В.Н. Дублянский, Г.Н. Дублянская

Опубликовано: Пещеры, Пермь, 1993, с.93-101.

ПЕЩЕРЫ КРЫМА

Крым относится к наиболее хорошо изученным спелеорегионам [3, 6, 8, 9]. Однако в 1980-1990-е гг. произошли существенные изменения в представлениях о проблеме спелеогенеза, классификации и корреляции карстовых полостей, а также в подходе к инженерно-геологической и экологической оценке закарстованных территорий. Поэтому нами предпринята попытка переосмыслить имеющиеся спелеоматериалы новых позиций.

История исследования пещер Крыма освещена ранее [8] На 1 января 1993 г. в генеральный кадастр карстовых полостей Крыма внесено 870 пещер и шахт общей протяженностью 71,2 км и глубиной 23,0 км. Около 80 % их открыто в 1959-1969 гг. С 1970 г. продолжается медленное (в среднем 0,3 %, в год) увеличение числа известных полостей. Прогноз, сделанный по соотношению количества полостей с 5, 4, 3, 2 входами и без них [21], свидетельствует, что в Крыму должно быть не менее 2500 полостей. Экстенсивный период в истории изучения его пещер нельзя считать завершенным. К сожалению, спелеологи часто не выполняют во вновь открытых полостях исследования даже в минимальном объеме. Поэтому в кадастр не включено несколько десятков пройденных полостей.

На 1 января 1993 г. крупнейшими в Крыму являются пещера Красная протяженностью 13700 м и глубиной 235 м и шахта Солдатская протяженностью 2150 м и глубиной 515 м. К категории крупных относятся 45 полостей (протяженность их - более 500 м, глубина - более 100 м).

Районирование карста

Карстовую область Горного Крыма первым выделил А.А. Крубер [18]. Б.Н. Иванов отнес главную гряду Крымских гор к Горно-Крымской, а внутреннюю и внешнюю - к Предгорно-Крымской карстовой области, выделив в пределах первой 13, а второй - 3 карстовых района [13]. Равнинно-Крымскую карстовую область Б.Н. Иванов ограничил пределами Тарханкутской возвышенности. Позднее в ней было выделено 5 карстовых районов [20]. По представлениям авторов [6], Крым находится в пределах Крымско-Кавказской и Восточно-Европейской карстовых стран и относится к карстовым провинциям Крымского горно-складчатого сооружения и Скифской плиты. На его территории выделяются две карстовое области: Горно-Крымская с 4 и Равнинно-Крымская с 5 карстовыми районами, включающими в рангах подрайонов или участков по несколько районов, выделенных Б.Н. Ивановым.

Типология карста и условия формирования карстовых полостей

В Крыму развит известняковый голый, задернованный, местами - покрытый, карст [ 1]. Карстующиеся породы охватывают 78 % площади полуострова. В Горном Крыму есть площади, занятые карбонатным (48,6 %, в том числе известняковым - 44,5 %, мергельно-известняковым - 4,1 %), терригенно-карбонатным (41 %) и карбонатно-терригенным (10,4 %) типами карста. В равнинном Крыму преобладают площади занятые карбонатными (91,2 %, в том числе известняковым - 76,5 %, мергельно-известняковым - 11,2 %, доломитово-известняковым - 3,5 %) и терригенно-карбонатным (8,8 %) типами карста. По характеру перекрывающих отложений в Горном Крыму на долю карста открытого типа приходится 53,0 % площади, покрытого - 32,8, перекрыто-покрытого 11,2, перекрытого - 3,0. В равнинном Крыму распространены в большей мере покрытый (57,6 %), перекрыто-покрытый (20,6 %) и открытый (20,5 %) типы карста [2].

Карстовые полости заложены в основном в известняках, хотя встречаются они и в мергельно-известняковых и карбонатно-терригенных (конгломераты) верхнеюрских, меловых, палеогеновых и неогеновых отложениях, которые слагают непрерывные разрезы с инженерной мощностью 20-1300 м либо чередуются с некарстующимися породами. В Горном Крыму выпадает 450-1200 мм осадков, 15-75 мм влаги образуется при конденсации. Потери влаги при испарении достигают 450-550 мм. В равнинном Крыму при норме осадков 350-450 мм и испарения 320-420 мм питание осуществляется только после снеготаяния и сильных дождей. Подземные воды Горного Крыма холодные (8-12° С), низкой минерализации (до 0,4 г/л), агрессивные; равнинного Крыма - более теплые (10-16° С, на больших глубинах - до 60-80° С), их минерализация вниз по разрезу возрастает от 0,5-1,5 до 5-50 г/л.

