Kao rezultat toga nastaju špilje. Pećine. Njihovo obrazovanje. Geografski objekt. Značenje špilja
Špilje su šupljine nastale u gornjem dijelu zemljine kore kao posljedica prirodnih procesa. Ovako znanstveni jezik prozaično opisuje ove misteriozne objekte. No, pravi poznavatelji špilja za njih će uvijek imati žive riječi.
Tako je, na primjer, Alfred Begley, švicarski istraživač špilja, rekao o njima: “Ispod površine zemlje u apsolutnom mraku postoji toliko ogroman svijet da možemo govoriti o novom kontinentu.”
Geografski objekt. Značenje špilja
Važnost špilja za čovjeka teško se može precijeniti. Uostalom, špilje su bile prvi domovi primitivnih ljudi, pa otkrivanje tajni koje špilje čuvaju pomaže dodati nedostajuće zagonetke slici ljudske povijesti i evolucije.
O velikoj edukativnoj vrijednosti špilja svjedoči povećani interes za speleologiju posljednjih desetljeća, kako od strane istraživača, tako i od strane turista i ljubitelja avanture. U svijetu raste broj špilja pripremljenih za turističke posjete.
Velika vrijednost za Poljoprivreda imaju krške špiljske šupljine, budući da njihova prisutnost dovodi do povlačenja podzemnih voda u veću dubinu, isušivanje gornjih slojeva tla, što se mora uzeti u obzir pri planiranju poljoprivrednih radova. A neke špilje s mikroklimom koju karakteriziraju posebno niske temperature koriste se kao veliki “hladnjaci” za skladištenje hrane i raznih materijala.
Špilje su od velike važnosti za vađenje i istraživanje raznih minerala i nekih ruda željeza.
Karakteristike špilja
Špilje su zaštićene od vanjskog svijeta, imaju stalnu unutarnju klimu i razvijaju se izuzetno sporo. Ove karakteristike čine ih neprocjenjivim za arheologiju: špilje su nam sačuvale ostatke drevnih ljudi, kosti izumrlih životinja i pelud biljaka.
Speleofauna nije osobito raznolika, ali ipak postoje životinje i biljke koje žive uglavnom u špiljama ili samo u njima. To su šišmiši koji se savršeno snalaze iu najdužim i najzamršenijim podzemnim prolazima, neki kukci, škampi i drugi rakovi, pauci, ribe i daždevnjaci. Stanovnici špilja, prilagođeni potpunom mraku, često su potpuno slijepi i nemaju pigmenta.
Pećinske naslage dijele se na mehaničke i kemogene. Mehaničke naslage su glina, kameni kamen, pijesak, šljunak; kemogeni - stalaktiti i stalagmiti koji ukrašavaju drevne pećinske galerije.
Vrste špilja
postojati Umjetna(obrazovan od čovjeka) i prirodni(nastale prirodnim procesima) špilje. Prirodne špilje se prema svom nastanku (vodeći proces) dijele na sljedećih pet tipova.
krš. Najveća skupina. One su najljepše, duboke i proširene. Proces njihovog nastanka posljedica je otapanja raznih stijena u vodi (gips, vapnenac, kreda, sol, mramor i dr.). Upravo u krškim špiljama nastaju stalaktiti, stalagmiti, kao i helikati i nevjerojatni špiljski oniksi.
Erozivna. Proces nastanka sličan je krškim špiljama, ali erozijske špilje nastaju kao posljedica mehaničke erozije, tj. isprati vodom koja sadrži krute čestice (pijesak, krhotine kamena i sl.). Često se formira uz obalu.
Tektonski. Nastaju na mjestima tektonskih rasjeda. Najčešći su na obroncima riječnih dolina, uvučeni duboko u visoravan.
Vulkanski. Nastaju na sljedeći način: tijekom vulkanske erupcije tok lave se hladi i prekriva korom, tvoreći cijev lave. Unutar cijevi lava još neko vrijeme teče, što rezultira stvaranjem šupljine. Također se klasificiraju kao vulkanske špilje formirane vulkanskim otvorima.
Ledenjački. Nastao u tijelu ledenjaka. Među ledenjačkim špiljama postoje špilje nastale otopljenom vodom, špilje nastale u ledenjacima na izlazu subglacijalnih i intraglacijalnih voda, kao i špilje nastale u ledenjacima na izlazu subglacijalnih termalnih izvora.
Najveće špilje
(Špilja Son Doong)
Najveća špilja na svijetu je špilja otvorena 2009. godine Shondong u središnjem Vijetnamu (provincija Quang Binh). Poznatiji, ali manji Mamutova pećina, koji se nalazi u Kentuckyju, SAD. To je sustav krških špilja formiranih u sloju vapnenca.
U Rusiji je najduži Botovskaja, čija duljina doseže 60 km. Nalazi se u Rumunjskoj Movile špilja- jedna od tri špilje u svijetu nastale kao posljedica izlaganja stijena sumpornoj kiselini. Špilja je jedinstvena po tome što je zatvoreni ekosustav, izoliran od ekosustava Zemlje.
Najdublja špilja
(Pećina Krubera)
Najviše duboka pećina u svijetu - Pećina Krubera ili vrana- nalazi se u Abhaziji (greben Gagra). Špilja se grana u dva kraka: dubina jednog je 2.196 m, dubina drugog je 1.300 m. Otkrivena je 1960. godine.
Najduža špilja
Najduži na svijetu je onaj koji je već spomenut. Sustav mamutskih špilja(Kentucky, SAD). Dugačka je 627.644 m. Mamutova pećina leži u podnožju zapadnih Apalača, au istraženom dijelu nalazi se 20 velikih dvorana, isto toliko dubokih okana i oko 225 podzemnih prolaza.
Prije nego što odgovorite na pitanje "Kako nastaju špilje?", morate razumjeti što su špilje i kakve su.
Špilje su prazni prostori u formacijama stijena pod zemljom ili pod vodom, kao i iznad zemlje. Špilje mogu biti prolazne s više otvora ili s jednim. Podijeljeni su na vodoravne, okomite, kao i nagnute i jednokatne ili višekatne. Veličine špilja također variraju. Događa se da se špilja proteže mnogo kilometara, diže se ili spušta čak i pod vodom podzemne rijeke. Ali najvažnija razlika između jedne i druge špilje je materijal od kojeg su napravljene i kako su nastale.
Dakle, najveća skupina špilja je krška. Dijele se na mramorne, slane, kristalne, gipsane i vapnenačke špilje, kao i druge. Takve špilje nastaju otapanjem raznih stijena u vodi, a mnoge od njih imaju svoje stalaktite i stalagmite.
Evolucionisti tvrde da je glavni čimbenik stvaranja ovih špilja podzemna voda, zasićena ugljičnim dioksidom, koja prodire kroz pukotine duž slojeva vapnenca. Taj proces, po njihovom mišljenju, traje milijunima godina. Ali nedavno je postao poznat još jedan faktor koji mnogo brže ispire špilje - sumporna kiselina.
Vodom (uz obalu) postoje i erozivne špilje, koje voda mehanički nanosi krupnim zrncima pijeska, krhotinama kamenja i sl. Tektonske špilje nastaju na obalama rijeka na mjestima tektonskih rasjeda.
Vulkanske špilje nastaju tijekom vulkanskih erupcija, kada se lava stvrdne, stvarajući svojevrsnu cijev kroz koju dalje teče, stvarajući šupljine. Špilje u vulkanskim otvorima također su vulkanske. Tijekom svjetskog potopa, koji se u Bibliji naziva Noin potop, dogodio se svjetski potop vulkanska aktivnost, zbog čega su vrlo brzo nastale mnoge špilje ovog tipa.
Jednog sam se ljeta prvi put našao u pećini, i to u poznatoj pećini Petralona, koja se nalazi u sjevernoj Grčkoj. Ova špilja je od velike važnosti na području antropologije i paleontologije - tu je, prema grčkim znanstvenicima, pronađen kostur najstarijeg neandertalca u Europi koji je živio u Europi prije više od 700 tisuća godina. I od tada je pitanje kolijevke čovječanstva, gdje je čovječanstvo počelo, kontroverzno, unatoč brojnim studijama i prikupljenim dokazima.
