Пещеры с подземными водами

ТОП-10 самых красивых пещер и гротов мира

Для туристов, которые хотят насладиться подземной красотой и причудливой фантазией Создателя, «Вестник АТОР» представляет подборку из десяти самых красивых пещер и гротов мира.

Сразу отметим – мы выбирали для нашего ТОП-10 только те российские и зарубежные природные объекты, в которые у туристов (будь то самостоятельные или организованные) возможен доступ без специальной спелеологической подготовки и снаряжения.

Если бы мы брали и те объекты, чьи (часто просто фантастические) красоты могут увидеть только спелеологи, наша десятка выглядела бы по другому, однако была бы мало практична. Но 10 пещер из нашего списка вы можете свободно посетить и привезти оттуда редкой красоты фото. Кстати, российские пещеры и гроты будут темой нашей отдельной подборки.

ЛЕДЯНАЯ ПЕЩЕРА АЙСРИЗЕНВЕЛЬТ / EISRIESENWELT ICE CAVE

Где: Верфен, Австрия

Eisriesenwelt в переводе с немецкого означает «мир ледяных гигантов». Это известняковая ледяная пещера естественного происхождения является самой большой и популярной в своем роде во всем мире. Ежегодно ее посещают около 200 000 туристов.

Айсризенвельт была образована эрозионным процессом, вызванным рекой Зальцах. Причудливые ледовые образования в пещере сформировались из-за оттаивания снега в пещере, которая стекала и замерзала зимой. Внутри пещеры циркулируют холодные ветра, поэтому летом ледовые образования сохраняются и не тают.

Пещера имеет длину 42 километра, но только первый километр этой пещеры покрыт льдом и открыт для туристов. Глубина – 407 м.

Особенности. Пещера открыта для посещения обычно с 1 мая по 26 октября. В зимние месяцы вход закрыт из-за опасности схода лавин.

СВЕТЯЩИЕСЯ ПЕЩЕРЫ ВАЙТОМО / WAITOMOCAVES

Где: Новая Зеландия

Эта пещера является главной достопримечательностью страны и популярна среди туристов во всем мире. Светлячки «arachna luminosa» встречаются только в Новой Зеландии, и наибольшее их количество живет только в этой пещере. Размером они всего лишь с обыкновенного комара, но стоит учесть, что здесь их находятся миллионы. Светлячков тщательно контролирует специалист из научной консультативной группы, который использует автоматическое оборудование для удаленного мониторинга пещеры, включая температуру, количество углекислого газа (необходимое для поддержания жизни светлячков) и количество посетителей, которые могут ежедневно сюда заходить.

Экскурсии проходят в три уровня и начинаются с поездки на лодке в подземную реку, где потолок в пещере освещен исключительно этими эффектными светлячками. Создается ощущение, будто вы смотрите на ночное небо, полное мерцающих звезд – удивительная красота, поэтому сюда устраиваются даже свадебные туры с фотосессиями.

Пещера имеет три уровня, которые объединены 16-ти метровой вертикальной шахтой. Экскурсия начинается с первого уровня, представленного катакомбами. Второй уровень был назван Банкетным залом, а третий углубляется в так называемый Собор, который представляет собой большой зал с высотой свода около 18 метров, обладающий хорошими акустическими данными.

Особенности.В Рождественскую ночь в Кафедральном холле пещеры очень красиво поют рождественские песнопения акапелло.

КУНГУРСКАЯ ЛЕДЯНАЯ ПЕЩЕРА

Где: Пермский край, Россия

Кунгурская пещера расположена недалеко от города Кунгур в селе Филипповка и тянется под землей более чем на 5 км. Красота ее гротов и относительно удобное расположение для туристов сделали эту пещеру самой посещаемой достопримечательностью Урала, а многочисленные журналы и порталы регулярно включают ее в список топ-10 самых захватывающих пещер в мире. Мы не стали исключением.

