Formación de cuevas kársticas. Formación y desarrollo de cuevas Formación de cuevas

Las cuevas kársticas son cavidades subterráneas que se forman en el espesor de la corteza terrestre, en zonas donde se distribuyen rocas carbonatadas y halógenas fácilmente solubles. Sometidas a lixiviación y estrés mecánico, estas rocas se destruyen gradualmente, lo que conduce a la formación de diversas formas kársticas. Entre ellos, el mayor interés lo causan las formas kársticas subterráneas: cuevas, minas y pozos, a veces caracterizados por una estructura muy compleja.

Una de las principales condiciones para el desarrollo de las cuevas kársticas es la presencia de rocas kársticas, caracterizadas por una importante diversidad litológica. Entre ellas se encuentran rocas carbonatadas (calizas, dolomitas, cretas, mármoles), rocas sulfatadas (yeso, anhidritas) y rocas halogenadas (sales gemas, sales de potasio). Las rocas kársticas están muy extendidas. En muchos lugares están cubiertos por una fina capa de depósitos arenosos y arcillosos o salen directamente a la superficie, lo que favorece el desarrollo activo de procesos kársticos y la formación de diversas formas kársticas. La intensidad de la formación kárstica también está influenciada significativamente por el espesor de las rocas, su composición química y sus características de ocurrencia.

Como ya se mencionó, el constructor cuevas kársticas es agua. Sin embargo, para que el agua disuelva las rocas, éstas deben ser permeables, es decir, fracturadas. La fractura de rocas es una de las principales condiciones para el desarrollo del karst. Si un macizo de carbonatos o sulfatos es monolítico y está formado por variedades de roca sólida sin fracturarse, entonces no se ve afectado por los procesos kársticos. Sin embargo, este fenómeno es raro, ya que las calizas, dolomías y yesos se fracturan por naturaleza. Las grietas que atraviesan los macizos calizos tienen diferentes orígenes. Se presentan fisuras de litogenética, tectónica, descarga mecánica y meteorización. Las más comunes son las grietas tectónicas, que suelen atravesar diferentes capas de rocas sedimentarias, sin refractarse durante la transición de una capa a otra y sin cambiar su ancho. La fractura tectónica se caracteriza por el desarrollo de grietas complejas mutuamente perpendiculares de 1 a 2 mm de ancho. Las rocas se caracterizan por la mayor fragmentación y fracturación en zonas de perturbaciones tectónicas.

Las precipitaciones atmosféricas, que caen sobre la superficie de un macizo kárstico, penetran en las profundidades de este macizo a través de grietas de diversos orígenes. Al circular por canales subterráneos, el agua lixivia la roca, ensancha gradualmente los pasajes subterráneos y, en ocasiones, forma enormes grutas. El agua en movimiento es el tercer requisito previo para el desarrollo de procesos kársticos. Sin agua, que disuelve y destruye las rocas, no existirían las cuevas kársticas. Es por eso que las características de la red hidrográfica y la singularidad del régimen hidrogeológico determinan en gran medida el grado de cavernosidad de los estratos kársticos, la intensidad de los procesos de lixiviación y las condiciones para el desarrollo de cavidades subterráneas.

El papel principal en la formación de muchas cavidades kársticas lo desempeña la infiltración e inflación del agua de lluvia y nieve derretida. Este tipo de cuevas son de origen corrosión-erosión, ya que la destrucción de la roca se produce tanto por su lixiviación química como por su erosión mecánica. Sin embargo, no se debe pensar que estos procesos ocurren simultánea y continuamente. En diferentes etapas del desarrollo de las cuevas y en diferentes áreas, suele dominar uno de estos procesos. La formación de algunas cuevas está totalmente asociada a procesos de corrosión o erosión. También existen cuevas de corrosión nival, cuyo origen se debe a la actividad de las aguas de nieve derretida en la zona de contacto de la masa de nieve con la roca kárstica. Estos incluyen, por ejemplo, las cavidades verticales relativamente poco profundas (hasta 70 m) de Crimea y el Cáucaso. Muchas cuevas surgieron como resultado del colapso del techo sobre huecos subterráneos erosionados por la corrosión. Algunas cavidades naturales se formaron por lixiviación de rocas por aguas artesianas, minerales y termales que ascendieron a través de grietas. Así, las cuevas kársticas pueden ser de origen corrosivo, corrosivo-erosión, erosión, corrosivo-nival, corrosivo-gravedad (sumidero), hidrotermal y heterogéneo.