Ali najviše me od svega ova grčka špilja zadivila svojom veličinom i ljepotom. Ovdje sam prvi put vidio pećinsko jezero, stalaktite, stalagmite i stalagnate. Krećući se od hodnika do hodnika ove špilje, razmišljao sam kako to da odozgo vise "ledenice" - stalaktiti. Zašto imaju tako bizarne oblike i ne tope se? A odozdo, poput drveća, rastu druge "ledenice" - stalagmiti. Od čega rastu ako okolo ima kamenja? Zašto ne padnu? Zašto su tvrdi i lomljivi u isto vrijeme, ali mokri na dodir? Što ako uzgojite stalagmit ili stalaktit kod kuće i ukrasite svoju sobu? Ili takva zanimljivost može biti korisna u svakodnevnom životu?
Vraćajući se kući, odlučio sam istražiti ovo pitanje. I morali smo početi proučavanjem "staništa" ovih nevjerojatnih špiljskih formacija - od samih špilja. Ispostavilo se da i ovdje ima puno zanimljivih i uzbudljivih stvari. Još sam imao početnu ideju i informaciju nakon posjeta Grčkoj špilji. Naš vodič je vrlo zanimljivo i detaljno govorio o špilji u kojoj sam bio. Ali kako se rađaju same špilje? I zašto se stalaktiti i stalagmiti pojavljuju u njima, a nigdje drugdje? Od čega su napravljeni ovi stalaktiti?
Tijekom istraživanja, da bih riješio probleme, morao sam proučavati znanstvene članke i rezultate speleoloških istraživanja. Speleologija je znanost koja se bavi proučavanjem špilja. Osim toga, odlučio sam provesti eksperiment uzgoja stalaktita kod kuće.
A da bih razumio prirodu stalaktita i stalagmita, prvo sam morao naučiti sve o špiljama - što su i kako nastaju? Potrebne teorijske informacije pronašao sam u enciklopedijama i na internet stranicama.
Pećine. Njihovo obrazovanje.
Špilja je prirodna šupljina u gornjem sloju zemljine kore, koja s površinom zemlje komunicira jednim ili više izlaznih otvora do kojih može doći čovjek. Najveće špilje složeni su sustavi prolaza i dvorana, čija ukupna duljina često doseže nekoliko desetaka kilometara. Špilje su predmet proučavanja speleologije.
Špilje su dugo bile povezane s poviješću ljudskog razvoja. Još u kamenom dobu špilje su spašavale ljude od zimske hladnoće. Ali čak i nakon što su drevni ljudi prestali koristiti špilje kao domove, špilje su bile okružene aurom neobičnog i čudnog. Grci su vjerovali da su pećine hramovi njihovih bogova – Zeusa, Pana, Dionizija i Plutona. U stari Rim Vjerovalo se da u špiljama žive nimfe i vještice. Stari Perzijanci i drugi narodi vjerovali su da u špiljama živi kralj svih zemaljskih duhova Mitra. Ovih dana prostrane i prekrasne špilje privlače turiste.
U prirodi ne postoje dvije iste špilje. Špilje nastaju na različite načine. No, sve najveće špilje na svijetu nastaju na sličan način. Neke velike špilje počele su se stvarati prije 60 milijuna godina. Kiše su pljuštale, rijeke su se izlijevale, a monolitne planine polako su se urušavale, a unutar brda, planina i stijena pojavile su se velike praznine (Prilog 1).
Stijena u kojoj se pojavljuju špilje je vapnenac. To je meka stijena i može se otopiti slabom kiselinom. Kiselina koja razgrađuje vapnenac dolazi iz kišnice. Kišne kapi koje padaju uzimaju ugljični dioksid iz zraka i tla. Ovaj ugljični dioksid pretvara vodu u ugljični dioksid.
Stoga su kisele kiše milijunima godina natapale vapnence. Stalno su kapale na planine i na njima su se počele pojavljivati pukotine. A kiše su nastavile padati. Voda je tekla, proširujući pukotine. Pronašla je nove pukotine u monolitu. Pukotine su se proširile u tunele. Tuneli su se križali, pojavile su se niše. Nakon milijuna godina, špilje su poprimile svoj oblik. A voda je činila pećine sve većim i većim.
Neke špilje imaju rupe u stropu (Dodatak 2). Nastale su na mjestu gdje se nekada skupljala voda koja je potom prodrla u špilju. U špiljama se nalaze nizovi galerija, jedan iznad drugog. Kroz neke špilje teku vodeni potoci, u drugima se nakon njihovog formiranja voda spušta i špilja presušuje.
Špilje su skrivene posvuda: u planinama, samo u stjenovitom tlu od mekih stijena. Špilje ne gradi samo voda, već i vjetar, morsko valovanje i vulkanska lava. Nakon vađenja kamene soli ostaju špilje. Postoje i ledene špilje, ali one su kratkotrajne.
Vrste špilja.
Prema podrijetlu špilje se mogu podijeliti u pet skupina. To su tektonske, morske, glacijalne, vulkanske i, na kraju, najveća i najraširenija skupina, krške špilje.
Tektonske špilje mogu se pojaviti u bilo kojoj stijeni kao rezultat stvaranja tektonskih rasjeda. U pravilu se takve špilje nalaze na stranama riječnih dolina duboko usječenih u visoravan, kada se goleme stijenske mase odlamaju sa strana, tvoreći pukotine (šerlope), koje se obično klinasto spajaju s dubinom. Ponekad tvore prilično duboke okomite špilje do 100 m dubine. Ova vrsta špilja je rasprostranjena u istočnom Sibiru.
Morske špilje nastale su pod utjecajem zapljuskivanja valova na stijenama uz obalu (Prilog 3). Morski valovi koji sadrže zrnca tvrdog materijala (šljunak, sitni pijesak) otopili su litice. Bili su uništeni, potkopavani iz godine u godinu valovima. Neke špilje nalaze se pod vodom. Obično su rezultat aktivnosti podzemnih voda, ispiranjem mekih stijena, na primjer, istog vapnenca.
Ledenjačke špilje nalaze se u mnogim ledenjacima i formiraju se unutar ledenjaka otopljenom vodom (Dodatak 4). Ledenjačku otopljenu vodu apsorbira ledenjak duž velikih pukotina ili na sjecištima pukotina. U ovom slučaju formiraju se prolazi uz koje osoba ponekad može proći. Takve špilje imaju oblik bunara i dosežu dubinu od 100 metara ili više. Godine 1993. otkriven je i istražen gigantski glacijalni bunar “Izotrog” dubine 173 metra.
Posebna vrsta ledenjačkih špilja su špilje nastale u ledenjaku na mjestu podzemlja termalne vode. Budući da je voda vruća, sposobna je stvoriti voluminozne galerije. Takve se špilje nalaze ne u samom ledenjaku, već ispod njega, jer se led topi odozdo. Termalne ledenjačke špilje nalaze se na Islandu i Grenlandu i dosežu značajne veličine.
Vulkanske špilje ili špilje od lave nastaju tijekom vulkanskih erupcija (Prilog 5). Tok lave, dok se hladi, postaje prekriven tvrdom korom, formirajući cijev lave, unutar koje još uvijek teče rastaljena stijena. Nakon što je erupcija zapravo završila, lava istječe iz cijevi s donjeg kraja, a unutar cijevi ostaje šupljina. Jasno je da se špilje lave nalaze na samoj površini, a često se i krov uruši.
Međutim, špilje od lave mogu doseći vrlo velike veličine. Kao što je, na primjer, špilja Kazumura na Havajima - duga 65,6 km i duboka 1100 m. I najveća vulkanska špilja na svijetu, Cueva de loe Verdes, nalazi se na jednom od Kanarskih otoka.
Krške špilje su većina takvih špilja (Prilog 6). Upravo su krške špilje najvećeg opsega i dubine.
Špilje nastaju otapanjem stijena vodom. Stoga se kraške špilje nalaze samo tamo gdje se nalaze topive stijene: vapnenac, mramor, kreda, gips i sol. Vapnenac, a osobito mramor, vrlo se slabo otapaju u čistoj destiliranoj vodi. Topivost se višestruko povećava ako je u vodi prisutan otopljeni ugljikov dioksid, a u prirodi je uvijek otopljen u vodi. Međutim, vapnenac se još uvijek slabo otapa, u usporedbi s, recimo, gipsom ili, posebno, soli. Ali ispada da to ima pozitivan učinak na formiranje proširenih špilja, budući da se gipsane i slane špilje ne samo brzo formiraju, već se brzo i urušavaju.
