому кремень не преграда – получит объяснение и перемычка из кремня, и существование шаровидной камеры, и отсутствие на стенах пещеры фасеток, оставляемых турбулентными водными потоками.

12.4. «Органные трубы»

В пещерах широко распространены такие морфологические элементы, как «органные трубы». Это червеобразные ответвления, ведущие, как правило, вверх от основного хода. «Трубы» имеют округлые окончания, иногда с расширением. Существует различные гипотезы их образования. Согласно одной, органные трубы образуются при просачивании воды с поверхности по капиллярам или мелким трещинам. При смешивании их с пещерной водой на фреатической стадии якобы происходит формирование очень агрессивных, коррозионных вод и благодаря этому формируются трубы и щелевидные полости в потолке галерей и гротов; этот эффект называется коррозией смешивания. Другая гипотеза подразумевает образование их напорными водами, однако в тупиковых ответвлениях – а «трубы» именно таковы – активного движения воды быть не может, под каким бы давлением она ни находилась; для растворения известняка нужны сквозные каналы. Кроме всего прочего, ни в стенках, ни в потолке «труб» чаще всего не бывает зон трещиноватости, по которым эти трубы могли бы сформироваться; если к этому добавить залежи элювиальных глин на выположенных участках «труб» и на полу под ними, образование «органных труб» водным путём выглядит весьма сомнительным.

Мы не видим в сухих «органных трубах» карбонатных пещер вертикальных скульптурных элементов – желобков, образованных падающими или стекающими каплями. Желобки эти встречаются в гипсовых пещерах в «трубах» с современной капелью. «Трубы», если они не вскрыты эрозией, в большинстве случаев вообще не контактировали с текущей водой.

Наличие в пещере классической (не обвальной) «органной трубы» является, по нашему убеждению, весомым свидетельством в пользу магматического происхождения пещеры в целом.

12.5. Скульптура поверхности стен пещер

Важную информацию о происхождении полостей несёт скульптура поверхности их стен. Текущая вода оставляет на известняке своеобразные следы – мелкоячеистый характер поверхности, образованный т.н. «фасетками», и вертикальные канавки в местах, где вода течёт сверху; подобную скульптуру имеют сложенные карбонатными и сульфатными породами борта и дно большинства современных поверхностных и подземных водотоков. На фотографии (рис. 81) изображён фрагмент русла ручья с подобной скульптурой в пещере Геологов-2. Другой пример пещеры, несущей следы интенсивного водного растворения – пещера Косьвинская, расположенная в окрестностях г. Губаха. Она представляет собой, по С.В. Валуйскому, щелевидный ход шириной порядка 1 м, высотой 5-12 м, стены которого на высоте до 1-1,5 м от пола сильно корродированы; весной и осенью по полу течёт ручей [5]. Стены же подавляющего большинства гротов и галерей других пещер Пермской области не несут на себе подобных отпечатков. Если стены пещер не закрыты кальцитовыми натеками – видно, что они обычно гладкие, как бетонные поверхности, или с крупными вогнутыми фасетками – значительно большими по размерам, чем те, что сформированы водой.

Рис.81. Пещера Геологов-2. Мелкоячеистый характер поверхности растворённого водой известняка в русле ручья

Вход в пещеру Проворовская расположен в восточном борту Мариинского лога. Он представляет собой вскрытую эрозией «органную трубу» глубиной 9 метров. Стены «органки» сильно корродированы водой, стекающей из небольшой, диаметром не более 5 м, карстовой воронки, и покрыты вертикальными желобками и мелкими фасетками. Однако поверхность фрагмента «органной трубы», расположенного в южной её части вне достигаемости атмосферных осадков, осталась гладкой и не несёт следов водного растворения.

По свидетельству опытного пермского спелеолога С.С. Евдокимова, имеющего большую практику исследования пещер с аквалангом, стены затопленных водой карбонатных пещер повсеместно имеют фасетчатую скульптуру, напоминая, по его образному сравнению, «мороженное, которое кушали столовой ложкой». Фасетки под водой отмечались везде – на стенах и потолках гротов и галерей, а также в затопленных «органных трубах». Ничего подобного мы не наблюдаем в тех уральских пещерах, в которых сохранились глинистые отложения, и это является дополнительным подтверждением того, что воды в них не было никогда.