Одно из самых красивых мест в пещере расположено прямо у входа — это Алмазные и Полярные гроты. Масса многолетнего льда в этих залах мерцает словно окаменевший водопад, а арки покрыты крупными кристаллами. В Кунгурской пещере находится несколько десятков гротов: у каждого из них есть своя история и уникальное имя. Самый крупный — грот Географов — занимает площадь 50 тыс. куб. м, а доступный на туристическом маршруте — грот Великан — 45 тыс. куб. м. Здесь также есть галереи, украшенные каменным кружевом, которые старательно «вырезала» вода в течение 12 000 лет.

Примечательно, что туры в Кунгурскую пещеру начали организовывать более ста лет назад. По сей день это одна из популярнейших достопримечательностей Сибири и Урала.

Длина пещеры составляет 5,6 км, из которых 1,5 км оборудованы для туристов.

Особенности. Содержит 58 гротов, 70 озер. Пещере более 10-12 тысяч лет.

ГОЛУБОЙ ГРОТ / THE BLUE GROTTO

Где: о-в Капри, Италия

Голубой грот является настоящей визитной карточкой итальянского острова Капри. Это морская пещера, найденная на побережье острова и ставшая одной из популярнейших достопримечательностей среди туристов. У грота единственный вход со стороны моря, и попасть в него можно только на лодке.

Эта пещера уникальна в своем роде из-за сине-изумрудного свечения воды. Это впечатляющее сияние исходит из двух источников. Один из них — входной путь в пещеру, который представляет собой небольшое отверстие, в которое одновременно может войти только одна лодка. Причем в штормовую погоду вход в грот закрыт из-за низкого входа. Другой источник – большая дыра под входным путем, погруженная в воду. Входной путь, если смотреть изнутри пещеры, выглядит как яркий белый свет чуть выше линии воды. Второе отверстие из-под воды, которое является более крупным источником света, дает синее свечение.

Длина грота 56 метров, ширина 30, высота свода над уровнем воды 15 метров, высота входа до 1,3 метра.

Особенности. В своем время в гроте были найдены римские статуи – следовательно, грот был известен еще древним римлянам, и в нем, вероятно, когда-то было святилище. До 20-х годов XIX века это место, тогда называемое «Градола» пользовалось дурной славой среди местных рыбаков и моряков. Они старались обойти его стороной, так как существовало поверье, что в пещере обитают ведьмы и морские монстры.

МАМОНТОВА ПЕЩЕРА / MAMMOTH CAVE

Где: штат Кентукки, США

Пещерная система Мамонтова — Флинт-Ридж — самая длинная карстовая пещерная система в мире и, вероятно, останется таковой в истории навсегда. Она охватывает 52 830 гектаров, что в два раза длиннее мексиканской пещерной системы Сак-Актун, почти полностью находящейся под водой.

Одноименный национальный парк «Мамонтова пещера» предлагает несколько пещерных туров для туристов и посетителей. Многочисленные достопримечательности здесь включают в себя: «Гранд-авеню», «замерзшую Ниагару» и знаменитое «Страдание толстяка».

Эти достопримечательности можно увидеть на турах с искусственной подсветкой, которые могут длиться до 6 часов. Также здесь предлагаются «дикие» экскурсии с театрализованными представлениями, где туристам приходится лезть по грязным и пыльным туннелям.

Длина исследованной части пещерной системы – более 587 км. В обследованной части насчитывается 225 подземных проходов, около 20 больших залов и 20 глубоких шахт.

Особенности. До начала 1990-х годов существовала лодочная экскурсия по подземной реке Эхо. Экскурсию прекратили из-за нерентабельности и вреда, причиняемого посетителями речной фауне.

КАРЛСБАДСКИЕ ПЕЩЕРЫ / CARLSBAD CAVERNS

Где: штат Нью-Мексико, США

Национальный парк «Карлсбадские пещеры» находится на вершине известняковой скалы над уровнем грунтовых вод. Это одна из самых посещаемых пещер в США: в 2011 году общее число посетителей достигло 41 млн туристов.

Пещеры открыты круглый год, за исключением рождественских дней, и посетители могут либо спуститься на 230 м по всему пути до входа в пещеру, либо использовать специальный лифт.

Главная достопримечательность парка – цепь из 80 карстовых пещер. Самый большой зал в пещерах занимает площадь 5,7 га, с размерами в двух направлениях 610 и 335 м, а в высоту он достигает 87 м.