Классификация карстовых полостей

В 60-е гг. была предложена морфогенетическая классификация карстовых полостей, включающая 3 класса и 9 типов [3]. Позднее она была дополнена четвертым классом, а в 90-е гг. вошла как составная часть в генетическую классификацию подземных пространств [4].

Коррозионно-гравитационный класс составляют трещинные колодцы, шахты и пещеры, образованные в прибровочной части горных гряд и на смещенных массивах в результате действия сил бортового отпора (33 полости, 3,8 %). Самые крупные из них - шахта Гремучая протяженностью 380 и глубиной 100 м, Арык-Башская (210 и 108 м). Сююрю-Кая (115 и 100 м), пещеры Дубовая (150 и 30 м), Туакская (110 и 18 м). Они детально изучены как индикаторы палеосейсмической активности. Отдельные полости вскрывают более древние пещеры иного генезиса.

Нивально-коррозионный класс включает колодцы и шахты конусовидного, цилиндрического, щелевидного и сложного типов, формирование которых происходит под воздействием тающего снега. Известны только на Главной гряде, на участках развития карста открытого типа (396 полостей, 45,%). Самые крупные - шахты Курюч-Агач (115 и 90 м), Инженерная (102 и 74 м), Водяная (125 и 85 м). Они являются накопителями снега и льда, хотя их роль в питании подземных вод невелика [7]. В 40 полостях имеются многолетние снежники общим объемом до 4000 м³, под которыми за счет очагового инфильтрационного питания формируются небольшие коррозионно-эрозионные полости.

Коррозионно-эрозионный класс образуют пещеры, и шахты-поноры, вскрытые пещеры и пещеры-источники, возникшие в основном под воздействием сконцентрированных потоков поверхностных и подземных вод (очаговое инфильтрационное, линейное и очаговое инфлюационное питание с участков развития открытого, покрытого, перекрытого карста). Известно 428 таких полостей (49,3 %), в том числе 42 крупных [5]. 19 полостей имеют протяженность 500 м и более: Красная (13 700), Алешина вода (3200), Мраморная (2125), Солдатская (2150), Голубиная (1700), Узунджа (2150), Эмине-Баир-Хосар (1460), Черная (1160), Провал (1150), Каскадная (980), Эмине-Баир-Коба (950), Джур-Джур (770), Скельская (630), Суворовская (600), Ени-Сала-III (585), Нахимовская (560), Аянская (560), Монастыр-Чокрак (510), Дружба (500), а 8 - глубину 200 и более м: Солдатская (515), Каскадная (400), Нахимовская (370), Дружба (270), Молодежная (260), Ход Конем (210), Вдовиченко (205), Севастопольская (200).

Полости этого класса часто образуют карстовые водоносные системы (КВС). Самые значительные из них Солдатская - Карасу-Баши (21-26 км), Бештекне - Узунджа - Черная (13 км), Провал - Красная (7,6 км), Каскадная - Хастабаш (4,6 км). Существование таких систем доказано опытами с окрашиванием [7], но не подтверждено спелеологическим прохождением. Большинство полостей заложено в чистых неслоистых или толстослоистых известняках (содержание нерастворимого остатка 1,5-4,0 %), однако известны пещеры, образованные в карбонатах с прослоями песчаников (Узунджа , 1500 и 20; Джур-Джур, 770 и 22; Желтая , 200 и 14, содержание SiO₂ 73-76 %) или целиком заложенные в кварцево-песчаниковых конгломератах (Джурла , 68 и 8, содержание SiO₂ 60-70 %, Аl₂О₃ 24-30 %).