Напрашивается важный вывод: наличие фасеток не является прямым доказательством водного происхождения подземных полостей, они – лишь макияж на стенах пещер, свидетельствующий о том, что по пещерам ранее протекала вода.

В.Н. Дублянским (Дублянский, Соцкова, 1977) высказана гипотеза коррозионного разрушения горных пород конденсационной водой, имеющей в момент образования нулевую минерализацию [19, с.105]. Этот процесс, несомненно, имеет место в карстовых полостях, однако роль его в расширении полостей невелика. На стенах большинства исследованных пещер отсутствуют вертикальные желобки, которые могли бы возникнуть при растворении известняков стекающей по стенам влагой, конденсирующейся на куполообразных сводах. Это свидетельствует о том, что конденсационная вода не участвует в формировании этих полостей; она лишь способна в отдельных случаях перераспределять карбонат кальция, создавая натёчные образования из материала сводов пещер.

Подземные полости нередко не имеют связи с гидрогеологическими системами. Так, пещера, расположенная значительно ниже уровня моря и при этом не заполненная водой, была встречена (по устному сообщению пермского геофизика Д.И. Зубенина) в Архангельской области в 40 км от побережья Белого моря (Зимний Берег). Работы велись в рамках программы поисков алмазов. Скважиной, пробуренной на берегу реки, на глубине 10-15 м от поверхности в переслаивающихся карбонатных и терригенных породах вскрыта карстовая полость глубиной около 200 м, вообще не содержащая воды, хотя устье скважины расположено всего в 10 м выше уреза воды в реке и менее чем на 50 м выше уровня моря. Полость не имеет естественного выхода на поверхность.

И всё-таки вода сыграла важную роль в придании каналам в известняках, заполненным продуктами выветривания туффизитов, современного облика пещер. Там, где она проникала под землю, глинистый материал (или его часть) выносился в речные долины, а там, где сообщения с реками не было, глина переотлагалась в более глубоких частях полостей, образовавшихся при просадке кор выветривания. Наиболее активно вынос глины происходил из субвертикальных и наклонных частей магматических каналов, т.к. именно они обычно имеют прямой доступ воды с поверхности. Однако в создании подавляющего большинства обследованных нами гротов вода не участвовала – ни холодная, ни в виде постмагматических глинистых растворов: отложения глины повсеместно повторяют форму свода пещер. По нашему убеждению, гидрогеологические системы, дренирующие карстовые массивы, вторичны по отношению к образованным магмой зияющим трещинам, пещерам и шахтам.

12.6. Сочетание полостей различной конфигурации

Мы долгое время не могли найти логического объяснения ещё одной, довольно распространённой, своеобразной особенности пещер, выражающейся в характере сочетания подземных ходов большого и малого сечения, а также субвертикальных щелевидных галерей и шаровидных гротов. Зачастую переход этот очень резкий, радиус закругления углов составляет первые сантиметры (рис. 6 – грот Куполок). Резкие «рёбра» весьма обычны также для краевых частей округлых ниш и «органных труб», отпочковывающихся от основного хода.

С позиции водной теории формирования пещер объяснить такое сочетание не удаётся, водный поток, какими бы гидродинамическими характеристиками он не обладал, неизбежно сгладил бы грани. Следы турбулентности водного потока на стенах отсутствуют, тем более что ходы малого сечения зачастую представляют собой тупиковые ответвления.

В туффизитовую модель образования пещер легко вписываются вертикальные и наклонные полости. Сложнее дело обстоит с горизонтальными пещерами, которые при протяженности несколько километров имеют перепад высоты в первые десятки метров. Пещеры эти иногда обнаруживают связь с речными террасами, однако связь эта, на наш взгляд, сводится не к растворению известняков водными потоками, а к запечатыванию глыбами и глинистыми осадками нижних этажей пещер. Кстати, как ранее упоминалось, карстовые полости в окрестностях г. Кизела ещё в 30-х годах были вскрыты скважинами на значительных глубинах – до 970 м от земной поверхности [23]. В Якутии известны полости на глубинах 2,3 км.

