Научный термин «карст», «карстующиеся породы» происходит от названия каменистого плоскогорья Крас в Словении в немецком варианте произношения. Эта местность богата причудливыми геологическими образованиями, возникшими в результате медленного, но непрерывного воздействия воды на горные породы. Водные потоки могут существенно изменять пейзаж не только путём механического размывания почвы, но и химического растворения ряда минералов. Насыщенные углекислым газом дождевые и талые воды  действуют как слабая кислота и постепенно растворяют некоторые породы, например мягкий известняк, гипс или каменную соль. Более стойкие к химическим воздействиям минералы остаются в прежнем виде.  Если карстующиеся породы находятся на поверхности, образуется так называемый голый карст -  живописный каменистый пейзаж, который можно видеть не только в Словении. Очень богато подобными образованиями, к примеру, крымское плато Чатыр-Даг. Общая же площадь занятая карстующимися породами на земном шаре по подсчётам специалистов превышает 40 млн. кв. км. 

Кальцит. Двойник 'Бабочка'
Кальцит. Двойник "Бабочка". Мальмбергет, Еливаре, Швеция. Находка 1988 г. Образец: Мюнхен-шоу-2011.
Фото: © О. Лопаткин, 2011.
Кальцит. Куржункульский р-к, Казахстан. Минер. музей РГГРУ
Кальцит. Куржункульский р-к, Казахстан. Минер. музей РГГРУ (Р-1371)
Фото: © А.А. Евсеев.
Кальцит. Алыш м-ние, Ю. Киргизия
Кальцит. Алыш м-ние, Ю. Киргизия. Образец: Мин. музей им.А.Е. Ферсмана РАН (Степанов В.И., №69189)
Фото: © А.А. Евсеев
Кальцит с включениями малахита. Бисби, Аризона, США
Кальцит с включениями малахита. Бисби, Аризона, США
Фото: R.Weller/Cochise College.

Но часто случается, что вода просачивается через труднорастворимые пористые породы (скажем, песчанник) и глубоко под землёй встречает на своём пути пласт легкорастворимых минералов. Постепенно под землёй образуется полость — карстовая пещера. Как и на поверхности земли, вода в пещере не остаётся неподвижной, она растекается на рукава, ищет выход, растворяет на своём пути, то что поддаётся растворению, огибает массивы водостойких пород, расширяет возникшие ранее трещины, просачивается сквозь незначительные щели.  Так под землёй возникают огромные лабиринты, вроде того, в котором заблудились когда-то Том Сойер и Бэкки Тэтчер. Помните?

 

«Они долго шли по извилистому коридору то вправо, то влево, забираясь всё глубже и глубже в тайники подземелья, сделали ещё одну пометку и свернули в сторону в поисках новых чудес, о которых можно было бы рассказать там наверху. В одном месте они нашли просторную пещеру, где с потолка спускалось множество блестящих сталактитов длиной и толщиной с человеческую ногу. Они обошли эту пещеру кругом, любуясь и восхищаясь её красотой. В пещеру вело много коридоров; они пошли по одному из них и вскоре увидели чудесный родник, дно которого было выложено сверкающими, как иней кристаллами. Родник протекал в самом центре какой-то высокой пещеры; её стены подпирались рядами фантастических колонн, создавшихся благодаря слиянию больших сталактитов со сталагмитами в результате многовекового падения капель воды. Под сводами этой пещеры огромными гирляндами висели летучие мыши, по нескольку тысяч в каждой. Свет вспугнул их, они ринулись вниз — сотни и сотни летучих мышей — и с резким писком стали бешено кидаться на свечи».

 

Карстовые полости отличаются от других видов пещер (вулканических, ледниковых, возникших в следствии механического размывания) исключительной красотой, потому что с какого-то момента влага, прокладывающая себе путь под землёй, представляет собой перенасыщенный раствор различных минералов, преимущественно кальцитов. Даже незначительное изменение физических условий: температуры либо давления, может привести к оседанию и кристаллизации твёрдого вещества. Капли раствора срываются с каменного свода, и вокруг них образуется тоненькое кальцитовое кольцо. Год за годом кольца наслаиваются друг на друга, с потолка пещеры начинает расти сталактит. На сравнительно раннем этапе своего развития он может иметь вид тонкой каменной трубки, пустой в середине. Такие образования бывалые спелеологи называют «макаронами». Но проходят века, а то и тысячелетия, и сталактит превращается в массивный каменный конус. Если  трубка внутри сталактита зарастёт или забьётся глиной, вода прорвётся наружу и начнёт стекать по поверхности. В этом случае сталактит может принять самые причудливые формы.