Además de las aguas de infiltración, infusión y presión, en la formación de cuevas también desempeñan un papel el agua de condensación que, al acumularse en las paredes y techos de las cuevas, las corroe, creando patrones extraños. A diferencia de los arroyos subterráneos, las aguas de condensación afectan a toda la superficie de la cavidad y, por tanto, tienen el mayor impacto en la morfología de las cuevas. Las condiciones especialmente favorables para la condensación de humedad se caracterizan por pequeñas cavidades ubicadas a una profundidad significativa de la superficie, ya que la cantidad de humedad de condensación depende directamente de la intensidad del intercambio de aire e inversamente del volumen de la cavidad. Las observaciones realizadas en las montañas de Crimea mostraron que en las cuevas kársticas estudiadas se condensan 3201,6 m3 de agua durante el año (Dublyansky, Ilyukhin, 1971), y en las cavidades subterráneas de toda la cresta principal 2500 veces más (es decir, 0,008004 km 3 ). Estas aguas son muy agresivas. Su dureza supera los 6 mEq (300 mg/l). Así, debido a la infiltración de agua, las cuevas de las montañas de Crimea, como muestran cálculos sencillos, aumentan en comparación con el volumen total en aproximadamente un 5,3%. La mineralización media de las aguas de condensación es de unos 300 mg/l, por lo que extraen 2401,2 toneladas (8004 10 6 l X 300 mg/l) de carbonato cálcico al año. La eliminación total de carbonato de calcio de los manantiales kársticos en las montañas de Crimea es de aproximadamente 45.000 toneladas/año (Rodionov, 1958). En consecuencia, el papel de las aguas de condensación en la formación de cavidades subterráneas es relativamente pequeño y su efecto sobre las rocas como agente de denudación se limita principalmente al período cálido.

¿Cómo se desarrolla el proceso de lixiviación de rocas kársticas? Consideremos esta cuestión en términos generales utilizando el ejemplo de las formaciones carbonatadas. Aguas naturales Siempre contienen dióxido de carbono, así como diversos ácidos orgánicos, con los que se enriquecen al entrar en contacto con la vegetación y al filtrarse a través de la cubierta del suelo. Bajo la influencia del dióxido de carbono, el carbonato de calcio se convierte en bicarbonato, que es mucho más fácilmente soluble en agua que el carbonato.

Esta reacción es reversible. Un aumento en el contenido de dióxido de carbono en el agua provoca la transición de la calcita a solución y, cuando disminuye, de la solución acuosa precipita bicarbonato de calcio (sedimento de cal), que se acumula en algunos lugares en cantidades significativas. Existe una relación inversa entre el contenido de dióxido de carbono y la temperatura del agua.

La solubilidad de la piedra caliza aumenta considerablemente cuando el agua subterránea se enriquece con ácidos y sales. Por tanto, cuando el agua subterránea se enriquece con ácido sulfúrico, la reacción procede según la ecuación

El dióxido de carbono liberado como resultado de esta reacción resulta ser una fuente adicional de formación de bicarbonatos.

El grado de solubilidad del yeso y la anhidrita también depende de la presencia de ciertos ácidos y sales. Por ejemplo, la presencia de CaCl 2 en agua reduce significativamente la solubilidad del yeso; por el contrario, la presencia de NCl y MgCl 2 en agua aumenta la solubilidad del sulfato de calcio. En principio, la disolución del yeso también puede realizarse en agua químicamente pura.

Aunque llamamos rocas de carbonato y sulfato fácilmente solubles, se disuelven extremadamente lentamente. Se necesitan muchos, muchos miles de años para que se formen los vacíos subterráneos. En este caso, las rocas kársticas se disuelven y colapsan sólo a lo largo de las grietas; fuera de las grietas permanecen muy fuertes y duras.