Špilje su poseban svijet koji nema analoga na površini. U špiljama nema ni zime ni ljeta. Temperatura je uvijek ista. U hladnim špiljama kreće se od +2 do +8 stupnjeva, au toplim i vrućim špiljama - od +15 do +28.
Ispostavilo se da je zrak u špiljama sterilan. Sadrži tisuću puta manje mikroba nego na površini. Ispada da radioaktivni izotopi ugljika prodiru u špilje zajedno s podzemnom vodom. Oni uzrokuju sjaj stalaktita, ioniziraju zrak i ubijaju mikrobe.
Najduža špilja na svijetu - Flint Mammoth - nalazi se u SAD-u, u državi Kentucky. Duljina svih njegovih koridora je više od 550 kilometara. A najdublja špilja nalazi se u Abhaziji - špilja Krubera-Voronya. U njega se čovjek može spustiti 2 kilometra.
Unatoč činjenici da se već toliko zna o špiljama, nova otkrića očekuju znanstvenike. Svaka špilja ima prolaze, pukotine i hodnike za koje špiljski putnici – speleolozi – još ne znaju. Misle da su već sve proučili, ali iznenada jednog dana uočavaju prazninu iza kamene blokade, a iza nje - hodnik, iza kojeg je još nekoliko metara špiljske ljepote.
Kao rezultat ovih istraživanja možemo zaključiti da postoji više tipova špilja, ali su najčešće kraške. Za nastanak špilje potrebna je dovoljna količina vodenih taloga i povoljan oblik reljefa, odnosno u špilju moraju padati sedimenti s veće površine, a ulaz u špilju mora biti uočljivo iznad mjesta gdje se nalazi špilja. ispuštaju se podzemne vode.
Stalaktiti, stalagmiti i stalagnati
Voda je velika sila. Ona oštri kamen kad se probija, gradi galerije, pa ih napušta, potkopava stijene, a one tonu, ruše se, pomiču. Tako nastaju same špilje. No, voda nije samo graditelj, nego i umjetnik i kipar!
Špilje se nalaze u različitim stijenama, a voda u njih unosi različite čestice, a građene su od različitih materijala: kalcita, gipsa, kamene soli. Otapanje i uništavanje sedimentnih stijena vodom naziva se krš – krški proces.
Krški proces je dvojak: voda otapa stijenu na jednom mjestu, prenosi je na drugo i tamo iz te iste stijene stvara prekrasne sinterove - stalaktite i stalagmite.
Stalaktiti (od grčkog stalaktos - tekao kap po kap) su kapasto-kapne tvorevine koje u obliku stožastih ledenica, draperija, vijugavih resa ili šupljih cijevi vise sa svodova i gornjih dijelova zidova kraških špilja ili drugih podzemnih šupljina (Dodatak 7).
Stalagmiti (od grč. stálagma - kap), kapasto-kapne tvorevine stupastog, stožastog i drugih oblika, koje izviru iz dna špilja i drugih podzemnih kraških šupljina (Prilog 8).
Stalagnati su kapasto-kapljične tvorevine u obliku stupova koje nastaju u špiljama spajanjem stalaktita i stalagmita (Prilog 9).
Kako nastaju? Kap kiše, koja procuri kroz pukotinu u stijeni, rastapa komad kamena. Dakle, svaka takva kap sadrži čestice vapnenca ili drugih minerala. Otapanjem vapnenca voda iz njega uzima mineral kalcit. Kap otopine zasićene kalcitom kroz najmanje pukotine dospijeva do stropa već stvorene špilje i visi na njemu (Prilog 10).
Postupno, vrlo polako, kapljica isparava, a čestica kalcita ili drugog minerala koju je donijela taloži se na stropu u tankom sloju. Nakon nekog vremena na to mjesto dolazi sljedeća kapljica i ponovno taloži kalcit. Kako rastu, zrnca kalcita prvo se pretvaraju u tanku, prozirnu cjevčicu koja je iznutra prazna. Zašto prazna? Da, jer je sama kap iznutra prazna.
Ali onda zrno pijeska uđe u kap i začepi cijev. Tada oko ove cijevi sa svih strana počnu teći druge kapljice i izraste kamena ledenica, ista kao i ledena - stalaktit.
Ali kapi stižu neravnomjerno, s jedne strane na drugu, a stalaktit nije potpuno okrugao. A onda kiša pada na površinu, voda postaje prljava, stalaktit potamni. Kiša je prestala, voda je ponovno bila bistra, a sljedeći sloj stalaktita postao je druge boje. Ako ga režete, rez će imati iste godove kao stablo, ali ne jednogodišnje. Jednostavno, u proljeće i jesen ima više vode, a stalaktit brže raste. Voda je tamnija, a prsten je tamniji, vode je manje, a rast je zaustavljen (Prilog 11).
Čak sam pronašao kemijsku formulu za proces stvaranja stalaktita. Evo ga: CaCO3 + H2O + CO2 Ca2+ + 2 HCO3
Ali ne taloži se sav kalcit na stropu i ne uzrokuje rast stalaktita. Pod vlastitom težinom neke kapi padaju na pod, a odozdo prema stalaktitu raste stalagmit. Kada se stalaktit i stalagmit spoje i srastu, nastaje kalcitni stup – stalagnat. I stalaktiti, stalagmiti i stupovi vrlo su veliki - desetke metara visine i nekoliko metara u promjeru.
Kapljice vode koje padaju na njih stvaraju potočiće koji sa svih strana oblijevaju stupove, a zatim se pojavljuju mrlje u obliku rebara. Ako kapljice teku niz zid špilje, tada se na njemu pojavljuju ništa manje nevjerojatne naslage u obliku kamenih slapova, zastava i drugih fantastičnih formacija.
Ponekad se u špiljama pojavljuju naslage sasvim neočekivanih oblika. Stalaktiti iznenada počinju nasumično rasti, stvarajući bizarne kamene spletove. Na podu i zidovima pojavljuju se nevjerojatno lijepi cvjetovi stalaktita od kamena i gipsa - koraliti, kristaliti i heliktiti (Prilog 12).
Tamo gdje postoji neravnoteža u protoku otopine - na primjer, kaplje odozgo, ali tako malo da se kapi odmah rašire poput filma - nastaju hibridni oblici, stalagmit cvjeta kao grm. U tom slučaju nastaju razni prijelazni oblici, polimineralni oblici i još mnogo toga. Na primjer, možete pronaći formacije koje točno kopiraju arhitekturu osinjih gnijezda. A gipsana mreža, koja je tanja od ljudske dlake, raspada se u prah pri najmanjoj vibraciji zraka.
Milijarde kapi tijekom milijuna godina stvorile su u špilji čitavu šumu stalaktita, stalagmita, fantastičan unutarnji ukras od stupova i ažurnih kamenih zastora, zastavica i vodopada (Prilog 13).
Na dnu špilje tekuća voda također taloži kalcit i stvara “kupke” raznih oblika i boja. Najsitnije čestice soli raznih minerala i metala - bakra, kobalta, željeza - čine mrlje ružičastim, žutim, plavim, crvenim, mrkvom, crnim. Takozvani špiljski biseri vrlo se rijetko nalaze u "kupkama". Nastaje na isti način kao i morska voda, ali ne u školjci. Ponekad špiljski biseri dosegnu tri do pet centimetara u promjeru - gotovo kao loptica za stolni tenis - ali to je vrlo rijetko.
U kraškim špiljama možete pronaći veliki izbor stalaktita. Na primjer, cjevasti stalaktiti, također poznati kao tjestenina. Stoljećima je kanal koji se protezao cijelom njihovom dužinom automatski naveo istraživače na vjerovanje da je stalaktit doveden kroz ovaj kanal. No, pokazalo se da to uopće nije tako. Pokazalo se da je kanal samo posljedica kristalizacije po obodu odvojene kapi. Zato novi stalaktiti koji rastu na mjestu slomljenih ne nastavljaju izvornu cijev, već rastu blago u stranu, gdje je pogodnije za kapljanje vode.
Najspektakularniji od stalaktita su draperije (prilog 14) koje se pojavljuju na kosim zidovima. Tada rastući stalaktit počinje utjecati na točku odvajanja kapi, i postaje pokretljiv, pomičući se i na najmanji hir vodenog toka i fiksirajući u svom poletno uvijenom obliku smjer tih tokova, gdje bi trebali teći.