Сталагмит «Ведьмин палец», Карлсбадская пещера, США
Сталагмит «Ведьмин палец», Карлсбадская пещера, США
Фото: Wikipedia
Сталактиты, пещера Сорек, Израиль
Сталактиты, пещера Сорек, Израиль
Фото: Wikipedia
Карстовая пещера-пропасть Гавьярень, Малые Карпаты
Карстовая пещера-пропасть Гавьярень, Малые Карпаты
Фото: Wikipedia

Та же самая капля воды, что ответственна за рост сталактита, оставляет частичку твёрдого вещества и на полу пещеры, поэтому часто можно видеть, как навстречу сталактиту начинает расти сталагмит, такой же каменный конус, но направленный остриём вверх. Пройдут века, сталактит и сталагмит встретятся, сольются в единую колонну, подпирающую свод. Такие колонны называют сталагнатами.

 

Спускаясь в подземные галереи, спелеологи находят там настоящие каменные леса, где есть древние могучие стволы-сталогнаты, молодая поросль сталактитов и сталагмитов и, даже, нежные каменные цветы - антолиты.  Примеси железа, марганца, бария, цинка, никеля, меди, кобальта, хрома, свинца, магния окрашивают убранство пещер в самые разнообразные цвета. Наличие железа даёт жёлтые, красные и оранжевые тона. Благодаря присутствию меди  карстовые натёки и кристаллы приобретают голубоватый оттенок. Зелёный цвет говорит о присутствии хрома, фиолетовый или чёрный — марганца, густо синий — кобальта. Некоторые встречающиеся в подземных галереях минералы при определённых условиях могут испускать голубоватое или бледно-жёлтое сияние. Это происходит от того, что в их состав входят ионы марганца, нарушающие правильную кристаллическую решётку кальцита. Помнится, в уральских сказах, записанных П. Бажовым, есть описания каменных лесов, спрятанных в недрах земли, сказочных владений Хозяйки Медной горы:

«Глядит Данилушко, а стен никаких нет. Деревья стоят высоченные, только не такие, как в наших лесах, а каменные. Которые мраморные, которые из змеевика камня... Ну всякие... Только живые, с сучьями с листочками. От ветру-то покачиваются и голк дают, как галечками кто подбрасывает. Понизу трава, тоже каменная. Лазоревая, красная... разная... Солнышко не видно, а светло, как перед закатом. Промеж деревьев змейки золотенькие трепыхаются, как пляшут. От них и свет идёт.
И вот подвела та девица Данилушку к большой полянке. Земля тут как простая глина, а по ней кусты чёрные, как бархат. На этих кустах большие колокольцы малахитовы, и в каждом сурьмяная звёздочка. Огневые пчелки над теми цветками сверкают, а звёздочки тонехонько позванивают, ровно поют».

 

Если вдуматься, это описание не столь уж фантастично, от реальности отличается лишь деталями. К примеру, каменные цветы, которые можно увидеть внутри горы чаще всего бывают не малахитовые, а гипсовые. Прозрачные кристаллы гипса очень напоминают по форме лепестки и растут по кругу, образуя цветочную чашечку. Вырастают в пещерах и ажурные хрупкие веточки — геликтиты и кораллиты. Они растут за счёт аэрозолей кальция, которые поступают по капиллярам сквозь толщу известняков. А в подземных озёрах иногда находят пещерный жемчуг. Как и настоящий, морской, он образуется вокруг попавшего в активную среду чужеродного тела. Это может быть камешек, или косточка летучей мыши. Со временем оно обволакиваться сотнями тончайших слоёв кальцитов. Так возникают жемчужины — молочно-белые или бледно-жёлтые.

  Сходство подземного убранства с живым лесом довершает наличие у пещерных натёков годичных колец, вроде тех, что есть у деревьев. Так на одном из удалённых участков Красной пещеры в Крыму были найдены естественные плотины, где непрерывно прослеживается почти 10 тысяч годичных слоёв.  По ним видно, что примерно каждые 1750 лет, как и на поверхности, происходили климатические изменения, которые приводили к частичному размыву плотин. В разрезе этих образований четко прослеживаются 11-13-летние ритмы, кратные циклам солнечной активности. 