Глубина пещер доходит до 339 м, суммарная длина всех проходов и залов — около 12 км.

Особенности.Здесь предлагается множество программ для туристов, в том числе наблюдение за полетами летучих мышей изнутри пещеры на улицу во время заката и обратно в пещеру до восхода солнца. Здесь также разрешен кемпинг.

ГРОТ МРАМОРНЫЙ СОБОР / CUEVAS DE MARMOL, MARBLE CATHEDRAL

Где: Койяке, Чили

Грот Мраморный Собор «врезан» в полуостров на высокогорном ледниковом озере Хенераль Каррера, которое расположено на чилийско-аргентинской границе. Сам полуостров выдается почти до середины озера с его чилийской стороны и сложен из известняковых пород.

Путь туриста туда довольно сложен: он предполагает внутренний перелет из Сантьяго в город Койяке (Coyhaique), затем нужно будет проехать на автомобиле еще 320 километров на юг к самому озеру.

Но длинное путешествие стоит того. Виды и фотографии кристально-прозрачной воды в обрамлении причудливо-волнистых мраморных стен гротов, напоминающих природный храм – одни из самых впечатляющих.

Сам грот «Мраморный собор» и другие гроты этой системы мраморных пещер сформировались примерно 6000 лет назад – волны озера вымывали прибрежные породы. Цвет воды в пещере изменяется – в зависимости от времени суток, сезона, погоды, уровня воды – от лазурно-голубого до почти темно-зеленого.

Особенности. Попасть к пещерам можно только на лодке – местные жители делают это для туристов (здесь есть несколько поселений, в которых можно остановиться). На озере рядом со входами в пещеры есть несколько красивейших природных арок. Они тоже очень причудливы, и чем-то напоминают «летающие острова» из фильма «Аватар».

ПЕЩЕРЫ ШКОЦЬЯНСКЕ-ЯМЕ / ŠKOCJAN CAVE

Где: Плато Карст, Словения

Система известняковых пещер на юго-западе Словении является одним из наиболее известных в мире примеров «контактного карста»

Пещера внесена в список охраняемых объектов всемирного наследия ЮНЕСКО за исключительную важность. Международные научные круги также считают ее одним из естественных сокровищ планеты. Помимо того, что здесь просто безумно красиво, тут есть разнообразная экосистема с реликтовыми и редкими видами. Это место обладает и исторической ценностью, поскольку оно была заселено еще в доисторические времена

Суммарная протяженность ходов всей пещерной системы, спускающейся до глубины -223 м, составляет 6,2 км. В системе имеется многочисленные карстовые воронки и провалы, подземные полости и около 30 водопадов высотой до 10 м.

Особенности. С 2004 года является карстовым биосферным заповедником. С 2006 года его регулярно посещают сотни тысяч туристов каждый год.

ПЕЩЕРЫ МУЛУ / MULU CAVES

Где: Борнео, Малайзия

Пещеры Мулу расположены в Национальном парке Гунунг-Мулу на Борнео и являются одной из главных туристических достопримечательностей Малайзии. Парк включает в себя невероятные пещеры и карстовые образования в условиях горного экваториального тропического леса.

Грот Саравак, найденный здесь в одной из подземных пещер, имеет около 700 м в длину и 396 м в ширину, высотой не менее 70 м, и является самым большим пещерным гротом в мире. Утверждается, что он настолько велик, что может вмещать в себя около 40 самолетов Boeing 747 с учетом крыльев.

Особенности. Национальный парк, в котором расположены пещеры, чрезвычайно разнообразен ландшафтом – здесь есть торфяные болота и холмы, покрытые джунглями, где растут около 1500 видов цветов, 10 из которых – плотоядные.

ПОДЗЕМНАЯ РЕКА ПУЭРТО-ПРИНСЕСА / PUERTO PRINCESA

Где: о-в Палаван, Филиппины

Пуэрто-Принсеса представляет собой подземную реку и является объектом всемирного наследия ЮНЕСКО. Войти в пещеру, где протекает река, возможно из близлежащего города, пройдя несколько километров пешком.