Крупные пещеры нередко занимают небольшие по площади, иногда изометричные, участки, образуя насыщенные ходами объёмные лабиринты. Так, пещера Виашерская, имеющая суммарную протяженность ходов 7,37 км, сосредоточена на площади всего 250×300 м и имеет столь разветвлённую сеть ходов, что предположение о протекании по ним водных потоков кажется неуместым. Мариинская пещера длиной 1,0 км находится в пределах участка 100×70 м, глубина её составляет 47 м. Подобные системы ходов носят объёмный характер и, по нашему мнению, даже в принципе не могут быть связаны с подземными водотоками.

12.7. Роль гидротермокарста

Геология рудных гидротермокарстовых месторождений планеты достаточно подробно охарактеризована в работе Э.И. Кутырева, Б.М. Михайлова и Ю.С. Ляхницкого «Карстовые месторождения» [28]. Под гидротермокарстом они понимают не только и не столько полости, образованные восходящими горячими водами, сколько рудные залежи, залегающие в этих полостях. Описаны карстовые месторождения свинца и цинка, сурьмы и ртути, урана, золота, флюорита, барита и целестина.

Нередко к разряду гидротермокарстовых относят полости, в которых были обнаружены крупные, до 0,5 м, выделения исландского шпата. Г.А. Максимович [31] и В.Н. Дублянский [19] считают главной особенностью гидротермокарстовых полостей их шарообразную форму и в качестве характерного примера приводит пещеру Шатеркёпуста в Венгрии (рис. 82). Она характеризуется развитием вертикальных разветвляющихся полостей, заканчивающихся шаровидными расширениями. Г.А. Максимович утверждает, что эти расширения характерны для гидротермокарстовых пещер и не встречаются в обычном карсте.

Рис.83. Механизм испарительно-конденсационного образования шаровидной полости (по Ю.В. Дублянскому). 1 – уровень термальной воды, 2 – движение пара, 3 – движение капельной конденсационной влаги

Рис.82. Модель гидротермокарстовой
пещеры Шатеркёпуста (Венгрия)

Ю.В. Дублянский [22] разработал гипотезу испарительно-конденсационного образования шаровидной полости, суть которой понятна из рисунка (рис. 83). Если следовать его схеме, на стенах шаровидных полостей должны, в принципе, оставаться вертикальные канавки от стекающей воды; их нет, стены шаровидных полостей уральских пещер ровные.

Мы же считаем, что шарообразная форма должна, скорее всего, характеризовать магматогенные объекты, повторяя конфигурацию теплового фронта внедрившегося тела.

Дело в том, что в природе широчайшее распространение имеют кальцитовые жилы, являющиеся классическими гидротермальными объектами. Они встречаются, в том числе и в карбонатных породах. Что интересно – полости во вмещающих известняках, заполненные впоследствии карбонатным (и иным) жильным материалом, почти никогда не бывают шаровидными; жилы являются, как правило, линзовидными телами. Воздушные полости в карбонатных гидротермальных объектах встречаются лишь в центральных частях жильных тел, но никак не в виде шаровых полостей в известняках.

В исследованных нами в р-не г. Кизела пещерах нередко встречаются шаровидные полости и близкие к ним по форме «органные трубы», но не обнаружено ни одной кальцитовой жилы, зато в них имеются выпуклые залежи глины.

Кстати, Ю.В. Дублянский, посетивший Виашерскую пещеру в ……… году, охарактеризовал её, по свидетельству спелеолога С.А. Меньших, как типично гидротермокарстовую, однако ни нами, ни нашими предшественниками карбонатных жил в ней не обнаружено.