Пещера «Бездонный колодец» (колодец Чингиз-хана, Хулах-ерным (ухо земли). Вход в пещеру закрыт железобетонной плитой.
Пещера «Бездонный колодец» (колодец Чингиз-хана, Хулах-ерным (ухо земли).
Вход в пещеру закрыт железобетонной плитой.
Фото: Wikipedia

Довольно редко бывает так, чтобы все пещерные красоты были легко доступны для случайных путешественников. Чаще всего на поверхность ведёт вертикальный колодец, либо сырая, малопривлекательная и труднопроходимая, заполненная глиной нора. В карстовых полостях глина вообще встречается в изобилии, так как является остаточным продуктом растворения любой горной породы. Произведённые расчёты показали, что каждый кубический метр растворенного водой известняка даёт в среднем 140 кг остаточной глины. Помимо обычных трудностей, сопровождающих скалолазание, в пещерах могут подстерегать и очень неприятные сюрпризы. Так, например, Бездонный колодец близ Старого Крыма доступен для исследователей зимой, но в летнее время концентрация в нём углекислого газа  достигает опасных для жизни пределов.

Крымская пещера Сюндюрлю
Крымская пещера Сюндюрлю
Фото: crimeaz.ru
Пещера Сюндюрлю
Крымская пещера Сюндюрлю
Фото: crimeaz.ru

Движение воздуха в карстовых полостях, вообще явление сложное, и часто может быть источником нежданной беды. Так дым от костра, разведенного даже не в самой пещере, а в нескольких метрах от входа может быть затянут внутрь, и представляет угрозу для людей, находящихся в её глубине, иногда в другом ярусе и на расстоянии нескольких километров от костра. Многие пещеры хранят память о драмах далёкого прошлого. Так, в дальней части крымской пещеры Сюндюрлю нашли множество человеческих костей. В XIX в. высказывалось предположение, что они «принадлежат генуэзцам, задушенных турками посредством костров, разложенных у входа». 

 

Сейчас ряд пещер оборудован для посещения туристами, не прошедшими специальную подготовку. В некоторых случаях, чтобы облегчить доступ к спрятанным под землёй чудесам, проделывают искусственный тоннель, через который водят экскурсии. Такие пещеры электрифицированы и снабжены специальными дорожками, покидать которые экскурсантам строго запрещено, как ради их собственной безопасности, так и ради сохранности природного памятника. Судьба легкодоступной и неохраняемой пещеры часто бывает печальна. Например, как судьба крымской пещеры Суук. «К сожалению, сейчас все натёчные  богатства пещеры покрыты толстым слоем жирной копоти, на которой образовались серые шапки плесневого грибка... Сталактиты разбиты горе-туристами, на натёчных колоннах вырезаны имена. Засорено и небольшое озерко — единственный водоём с питьевой водой на плато» - такое описание Суук можно прочесть в путеводителе 70-х годов. Чтобы погубить красоту подземного чертога иногда даже не требуется орудовать отбойным молотком. Роковым может оказаться попадание в замкнутое пространства со своим уникальным микроклиматом не обитавших там ранее микроорганизмов вместе с мусором, который служит питательной средой.

Пещера Суук
Пещера Суук
Фото: www.7ways.com.ua
Суук
Пещера Суук
Фото: www.7ways.com.ua

 Самой длинной в мире карстовой полостью считается Мамонтова пещера в Северной Америке в штате Кентукки (не путать с крымской пещерой того же названия). Она была открыта в 1808 г. местным охотником Хетчинсом. Дальнейшие её исследования велись многие годы и продолжаются до сих пор. Сейчас установлено, что общая длина её коридоров превышает 587 км. Впрочем, любоё утверждение относительно размеров пещер надо воспринимать с осторожностью. Спелеология сравнительно молодая наука, сам термин был предложен к употреблению лишь 1890 г. французским археологом Эмилем Ривьером, а первый в мире институт спелеологии был основан в 1928 г. при Венском университете. Новые открытия совершаются в этой области постоянно.   Надо помнить о том, что подземные лабиринты не всегда бывают проходимы для человека. Некогда просторные галереи зарастают густым сталактитовым лесом. Огромные величественные залы могут быть соединены между собой узкой щелью, через которую не протиснешься и которую не так-то легко заметить во мраке и каменном хаосе пещеры, наконец разные участки единой карстовой системы нередко разделяют так называемые сифоны, галереи, полностью затопленные водой, которые невозможно пройти без акваланга. Бывали случаи, когда несколько пещер, давно известных спелеологам, на деле оказывались частями одного и того же обширного лабиринта. Если препятствия, встающие на пути спелеологов, непреодолимы в принципе, для того, чтобы доказать принадлежность различных звеньев к единой системе, в воду запускают специальные красители и отслеживают их путь по подземным потокам.