Las aguas atmosféricas que penetran en los macizos kársticos a través de grietas y perturbaciones tectónicas se caracterizan inicialmente por un movimiento predominantemente vertical. Al alcanzar el acuitardo o base de erosión local, adquieren un movimiento horizontal y generalmente fluyen a lo largo del buzamiento de las capas de roca. Parte del agua se filtra en horizontes profundos y forma escorrentías regionales. En este sentido, en el macizo kárstico se distinguen varias zonas hidrodinámicas, a saber, la zona de circulación superficial, vertical, estacional, horizontal, sifónica y profunda de las aguas kársticas (Fig. 1). Cada una de estas zonas hidrodinámicas se caracteriza por un determinado conjunto de formas kársticas. Por lo tanto, las cavidades subterráneas principalmente verticales (pozos kársticos y minas) se limitan a la zona de circulación vertical del agua o zona de aireación. Se desarrollan a lo largo de grietas verticales o ligeramente inclinadas como resultado de la lixiviación periódica de rocas por la nieve derretida y el agua de lluvia. En la zona de circulación horizontal, donde hay un libre flujo de agua que fluye libremente hacia los valles de los ríos o la periferia del macizo kárstico, se forman cuevas horizontales. En la zona de circulación del sifón se observan cavidades inclinadas y horizontales, caracterizadas por aguas a presión que se mueven en subcanales a menudo por debajo de la base de erosión local.

El desarrollo de las cuevas, además de las características morfoestructurales e hidrogeológicas, también está significativamente influenciado por el clima, el suelo, la vegetación, mundo animal, así como la actividad económica humana. Desafortunadamente, el papel de estos factores en la formación de cuevas no ha sido suficientemente estudiado hasta el momento. Se espera que esta brecha se cierre en un futuro próximo.

La teoría del origen de las cuevas kársticas de piedra caliza que se desarrollan en rocas con capas horizontales fue desarrollada por W. M. Davis (1930). En la evolución de las llamadas cuevas de dos ciclos, formadas durante el doble levantamiento del macizo calizo, distinguió cinco etapas principales: a) canales embrionarios formados en la zona de completa saturación de aguas freáticas que se mueven lentamente bajo presión; b) galerías maduras, cuando la erosión mecánica (corrosión) comienza a dominar en las condiciones de propagación de corrientes vadosas de flujo libre; c) galerías secas que surgieron como resultado del avance del agua hacia la profundidad del macizo debido al levantamiento local del territorio; d) sinterizado acumulativo, caracterizado por el llenado de galerías con sinterizado por goteo y otros depósitos de cuevas; e) destrucción de galerías subterráneas (peneplanación).

Con base en el desarrollo de las opiniones de Davis, se creó una idea sobre las etapas freática (las galerías de las cuevas son desarrolladas por el agua subterránea bajo presión) y vadosa (el agua subterránea libremente, no bajo presión, se mueve a través de las galerías hacia los sistemas de drenaje) del desarrollo de las cuevas (Bretz, 1942).

Las cuestiones de la evolución de las cavidades subterráneas fueron desarrolladas más plenamente por los investigadores soviéticos G. A. Maksimovich (1963, 1969) y L. I. Maruashvili (1969), quienes identificaron varias etapas en la formación de cuevas kársticas horizontales. La primera etapa es una fisura y luego una grieta. A medida que aumenta el ancho de las grietas y hendiduras, penetra más y más agua en ellas. Esto activa procesos kársticos, especialmente en zonas de diferencias puramente rocosas. La cueva entra en el escenario del canal. Cuando los canales se expanden, los flujos subterráneos adquieren un movimiento turbulento, lo que favorece una intensificación aún mayor de los procesos de corrosión y erosión. Esta es la etapa del río subterráneo, o Vauclusian. Se caracteriza por un importante llenado del canal subterráneo con corrientes de agua y su liberación en forma de fuente de afluencia a la superficie del día, así como por la formación de tubos de órganos, el colapso de bóvedas y el crecimiento de grutas.