12.8. Свойства глинистых отложений пещер

12.8.1. Минералогия

Распространено заблуждение, будто бы пещерные глины являются элювием карбонатных пород, причём чаще это относится к чистым органогенным известнякам. Известняки действительно содержат песчано-глинистую примесь, принесённую древними мутьевыми потоками рек. Однако мутьевые потоки несут, как правило, практически безжелезистый глинистый и тонкозернистый кварцполевошпатовый материал, а для пещерных глин повсеместно характерна высокая концентрация гидроокислов железа и пёстрый минералогический состав тяжёлой фракции шлиха, более характерный для метаморфических пород и магматических пород основного- ультраосновного состава. Изучение аналогичных известняков на сопредельных территориях, проводившееся в ходе геологосъёмочных работ, показало их крайне скудный минералогический состав.

Встреченные в тяжёлой фракции глинистых отложений пещер минералы в наиболее общем плане делятся на три группы:

• минералы, характерные для магматических пород основного, ультраосновного состава и для зон изменения по этим породам: пироксены, амфиболы, хромшпинелид, ильменит, рутил, циркон, медь;
  
• минералы метаморфические и контактово-метаморфические: гранаты, кианит, ставролит, эпидот, серпентин, глинистые образования по флогопиту;
  
• минералы железа: гидроокислы железа (в т.ч. магнитные), магнетит, гематит, пирит, магнитные шарики; высокая концентрация последних в цементе брекчий, вскрытых Мариинским карьером, позволяет считать их магматогенными образованиями.

В пробах нередко присутствует карбид кремния – муассанит, минерал довольно редкий, имеющий отношение к первоисточникам алмазов. Б.С.Лунёв [32] утверждает: «В уральских россыпях каждая проба, включающая алмазы, обязательно содержит муассанит».

Отличительными чертами минералогического состава глинистых отложений пещер являются высокие концентрации железистых минералов. До 99 % веса тяжелой фракции представлено гидроокислами железа (в т.ч. магнитными), характерно наличие магнетита и магнитных шариков. Отложения обладают, как правило, повышенной магнитной восприимчивостью – порядка 0,5–1,0 (×10^-3) ед.СИ (у известняков она нулевая).

Предположение, что глинистые отложения в обследованных полостях являются продуктами размыва и переотложения песчаников, несостоятельно, во-первых, потому, что ряд пещер находится на вершинах гор, полностью сложенных известняками без прослоев терригенных пород; во-вторых - такие непрочные минералы (кстати, свойственные зонам изменения кимберлитов), как серпентин и глинистые образования по бурой слюде, не способны переотлагаться; в третьих – продукты заполнения различных пещер близки по составу (химическому и минералогическому) и обладают повышенной магнитной восприимчивостью.

12.8.2. Химический состав

Краткие обобщённые сведения о химическом составе глинистых отложений пещер приводит В.Н. Дублянский: «В пещерных глинах различного генезиса, по сравнению с глинами земной коры, обычно накапливаются только Be, Ba, Mn, Zr, Cr, Sn и Y. Остальные количества содержатся в количествах, равных кларковым или меньших их. Однако глины концентрируют значительные количества акцессорных элементов, в том числе Ni, Co, P. Большинство их распространено в глинах более или менее равномерно» [19, стр.116].

Сходные результаты были получены Б.И Прокопчуком, изучавшим на севере Сибирской платформы (Анабаро- Уджинское междуречье) литологические и геохимические характеристики отложений карстовых депрессий.

Сочетание перечисленных в этой сводке элементов, исключая, пожалуй, лишь бериллий, встречается в природе лишь в породах основного и ультраосновного состава, а также в лампроитах [17, стр.73]. Глины не сорбируют избирательно эти элементы из окружающей среды, а содержат их изначально, являясь корами выветривания по флюидизированным породам ультраосновного (или лампроитового) состава.

12.8.3. Текстура глинистых отложений

В глинах обследованных нами уральских пещер, как правило, отсутствует сортировка материала. Под верхним, более плотным слоем глины мощностью 3-5 см практически везде наблюдалась однородная рыхловатая, совершенно не слипшаяся глина коричневого цвета с мелкими, до первых см, белыми мучнистыми обломками частично разложенных известняков (залежи глин вскрывались копушами на глубину до 0,5 – 1,0 м при отборе шлиховых проб). Отчётливая слоистость наблюдалась лишь в средней части пещеры «Две Ступени».