Kada se mineral promijeni, recimo, kalcit u gips, špilja se promijeni do neprepoznatljivosti (Dodatak 15). Gips ima drugačiju kristalizacijsku kemiju. Stoga u takvoj špilji “rastu” gipsane formacije - “kristalni lusteri” (Prilog 16) i gipsane “snježne smreke”.
Formirani su na izuzetno neobičan način. Špilja također ima suhu i vlažnu sezonu, a gips je visoko topiv mineral. Kada se vlaga taloži na površini, gips se otapa. Kada vlaga ispari, gips se kristalizira. Voda se "voli" taložiti u udubljenjima i ispariti s rubova - to je elementarna fizika. A onda se ispostavlja da se unutarnja šupljina stalagmita i dalje otapa, a vanjska površina nastavlja rasti, štoviše, u razgranate grmove kristala. Pojavljuju se te iste "snježne smreke". Kada stijenka postane tanja tako da stalagmit više ne nosi vlastitu težinu, tada “umirući” pada u sebe, osiguravajući vlastite “rezerve” gipsa za rast drugih tvorevina.
Potrebno je puno vremena da se stvori sva ova neobična podzemna ljepota. Znanstvenici su izračunali da stalaktit u prosjeku naraste četiri desetinke milimetra godišnje, a tijekom stotinu godina poveća se samo četiri centimetra. A nakon 100 godina na ovom mjestu će se pojaviti kamena ledenica - stalaktit dugačak 4 centimetra. I svakih 100 godina stalaktit će rasti za isti iznos. A ispod, gdje je kap pala, izrašće kamena kula – stalagmit. Nakon milijuna godina, stalaktit i stalagmit će se sjediniti i pretvoriti u svjetlucavi stup. To znači da je osoba koja je razbila metar dugu kamenu ledenicu uništila ono što je priroda stvarala oko dvije i pol tisuće godina!
Tako sam tijekom istraživanja saznao da su stalaktiti, stalagmiti i stalagnati kapaljke u špiljama. Proces nastanka stalaktita i stalagmita složen je kemijski proces koji se sastoji u tome da voda otapa stijenu, prenosi je na drugo mjesto i nakon nekog vremena taloži natrag stvarajući sinterske formacije. Taj proces traje stotinama, tisućama godina.
Druge špiljske misterije
Paleontologija je znanost koja se bavi proučavanjem fosilnih biljaka i životinja. Fosili su ostaci životinja koje su živjele prije milijune godina koji su preživjeli do danas. Uglavnom zahvaljujući proučavanju fosila, znamo kako je to bilo životinjski svijet prije stotina milijuna godina.
Već sam na početku svog rada rekao da je proučavanje špilja od velike znanstvene važnosti u paleontologiji, mineralogiji, antropologiji i arheologiji. To potvrđuje i najglasnije i najzanimljivije otkriće 20. stoljeća – otkriće špilje Petralona u sjevernoj Grčkoj. I sam sam bio u ovoj špilji i ona mi je postala polazna točka u proučavanju mehanizma nastanka špilja i stalaktita. Stoga želim ukratko govoriti o tome (prilozi 17-24).
Godine 1959. na poluotoku Chalkidiki, u sjevernoj Grčkoj, na nadmorskoj visini od 250 metara u podnožju planine Katsika, otkriven je ulaz u špilju. Sve se dogodilo potpuno slučajno, pastir imena Petralona čuvao je ovce u okolici. Jednog dana, čuvši tiho žuborenje vode, odlučio sam pažljivo ispitati podnožje planine i naišao sam na ulaz u špilju. Daljnja istraživanja proveli su stručnjaci, posebice poznati grčki antropolog Aris Poulianos, koji je kasnije izgradio paleontološki muzej uz špilju, a ponekad i sam vodi izlete. Imao sam sreće, vidio sam ga i kad sam bio na ekskurziji.
Površina špilje je 10 tisuća četvornih metara, ukupna duljina hodnika (prolaza) je 1.500 metara. Turistička ruta, otvorena za javnost, udaljena je još samo 600 metara. Nalazi koji su otkriveni u ovoj špilji napravili su pravu revoluciju u antropologiji. Godine 1960., godinu dana nakon otvaranja same špilje, u njoj su otkriveni lubanja i kostur najstarijeg europskog, neandertalca, zvanog Arhantrop. Rezultati prvog istraživanja lubanje predstavljeni su na Međunarodnom kongresu antropologa u Moskvi 1964. i ostavili su veliki dojam na stručnjake.
Osim toga, u špilji su pronađene fosilizirane kosti, kameni alati i ostaci životinja - medvjeda, hijena, kornjača, nosoroga, lava, pa čak i žirafe. I još jedno neobično otkriće iz pećine Petralona su tragovi vatre i pepela, koji je star milijun godina. Prema znanstvenicima, ovo su najstariji tragovi ljudske upotrebe vatre.
Donedavno se vjerovalo da je starost čovječanstva 3,5-4 milijuna godina, a njegova domovina Afrika. Međutim, nalazi iz špilje Petralone i njihova datacija daju za pravo pretpostaviti da je kolijevka čovječanstva jugoistočna Europa, a čovjek se pojavio prije 11-12 milijuna godina u Grčkoj. Svi nalazi iz špilje Petralona izloženi su u antropološkom muzeju izgrađenom uz špilju.
Zapravo, u špiljama ima puno misterija i tajni. Kao što sam otkrio tijekom istraživanja, životinjski svijet tamnica neobičan je i zanimljiv. Čak je i primitivni čovjek poznavao i crtao po zidovima životinje koje su živjele u špiljama - špiljskog lava, hijenu, špiljskog medvjeda. Usput, crteži na stijenama također sadrže mnogo podataka zanimljivih za znanstvenike (Prilog 25).
Drevne životinje su davno izumrle, ljudi su napustili špilje, ali same špilje nisu bile prazne. Ozbiljna biološka istraživanja podzemnog svijeta započela su tek 1831. godine, kada je pronađen prvi špiljski kornjaš. Od tada su otkrivena mnoga različita špiljska bića - kako vodena tako i kopnena. To su troglobionti, što znači "stanovi u špiljama" - rakovi, ribe, drvene uši, stonoge, pauci, pseudoškorpioni i drugi insekti.
Prilagodba živih organizama na špiljski život vrlo je složena i raznolika. U usporedbi sa svojim kopnenim srodnicima, imaju duža i tanja tijela, izduženije noge i antene, prozirne su i bezbojne. Budući da u pećinama nema svjetla, ne trebaju im vid i stoga nemaju oči. U špiljama se nalaze sljepići, ribe, vodozemci, rakovi, pa čak i slijepe muhe bez krila. Zrak u špiljama je zasićen vlagom, pa troglobionti mogu živjeti iu vodi i na kopnu.
Prema znanstvenicima, životinje i insekti otišli su u špilje zbog klimatskih promjena na Zemlji, odnosno tijekom hladnog vremena. Dakle, većina suvremenih špiljskih stanovnika predstavnici su prošlih razdoblja, živi fosili koji se više ne nalaze na površini, ali su zadržali izgled i navike prošlih tisućljeća.
Međutim, većina mračnih ljubavnika provede samo dio svog života pod zemljom. Na primjer, leptiri samo zimu provode u špiljama. A neke vrste skakavaca, koji su noćni, tu ostaju cijeli dan. To je uključivalo i pećinskog medvjeda, jer je njemu špilja bila samo odmorište. Hijena i lav su još manje vremena provodili u špiljama. Za razliku od špiljskog medvjeda, oni nikada nisu zalazili daleko u špilju, već su ostajali blizu ulaza.
Blago špilja je još jedna misterija i misterija špilja. Mnogo tisućljeća legende i priče govore o blagu skrivenom u pećinama. Kosti lovaca na izgubljeno blago koji nikada nisu uspjeli pronaći blago pronađene su pod zemljom više puta. Jedna od špilja u češkim Tatrama zove se Špilja tragača za blagom. A toliko je legendi o piratskom blagu skrivenom, uključujući i u špiljama. Ali svaka legenda ima ponešto istine.