Debido a la erosión del fondo del canal subterráneo, el agua se filtra a través de grietas profundas en los estratos carbonatados y halógenos, donde desarrolla nuevas cavidades en un nivel inferior, formando un piso inferior de la cueva (Fig. 2). Poco a poco los canales subterráneos se van ampliando. flujo de agua parcialmente y luego completamente hacia los horizontes inferiores del macizo, y la cueva se seca. Sólo el agua infiltrada penetra a través de las grietas del tejado. Esta es la etapa del desarrollo de la cueva en la etapa de desarrollo de la cueva: corredor-gruta sinter-talus (galería de agua, según L.I. Maruashvili). Se caracteriza por una amplia distribución de acumulación química y mecánica (en las cuevas de yeso no existe una etapa de acumulación de sinterizado). El techo y las paredes de la cueva están cubiertos de diversos depósitos de calcita. Se forman pedregales de piedra y tierra, estos últimos situados principalmente debajo de los tubos del órgano. También se acumulan sedimentos de ríos y lagos. Con la salida del curso de agua, la expansión de la cavidad subterránea se frena drásticamente, aunque continúa la actividad corrosiva debido a la infiltración y condensación del agua.

A medida que la cueva se desarrolla, pasa a la etapa de corredor-gruta-cementación de deslizamientos de tierra (galería seca, según L.I. Maruashvili). En esta etapa, como resultado del colapso del techo sobre las cavidades subterráneas, es posible la apertura de algunas partes de la cueva. El colapso gradual del techo de la cueva conduce a su completa destrucción, lo que es especialmente típico en las partes superiores con un espesor de techo pequeño. En las zonas supervivientes sólo quedan puentes kársticos y arcos estrechos. Cuando una cueva queda completamente destruida, se forma un valle kárstico.

Si el espesor del techo supera los 100-200 m, entonces, por regla general, no hay huecos en él y las cavidades subterráneas se llenan con bloques de roca que se han caído del techo y han traído depósitos de arcilla arenosa, que se rompen. la cueva en cavidades aisladas separadas. En este caso, el desarrollo de la cueva finaliza con la etapa corredor-gruta-deslizamiento-cementación (etapa gruta-cámara, según L. I. Maruashvili).

La duración de las distintas etapas del ciclo de formación de cuevas, que se distinguen por sus características hidrodinámicas y morfológicas, la especificidad de los procesos fisicoquímicos y la singularidad de las condiciones bioclimáticas, se mide en decenas y cientos de milenios. Así, la etapa de galería seca de la cueva de Kudaro en el Cáucaso se prolonga desde hace 200.000 a 300.000 años (Maruashvili, 1969). En cuanto a las primeras etapas del desarrollo de las cavernas (fisura, grieta, canal y bóveda), su duración es mucho más corta. Las cuevas "pueden alcanzar un estado maduro de galería de agua dentro de varios miles de años desde el momento inicial de su desarrollo". En este sentido, son interesantes los estudios experimentales de E. M. Abashidze (1967) sobre la disolución de las paredes de grietas en calizas glauconitas del embalse de Shaori (Cáucaso). Los experimentos han demostrado que durante 25 años de filtración continua, dependiendo del caudal, las grietas finas que miden entre 0,1 y 0,25 mm pueden aumentar a 5-23 mm.

Así, las cuevas kársticas se caracterizan por una evolución compleja, cuyas características dependen de una combinación de diversos factores que a menudo determinan desviaciones significativas del esquema considerado. El desarrollo de las cuevas, por una razón u otra, puede detenerse o reiniciarse en cualquier etapa morfológica e hidrológica. Los sistemas de cuevas complejos suelen consistir en áreas en diferentes etapas de desarrollo. Entonces, en la cueva Ishcheevskaya en Urales del sur actualmente existen zonas desde la etapa del canal hasta el valle kárstico.

Una característica de muchas cuevas es su naturaleza de varios niveles, siendo los niveles superiores siempre mucho más antiguos que los inferiores. El número de pisos en diferentes cuevas varía de 2 a 11.

La distancia entre dos niveles adyacentes de cuevas de varios pisos varía desde varios metros hasta varias decenas. El colapso de las bóvedas que separan los pisos de las cuevas conduce a la formación de grutas gigantes, que a veces alcanzan una altura de 50 a 60 m (cuevas de Krasnaya y Anakopiyskaya).