В 2010 году группа экологов и геологов обнаружила, что подземная река имеет «второй этаж», и в ее пещере есть многочисленные небольшие водопады. Существует также 300-метровый пещерный купол над подземной рекой, где можно увидеть невероятные скальные образования, другие речные каналы, еще одну глубокую пещеру, больших летучих мышей и обилие морских существ.

Пещера судоходна на лодке до 4 км в глубину – эта ее часть доступна туристам. Глубокую часть пещеры невозможно исследовать из-за отсутствия кислорода. Внутри пещеры также находятся несколько больших гротов, в том числе «итальянский грот» высотой в 360 метров, который является одним из крупнейших пещерных гротов в мире.

Особенности. Подземная река протекает под землей в направлении Южно-Китайского моря. Ее длина более 24 км.Известна подобная подземная река и на полуострове Юкатан в Мексике, но Пуэрто-Принсеса признана крупнейшей.

Источник

Гидрология пещер

Введение. Практически все подземные полости в той или иной степени обводнены. Степень обводненности пещеры может варьироваться от наличия периодических участков с капелью или конденсатом до случаев постоянного заполнения ее водой.

Вода в пещерах может находиться во всех агрегатных состояниях – твердом, жидком и газообразном – и переходить из одного в другое. Изучение динамики снежно-ледовых образований – особая задача (см. статью по пещерным отложениям). Водяной пар в воздухе пещер является одной из микроклиматических характеристик, рассматриваемых как влажность воздуха (см. статью по климату пещер).

Под гидрологией пещер предлагается понимать комплекс знаний о водных объектах подземных полостей, воды которых участвуют в водообмене, переносе вещества и энергии и других процессах, связанных с круговоротом воды на планете. Пещерные воды могут быть охарактеризованы с помощью набора физических (температура, плотность, электропроводность, вязкость, радиоактивность, цвет, вкус, запах, мутность) и химических (состав макро-, мезо- и микрокомпонентов, растворенные газы, коллоиды, изотопный состав) параметров, включая комплексные показатели (общая минерализация, сухой остаток, водородный показатель pH, окислительно-восстановительный потенциал ОВП, агрессивность, жесткость, недостаток насыщения). Закономерно повторяющиеся изменения параметров в пространстве и времени свидетельствуют о наличии у водных объектов пещер гидрологического режима (например, сезонно повторяющиеся фазы межени и паводков, циклично чередующиеся периоды циркуляции агрессивных и пассивных вод).

Изучение гидрологии пещер (описание, измерение параметров, мониторинг) имеет большой научный и практический смысл. Пещерные водные объекты, являясь частью более крупных и сложноустроенных подземных водообменных систем, могут быть ключом, как к пониманию особенностей региональной гидрогеологии, так и к решению фундаментальных проблем общей гидрогеологии. Наличие в пещерах водных объектов предоставляет уникальную возможность прямого исследования подземных вод без их искусственного вскрытия (бурения скважин, искусственные выработки), зачастую сопровождающегося нарушением естественных гидродинамических условий. Для большинства естественных полостей (в частности, карстовых) подземная гидрология (гидрогеология) является первостепенным фактором происхождения и развития (эволюции) подземной полости. Таким образом, современная морфология полости является отражением гидрогеологических условий в прошлом (палеогидрогеологические условия) и настоящем, а современная гидрология пещеры будет определять дальнейшую эволюцию полости (до некоторого этапа перестройки гидрогеологических условий).

С точки зрения исследовательской работы в подземных полостях водные объекты могут играть двоякую роль. С одной стороны они являются ценным ресурсом для исследователей: используются для питьевых, санитарно-гигиенических, транспортных целей. Характер гидрологии пещер может служить руководящим признаком для выбора направлений поисковых работ. Например, поступление в карстовую пещеру или исчезновение из нее крупного водотока указывает на присутствие пока не пройденных продолжений пещеры. С другой стороны водные объекты могут выступать как фактор, затрудняющий исследовательскую деятельность: наличие частично или полностью затопленных ходов (в том числе сифонов), водопады на вертикальных участках, резкие повышения уровня вод в водотоках, озерах и сифонах (паводки), часто с катастрофическими последствиями для исследователей. Недаром вода считается «опасностью номер 1» для исследователей пещер.