Коррозионно-эрозионные полости имеют наибольшие суммарные размеры: протяженность - 58 км (75 %), глубину - 7,3 км (50 %), площадь-168,8 тыс. м² (94 %), объем - 1,35 млн м³ (92 %). На долю Красной пещеры приходится 24 % суммарной протяженности, 3,2 % площади и 17 % объема всех полостей этого класса. Описаны наиболее крупные залы этих полостей, 8 из которых по площади превышают 1 тыс. м² , а по объему - 10 тыс. м³: Мраморная (5 и 50), Эгиз-Тинах-III (2,3 и 18,6), Карани (2 и 14), Кристальная им. Максимовича (1,9 и 22), Красная (1,9 и 14), Каскадная (1,7 и 34), Эгиз-Тинах-I (1,3 и 13), Кара-Мурза (1,2 и 50). Коррозионно-эрозионные полости Крыма существенно уступают по размерам крупнейшим полостям бывшего СССР и мира. Новоафонская пещера (Абхазия) при протяженности всего в 1,9 км имеет объем 1,7 млн м³, что превышает суммарный объем всех 870 полостей Крыма; зал в системе Арабикская (Абхазия) характеризуется площадью 5,2 тыс. м² и объемом 0,42 млн м³; крупнейший зал мира Саравак (Борнео) имеет площадь 162,7 тыс. м² и объем 12 млн м³ [22].

Коррозионно-абразионный класс выделен в результате исследований 80-х гг. Он включает пещеры южного берега Крыма (мыс Капчик) и Тарханкута (мыс Атлеш), находящиеся в настоящее время в субаэральных или субаквальных условиях, сформированные в основном в результате коррозии от смешивания пресных и морских вод и последующей абразионной переработки. Известно 13 таких полостей (1,4 %), из которых наиболее крупные - Тарханкутская (150 и 5), Тоннель (116 и 4) и Капчик (78 и 8).

Микроклимат карстовых полостей

Срочные микроклиматические наблюдения (8900 замеров) проводились в 233 полостях. В 59 из них на 5-120 дней устанавливались барографы, термографы, гидрографы (4800 суточных лент). В ряде полостей ставились эксперименты с использованием нестандартного оборудования и оригинальных методик (Карани , Красная , Мраморная , Эмине-Баир-Хосар , Эмпирическая и пр. [3, 9]).

На протяжении суток в карстовых полостях барическая ступень меняется от 7,1 до 20,6 м/мм рт. ст., что ограничивает возможности применения баронивелирования для определения их глубины. На некоторых массивах (Чатырдаг) наблюдается инверсионная (опрокинутая) тяга воздуха, обусловленная сложными связями между полостями и трещинными системами, находящимися на разных высотах и геоморфологических уровнях. По интенсивности воздухообмена карстовые полости подразделяются на статические (менее 5 раз/сут) и динамические (более 5 раз/сут). В полостях разных типов тяга меняется от 0,1 до 1700 раз/сут, что определяет особенности протекания конденсационных процессов.

Исходя из микроклиматического режима в любой полости выделяются уравнивающая и нейтральная зоны. В первой температура и влажность испытывают суточный и месячный ход, связанные с их изменениями на поверхности; во второй - только слабый годовой ход. В полостях разных типов диапазон изменений температуры достигает 7° С (от 4 до 11), а диапазон абсолютной влажности - 4 мм рт. ст. (от 5 до 9). Их значения определяются морфологией полости, экспозицией входа и степенью обводненности. Средняя температура и влажность воздуха в нейтральной зоне убывают с высотой (коэффициент корреляции 0,96-0,99). Наблюдения с помощью дистанционных электротермометров (Эмине-Баир-Хосар) показали, что пребывание человека (даже на срок установки приборов) на глубине сказывается длительное время - до 20 часов. Затем температура стабилизируется и фиксируются только ее апериодические колебания (+ 0,01° C), синхронные колебаниям температуры на поверхности, имеющим значительно большую амплитуду (± 6° C). Закарставанность вызывает глубокое охлаждение карстовых массивов и формирование в их пределах специфических геотермических полей. В них происходит значительная летняя конденсация влаги за счет поступления ее из атмосферы (слой стока 30 мм, сезонный модуль стока 2,34 л/с×км²). Зимняя конденсация влаги в эпикарстовой зоне и на снегу определяет возникновение «малого» круговорота (вверх - в парообразном, вниз - в капельно-жидком виде), препятствующего ее выносу из карстового массива и активизирующего конденсационную коррозию.