Мамонтова пещера
Мамонтова пещера
Фото: Wikipedia
Лестница вдоль пещерной стены под Мамонтовым сводом
Лестница вдоль пещерной стены под Мамонтовым сводом
Фото: Wikipedia

В 1966 г. в Украине в Тернопольской области близ слияния рек Днестр и Збруч спелеологами львовского клуба была обнаружена ранее неизвестная гипсовая пещера. Проникшие туда первыми исследователи прошли отрезок пути около 400 м и предварительно оценили  размеры полости километра в три. Более скептически настроенные коллеги назвали первооткрывателей оптимистами, а пещеру нарекли Оптимистической.  На сегодняшний день она считается второй в мире по длине коридоров, и самой длинной в Старом свете. С уверенностью можно сказать, что общая длина её галерей превышает 230 км, но официальные размеры этого колоссального лабиринта ещё могут увеличиться. Среди гипсовых пещер Оптимистическая является абсолютным мировым чемпионом по длине, а среди карстовых вообще занимает почётное второе место.

Пещера Оптимистическая. Зал «Западная Стена»
Пещера Оптимистическая. Зал «Западная Стена»
Фото: pohodushki.org
Пещера Оптимистическая. Кристаллы вторичного гипса
Пещера Оптимистическая. Кристаллы вторичного гипса
Фото: pohodushki.org

Третье место в мире на сегодняшний момент занимает расположенная в той же Тернопольской области Озёрная пещера (установленная на сегодня длина коридоров 127 км, максимальная высота сводов 18 м). Своё название пещера получила потому, что в ней насчитывается около двух десятков подземных озёр. Чрезвычайно богата карстовыми пещерами и соседняя с Тернопольской Хмельницкая область.

 

Реальные размеры гипсовых лабиринтов Украинского Подолья могут оказаться значительно больше официальных. Речь уже шла о естественных трудностях, стоящих на пути исследователей пещер. Но, кроме того, последнее время нередко случается, что энтузиасты спелеологии не торопятся делиться своими открытиями с простыми смертными. Обнаружив  труднодоступный вход в очередной умопомрачительной красоты подземный чертог, они предпочитают завалить его камнем, а затем тихонько шепнуть об этом своим, истинным ценителям.  Их можно понять.

 

«В 1960 г., заходя в изуродованную туристами, закопчённую до черноты, покрытую сотнями надписей пещеру Бинбаш на Чатыр-Даге, мы утешали себя мыслью о том, что рядом с нею есть десятки ещё неизвестных или недоступных для массового посещения подземных дворцов... Сегодня положение изменилось. Вероятность открытия новых красивых пещер резко уменьшилась, а активность туристов возросла. Входная шахта глубиной 30 — 40 м уже не остановит даже средне подготовленную туристическую группу.» - так писал в 1976 г. известный советский спелеолог В. Дублянский. С тех пор прошло более тридцати лет, и вряд ли ситуация изменилась в лучшую сторону.

 

Размер пещеры определяется не только длиной коридоров, но и объёмом подземной полости. Так сравнительно небольшая по протяжённости (около 2 км) Новоафонская пещера в Абхазии занимает одно из первых мест в мире по кубатуре. Общий объём её пустот составляет примерно 1 млн. куб. м, высота свода местами превышает 80 м. Этот комплекс исполинских подземных зал открыл в 1961 г. шестнадцатилетний подросток Гиви Смыр. Сейчас он является его директором.

Новоафонская пещера (Анакопийская пропасть)
Новоафонская пещера (Анакопийская пропасть)
Фото: Wikipedia

Ранее жителям Нового Афона было известно лишь о провале на склоне Иверской горы, который с куда большим основанием, чем его крымский собрат, носил имя Бездонного. Сперва Смыр предпринял безрассудно смелую попытку достичь его дна в одиночку. Попытка не увенчалась успехом, длины верёвок не хватило. Второй раз с ним были товарищи и более совершенная экипировка. Преодолев стометровый спуск они обнаружили пещеру в которой легко мог бы разместиться собор знаменитого Новоафонского монастыря.