Особенности гидрогеологии карстовых пещер. Карстовые пещеры (наиболее распространенный тип естественных подземных полостей) являются фрагментами сложно устроенных карстовых водообменных (водоносных) систем. Таким образом, гидрология карстовых пещер напрямую связана с гидрогеологией карста, являясь ее подчиненной частью.

Основными вместилищами и проводниками подземных вод в закарстованных породах являются трещины (в частичной степени) и каналы – трещины, расширенные растворением (в доминирующей степени). Соответственно, выделяют трещинную и каналовую (собственно карстовую) пустотность и проницаемость, а содержащиеся в закарстованных породах подземные воды называют карстовыми или трещинно-карстовыми. С позиции гидрогеологии закарстованные толщи пород, содержащие подземные воды, называют карстовыми водоносными горизонтами.

Вертикальный разрез карстовых водоносных горизонтов по характеру пустотности и обводненности разделяют на следующие гидродинамические зоны (рис. 1):

Рисунок 1 — Гидродинамические зоны и подземные воды территорий развития эпигенного карста (Ravbar, 2007).

— эпикарстовая зона – верхняя часть закарстованной толщи мощностью до нескольких десятков метров, отличающаяся относительно равномерной пустотностью (сеть расширенных растворением трещин) и способная на продолжительное время удерживать некоторый динамический запас влаги (так называемый подвешенный водоносный горизонт), по сути, являющаяся корой выветривания закарстованных пород;

— вадозная зона (ненасыщенная зона или зона аэрации) – зона свободного нисходящего движения вод по трещинам и каналам (так называемый шахтный сток); может иметь мощность от нескольких метров до двух тысяч метров и более;

— эпифреатическая зона – зона сезонных колебаний уровней вод (верхней границы фреатической зоны); может иметь мощность в несколько десятков и даже сотен метров.

— фреатическая зона (зона полного насыщения) – нижняя часть закарстованной толщи, все пустоты которой полностью заполнены водой (за исключением пустот с защемленным воздухом); характеризуется преимущественно горизонтальным движением вод по направлению напорного градиента (гидравлического уклона); в ней различают подзоны интенсивного и замедленного водообмена.

Питание карстовых водоносных горизонтов в классическом представлении может происходить посредством инфильтрации, инфлюации и конденсации. Инфильтрацией предлагается называть рассеянное просачивание атмосферных осадков вглубь почвы и горных пород, инфлюацией – концентрированное проникновение поверхностных вод в породу (поглощение руслового стока). Соотношение долей инфильтрационного и инфлюационного питания зависит от физико-географических условий развития карста. Как правило, для открытого карста характерно преобладание инфильтрационного питания; в случае покрытия закарстованных пород слабопроницаемыми отложениями резко возрастает роль инфлюационного питания. Конденсационное питание может составлять существенную долю в случае развитости и значительной обнаженности эпикарстовой зоны (голый карст) и интенсивной воздушной циркуляции внутри карстовых массивов. Этот вид питания может достигать 18-30% от общего стока подземных карстовых вод (Вахрушев, Вахрушев, 1999). Следует отметить, что согласно современной эволюционно-генетической классификации карста (Климчук, 2010) приведенные виды питания справедливы для случая гидрогеологически открытых (безнапорных) условий (эпигенный карст). В случае закрытых гидрогеологических условий (гипогенный карст) схема питания карстовых водоносных горизонтов иная. Она будет основываться на движении вод в зоне полного насыщения в сторону снижения напорного градиента внутри водоносного горизонта (артезианская схема формирования подземных вод) и/или на перетоке из нижележащих водоносных горизонтов в вышележащие.

Гидродинамика. Для карстовых вод, как правило, характерны высокие скорости движения (за исключением зоны замедленного водообмена). В пещерах Крыма и Западного Кавказа максимальная скорость достигает 3 м/с (получена при прямых измерениях вертушкой в сужениях русел подземных водотоков). Осредненная скорость движения карстовых вод по результатам 50 экспериментов по трассированию составила 0,03 м/с или 2600 м/сут. (Дублянский, Кикнадзе, 1984). Режим карстовых вод обычно отличается высокой изменчивостью. В паводок происходит быстрый подъем уровня воды (может составлять несколько метров в час) и его спад (обычно с несколько меньшей скоростью).