Судя по газовому составу воздуха (77 проб из 37 полостей, 150 замеров шахтным интерферометром) фоновое содержание СО₂ в большинстве пещер на порядок (0,4-0,5 %), а в отдельных полостях - на два порядка (3,0-4,7 %), превышает атмосферное. Это определяет условия спелеолитогенеза, организации подземных лагерей, использования пещер в медицинских целях. Радиометрические исследования с использованием стандартной и специальной аппаратуры показали, что бета- и гамма-излучение в пещерах Крыма экологической опасности не представляет. В 1991 г. А.Б. Климчуком обнаружено повышенное содержание радона в пещере Мраморная (в среднем 8195, максимум - 20 000 бк/м³). Это свидетельствует о необходимости радиационного контроля за всеми спелеомероприятиями. Изучение естественного β-излучения может дать новые важные данные для решения ряда проблем спелеометеорологии и гидрогеологии карста.

Отложения карстовых полостей

Исследования 60-х -70-х гг. позволили обнаружить в пещерах Крыма все основные типы отложений, выделенные Г.А. Максимовичем [19]. Остаточные отложения использованы для получения информации о процессах растворения, происходящих в эпикарстовой зоне; обвальные - о палеотемпературах привходовых частей пещер и палеосейсмических процессах; водные механические - о протекании эрозионных процессов под землей и изменении гидродинамического режима подземных потоков; водные хемогенные - об особенностях спелеолитогенеза, его ритмичности, часто связанной с проявлениями солнечной активности, палеотемпературных и палеогидродинамических условиях пещер; гляциальные - о специфических микроклиматических условиях; органогенные - о деятельности под землей живых организмов, палеозоологических условиях на разных этапах развития полостей; антропогенные - о палеогеографических условиях карстовых массивов [3].

В 80-е гг. неожиданные результаты дало применение методик термобарогеохимии. На основании изучения более 600 образцов кальцита из жил, выходящих на поверхность пли вскрытых карстовыми полостями (Гвоздецкого , Ени-Сала-III , Карани , Мраморная , Форосская , Ход Конем , Эмине-Баир-Хосар и пр.), доказано, что в Горном Крыму существовала низкотемпературная гидротермальная система (80-32° С). Выявлена парагенетическая связь между кальцитовой минерализацией, сферическими карстовыми полостями и глубокими (100-200 м) карстовыми шахтами [12].

Сделана первая абсолютная датировка натеков Крыма. По данным Д. Форда (Мак-Мастерский университет, Канада), натеки Чатырдага имеют возраст от 60 до 10 тыс. лет. Необходимо шире использовать этот и другие методы абсолютного датирования отложений пещер.

Возраст карстовых полостей

Прямых методов определения возраста пещер не существует. Анализ палеогерграфической обстановки, использование приемов геоморфологически корреляции (сопоставление синхронных и гетерохронных форм), учет палеозоологических и археологических данных и результатов немногочисленных абсолютных датировок отложений позволили наметить вероятные рубежи образования полостей разных классов. Полости коррозионно-эрозионного класса возникали во все значительные регрессивные периоды (оксфорд-кимериджский, титон-валанжинский, коньякский, палеоцен-эоценовый, олигоценовый, миоценовый). Наиболее древние из них уничтожены денудацией, заполнены кальцитом, гипсом или карбонатно-глинистым материалом с микрофауной раннемелового возраста [3, 8]. В позднем мелу - палеогене происходило образование гидротермальных полостей. Большинство шахт и пещер возникло в среднем миоцене - позднем плейстоцене. Полости yивально-коррозионного класса сформировались в четвертичное время. Особенно активно они развивались во время похолоданий, когда на главной гряде возникали обширные фирновые поля и небольшие ледники. В это же время появились коррозионно-абразионные полости. Часть их связана с трансгрессиями Черного моря и сейчас находится на 8-12 м выше его уровня, другая часть - с регрессиями и в настоящее время затоплена морем. Наиболее молоды коррозионно-гравитационные полости (поздний плейстоцен - голоцен). При наложении полостей друг на друга возникают полигенетические системы, состоящие из элементов разного происхождения и возраста (Ход Конем , Форосская , Бездонная , Кастере и др.).