Проводившееся нами изучение прозрачных и полированных шлифов, изготовленных из материала глинистых отложений пещер, показывает широкое распространение псевдоморфоз глинистых минералов по обломкам высокожелезистых горных пород, имеющих явно не карбонатный состав, и по различным минеральным индивидам, нередко имеющим в плоскости шлифа гексагональное сечение. В качестве примера приводим микрофотографии глинистых отложений из Усьвинской (рис. 84, 85, 86, 87 - шл. 74-2, 6, 8, 12) и Мариинской пещер (рис. 88, 89 – шл.91-1, 91-4).

Рис.84                                  Рис.85                                  Рис.86                                  Рис.87

Рис.88                                                                                         Рис.89

Грубозернистая текстура характерна для глинистых отложений подавляющего большинства исследованных пещер; установить её можно непосредственно под землёй, срезав образец глины ножом. Общим признаком является наличие остроугольных обломков глинистого материала, сцементированных также глиной.

12.8.4. Особенности залегания

Изучение характера залегания пещерных глин показывает, что они в подавляющем большинстве случаев сформировались на месте без участия водных потоков. В пользу данного утверждения свидетельствуют следующие факты:

1. Конфигурация поверхности глинистых отложений повторяет в общих чертах форму потолка галерей и гротов. В полостях со сводчатым потолком глина слагает вытянутые вдоль галерей бугры высотой до 30-50 см. В обследованных пещерах отложения, снивелированные текущей водой, встречаются редко.
2. Отложения глины широко распространены в наклонных галереях по всей их длине и в нишах, приподнятых над основным ходом. Будь эта глина когда-либо насыщена водой, она бы вытекла оттуда. Однако в случае осаждения пирокластики из пылевого облака такое залегание, как и некоторое увеличение мощности глинистых отложений в нижних частях наклонных галерей, выглядит естественным.
3. Русловые отложения подземных ручьёв представлены неотсортированным крупно- и мелкогалечным материалом с примесью песка; глины в них нет. Нет глины и в гротах с активной капелью: она вынесена водой.

Перечисленные минералогические и морфологические факторы позволяют утверждать, что глины в уральских пещерах, большей частью не испытывавших подтопления, являются корами выветривания горных пород, возникших при участии основного или ультраосновного магматизма (в отдельных случаях переотложенными).

12.9. Налёты и корочки ожелезнения

Тонкие, до 1 мм, корочки бурого цвета на известняках, отнесённые В.Н. Дублянским (по-видимому, ошибочно) к водно-хемогенным отложениям – встречены нами только на стенах и потолках полостей, имеющих плавные очертания. В полостях, претерпевших обрушения или явно сформированных текущей водой, их нет. В.Н. Дублянский отмечает наличие налётов и корочек в зонах периодического затопления паводковыми водами и приводит интересные сведения об их химическом составе: «Они имеют … средний химический состав, значительно отличающийся от состава вмещающих известняков. Для них характерно резко пониженное содержание СаО (22,8%) и СО₂ (27,0 %), повышенное содержание окислов марганца (20,0%), кремния (15,8 %) железа (6,8 %) и алюминия (5,5 %). Сумма окислов марганца в отдельных пробах достигает 35 %. Акцессорные элементы Ва, Ti, Co, Sn, Y, La содержатся в количествах, значительно превышающих кларковые. Таким образом, лишь в корах и налётах концентрируются значительные количества акцессорных элементов. Возможно, этому способствует жизнедеятельность бактериальной микрофлоры. …Рентгенометрические и термические исследования кор и налётов показали, что они сложены ассоциацией соединений марганца типа вадапсиломелана с глинисто-карбонатным материалом иллит-кальцитового состава» [19, стр.122].

Мы считаем, что химический состав железисто-марганцовистых корочек на стенах пещер является прямым свидетельством воздействия на карбонаты туффизитов: повышенные концентрации Mn, Fe, Ti, Co и Y характерны именно для ультраосновных пород.