G. A. Maksimovich asocia la aparición de un nuevo suelo con el levantamiento tectónico de la zona donde se ubica la cueva. N.A. Gvozdetsky asigna el papel principal en el desarrollo de cuevas de varios pisos en condiciones de alto espesor de rocas kársticas a los movimientos ascendentes, que él considera no como un factor perturbador, sino como un contexto general para la evolución del karst. Según L.I. Maruashvili, la naturaleza de múltiples niveles de las cuevas puede estar determinada no solo por el levantamiento tectónico del macizo kárstico, sino también por una disminución general del nivel del océano (eustasia), que provoca una intensa profundización de los valles fluviales y una rápida disminución. en el nivel de circulación horizontal de las aguas kársticas.

La estratificación se expresa mejor en cuevas de tierras bajas y zonas al pie de las estribaciones, caracterizadas por levantamientos tectónicos relativamente lentos. Durante la formación de las cuevas, a veces se observa un desplazamiento del eje de las galerías de las cuevas respecto del plano vertical original. Interesante a este respecto es la cueva Tsutskvatskaya. Cada nivel más joven (de los cuatro inferiores) de esta cueva se desplaza hacia el este en relación con el anterior y, por lo tanto, la sección subterránea del río Shapatagele se encuentra actualmente mucho más al este que durante la formación de los niveles más altos de la cueva. cueva. El desplazamiento del eje de las galerías de las cuevas está asociado con la inclinación de las grietas tectónicas en las que se confinan las cavidades subterráneas.

¿Cuál es la edad de las cuevas kársticas y qué signos se pueden utilizar para juzgar el inicio de la formación de la cueva? Según L. I. Maruashvili, el período de su transición a la etapa de sinterización (galería de agua) debe tomarse como el comienzo de la formación de la cueva, ya que en las primeras etapas de su desarrollo la cueva aún no era una cueva en el sentido habitual: es agua poco desarrollada, completamente llena y completamente intransitable.

Se utilizan varios métodos de investigación para determinar la edad de las cuevas, incluidos los paleozoológicos, arqueológicos, la datación por radiocarbono y los geomorfológicos. En este último caso, se compara el nivel hipsométrico de las cuevas con los niveles de las formas superficiales. Desafortunadamente, muchos de estos métodos sólo proporcionan un límite superior a la edad de una cueva. Los datos directos e indirectos demuestran la existencia muy larga de las cuevas kársticas, que a veces duran muchos millones de años. Por supuesto, la edad de las cuevas depende en gran medida de la composición litológica de las rocas en las que se forman y de la situación física y geográfica general. Sin embargo, incluso en formaciones de sulfatos fácilmente solubles (yeso, anhidrita), las cuevas persisten durante mucho tiempo. Interesantes a este respecto son las cuevas de yeso de Podolia, cuyo inicio de formación se remonta al Mioceno Superior. I. M. Gunevsky, basado en las características. estructura geologica territorio, el grado de fracturación de las rocas, la naturaleza del relieve, la morfología de las cavidades subterráneas y la estructura de las formaciones de sinterización, identifica las siguientes etapas en la formación de las cuevas de Podolsk: Alto Sármata (el comienzo de una intensa y profunda erosión), Temprano Plioceno (caracterizado por la intensificación de procesos verticales), Plioceno tardío (los procesos de circulación horizontal del agua subterránea prevalecen sobre los verticales), Pleistoceno temprano (los procesos de formación de cuevas alcanzan su máxima intensidad), Pleistoceno medio (los procesos de formación de karst subterráneo comienzan a desvanecerse), Pleistoceno tardío (acumulación de formaciones minerales y quimiogénicas), Holoceno (acumulación de depósitos en bloques). Así, la edad de las cuevas de yeso más grandes del mundo, Optimisticheskaya, Ozernaya y Kryvchenskaya en Podolia, aparentemente supera los 10 millones de años. La edad de las cuevas de piedra caliza puede ser aún más significativa. Así, algunas antiguas cuevas kársticas de la cordillera de Alai (Asia Central), que según Z. S. Sultanov son de origen hidrotermal, se formaron en el Paleozoico superior, es decir, hace más de 200 millones de años.