При движении карстовых вод от области питания к контуру разгрузки происходит постепенная концентрация стока. Выход карстовых вод обычно локализуется на небольшой территории (точечная разгрузка) в виде источника (группы источников). Может иметь место субаквальная разгрузка карстовых вод (выход ниже уровня моря, озера или реки).

Гидрохимия. Химический состав пещерных вод определяется главным образом составом пород, вмещающих пещеру. В случае карбонатных пород (известняки, доломиты, мел, мрамор) в ионном составе вод будут преобладать из анионов – карбонаты, из катионов – кальций и магний. В случае сульфатных пород (гипсы, ангидриты), соответственно, из анионов – сульфаты, из катионов — кальций и магний. В случае галоидных пород – хлориды, натрий и магний. Из состава газов повсеместно распространен углекислый газ; он же имеет определяющее значение для карстового спелеогенеза поскольку его содержание обуславливает агрессивность вод (углекислотная агрессивность). Формирование состава вод зоны замедленного водообмена и гидротермальных вод имеет гораздо более сложный механизм, поэтому он менее предсказуем. Как правило, состав этих вод значительно отличается от вод зоны свободного водообмена: они отличаются повышенной минерализацией, наличием редких химических элементов (йод, бор, бром), разнообразным газовым составом (сероводород, гелий, радон). Для вод естественных пещер некарстового происхождения (пещеры в ледниках, вулканических породах) характерна низкая минерализация (ультрапресные воды). Большой интерес для гидрогеологов может представлять изотопный состав воды (содержание тяжелых изотопов водорода и кислорода), поскольку он дает информацию о происхождении и возрасте подземных вод.

Типология пещер по гидрологическому режиму (обводненности). Общепринятой классификации пещер по гидрологическому режиму не существует. За основу для типизации возьмем словарь «Терминология карста» (Тимофеев, Дублянский, Кикнадзе, 1991), содержащий термины, взятые из научной карстолого-спелеологической литературы. Обобщая определения словаря можно выделить следующие категории пещер относительно их гидрологической активности:

— пещеры гидрологически активные (синонимы: обводненные, живые) – обводненные карстовые полости, имеющие подземный водоток (постоянный или сезонный) или находящиеся (хотя бы частично) в зоне полного насыщения (фреатической) или зоне сезонных колебаний уровня подземных вод (эпифреатической), то есть продолжающие свое спелеогенетическое развитие;

— пещеры гидрологически неактивные (синонимы: реликтовые, мертвые, сухие) – полости, в настоящее время находящиеся за пределами действия активных гидрологических факторов; гидролого-гидрогеологические процессы завершены, могут иметь место лишь конденсационные водопроявления.

По выполняемым функциям в карстовых водообменных системах (КВС) выделяются: пещеры-поноры – полости, через которые происходит или происходило поглощение поверхностного водотока (постоянного или временного) в области питания КВС (в случае инфлюационного типа питания); вскрытые пещеры – полости, относящиеся к транзитной части подземной водоносной системы, вход в которые образовался в результате обвала ее кровли и соединения с поверхностью; пещеры-источники – полости, через которые осуществляется или осуществлялся выход вод на дневную поверхность в области разгрузки КВС. Существуют редкие случаи, когда пещера пройдена от начального до конечного звена КВС (например: пещерная система Красная-Голубиная, Горный Крым; пещерная система Акшаша-Мчишта, Западный Кавказ).

По отношению к гидродинамическим зонам выделяют соответственно пещеры вадозные и фреатические. Отдельно выделяют затопленные пещеры – пещеры, образованные в вадозной гидродинамической зоне (о чем может свидетельствовать, например, наличие натечных и капельных отложений), но затем заполненные водой вследствие опускания суши или поднятия уровня водного бассейна (Дублянский, Ломаев, 1980).