Использование карстовых полостей

Пещеры и шахты Крыма широко используются человеком: в палеолите и неолите - в основном в культовой и социальных сферах (святилища, жилища), в античное время и средние века - в культовой, социальной, военной сферах (храмы, жилища, загоны для скота, места погребения, убежища). В XIX и особенно XX в. пещеры служат храмами, жилищами, скотомогильниками, убежищами, хранилищами для различных твердых и жидких веществ и материалов, помещениями для подземных типографий; на базе водотоков пещер организуют водоснабжение, в них добывают снег, лед, гуано летучих мышей, селитру, мраморный оникс. Ряд полостей выступают как туристско-экскурсионные объекты (пока оборудованы только ближняя часть Мраморной и Красной пещер), некоторые пещеры используют в научных (установка наклономеров, сейсмографов, деформографов, проведение различных специальных наблюдений, получение исходной информации для инженерно-геологических расчетов и пр.) и медицинских (спелеотерапия, изучение воздействия на человека замкнутого пространства, изолированности от внешней среды, постоянной низкой температуры и высокой влажности) целях. Многие виды современного использования пещер входят в противоречия с требованиями экологии и охраны подземных ландшафтов.

Изложенное свидетельствует об огромном научном и практическом значении пещер Крыма. Они остаются неиссякаемым источником новой информации не только в карстологии, но и в других областях научного знания.

Библиографический список

1 Гвоздецкий Н.А. Проблемы изучения карста и практика. М. 1972.

2 Дублянская Г.Н., Дублянский В.Н., Андрейчук В.Н. и др. Распространение карстующихся пород и типов карста на территории бывшего СССР // Тр. Междунар. симпозиума «Инженерная геология карста». Пермь, 1993.

3 Дублянский В.Н. Карстовые пещеры и шахты Горного Крыма. Л., 1977.

4 Дублянский В.Н., Андрейчук В.Н. Спелеология (терминология, связи с другими науками, классификация полостей) Kунгур, 1989.

5 Дублянский В.Н., Вахрушев Б.А., Климчук А.Б. Крупные карстовые полости СССР. Крымская спелеологическая провинция. Деп. в ВИНИТИ, № 1111-В 87.

6 Дублянский В.Н., Дублянская Г.Н. Карст юго-запада Европейской части СССР. Деп. в УкрНИИНТИ 19.09.91, № Ук 92-33/161.

7 Дублянский В.Н., Кикнадзе Т.3. Гидрогеология карста Альпийской складчатой области юга СССР. М., 1984.

8 Дублянский В.Н., Ломаев А.А. Карстовые пещеры Украины. Киев, 1980.

9 Дублянский В.Н., Соцкова Л.М. , Фербей Г.Г. Микроклимат карстовых полостей Горного Крыма. Деп. в УкрНИИНТИ 5.11.1989, № 2495-Ук 89.

10 Дублянский В.Н., Шипунова В.А., Дублянская Г.Н. К проблеме формирования коррозионно-эрозионных полостей // Пещеры. Пермь, 1986.

11 Дублянский В.Н., Шипунова В.А., Вахрушeв Б.А. Проблемы корреляции в геоморфологии карста // Проблема геоморфологической корреляции. М., 1989.

12 Дублянский Ю.В. Закономерности формирования и моделирование гидротермокарста. Новосибирск, 1990.

13 Иванов Б.Н. Карстовые районы Горного Крыма и их гидрогеологическое значение // Тр. Первого Укр. гидрогеол. совещании. Киев, 1961. Т. 1.

14 Иванов Б.Н. Карбонатный карст Украины и Молдавии // Карст в карбонатных породах. М., 1972. С. 131 -140.

15 Климчук А.Б. Условия и особенности карстообразования в приповерхностной зоне карбонатных массивов // Пещеры Грузии. 1987. № 11.

16 Климчук А.Б., Шестопалов В.М. Крупные лабиринтовые пещеры в гипсах Западной Украины // Геол. жур. 1990. № 5.

17 Комплексные изыскания при строительстве гидротоннеля в карстовой области Горного Крыма. Симферополь, 1971. 216 с.

18 Крубер А.А, Карстовая область Горного Крыма. М., 1915.

19 Максимович Г.А. Основы карстоведения. Пермь, 1963.

20 Подземные воды карстовых платформенных областей юга Украины. Киев. 1981.

21 Curl R.L. О statistical theory of cave entrance evolution // Bull. Nat. Spel. Soc. 1958. N 2.

22 Ford D., Wilpams P. Karst geomorphology and hydrology. London, 1989.