Las cuevas antiguas, sin embargo, son relativamente raras y sobreviven durante mucho tiempo sólo en las condiciones naturales más favorables. La mayoría de las cuevas kársticas, especialmente en rocas de sulfato fuertemente irrigadas, son jóvenes, predominantemente de edad Cuaternaria o incluso Holocena. Por supuesto, en diferente tiempo y su edad puede variar dentro de límites significativos.

Para cuantificar las cavidades kársticas, G. A. Maksimovich (1963) ofrece dos indicadores: densidad y densidad de las cuevas kársticas. La densidad se refiere al número de cuevas por área de 1000 km 2, y la densidad se refiere a la longitud total de todas las cavidades dentro de la misma área convencional.

J. Corbel propuso caracterizar el tamaño de las cuevas kársticas mediante el indicador de vacío, calculado mediante la fórmula

Dónde V - el volumen de roca soluble en el que se desarrolla la cueva es de 0,1 km 3; l- la distancia (en el plano) entre los puntos extremos a lo largo del eje principal del sistema de cavidades es de 0,1 km; j- la distancia entre los dos puntos más alejados perpendiculares al eje principal es de 0,1 km; norte - diferencia de elevación entre los puntos más altos y más bajos sistema de cuevas- 0,1 kilómetros.

Para determinar el tamaño de las cuevas, también existe otro método, que consiste en calcular el volumen de las cavidades. Si la cavidad tiene una forma compleja, entonces debe representarse como un conjunto de varias formas geométricas (prisma, cilindro, cono lleno y truncado, pirámide llena y truncada con una base de cualquier forma, bola, etc.), el volumen de que se calcula usando la fórmula de Simpson

Dónde v - volumen de la figura geométrica, m 3; h - altura de la figura, m; 1, 2, 3 - áreas de las secciones inferior, media y superior de la figura, m 2. Las pruebas de este método realizadas por espeleólogos de Crimea mostraron que los errores al calcular el volumen de las cavidades utilizando la fórmula de Simpson no superan el 5-6%.

Cuevas kársticas– son cavidades subterráneas formadas y de mayor espesor que la corteza terrestre, en zonas donde se distribuyen rocas carbonatadas y halógenas fácilmente solubles, sometidas a lixiviación y estrés mecánico, estas rocas se destruyen gradualmente, lo que conduce a la formación de diversas formas kársticas. Entre ellos, el mayor interés lo causan las formas kársticas subterráneas: cuevas, minas y pozos, a veces caracterizados por una estructura muy compleja. Una de las principales condiciones formación de cuevas kársticas Es la presencia de rocas kársticas caracterizadas por una importante diversidad litológica. Entre ellas se encuentran rocas carbonatadas (calizas, dolomitas, cretas, mármoles), rocas sulfatadas (yeso, anhidritas) y rocas halogenadas (sales gemas, sales de potasio). Las rocas kársticas están muy extendidas. En muchos lugares están cubiertos por una fina capa de depósitos arenosos y arcillosos o salen directamente a la superficie, lo que favorece el desarrollo activo de procesos kársticos y la formación de diversas formas kársticas. La intensidad de la formación kárstica también está influenciada significativamente por el espesor de las rocas, su composición química y sus características de ocurrencia.

El agua es la constructora de las cuevas kársticas.

Como ya se mencionó, el constructor de las cuevas kársticas es agua. Sin embargo, para que el agua disuelva las rocas, éstas deben ser permeables, es decir, fracturadas. fractura de roca es una de las principales condiciones para el desarrollo del karst. Si un macizo de carbonatos o sulfatos es monolítico y está formado por variedades de roca sólida sin fracturarse, entonces no se ve afectado por los procesos kársticos. Sin embargo, este fenómeno es raro, ya que las calizas, dolomías y yesos se fracturan por naturaleza. Las grietas que atraviesan los macizos calizos tienen diferentes orígenes. Se destacan las grietas descarga litogenética, tectónica, mecánica y meteorización. Las más comunes son las grietas tectónicas, que suelen atravesar diferentes capas de rocas sedimentarias, sin refractarse durante la transición de una capa a otra y sin cambiar su ancho. La fractura tectónica se caracteriza por el desarrollo de grietas complejas mutuamente perpendiculares de 1 a 2 mm de ancho. Las rocas se caracterizan por la mayor fragmentación y fracturación en zonas de perturbaciones tectónicas. Las precipitaciones atmosféricas, que caen sobre la superficie de un macizo kárstico, penetran en las profundidades de este macizo a través de grietas de diversos orígenes. Al circular por canales subterráneos, el agua lixivia la roca, ensancha gradualmente los pasajes subterráneos y, en ocasiones, forma enormes grutas. El agua en movimiento es el tercer requisito previo para el desarrollo de procesos kársticos. Sin agua, que disuelve y destruye las rocas, no existirían las cuevas kársticas. Es por eso que las características de la red hidrográfica y la singularidad del régimen hidrogeológico determinan en gran medida el grado de dificultad de los estratos kársticos, la intensidad y las condiciones para el desarrollo de las cavidades subterráneas.