Методика наблюдений. Пещерные водные объекты с одной стороны являются частью подземной гидросферы Земли (гидрогеосферы), с другой стороны зачастую имеют черты поверхностных гидрологических объектов. Так водотокам подземных полостей свойственен турбулентный характер движения, который не встречается в других типах подземных вод, но характерен для поверхностных водотоков. Гидрография пещер часто является аналогичной поверхностной гидрографии: наличие постоянных и периодических водотоков, озер, ванн, что не характерно для типичных подземных водоносных горизонтов порового и трещинного типов. Эта особенность определила широкий набор методов, используемых при изучении гидрологии пещер.

Поскольку пещерные водные объекты предполагают их доступность для человека, их режим может изучаться с помощью методов поверхностной гидрологии. Так скорость подземных водотоков может фиксироваться с помощью гидрометрических вертушек, плавучих предметов (поплавковый метод). Для определения расхода водотоков кроме их скорости необходимо знать площадь сечения потока; для этого находится или организовывается участок (створ) с постоянной площадью сечения на некотором протяжении потока (обычно достаточно 1-2 метров), в пределах которого и производится замер скорости потока. Напрямую расход водотока можно замерять методом слива. Более подробно о методике гидрометрических наблюдений можно почитать в специальных методических руководствах (Лучшева, 1983).

Для установления гидравлической связи внутри КВС (между отдельными пещерами, отдельными частями одной пещеры, пещерой и выходом на поверхность) и определения скорости движения подземных вод в случае недоступности отдельных звеньев КВС успешно используются индикаторные эксперименты. Заключаются они в трассировании КВС с помощью индикаторов (меток, трассеров), в качестве которых обычно используются флуоресцентные красители (флуоресцеин, эозин, радомины и пр.). Главное преимущества этого вида трассеров – высокий порог его фиксации на выходе (даже при микроскопических концентрациях), относительная безвредность для живых организмов, длительное время сохранения флуоресценции в условиях отсутствия света. Более подробно про индикаторные эксперименты можно почитать здесь (Ниязов, 1983, с. 124-130). Наиболее актуальная информация по трассированию подземных вод флуоресцентными красителями дана в работе (Alley, 2002.).

Физические свойств и химический состав могут определяться как непосредственно в полевых условиях, так и путем отбора пробы воды и ее дальнейшего анализа в лаборатории. На месте определяются наиболее динамичные параметры: температура, pH, содержание углекислоты и других газов (возможен отбор проб для анализа газового состава в лабораторных условиях по особой методике). Для детального определения состава воды необходим лабораторный анализ. Объем отбираемой пробы воды зависит от того, по скольким параметрам будет проводиться анализ. В случае простого анализа на содержание 6 основных ионов необходимо минимум 0,5 л воды. В случае расширенного химического анализа – 1,5 л, для полного анализа – две емкости по 1,5 л. В качестве емкостей можно использовать пластиковую тару — бутылки из-под питьевой воды. Для изотопного анализа обычно достаточно объема пробы 5-10 мл. Во всех случаях при отборе пробы необходимо 2-3 раза прополоскать емкость отбираемой на пробу водой. Отбор воды на микробиологический анализ гораздо более специфичный и сложный, чем на химический анализ. Основными условиями являются наличие стерильной посуды объемом 0,5 л, соблюдение максимальной стерильности при отборе пробы и быстрая доставка пробы в лабораторию (за несколько часов после отбора).

В настоящее время широкое распространение получили экспресс-методы определения свойств и состава вод. Это обусловлено развитостью соответствующей приборной базы и ее доступностью. На измерении электрофизических свойств вод основаны приборы кондуктометры (солемеры), pH-метры и ОВП-метры (рис.2, слева). Кондуктометры предназначены для расчета общей минерализации водных растворов путем прямого измерения температуры и удельной электропроводности c использованием известных математических зависимостей. Такие приборы хорошо подходят для получения предварительной картины о минерализации воды, которую, в случае необходимости, можно в дальнейшем уточнить с помощью химического анализа. Для автономного мониторинга параметров воды (уровня, температуры электропроводности, pH, ОВП) существуют соответствующие программируемые запоминающие устройства – логгеры (самописцы). Существуют различные конструкторские решения таких логгеров: завершенные варианты с совмещенными датчиками и логгером в одном устройстве (рис. 2, справа); варианты с раздельными датчиками и логгером, т.е. возможно комбинирование подключаемых к логгеру датчиков (рис. 2).

