Пещера мечты. Пещера судьбы
Шрифт:
Красиво и здорово — но не для пещер. В общем случае. Потому, что в общем случае в затопленных пещерах может расти только минерал кальцит. А кальцит — минерал хитрый. Будучи по составу карбонатом кальция, он сам по себе в воде практически не растворим, а вот если в доступности найдется углекислый газ — расклад уже другой. Карбонат в реакции с водой и углекислым газом переходит в бикарбонат, растворимость которого выше на несколько порядков. При кристаллизации происходит обратный процесс — раствор должен иметь контакт с воздухом, содержащим меньше углекислого газа, чем было при создании раствора. Тогда и только тогда начнется дегазация — и начнет расти кальцит. Разумеется, все это верно для обычных температур. Для горячих растворов все по-другому.
Осмыслим. Скорость диффузии в неподвижном растворе мала, поэтому в обычной затопленной пещере кристаллизация кальцита не может происходить глубже нескольких метров под зеркалом
Теперь пора взять назад оговорку насчет общего случая. Прорывы гидротермальных растворов в пещеры — явление не такое уж и редкое, и в Кап-Кутане мы видим следы подобных процессов в изобилии. Выраженные в реликтах почти растворенных друз кальцита с кристаллами размером до метра и флюорита с кристаллами размером до пятнадцати сантиметров.
И — в порядке лирического отступления — можно припомнить, сколько копий было сломано (да и сейчас ломается) в спорах, не являются ли натеки в той или иной пещере термальными. Непосредственно это определить не так просто. То есть, технология замера температуры кристаллизации по газово-жидким включениям известна давно. Но — пару лет назад выяснилось, что с такими минералами, как кальцит и флюорит (с их высокой спайностью), — необходима и специальная технология подготовки препаратов, иначе анализ покажет год рождения бабушки. А просто посмотрев в лупу на механизм отбора и прикинув глубину под поверхностью — в трех четвертях случаев вопрос можно решить мгновенно и однозначно.
Пока — в одну сторону. То есть — установить термальность. В обратную — установить «холодное» образование — тоже можно, хоть и несколько реже. Исследовав в ту же лупу уже не закономерности срастания кристаллов, а сами кристаллы. Рост в приповерхностной зоне озер (а озера в пещерах почти всегда «холодные» — термальные раствор, как правило, заполняет пещеру целиком) имеет интересную особенность. Конвективные течения, удаляющие углекислый газ, резко ослабляются в зазорах между растущими кристаллами. Возникает конфликт между способностью кристалла к быстрому росту (общее пересыщение) и способностью среды к поддержке этого быстрого роста (скорость конвекции). Получается быстрый рост, но с малым отложением материала — то есть рост по остриям вершин и ребер, но не по плоскостям граней. Вроде роста сорной травы, которая для победы в условиях жесткой конкуренции за почву становится тонкой и ветвистой. И результат подобного роста — так называемые скелетные кристаллы. Каждый кристалл оказывается построен из тонких иголок и пластинок строго по его ребрам и граням. Если кальцитовая друза оказывается состоящей из скелетных кристаллов, то почти наверняка она выросла в приповерхностной зоне холодного озера. Кроме того — если убрать лупу в карман и взглянуть пошире — сразу становится видно быстрое убывание толщины друзовой корки по мере удаления от поверхности воды в озере.
А дабы не создалось впечатления, что разобраться можно всегда и легко — приведу пример с пещерой Фата-Моргана, расположенной на соседнем с Кугитангом хребтике. И — с тем самым Степановым. Заметившим в пещере крупнокристаллический друзняк гипса и объявившим о таком неслыханном чуде природы, как рост гипса в гидротермальной пещере. Как позже выяснил Белаковский, гипсовые друзы оказались действительно выросшими из горячих растворов, но — безо всякого гидротермального процесса в пещере. Да и природа оказалась ни при чем. А при чем оказался тогда еще экспериментальный метод добычи серы из Гаурдакского месторождения подземной выплавкой. Вместо проходки карьера бурили несколько скважин, в одну закачивали кипяток, а из соседних — откачивали водно-серную эмульсию. И когда закачную скважину умудрились зафитилить прямо в пещеру, не заметить этого и недельку гнать в нее кипяток — в пещере появилась удивительная и даже поразительная минералогия.
Следующую остановку сделаем на поверхности озера, куда мы уже и так почти добрались. Забереги. Пожалуй, единственные натеки, размеры и красота которых в Кап-Кутане уступают тому, что можно видеть в пещерах Гваделупских гор в США.