Agua de lluvia y nieve derretida

El papel principal en la formación de muchas cavidades kársticas lo desempeña la infiltración e inflación del agua de lluvia y nieve derretida. Tales cuevas - origen corrosión-erosión, ya que la destrucción de la roca se produce tanto por su lixiviación química, y por erosión mecánica. Sin embargo, no se debe pensar que estos procesos ocurren simultánea y continuamente. En diferentes etapas del desarrollo de las cuevas y en diferentes áreas, suele dominar uno de estos procesos. La formación de algunas cuevas está totalmente asociada a procesos de corrosión o erosión. También existen cuevas de corrosión nival, cuyo origen se debe a la actividad de las aguas de nieve derretida en la zona de contacto de la masa de nieve con la roca kárstica. Estos incluyen, por ejemplo, las cavidades verticales relativamente poco profundas (hasta 70 m) de Crimea y el Cáucaso. Muchas cuevas surgieron como resultado del colapso del techo sobre huecos subterráneos erosionados por la corrosión. Algunas cavidades naturales se formaron por lixiviación de rocas por aguas artesianas, minerales y termales que ascendieron a través de grietas. Así, las cuevas kársticas pueden ser de origen corrosivo, corrosivo-erosión, erosión, corrosivo-nival, corrosivo-gravedad (sumidero), hidrotermal y heterogéneo.

Agua de condensación

Un verano me encontré por primera vez en una cueva, y en cueva famosa Petralona, situada al norte de Grecia. Esta cueva es de gran importancia en el campo de la antropología y la paleontología: es aquí, según los científicos griegos, donde se encontró el esqueleto del hombre de Neandertal más antiguo de Europa, que vivió en Europa hace más de 700 mil años. Y desde entonces, la cuestión de la cuna de la humanidad, donde comenzó la humanidad, ha sido controvertida, a pesar de numerosos estudios y pruebas recopiladas.

Pero sobre todo esta cueva griega me llamó la atención por su tamaño y belleza. Aquí vi por primera vez un lago en una cueva, estalactitas, estalagmitas y estancamientos. Al pasar de una sala a otra de esta cueva, pensé en cómo es posible que desde arriba cuelguen “carámbanos”, estalactitas. ¿Por qué tienen formas tan extrañas y no se derriten? Y desde abajo, como árboles, crecen otros "carámbanos": estalagmitas. ¿De qué crecen si hay piedras alrededor? ¿Por qué no caen? ¿Por qué son duros y quebradizos al mismo tiempo, pero húmedos al tacto? ¿Qué pasa si cultivas una estalagmita o estalactita en casa y decoras tu habitación? ¿O tal curiosidad puede resultar útil en la vida cotidiana?

Al regresar a casa, decidí investigar este tema. Y tuvimos que empezar por estudiar el "hábitat" de estas asombrosas formaciones cavernícolas, desde las propias cuevas. Resultó que aquí también había muchas cosas interesantes y emocionantes. Todavía tenía una idea y una información iniciales después de visitar la cueva griega. Nuestro guía habló de manera muy interesante y detallada sobre la cueva en la que me encontraba. Pero, ¿cómo nacen las cuevas? ¿Y por qué aparecen estalactitas y estalagmitas en ellos y en ningún otro lugar? ¿De qué están hechas estas estalactitas?