Гидрологическое описание пещер. Описание гидрологии пещер сводится к выявлению всех точек обводненности и нанесению их на план и разрезы в виде специальных условных знаков (см. статью по топографической съемке пещер). Определяется отношение к современным или древним поверхностным водотокам, наличие участков капели, конденсации, постоянного обводнения в виде озер (ванн), подземных рек, сифонных каналов, участков обводненных трещин, скоплений льда и снега. Выявляется происхождение воды (инфильтрационное, инфлюационное, конденсационное). Для этого используются данные о температуре и химическом составе вод, а также визуальные наблюдения. Определяется расход воды пещерных водотоков и иных водопроявлений, объем воды в озерах и ваннах. Режим обводненности пещеры устанавливается по морфологическим следам изменения уровня воды (примазки глины, натечные коры, изменение цвета породы), наличию водно-аккумулятивных отложений (песок, гравий, галька), а также на основе опросных данных.

Рисунок 2 — Примеры приборов для наблюдения за параметрами воды

Слева — комплексный прибор pH-ОВП-кондуктометр-термометр YSI Pro-Plus; справа — программируемое записывающее устройство (логгер) с датчиками уровня, электропроводности и температуры воды Solinst LTC.

Рисунок 3 — Пример станции мониторинга воды в пещере Крампс Кейв, США, штат Кентукки.

Для лучшего понимания гидрологии пещер необходимы маршрутные исследования на поверхности. Устанавливают и обследуют вероятные области питания и разгрузки подземных вод КВС, к которой относится изучаемая пещера. Выясняются условия формирования подземного стока (инфильтрационное дождевое или снеговое, инфлюационное речное, снеговое или ледниковое питание), определяется площадь питающего водосбора. При наличии постоянного или периодического стока в полость определяется его расход в момент наблюдения.

С точки зрения планирования тактики исследовательской работы в пещерах особо важной является информация о наличии и параметрах сифонов. Пещерный сифон можно определить как фрагмент пещеры, до потолка заполненный водой. В продольном профиле он обычно представляет собой ход (канал) коленообразной формы. Основные параметры сифона: протяженность и глубина до перегиба потолка хода наверх. Кроме того, важными характеристиками сифонов являются форма хода и его размеры в сечении, направление и скорость течения (при наличии), мутность/прозрачность воды. Также определяются источники питания сифонов, связь с ними (изолированный снизу «подвешенный» сифон либо имеющий гидравлическую связь с нижними горизонтами), возможность его дренажа.

Более подробная методическая информация по гидрологическому исследованию карстовых пещер дается в работе (Ниязов, 1983).

Список использованной литературы

1. Вахрушев Б.А., Вахрушев И.Б. Роль карстовых конденсационных вод в водном хозяйстве античных и средневековых поселений Керченского полуострова // Культура народов Причерноморья. – 1999. – № 10. – С. 7-10.
2. Дублянский В.Н., Кикнадзе Т.З.Гидрогеология карста Альпийской складчатой области юга СССР. – М.: Наука, 1984. – 128 с.
3. Дублянский В.Н., Ломаев А.А. Карстовые пещеры Украины. – Киев: Наук. думка, 1980. – 179 с.
4. Климчук А.Б. Эволюционная типология карста // Спелеология и карстология. – 2010. — № 4. – С. 23-33.
5. Лучшева А.А. Практическая гидрометрия. – Л.: Гидрометеоиздат, 1983. — 423 с.
6. Проблемы изучения карстовых полостей южных областей СССР / под ред. Р. А. Ниязова. — Ташкент: Фан УзССР, 1983. — 150 с.
7. Тимофеев Д.А., Дублянский В.Н., Кикнадзе Т.З.. Терминология карста. – М. Наука, 1991. – 259 с.
8. Alley T. Groundwater tracing handbook. – Ozark Underground Laboratory, 2002. – 44 p.
9. Ravbar N. The protection of karst waters.– Postojna-Ljubljana, 2007. – 254 p.

Источник