ZAKLJUČAK
Predmet mog istraživanja bile su špilje i njihove misterije, od kojih su glavne stalaktiti, stalagmiti i stalagnati, mehanizam njihovog nastanka i mogućnost stvaranja u svakodnevnim uvjetima, odnosno kod kuće. Na početku svog rada namjeravao sam provesti eksperiment takvog uzgoja. Mislio sam da bih proučavanjem prirode i mehanizma nastanka stalaktita i sam mogao učiniti isto. Ali čak i tijekom teorijskog istraživanja shvatio sam da je nemoguće uzgojiti pravi stalaktit kod kuće.
Za uzgoj stalaktita potrebno je nekoliko vrlo bitnih uvjeta. Naime, špilja s određenom topografijom i mikroklimom, stalnim protokom vode, prisutnošću ugljičnog dioksida i, što je najvažnije, nekoliko stotina, pa i tisuća godina. Ljudski život nije dovoljan da se ponovi tako neobičan i lijep fenomen kao što je stalaktit ili stalagmit. Preostaje samo jedno - diviti se i cijeniti.
Na temelju rezultata mog istraživanja mogu izvući glavni zaključak - takvih ima prirodni fenomen, koje čovjek treba proučavati, njegovati, ali ih uopće nije potrebno ponavljati ili koristiti u svom životu. Možda će ljudi jednog dana izumiti vremenski stroj ili vremenski akcelerator i tada će moći umjetno ubrzati prirodni proces rasta stalaktita, ali postavlja se sljedeće pitanje: je li to potrebno?
Zašto mi treba ovo znanje? Mogu li mi biti od koristi u životu? Ja mislim da. A prvenstveno, da bolje razumijemo svijet oko nas, da vidimo i cijenimo ljepotu koju priroda može stvoriti. I također, iznenada će se klima na Planeti opet dramatično promijeniti i ljudi će se opet morati vratiti u špilje. S ovim znanjem bit će mi lakše tamo se udobno smjestiti i pomoći drugima.
Krške špilje su podzemne šupljine nastale u debljini zemljine kore, u područjima rasprostranjenosti lako topljivih karbonatnih i halogenih stijena. Podložne ispiranju i mehaničkom naprezanju, te se stijene postupno razaraju, što dovodi do stvaranja raznih krških oblika. Među njima najveći interes izazivaju podzemni krški oblici - špilje, rudnici i bunari, ponekad vrlo složene strukture.
Jedan od glavnih uvjeta za razvoj krških špilja je prisutnost krških stijena, koje karakterizira značajna litološka raznolikost. Među njima su karbonatne stijene (vapnenci, dolomiti, kreda, mramor), sulfatne stijene (gips, anhidrit) i halogene stijene (kamene soli, kalijeve soli). Krško kamenje je vrlo rasprostranjeno. Na mnogim mjestima prekriveni su tankim slojem pjeskovito-glinastih naslaga ili izravno izlaze na površinu, što pogoduje aktivnom razvoju krških procesa i nastanku raznih krških oblika. Na intenzitet stvaranja krša značajno utječu i debljina stijena, njihov kemijski sastav i osobitosti pojavljivanja.
Kao što je već rečeno, graditelj krških špilja je voda. No, da bi voda otopila stijene, one moraju biti propusne, odnosno izlomljene. Raspucanost stijena jedan je od glavnih uvjeta za razvoj krša. Ako je karbonatni ili sulfatni masiv monolitan i sastoji se od čvrstih varijanti stijena bez pukotina, tada nije zahvaćen krškim procesima. Međutim, ova je pojava rijetka, budući da su vapnenci, dolomiti i gips po prirodi razlomljeni. Pukotine koje presijecaju vapnenačke masive različitog su porijekla. Postoje pukotine litogenetskog, tektonskog, mehaničkog rasterećenja i trošenja. Najčešće su tektonske pukotine, koje obično presijecaju različite slojeve sedimentnih stijena, ne lomeći se pri prijelazu iz jednog sloja u drugi i ne mijenjajući svoju širinu. Tektonsko lomljenje karakterizira razvoj složenih međusobno okomitih pukotina širine 1-2 mm. Stijene karakterizira najveća usitnjenost i lomljenje u zonama tektonskih poremećaja.
Padajući na površinu krškog masiva, atmosferske padaline prodiru u dubinu ovog masiva kroz pukotine različitog porijekla. Kružeći kroz podzemne kanale, voda ispira stijene, postupno širi podzemne prolaze i ponekad oblikuje ogromne špilje. Kretanje vode treći je preduvjet za razvoj krških procesa. Bez vode, koja otapa i uništava stijene, ne bi bilo ni krških špilja. Zato značajke hidrografske mreže i jedinstvenost hidrogeološkog režima uvelike određuju stupanj kavernoznosti krških slojeva, intenzitet procesa ispiranja i uvjete za razvoj podzemnih šupljina.
Glavnu ulogu u nastanku mnogih krških šupljina ima infiltracija i inflacija kišnice i otopljene snježne vode. Takve su špilje korozijsko-erozijskog podrijetla, budući da do razaranja stijene dolazi kako njezinim kemijskim ispiranjem, tako i mehaničkom erozijom. Međutim, ne treba misliti da se ti procesi odvijaju istovremeno i kontinuirano. U različitim stadijima razvoja špilja iu različitim područjima obično dominira jedan od ovih procesa. Nastanak nekih špilja u potpunosti je povezan s procesima korozije ili erozije. Tu su i nivalno-korozijske špilje, čiji je nastanak djelovanjem otopljenih snježnih voda u zoni kontakta snježne mase s krškim stijenama. Tu spadaju, na primjer, relativno plitke (do 70 m) vertikalne šupljine Krima i Kavkaza. Mnoge špilje nastale su kao posljedica urušavanja krova nad podzemnim korozijsko-erozivnim šupljinama. Neke prirodne šupljine nastale su ispiranjem stijena arteškim, mineralnim i termalnim vodama koje su se uzdizale kroz pukotine. Tako krške špilje mogu biti korozijskog, korozijsko-erozijskog, erozijskog, nivalno-korozijskog, korozijsko-gravitacijskog (vrtače), hidrotermalnog i heterogenog podrijetla.
Osim infiltracijskih, infuzionih i tlačnih voda, određenu ulogu u nastanku špilja imaju i kondenzacijske vode koje skupljajući se na zidovima i stropovima špilja nagrizaju ih stvarajući bizarne šare. Za razliku od podzemnih tokova, kondenzacijske vode zahvaćaju cijelu površinu šupljine, pa imaju najveći utjecaj o morfologiji špilja. Posebno povoljne uvjete za kondenzaciju vlage karakteriziraju male šupljine koje se nalaze na značajnoj dubini od površine, budući da je količina kondenzacijske vlage izravno ovisna o intenzitetu izmjene zraka, a obrnuto o volumenu šupljine. Promatranja provedena u Krimskim planinama pokazala su da se u proučavanim kraškim špiljama tijekom godine kondenzira 3201,6 m3 vode (Dublyansky, Ilyukhin, 1971), au podzemnim šupljinama cijele glavni greben 2500 puta više (tj. 0,008004 km 3). Ove vode su vrlo agresivne. Njihova tvrdoća prelazi 6 mEq (300 mg/l). Dakle, zbog infiltracijskih voda, špilje Krimskih planina, kako pokazuju jednostavni izračuni, povećavaju se u usporedbi s ukupnim volumenom za približno 5,3%. Prosječna mineralizacija kondenzacijskih voda je oko 300 mg/l, pa one godišnje iznesu 2401,2 tona (8004 10 6 l X 300 mg/l) kalcijevog karbonata. Ukupno uklanjanje kalcijevog karbonata iz kraških izvora u Krimskim planinama iznosi oko 45 000 tona godišnje (Rodionov, 1958). Stoga je uloga kondenzacijskih voda u stvaranju podzemnih šupljina relativno mala, a njihov učinak na stijenu kao uzročnika denudacije ograničen je uglavnom na toplo razdoblje.