12.10. Сопоставление признаков пещер магматогенного и водного происхождения

На основании обобщения признаков, приведённых в данной главе, нами проведено сопоставление признаков пещер магматогенного и водного происхождения (прил. 5). В таблицу включены признаки, позволяющие визуально оценить генетическую принадлежность исследуемой полости, делая её приемлемой для широкого круга спелеологов.

Каждый из приведённых признаков, взятый в отдельности, не может служить однозначным доказательством того или иного происхождения пещеры, однако если несколько признаков конкретной рассматриваемой полости свидетельствуют в пользу одного из двух вариантов, вопрос можно считать решённым.

13. Стадийность образования полостей

В обследованных пещерах довольно отчётливо выделяются три типа морфологических элементов, образование которых разорвано во времени:

• гроты и галереи (а также «органные трубы»), характеризующиеся плавными, округлыми очертаниями стен и отсутствием мелкой фасеточной скульптуры, характерной для водного растворения известняков и образовавшиеся, по нашим представлениям, в результате термического разложения карбоната кальция;
• фрагменты полостей (потолки, стены), претерпевшие обрушения;
• полости со следами водного растворения карбонатных пород и с русловыми отложениями.

Анализ взаимоотношения этих элементов показывает, что во всех без исключения обследованных полостях наиболее древними являются морфологические элементы округлых, плавных очертаний; обвальные процессы повсеместно на них наложены. Не отмечено случая, чтобы глыбы, отвалившиеся от потолка, были чем-нибудь скруглены. В тех случаях, когда обвальные отложения размываются водой, глыбы, напротив, приобретают более остроугольные очертания.

Корочки ожелезнения – тонкие, до 1 мм, образования бурого цвета, описанные выше, встречены нами только на стенах и потолках полостей, имеющих плавные очертания.

Тела брекчий с глинистым цементом (ксенотуффизитов), секущие карбонатные породы, образовались близодновременно (или несколько ранее) по отношению к полостям с плавными очертаниями стен. Последние рассекают также пластовые и разноориентированные тела зеленоватых и голубоватых глин.

16. Представления о процессе формировании пещер из тел пирокластитов

Как же в действительности образуются пещеры? Мы считаем, что в большинстве случаев первоосновой являются тела интрузивных пирокластитов и полости, образующиеся над пирокластитами после затухания флюидизатного процесса. Параметры этих первичных каналов в известняках могут быть самыми различными. Если они очень тонкие, от первых см до десятков см, - тогда их принимают за первичные трещины или трещины выветривания [35]. Если первичные каналы представляют собой щели шириной до нескольких метров – их считают обычными карстовыми пещерами. Магматогенное происхождение могут иметь и огромные подземные залы до 600 м в длину и до 400 м в ширину. Далее, если в эти полости попадает вода, их дальнейшее формирование идёт по сценарию, описанному Г.А. Максимовичем, только растворению известняков предшествует вынос элювиальной глины.

В ходе поисков коренных источников алмазов вблизи одного их россыпных месторождений Западного Урала автору довелось столкнуться со значительно более широким, чем считалось ранее, распространением среди карбонатных (и не только карбонатных) пород крутопадающих и субпластовых тел нацело аргиллизированных (замещённых глинистыми минералами) интрузивных пирокластитов (туффизитов и ксенотуффизитов). Тела эти вскрывались глубокими, 4,0 – 5,5 м, экскаваторными канавами, позволявшими объективно оценить характер их залегания и взаимоотношения между различными фазами внедрения (насчитывалось до 6 фаз, как и на коренных алмазоносных объектах р. Вишеры).

Зачастую эти породы, магматическая принадлежность которых доказана шлифами и минералогическими пробами, выглядели как обычная terra rossa – пещерная глина, обогащённая гидроокислами железа. В глине, как правило, содержались глыбы известняков размерами до 1 м с весьма своеобразным рельефом поверхности, характерным для стен пещер: с округлыми очертаниями, цилиндрическими бороздами и с отверстиями типа «органных труб» небольшого размера. Скульптура поверхности известняков в экзоконтактах этих тел также напоминала рельеф пещерных стен.