Вполне естественно, что кристаллизация путем газообмена сквозь поверхность резко усиливается на самой поверхности, — и возникают тончайшие кальцитовые корочки, удерживающиеся на плаву силой поверхностного натяжения. Там, где корочка примыкает к берегу (или затопленному сталагмиту, или доросшему до воды сталактиту), она не тонет несколько дольше — и успевает обрасти снизу скелетными кристаллами из озера, а сверху — покровным натеком из раствора, стекающего с берега или сталактита. И — уже не утонет, а
Вдали от берега плавучие корочки принимают участие в образовании еще одного интересного агрегата. Если в озеро падают капли, то (в пещере все настолько стабильно, что даже капли тысячелетиями падают в одни и те же точки) плавающие пленки в точках капели тонут, собираясь на дне в холмы или даже колонны. Потом, после осушки озера, такая колонна обрастет (из тех же капель) покровной корой — и станет удивительно похожей на обычный сталагмит. В Кап-Кутане такие «конуса» невелики, но в некоторых пещерах Северной Америки они достигают десятка метров высоты. И состоят внутри из этих тончайших корочек, утопленных каплями.
Корочки в том или ином виде распространены чрезвычайно широко, хотя их нужно уметь увидеть. Пожалуй, можно даже сказать, что их образование сопровождает любой «пещеро-подобный» процесс, даже если самой пещеры и нет. Погода — штука неустойчивая. Сухие годы сменяются влажными — и под землей сухие полы сменяются озерками, с соответствующей сменой роста натеков любого типа на рост корочек. Любой натечный пол содержит в себе включения корочек, но пока нет излома — их не увидеть. Очень показательные вещи можно наблюдать, например, в Крыму. Во многих местах южнобережная дорога проложена сквозь оползни — и во вскрытых щелях между глыбами масса совершенно «пещерных» натеков, причем весьма разнообразных. Но больше всего — именно корочек.
После ухода больших озер пещера вступает в эпоху подземных рек и ручьев. В струях которых механизмы кристаллизации, связанные с потерей углекислого газа, становятся предельно наглядны.
Хотя камни преткновения и не входят в компетенцию минералогии, поговорим немного и о них. Если такой камень оказывается в ручье, около него создаются турбулентные завихрения. Впрочем, тот же эффект возникает и от любых других препятствий, даже просто уступа дна. А что такое турбулентность? В частности — быстрое создание маленьких зон повышенного давления, и таких же — разрежения. А разрежение ведет к сильной разбалансировке раствора по углекислоте. И — выделение углекислого газа происходит взрывным порядком, с образованием пузырьков, вызывая столь же взрывную кристаллизацию. А обратное растворение в соседних зонах повышенного давления отстает — обратная диффузия из пузырька происходит гораздо медленнее. Разумеется, кристаллизация происходит на препятствии, вызвавшем турбулентность, и — увеличивает его. Возникает положительная обратная связь. Так вырастает каменная плотина — гур. Гур растет вширь и вверх, дорастает до поверхности воды и подпруживает ручей. Течение в образовавшемся озерке становится совсем спокойным, и натеки в нем расти перестают, а на самом гуре рост в зоне перелива идет очень быстро, поднимая и поднимая его. Опять же, для Кап-Кутана гуры не характерны за недостатком рек, но, тем не менее, несколько внушительных каскадов имеется. В некоторых же пещерах каскады гуров достигают многосотметровой длины с отдельными плотинами высотой в десятки метров. И — подчас создают труднопреодолимые препятствия, поднимая воду до потолка. Образованные таким образом цепочки сифонов проходятся единственным разумным способом — переливанием воды между озерами посредством системы клистирных трубочек. С многочасовым ожиданием (сидя в луже) на каждом этапе.
Вооружимся опять лупой и посмотрим, как устроен гур внутри. А ведь совсем не похоже на озерные агрегаты. Никакой упорядоченности мы не обнаружим — все кристаллы будут очень мелкие, скелетные, и — хаотически расположенные. Это — так называемый известковый туф, возникающий при кристаллизации не только на поверхности роста, но и в объеме раствора. Верный признак механических причин — либо турбулентности, либо вызванных иными причинами резких скачков давления.
Так. Подводные пещеры позади, озера позади, ручьи позади. Что еще у нас осталось из возможных водоемов? Правильно. Лужи. Заглянем. Если повезет — увидим редчайшие образования — пещерный жемчуг, он же пизолиты. Это — иногда правильной, а иногда неправильной формы кальцитовые шарики, свободно лежащие в маленьких озерках и имеющие точно такое же строение, как обычный жемчуг — песчинку или маленький камешек посередине, на которые правильными тонкими слоями нарастает кальцит. Правда, в отличие от настоящего жемчуга, в пещерном практически отсутствует органика, а потому — перламутрового блеска он не имеет.