Kako teče proces ispiranja krških stijena? Razmotrimo ovo pitanje općenito na primjeru karbonatnih formacija. Prirodne vode uvijek sadrže ugljični dioksid, kao i razne organske kiseline, kojima se obogaćuju u dodiru s vegetacijom i procjeđivanjem kroz pokrov tla. Pod utjecajem ugljičnog dioksida kalcijev karbonat prelazi u bikarbonat koji je puno lakše topiv u vodi od karbonata
Ova reakcija je reverzibilna. Povećanje sadržaja ugljičnog dioksida u vodi uzrokuje prijelaz kalcita u otopinu, a kada se smanji, iz vodene otopine taloži se kalcijev bikarbonat (vapneni sediment) koji se mjestimično nakuplja u značajnim količinama. Postoji obrnuti odnos između sadržaja ugljičnog dioksida i temperature vode.
Topivost vapnenca naglo se povećava kada se podzemna voda obogati kiselinama i solima. Dakle, kada je podzemna voda obogaćena sumpornom kiselinom, reakcija se odvija prema jednadžbi
Ugljični dioksid koji se oslobađa kao rezultat ove reakcije ispada dodatni izvor stvaranja bikarbonata.
Stupanj topljivosti gipsa i anhidrita također ovisi o prisutnosti određenih kiselina i soli. Na primjer, prisutnost CaCl 2 u vodi značajno smanjuje topljivost gipsa, naprotiv, prisutnost NCl i MgCl 2 u vodi povećava topljivost kalcijevog sulfata. Otapanje gipsa se u načelu može dogoditi i u kemijski čistoj vodi.
Iako karbonatne i sulfatne stijene nazivamo lako topljivima, one se otapaju izuzetno sporo. Potrebno je mnogo, mnogo tisuća godina da se formiraju podzemne šupljine. U tom se slučaju krške stijene rastvaraju i urušavaju samo duž pukotina; izvan pukotina ostaju vrlo čvrste i tvrde.
Atmosferske vode koje prodiru u krške masive kroz pukotine i tektonske poremećaje karakteriziraju u početku pretežno vertikalno kretanje. Dospijevši u aquitard ili lokalnu bazu erozije, poprimaju horizontalno kretanje i obično teku po padu slojeva stijena. Dio vode prodire u duboke horizonte i formira regionalno otjecanje. S tim u vezi, u krškom masivu izdvaja se nekoliko hidrodinamičkih zona, i to zona površinske, vertikalne, sezonske, horizontalne, sifonske i dubinske cirkulacije krških voda (slika 1). Svaku od ovih hidrodinamičkih zona karakterizira određeni skup krških oblika. Tako su uglavnom vertikalne podzemne šupljine - kraški bunari i rudnici - ograničeni na zonu vertikalne cirkulacije vode ili zonu prozračivanja. Razvijaju se duž okomitih ili blago nagnutih pukotina kao rezultat povremenog ispiranja stijena otopljenim snijegom i kišnicom. U zoni horizontalne cirkulacije, gdje postoji slobodan protok slobodnotekuće vode u riječne doline ili periferiju krškog masiva, formiraju se horizontalne špilje. U zoni sifonske cirkulacije uočavaju se kose i horizontalne šupljine, koje karakteriziraju tlačne vode koje se kreću u podkanalima često ispod lokalne erozione baze.
Na razvoj špilja, osim morfostrukturnih i hidrogeoloških obilježja, značajno utječu i klima, tlo, vegetacija, fauna, kao i gospodarska djelatnost čovjeka. Nažalost, uloga ovih čimbenika u formiranju špilja trenutno nije dovoljno proučena. Nadamo se da će se ovaj jaz zatvoriti u bliskoj budućnosti.
Teoriju o podrijetlu vapnenačkih kraških špilja koje se razvijaju u stijenama s horizontalnim slojevima razvio je W. M. Davis (1930.). U evoluciji takozvanih špilja s dva ciklusa, nastalih tijekom dvostrukog izdizanja vapnenačkog masiva, razlikovao je pet glavnih faza: a) embrionalni kanali nastali u zoni potpune zasićenosti sporo pokretnih freatskih voda pod pritiskom; b) zrele galerije, kada počinje dominirati mehanička erozija (korozija) u uvjetima širenja slobodnih vadoznih tokova; c) suhe galerije koje su nastale kao posljedica prodora vode dublje u masiv uslijed lokalnog izdizanja teritorija; d) sinter-akumulativni, karakteriziran ispunjavanjem galerija sinter-okapnim i drugim pećinskim naslagama; e) uništavanje podzemnih galerija (peneplanacija).
Na temelju razvoja Davisovih pogleda stvorena je ideja o freatskom (špiljske galerije razvijaju podzemne vode pod pritiskom) i vadoznom (podzemna voda slobodno, ne pod pritiskom, teče kroz galerije prema drenažnim sustavima) fazama razvoja špilja (Bretz, 1942).
Pitanja evolucije podzemnih šupljina najpotpunije su razvili sovjetski istraživači G. A. Maksimovich (1963, 1969) i L. I. Maruashvili (1969), koji su identificirali nekoliko faza formiranja horizontalnih kraških špilja. Prva faza je fisura, a zatim pukotina. Kako se širina pukotina i pukotina povećava, u njih prodire sve više vode. Time se aktiviraju krški procesi osobito u područjima čistih razlika stijena. Špilja ulazi u fazu kanala. Širenjem kanala podzemni tokovi poprimaju turbulentno kretanje, što pogoduje još većem intenziviranju procesa korozije i erozije. Ovo je faza podzemne rijeke, ili Vaukluzijana. Karakterizira ga značajno punjenje podzemnog kanala protokom vode i njegovo ispuštanje u obliku izvora influksa na dnevnu površinu, kao i formiranje cijevi orgulja, urušavanje svodova i rast špilja.
Zbog erozije dna podzemnog kanala voda prodire kroz pukotine duboko u karbonatne i halogene naslage, gdje na nižoj razini stvara nove šupljine tvoreći donji kat špilje (Sl. 2). Postupno se podzemni kanali šire. Vodeni tok djelomično, a zatim potpuno odlazi u donje horizonte masiva, te se špilja isušuje. Samo infiltracijska voda prodire kroz pukotine na krovu. Ovo je faza razvoja pećine koridor-grotto sinter-talus (vodena galerija, prema L.I. Maruashviliju). Karakterizira ga široka rasprostranjenost kemijske i mehaničke akumulacije (u špiljama sadre nema stupnja akumulacije sinter). Strop i zidovi špilje prekriveni su raznim naslagama kalcita. Formiraju se kameni i zemljani sipari, koji se uglavnom nalaze ispod orgulja. Akumuliraju se i sedimenti iz rijeka i jezera. Izlaskom vodotoka daljnje širenje podzemne šupljine naglo se usporava, ali se korozivno djelovanje nastavlja zbog infiltracijskih i kondenzacijskih voda.
Kako se špilja razvija, ona prelazi u fazu koridor-grot klizište-cementacija (suha galerija, prema L.I. Maruashviliju). U ovoj fazi, kao posljedica urušavanja krova iznad podzemnih šupljina, moguće je otvaranje pojedinih dijelova špilje. Postupno urušavanje krova špilje dovodi do njegovog potpunog uništenja, što je posebno karakteristično za gornje dijelove s malom debljinom krova. U preživjelim područjima ostali su samo kraški mostovi i uski lukovi. Kada je špilja potpuno uništena, nastaje kraška dolina.
Ako debljina krova prelazi 100-200 m, tada u njemu, u pravilu, nema praznina, a podzemne šupljine ispunjene su blokovima stijena koji su pali sa stropa i donijeli pjeskovito-glinaste naslage, koje se lome. špilju u zasebne izolirane šupljine. U ovom slučaju, razvoj špilje završava s koridorno-grotskom odronno-cementacijskom fazom (groto-komorna faza, prema L. I. Maruashviliju).
Trajanje pojedinih faza ciklusa stvaranja špilja, koje se izdvajaju po svojim hidrodinamičkim i morfološkim značajkama, specifičnostima fizikalno-kemijskih procesa i jedinstvenosti bioklimatskih uvjeta, mjeri se desecima i stotinama tisućljeća. Dakle, stadij suhe galerije pećine Kudaro na Kavkazu traje 200-300 tisuća godina (Maruashvili, 1969). Što se tiče ranih faza razvoja špilje (pukotina, pukotina, kanal i svod), njihovo trajanje je znatno kraće. Špilje "mogu doseći zrelo stanje vodene galerije unutar nekoliko tisuća godina od početnog trenutka njihovog razvoja." U tom su smislu zanimljive eksperimentalne studije E. M. Abashidzea (1967.) o otapanju stijenki pukotina u glaukonitnim vapnencima rezervoara Shaori (Kavkaz). Eksperimenti su pokazali da se tijekom 25 godina kontinuirane filtracije, ovisno o brzini protoka, pukotine veličine 0,1-0,25 mm mogu povećati na 5-23 mm.