Аргиллизированные туффизиты на этом объекте чаще приурочены к контактам известняков с терригенными породами. Внешне они представляют собой «пёстрые глины»; характеризуются аномально высокими концентрациями гидроокислов железа (вплоть до образования прожилков и жеод лимонита и гематита в глине), не характерными ни для прилегающих карбонатов, ни для песчаников.

Мы ни в коем случае не настаиваем на исключительно магматогенном происхождении пещер в карбонатных породах. Что происходит, когда каналы, заполненные глиной, оказываются доступными для проточной воды? Глина попросту вымывается из полостей в известняках, и процесс этот, надо полагать, протекает значительно более интенсивно, чем растворение известняков.

В мире нет двух одинаковых пещер, однако довольно широко распространена следующая морфологическая закономерность: верхние части крупных пещер представлены субвертикальными или наклонными ходами, нижние – субгоризонтальными. Причина, на наш взгляд, в том, что большинство карбонатных пещер имеет комбинированное происхождение. Первоначально при внедрении высокотемпературных магматических пород в известняках формируются камеры и каналы субвертикальной, наклонной и горизонтальной ориентировки, заполненные аргиллизированными продуктами реакции магмы с карбонатами. В верхних частях этих камер после оседания флюидизатной смеси образуются пустоты, представляющие собой пещеры (или их фрагменты) чисто магматогенного происхождения; их отличительная особенность – наличие на полу галерей и гротов залежей глины, повторяющих форму потолка.

Однако вода чаще всего попадает в такие пещеры, что в первую очередь ведёт к выносу глины. Преобразование магматогенных каналов зависит от их положения относительно выделенных Г.А. Максимовичем [35, т.1, стр.48] гидродинамических зон. В зоне вертикальной нисходящей циркуляции и в переходной зоне вынос глинистых продуктов выветривания туффизитов из субвертикальных каналов в известняках приводит к образованию карстовых колодцев, шахт и наклонных пещер. В зоне горизонтальной циркуляции при достаточном притоке воды, помимо освобождения полостей от глины, должно происходить увеличение объёма пещеры за счёт растворения карбонатных пород водой. Пол этой (нижней) части пещеры субгоризонтален благодаря водному переотложению обломочного материала и глин; продольный профиль потолка, напротив, резко дифференцирован и осложнён высокими куполовидными гротами и органными трубами, что должно свидетельствовать о первично магматическом происхождении полости.

Часть каналов, заполненных глиной доверху (по сути – тел интрузивных пирокластитов), ввиду отсутствия притока воды с поверхности так никогда и не становятся пещерами.

Авторы прекрасно понимают, что затронутая в настоящем исследовании тема выглядит весьма спорной, что на одной чаше весов – стройная теория карстообразования, над развитием которой трудились многие сотни исследователей, на другой – свежая, никем ранее не разрабатывавшаяся идея, подкреплённая сравнительно немногочисленным фактическим материалом. И всё-таки игнорировать рассмотренный выше нетрадиционный механизм образования пещер не следует: высокотемпературная магма в условиях низких давлений попросту не может не разлагать карбонатные породы, выделяя при этом огромные объёмы углекислоты. Вопрос лишь в масштабах этого явления: или находки магматогенных пород в пещерах свойственны лишь для некоторых районов Урала и Якутии, или рассматриваемый процесс послужил первопричиной формирования большинства карбонатных пещер нашей планеты.

Отдельная большая тема, частично затронутая нами, но не вошедшая в настоящий доклад – связь карста с алмазоносностью. Смею заверить, что она есть и сводится отнюдь не к механическим карстовым ловушкам. Нами предлагается очень простая и, главное, дешёвая методика поиска алмазоносных районов и участков.

21. Направления дальнейших исследований

Заявленная тема – магматическое происхождение полостей в карбонатных породах – слишком серьёзна и необычна для того, чтобы доказать её справедливость на основании весьма незначительного объёма исследований, результаты которых приведены в данной работе. Часть собранного фактического материала находится в стадии обработки и осмысления, они будут представлены в последующих редакциях данного издания.

