Минералогия и геохимия пещер

Для геолога и геохимика, изучающих недра земли, особый интерес представляют открываемые им подземные пустоты самой различной формы и величины. Происхождение этих пустот неодинаково. Одни из них являются настоящими пещерами, т. е. образуются под влиянием растворяющей деятельности подземных вод в плотных горных породах — известняках, доломитах, гипсах, но часть пещер, несомненно, образуется и не химическим путем, а под влиянием процессов горообразования или, как говорят геологи, тектоническим путем. Природа третьих пещер связана не с растворяющей работой подземных вод, а с деятельностью человека.

Внимательное изучение таких подземных пустот нередко выясняет их связь с древними горными выработками. Так, например, знаменитая Чаувайская пещера на юге Ферганы долгое время считалась естественным природным образованием, тем более что она располагается в районе многочисленных карстовых пустот и пещер. Но, когда мы подвергли ее более детальному исследованию, выяснилось, что эта пещера является древней выработкой и слагается из ряда отдельных ходов, проложенных рудоискателями. Эта пещера может служить примером той системы подземных выработок, которая была принята в X—XI вв. в Средней Азии и имела целью при возможно меньшем количестве вытянутой породы выбрать самые богатые гнезда руды.

Строение такого рода пустот отвечает совершенно другим закономерностям, чем те, которые характерны для естественных пещер.

В природе, однако, имеется ряд случаев, когда отличить пещеры этих двух типов друг от друга весьма затруднительно. Дело в том, что искусственные выработки обычно следуют за частями месторождений, наиболее богатых рудой, а эти части месторождений нередко представляют собой не что иное, как заполнение древних карстовых образований осадками рудных растворов.

Поэтому горные работы нередко следуют как раз по направлению тех природных пустот или трещин, которые и раньше существовали в данном районе. Нам пришлось видеть такого рода пещеры в Средней Азии. Это — настоящие карстовые пещеры, вымытые циркулирующими подземными водами, в которые позднее проникли теплые растворы из глубин. Местами осадки их полностью заполнили эти пустоты, образуя трубчатые рудные тела. В других местах растворы отлагались по стенкам, оставляя огромные свободные подземные пустоты.

Таким образом, одной из первых задач изучения природных подземных пустот является выяснение их происхождения и глубокий анализ той работы, которую проводил в пещерах человек, используя их для разных целей.

Заполнение пещер различными минералами может быть связано с разными моментами в истории самой пещеры.

Одни образования мы должны приурочить к процессам возникновения пещер. Для карстового процесса характерно именно то, что вещества, получившиеся от растворения пород, преимущественно известковых, отлагаются уже в другом месте. Но, помимо этих первичных отложений, связанных с самим процессом образования пещер, гораздо более широкое распространение имеют осадки более позднего времени. Они связаны с проникновением в свободные полости различных растворов, которые вступают в реакцию с породами стенок и образуют те или иные минералы.

Что касается первого процесса, одновременного с возникновением и развитием самого карста, то здесь мы должны различать два типа отложений. С одной стороны, химические — в результате переработки растворами известняков, каменной соли или гипсов, с другой — накопления на дне самих пещер нерастворимых остатков от растворения этих пород. К первым относятся известные всем сталактиты, сталагмиты и известковые корки различного рода, придающие замечательную красоту и разнообразие сталактитовым пещерам. Химическая природа сталактитов может быть очень различной чаще всего их образуют известковый шпат, барит, целестин, сульфаты разных металлов, гипс, лед и т. п. С практической точки зрения очень важно образование чистого, прозрачного кальцита — исландского шпата. В ряде случаев отлагающаяся на стенках известковая кора отличается зональной окраской. Так образуются, например, красивые мраморные ониксы, служащие прекрасным декоративным материалом.