Dakle, krške špilje karakterizira složena evolucija, čije značajke ovise o kombinaciji različitih čimbenika koji često određuju značajna odstupanja od razmatrane sheme. Razvoj špilja, iz ovog ili onog razloga, može stati ili ponovno započeti u bilo kojoj morfološkoj i hidrološkoj fazi. Složeni špiljski sustavi obično se sastoje od područja na različitim stupnjevima razvoja. Dakle, u špilji Ishcheevskaya na Južni Ural trenutno postoje područja od kanalskog stadija do kraške doline.
Značajka mnogih špilja je njihova višeslojna priroda, pri čemu su gornji slojevi uvijek puno stariji od donjih. Broj katova u različitim špiljama varira od 2 do 11.
Udaljenost između dvije susjedne razine višekatnih špilja kreće se od nekoliko metara do nekoliko desetaka. Urušavanje svodova koji odvajaju podove špilja dovodi do stvaranja divovskih špilja, koje ponekad dosežu visinu od 50-60 m (Krasnaya i Anakopiyskaya špilje).
G. A. Maksimovich povezuje pojavu novog kata s tektonskim izdizanjem područja na kojem se špilja nalazi. N.A. Gvozdetsky glavnu ulogu u razvoju višespratnih špilja u uvjetima velike debljine krških stijena pripisuje uzlaznim pokretima, na koje ne gleda kao na uznemirujući čimbenik, već kao opću pozadinu za razvoj krša. Prema L.I. Maruashviliju, višeslojnost špilja može se odrediti ne samo tektonskim izdizanjem krškog masiva, već i općim smanjenjem razine oceana (eustazija), što uzrokuje intenzivno produbljivanje riječnih dolina i brzo smanjenje. u razini horizontalne cirkulacije krških voda.
Slojnost je najbolje izražena u špiljama nizinskih i predplaninskih područja, karakteriziranih relativno sporim tektonskim izdizanjima. Tijekom formiranja špilja ponekad se uočava pomicanje osi špiljskih galerija u odnosu na izvornu okomitu ravninu. U tom pogledu zanimljiva je špilja Tsutskvatskaya. Svaka mlađa (od četiri niže) razine ove špilje pomaknuta je prema istoku u odnosu na prethodnu, pa se stoga podzemni dio rijeke Shapatagele trenutno nalazi puno istočnije nego tijekom formiranja viših razina špilje. Pomicanje osi špiljskih galerija povezano je s nagibom tektonskih pukotina na koje su ograničene podzemne šupljine.
Koja je starost kraških špilja i po kojim se znakovima može prosuditi početak nastanka špilje? Prema L.I. Maruashviliju, razdoblje njezina prijelaza u stadij sinter-talus (vodena galerija) treba uzeti kao početak formiranja špilje, budući da u ranijim fazama svog razvoja špilja još nije špilja u uobičajeni smisao: slabo je razvijen, potpuno ispunjen vodom i potpuno neprohodan.
Za određivanje starosti špilja koriste se različite istraživačke metode, uključujući paleozoološke, arheološke, radiokarbonske i geomorfološke. U potonjem slučaju, hipsometrijska razina špilja se uspoređuje s razinama površinskih oblika. Nažalost, mnoge od ovih metoda daju samo gornju granicu starosti špilje. Izravni i neizravni podaci dokazuju vrlo dugo postojanje krških špilja, ponekad i više milijuna godina. Naravno, starost špilja uvelike ovisi o litološkom sastavu stijena u kojima su nastale te općoj fizičko-geografskoj situaciji. Međutim, čak iu lako topivim sulfatnim (gips, anhidrit) formacijama, špilje ostaju jako dugo. Zanimljive su u tom pogledu gipsane špilje Podolije, početak njihovog formiranja seže u gornji miocen. I. M. Gunevsky, na temelju karakteristika geološke strukture teritorija, stupnja lomljenja stijena, prirode reljefa, morfologije podzemnih šupljina i strukture sinterskih formacija, identificira sljedeće faze formiranja Podolskih špilja: : gornji sarmat (početak intenzivne dubinske erozije), rani pliocen (karakterizira ga intenziviranje vertikalnih procesa), kasni pliocen (procesi horizontalne cirkulacije podzemne vode prevladavaju nad vertikalnom), rani pleistocen (procesi stvaranja špilja dostižu maksimalan intenzitet) , srednji pleistocen (procesi stvaranja podzemnog krša počinju jenjavati), kasni pleistocen (nakupljanje mineralnih i kemogenih tvorevina), holocen (nakupljanje blokovskih naslaga). Dakle, starost najvećih gipsanih špilja na svijetu Optimisticheskaya, Ozernaya i Kryvchenskaya u Podoliji očito premašuje 10 milijuna godina. Starost vapnenačkih špilja može biti još značajnija. Tako su neke drevne kraške špilje planinskog lanca Alai (srednja Azija), koje su hidrotermalnog podrijetla, prema Z. S. Sultanovu, nastale u doba gornjeg paleozoika, tj. prije više od 200 milijuna godina.
Drevne špilje su, međutim, relativno rijetke, ostaju dugo samo u najpovoljnijim uvjetima. prirodni uvjeti. Većina krških špilja, osobito u sulfatnim stijenama s velikim navodnjavanjem, mlade su, pretežno kvartarne ili čak holocenske starosti. Naravno, pojedinačne galerije složeno izgrađenih višeslojnih špilja formirane su u različito vrijeme i njihova starost može varirati u značajnim granicama.
Za kvantificiranje krških šupljina G. A. Maksimovich (1963) nudi dva pokazatelja: gustoću i gustoću kraških špilja. Gustoća se odnosi na broj špilja po površini od 1000 km 2, a gustoća se odnosi na ukupnu duljinu svih šupljina unutar istog konvencionalnog područja.
J. Corbel predložio je karakterizirati veličinu kraških špilja pomoću pokazatelja praznine, izračunatog pomoću formule
Gdje V - volumen topljive stijene u kojoj je špilja razvijena je 0,1 km 3; L- udaljenost (na planu) između krajnjih točaka duž glavne osi sustava šupljina je 0,1 km; J- udaljenost između dvije najudaljenije točke okomite na glavnu os je 0,1 km; N - visinska razlika između najviše i najniže točke špiljskog sustava je 0,1 km.
Za određivanje veličine špilja postoji i druga metoda, koja uključuje izračunavanje volumena šupljina. Ako je šupljina složenog oblika, tada je treba prikazati kao skup različitih geometrijskih oblika (prizma, cilindar, puni i krnji stožac, puna i krnja piramida s bazom bilo kojeg oblika, lopta itd.), volumen koji se izračunava pomoću Simpsonove formule
Gdje v - volumen geometrijske figure, m 3; h - visina figure, m; s 1, s 2, s 3 - površine donjeg, srednjeg i gornjeg dijela slike, m 2. Testiranje ove metode od strane krimskih speleologa pokazalo je da pogreške u izračunavanju volumena šupljina pomoću Simpsonove formule ne prelaze 5-6%.
Moskva Državni zavodČelici i legure
Podružnica Vyksa
(Tehnološko sveučilište)
Sažetak na temu
kristalna fizika
Na temu: “Nastanak špilja i krša”
Student: Pichugin A.A.
Grupe: MO-07 (MFM)
Nastavnik: Lopatin D.V.
Moskva 2008
ja Opće informacije o špiljama i krševima
II. Hipoteze o postanku krških područja
III. Uvjeti za nastanak špilja
IV. Vrste špilja:
1. Krške špilje
2. Tektonske špilje
3. Erozijske špilje
4. Ledenjačke špilje
5. Lava Cave
V. Pećine u Bajkalu
VI. Špilja Kyzylyarovskaya nazvana po. G.A. Maksimoviča.
Općenito o špiljama i krševima
krš(od njemačkog Karst, prema nazivu vapnenačke alpske visoravni Kras u Sloveniji) - skup procesa i pojava povezanih s aktivnošću vode i izraženih u otapanju stijena i stvaranju šupljina u njima, kao i osebujnom reljefu oblici koji nastaju u područjima sastavljenima od relativno lako topljivih stijena u vodi (gips, vapnenac, mramor, dolomit i kamena sol).