Сложность ситуации в том, что нам не под силу самостоятельно собрать фактический материал по пещерам различных регионов; нужна помощь спелеологов, заинтересованных в поисках истинных причин возникновения полостей. Пусть даже полученная ими информация будет идти вразрез с выдвигаемой нами гипотезой, - она так или иначе послужит познанию истины.

Дальнейшие исследования предполагается проводить по двум направлениям:

• во-первых, необходимо собрать и проанализировать фактический материал, позволяющий расширить доказательную базу гипотезы магматического происхождения пещер в карбонатных породах,
• во-вторых, следует рассмотреть возможность прикладного использования этой гипотезы при отработке новой, принципиально отличающейся от существующих, методики прогнозирования территорий, перспективных на обнаружение коренных алмазоносных объектов.

Исследования, касающиеся возможности магматического происхождения большинства карбонатных пещер планеты, ранее нигде и никем не проводились. Существовала только одна - водная - теория происхождения карстовых пещер в карбонатных породах. Наиболее близки по теме гипотезы формирования тел интрузивных пирокластитов (потенциально алмазоносных пород), но они не предполагают ни образования пещер, ни формирования содержащих пирокластиты камер в карбонатных породах по механизму термического разложения карбоната кальция.

Предполагается следующая очерёдность решения поставленных задач.

1. Создание эталонного комплекса признаков магматического происхождения пещер на основании следующими способами:
   • путем углублённого изучения минералогии, петрографии и условий залегания тел интрузивных пирокластитов в тех пещерах, где их существование в настоящее время доказано;
   • путём изучения состава, магнитной восприимчивости и условий залегания пещерных глин, предположительно являющихся продуктами выветривания пирокластитов;
   • путём изучения взаимоотношения карстовых полостей с зонами трещиноватости и с брекчиевидными известняками.
2. Обследование нескольких крупных пещер в различных регионах России с целью выявления объектов со сходными петрографическими и геохимическими характеристиками. Изучение фондовой литературы по этим регионам с целью оценки сопряжённости проявлений основного и ультраосновного магматизма с областями развития вторичных доломитов и карста.
3. Изучение 3-4 месторождений вторичных доломитов с целью выявления признаков магматической природы источника магния в этих породах. Положительное решение этой задачи даст дополнительный поисковый признак для оконтуривания областей распространения интрузивных пирокластитов.

Для решения всех этих проблем нужна серьёзная финансовая поддержка и коллектив единомышленников.

Поставленные цели можно будет считать достигнутыми, если в ходе исследований будут получены достаточно убедительные доказательства роли основного-ультраосновного магматизма в формировании пещер в карбонатных породах, которые принято называть карстовыми. Этими доказательствами должны служить:

• наличие в глинистых отложениях пещер комплекса минералов, свойственных интрузивным пирокластитам основного–ультраосновного состава;
• наличие в стенах пещер коренных выходов интрузивных пирокластитов, т.н. «валунных даек» с глинистым цементом или брекчиевидных известняков с комплексом минералов, свойственных интрузивным пирокластитам;
• специфические особенности морфологии пещер, водное образование которых представляется весьма маловероятным;
• нахождение в брекчиевидных известняках минералогических и петрографических признаков, указывающих на их возможную связь с магматическими породами.

21.1. Методика прогнозирования алмазоносных объектов

При получении положительных данных о роли магматизма в формировании пещер (а таковые в небольшом объёме уже получены нами в ходе частных исследований ряда пещер и известняковых карьеров в районе г. Кизела) вполне возможно создание принципиально новой, экономичной и в достаточной степени эффективной методики прогнозирования алмазоносных территорий и поисков коренных потенциально алмазоносных объектов.

И всё-таки наиболее важным моментом в представленной работе является, по нашему мнению, не узкопрагматический поиск алмазоносных пород, а новый взгляд на происхождение пещер - природных объектов, используемых человечеством на протяжении всей своей истории.