 

Для того, чтобы все желающие могли насладиться величественным зрелищем в 1975 г. в Иверской горе был устроен миниатюрный метрополитен - тоннель с однопутной электрифицированной железной дорогой. Линия длиной 1291 м имеет 3 пассажирские станции. На станции «Входные ворота» экскурсанты садятся в небольшие, точно игрушечные вагончики и через 2-3 минуты оказываются на станции «зал «Анакопия», где начинается пешеходный маршрут. Дальше поезд следует пустым, поджидает пассажиров на станции «зал «Апсны» и возвращается к «Входным воротам». Около конечной и начальной станций имеются двухпутные разъёзды. Поезд движется по Новоафонской пещерной железной дороге со скоростью до 30 км/ч.  Ширина колеи составляет 914 мм.

 

 Карстовые пещеры не безжизненны. Среди обитателей подземных лабиринтов биологи выделяют троглофилов и троглобионтов. Троглофилы - это животные, которые хорошо приспособились к жизни в пещерах, но встречаются и за их пределами. Они обживают сравнительно доступные подземные галереи и совершают регулярные вылазки на поверхность в поисках пищи, преимущественно в ночное время суток. Типичными троглофилами являются летучие мыши.  Но это могут быть и более крупные животные, к примеру, гиены. Останки ископаемых гиен довольно часто находят в пещерах Кавказа и Крыма, где сейчас эти хищники не обитают.  В доисторический период подземные полости часто служили жилищем пещерным львам и медведям.

 

Троглобионтами называют животных которые обитают исключительно под землёй. Среди них много эндемиков — видов, которые встречаются только в данной конкретной пещере, иногда лишь в одном каком-нибудь подземном зале или водоёме. Живущие в полном мраке, они имеют сильно обесцвеченное или совершенно бесцветное тело, редуцированные органы зрения, повышенную кожную чувствительность и часто дополнительные органы осязания. К таким видам относятся небольшой безглазый жучок трехус, обживший зал «Нартаа» в Новоафонской пещере и слепые креветки-альбиносы в подземных реках Мамонтовой пещеры.

 

Троглобионтов в свою очередь делят на две категории: «молодых» и «древних». Первые возникли и оформились как самостоятельные виды во время ледниковых периодов и имеют близких родственников среди животных обитающих на поверхности. Вторые являются реликтами древней фауны, давно исчезнувшей в других уголках планеты. Понятно, что древние троглобионты представляют особый интерес для зоологов, изучающих эволюцию животного мира.

 

Много пищи для размышлений дают палеозоологам и найденные в пещерах останки так называемых троглоксенов — животных попавших в подземные галереи совершенно случайно, чуждых этой среде обитания. Особенно благодатны для палеонтологических раскопок галереи расположенные под карстовыми провалами ведущими с поверхности. Эти вертикальные колодцы на протяжении тысячелетий работали как коварные ловушки. Часто их дно представляет собой настоящее кладбище. Так в коридоре крымской пещеры Эмине-Баир-Хосар примыкающем к колодцу обнаружили скелет провалившегося туда мамонтёнка (отсюда второе название пещеры — Мамонтова), древней антилопы-сайги, ископаемого быка и многих других животных. Раскопки в Эмине-Баир-Хосар ведутся уже не первый год и постоянно дают новый материал. Радует палеонтологов и Бездонный провал Новоафонской пещеры.

Эмине-Баир-Хосар
Эмине-Баир-Хосар
Фото: Wikipedia

Особую группу составляют находки, связанные с жизнедеятельностью человека, костные останки их охотничьих и рыболовецких трофеев. Так в культурном слое палеолитической стоянки Староселье в Крыму были обнаружены кости 2 гигантских оленей, 4 шерстистых носорогов, 5 пещерных гиен, 7 благородных оленей, 8 мамонтов, 9 быков, 14 сайгаков, 16 диких лошадей и 287 диких ослов. А в одной из альпийских пещер нашли кости пещерного медведей с признаками одомашнивания. Медвежьи скелеты были деформированы так, что это указывало на малоподвижную жизнь в тесном помещенье. Похоже, зверей держали в подземном гроте из которого они не могли выбраться и откармливали как свиней на убой.

 

Тут мы вплотную подошли к культурно-исторической роли пещер в жизни человечеств. Но подробное освещение этой поистине неисчерпаемой темы не входило в задачу данной статьи, посвящённой в основном естественнонаучным аспектам пещероведения. А тема взаимоотношения пещер и доисторического человека, безусловно, заслуживает отдельного подробного разговора.