Za krš su najkarakterističniji negativni oblici reljefa. Prema podrijetlu dijele se na oblike nastale otapanjem (površinske i podzemne), erozivne i mješovite. Na temelju morfologije razlikuju se sljedeće tvorevine: krševi, bunari, rudnici, provali, lijevci, slijepe kraške škrape, doline, polja, kraške špilje, podzemni kraški kanali. Za razvoj krškog procesa potrebni su sljedeći uvjeti: a) postojanje ravne ili blago nagnute površine kako bi voda mogla stagnirati i prodirati kroz pukotine; b) debljina krških stijena mora biti znatna; c) Razina podzemne vode treba biti niska kako bi bilo dovoljno prostora za vertikalno kretanje podzemne vode.
Prema dubini razine podzemne vode krš se razlikuje na duboki i plitki. Postoji i „goli“ ili sredozemni krš, u kojem su kraški reljefni oblici lišeni tla i biljnog pokrova (npr. planinski Krim), te “pokriveni” ili srednjoeuropski krš na čijoj je površini očuvana kora trošenja i razvijen zemljišni i biljni pokrov.
Krš karakterizira kompleks površinskih (krateri, kamenolomi, rovovi, kotline, špilje i dr.) i podzemnih (kraške špilje, galerije, šupljine, prolazi) oblika reljefa. Prijelaz između površinskih i podzemnih oblika su plitki (do 20 m) kraški bunari, prirodni tuneli, okna ili pukotine. Krške vrtače ili drugi elementi površinskog krša kroz koje površinske vode otječu u krški sustav nazivamo ponori.
KRŠ, vapnenačka zaravan - kompleks neravnina, ispupčenih stijenskih izdanaka, udubina, špilja, nestalih potoka i podzemnih odvoda. Javlja se u vodotopivim i istrošenim stijenama. Proces je tipičan za vapnenac, kao i na mjestima ispiranja stijena. Mnoge rijeke su podzemne, a ima i mnogo pećina i velikih špilja. Najveće špilje mogu se urušiti i formirati klanac ili klanac. Postupno se sav vapnenac može isprati. Fenomen je dobio ime po kraškoj visoravni u bivšoj Jugoslaviji. Karakteristični krški sustavi široko su zastupljeni u Krimske planine i na Uralu.
Krš se može uočiti u Zapadnim Alpama, u Apalačima (SAD) iu južnoj Kini jer su slojevi vapnenačkih stijena, najprije sastavljeni od sloja kalcita (kalcijeva karbonata), debljine do 200 m, djelomično erodirani vodom. Ugljični dioksid iz atmosfere otapao se u kiši i pridonio stvaranju slabe ugljične kiseline, koja je zauzvrat pridonijela eroziji stijena, osobito duž linija rascjepa i slojeva, povećavajući ih do stvaranja kraških špilja, dolina koje su nastale kao rezultat urušavanja zidova pećine, koji daljnji razvoj proces može prerasti u klance, au konačnici ostaju ostaci neerodiranog vapnenca karakterističnog za krški krajolik.
Špilja- prirodna šupljina u gornjem sloju zemljine kore, koja s površinom zemlje povezuje jedan ili više izlaznih otvora prohodnih za ljude. Najveće špilje složeni su sustavi prolaza i dvorana, često ukupne duljine i do nekoliko desetaka kilometara. Špilje su predmet proučavanja speleologije.
Prema podrijetlu špilje se mogu podijeliti u pet skupina. To su tektonske špilje, erozijske špilje, ledene špilje, vulkanske špilje i na kraju najveća skupina, krške špilje. Špilje u ulaznom dijelu, prikladne morfologije (horizontalni prostrani ulaz) i položaja (blizu vode), stari su ljudi koristili kao udobne nastambe.
HIPOTEZA O NASTANKU KRŠKIH PODRUČJA
Naime, postoji hipoteza da:
U davna vremena prije 300-400 milijuna godina u morska voda Odvijao se proces rasta i umiranja živih organizama koji su intenzivno koristili kalcij za izgradnju svojih ljuštura. Voda je bila zasićena otopina kalcijevog karbonata. Mrtve školjke potonule su na dno i nakupile se zajedno sa sedimentima koji su se istaložili iz otopine kao rezultat klimatskih promjena;
Tijekom milijuna godina vapnenačka se masa nakupljala u slojevima na dnu;
Pod pritiskom je vapnenački sediment promijenio svoju strukturu, pretvarajući se u kamen koji leži u vodoravnim slojevima;
U trenutku pomicanja zemljine kore, more se povuklo, a nekadašnje dno postalo je kopno;
Bila su moguća dva scenarija razvoja događaja: 1) slojevi su ostali gotovo vodoravni i neporemećeni (kao kod Moskve); 2) dno se izbočilo i stvorilo planine, dok je cjelovitost vapnenačkih slojeva narušena, au njima su nastale brojne poprečne pukotine i rasjedi. Tako je nastala buduća kraška regija.
Ovu hipotezu potvrđuju nalazi ostataka drevnih školjaka i drugih nekadašnjih živih organizama u sloju vapnenca. Bilo kako bilo, jasno je da su špilje i stijene u kojima nastaju usko povezane s drevnim životom na Zemlji.
UVJETI ZA NASTANAK ŠPILJA
Tri su glavna uvjeta za nastanak kraških špilja:
1. Prisutnost kraških stijena.
2. Prisutnost planinskih procesa izgradnje, kretanja zemljine kore u zoni distribucije krških stijena, kao rezultat - prisutnost pukotina u debljini masiva.
3. Prisutnost agresivne cirkulirajuće vode.
Bez bilo kojeg od ovih uvjeta neće doći do stvaranja špilja. Međutim, ovi potrebni uvjeti mogu biti nadređeni lokalnim značajkama klime, reljefnom strukturom i prisutnošću drugih stijena. Sve to dovodi do pojave špilja raznih vrsta. Čak iu jednoj špilji postoje različiti "složeni" elementi koji su formirani na različite načine. Glavni morfološki elementi kraških špilja i njihov nastanak.
Morfološki elementi kraških špilja:
Vertikalni ponori, okna i bunari,
Horizontalno nagnute špilje i meandri,
Labirinti.
Ovi elementi nastaju ovisno o vrsti poremećaja u debljini krškog masiva.
Vrste kršenja:
Greške i greške, pukotine:
Krevetnina,
Na granici krškog i nekrškog kamena,
Tektonski (obično transverzalni),
Takozvane bočne pukotine.
Shema formiranja vertikalnih elemenata špilja (bunari, okna, ponori): Ispiranje.
Bušotine nastaju na sjecištu tektonskih pukotina – na mehanički najslabijoj točki masiva. Tu se apsorbira voda iz atmosferskih oborina. I polako otapa kamenac; Tijekom milijuna godina voda proširuje pukotine pretvarajući ih u bunare. Ovo je zona vertikalne cirkulacije podzemne vode
Nivalni bunari (sa površine masiva):
Zimi su pukotine začepljene snijegom, zatim se polako topi, to je agresivna voda, intenzivno erodira i širi pukotine, stvarajući bunare s površine zemlje.
Formiranje vodoravno nagnutih prolaza:
Voda, prodirući kroz sloj (sloj) krške stijene, dospijeva u posteljnu pukotinu i počinje se širiti duž nje po ravnini "poniranja" slojeva. Dolazi do procesa ispiranja i formira se subhorizontalni prolaz. Tada će voda doći do sljedećeg sjecišta tektonskih pukotina i opet će se formirati okomiti bunar ili izbočina. Konačno, voda će doći do granice između krških i nekrških stijena i zatim se širiti samo duž te granice. Obično ovdje već teče podzemna rijeka i postoje sifoni. Ovo je zona horizontalne cirkulacije podzemne vode.
Formiranje dvorana.
Dvorane se nalaze u rasjednim zonama - velikim mehaničkim poremećajima u masivu. Dvorane su rezultat izmjeničnih procesa gorjenja, ispiranja i ponovnog gorjenja (potresi, klizišta).
Ponekad se aktiviraju dodatni mehanizmi:
Mehaničko uklanjanje krhotina stijene vodenim tokovima,
Učinak tlačne termalne vode (Pećina Novi Atos).