Durante mi investigación, para resolver los problemas, tuve que estudiar artículos científicos y resultados de investigaciones espeleológicas. La espeleología es una ciencia que se ocupa del estudio de las cuevas. Además, decidí realizar un experimento sobre el cultivo de estalactitas en casa.

Y para comprender la naturaleza de las estalactitas y estalagmitas, primero necesitaba saber todo sobre las cuevas: ¿qué son y cómo se forman? Encontré la información teórica necesaria en enciclopedias y sitios de Internet.

Cuevas. Su educación.

Una cueva es una cavidad natural en la capa superior de la corteza terrestre, que se comunica con la superficie terrestre a través de una o más aberturas de salida transitables por los humanos. Las cuevas más grandes son sistemas complejos de pasillos y salas, cuya longitud total suele alcanzar varias decenas de kilómetros. Las cuevas son objeto de estudio de la espeleología.

Las cuevas han estado asociadas durante mucho tiempo con la historia del desarrollo humano. Ya en la Edad de Piedra las cuevas salvaban a la gente del frío invernal. Pero incluso después de que los antiguos dejaron de usar las cuevas como hogar, las cuevas estaban rodeadas de un aura de lo inusual y extraño. Los griegos creían que las cuevas eran templos de sus dioses: Zeus, Pan, Dionisio y Plutón. En la antigua Roma se creía que las ninfas y las brujas vivían en cuevas. Los antiguos persas y otros pueblos creían que en las cuevas vivía el rey de todos los espíritus terrenales, Mitra. Hoy en día, las vastas y hermosas cuevas atraen a los turistas.

En la naturaleza no existen dos cuevas idénticas. Las cuevas se forman de diferentes formas. Sin embargo, todas las cuevas más grandes del mundo están formadas de forma similar. Algunas grandes cuevas comenzaron a crearse hace 60 millones de años. Llovió a cántaros, los ríos se desbordaron y las montañas monolíticas se derrumbaron lentamente y aparecieron grandes vacíos dentro de las colinas, montañas y rocas (Apéndice 1).

La roca en la que aparecen las cuevas es caliza. Es una roca blanda y puede disolverse con un ácido débil. El ácido que descompone la piedra caliza proviene del agua de lluvia. Las gotas de lluvia que caen absorben dióxido de carbono del aire y del suelo. Este dióxido de carbono convierte el agua en dióxido de carbono.

Por eso, durante millones de años, la lluvia ácida regó las calizas. Goteaban constantemente sobre las montañas y comenzaron a aparecer grietas en ellas. Y las lluvias continuaron cayendo. El agua fluyó ampliando las grietas. Encontró nuevas grietas en el monolito. Las grietas se expandieron hasta convertirse en túneles. Los túneles se cruzaron y aparecieron nichos. Después de millones de años, las cuevas tomaron su forma. Y el agua hizo las cuevas cada vez más grandes.

Algunas cuevas tienen agujeros en el techo (Apéndice 2). Se formaron en el lugar donde una vez se acumuló agua, que luego irrumpió en la cueva. En las cuevas puedes encontrar hileras de galerías, una encima de la otra. A través de algunas cuevas fluyen corrientes de agua; en otras, después de su formación, el agua desciende y la cueva se seca.

Las cuevas están escondidas por todas partes: en las montañas, simplemente en suelos rocosos hechos de rocas blandas. Las cuevas se construyen no sólo con agua, sino también con el viento, las olas del mar y la lava volcánica. Quedan cuevas después de la extracción de sal gema. También hay cuevas de hielo, pero duran poco.

Tipos de cuevas.

Las cuevas se pueden dividir en cinco grupos según su origen. Se trata de cuevas tectónicas, marinas, glaciares, volcánicas y, finalmente, el grupo más grande y extendido, las cuevas kársticas.

Las cuevas tectónicas pueden ocurrir en cualquier roca como resultado de la formación de fallas tectónicas. Como regla general, estas cuevas se encuentran en las laderas de los valles fluviales profundamente excavados en la meseta, cuando enormes masas de roca se desprenden de los lados, formando grietas (sherlops), que a su vez generalmente convergen como una cuña con la profundidad. En ocasiones forman cuevas verticales bastante profundas de hasta 100 m de profundidad. Este tipo de cueva está muy extendida en el este de Siberia.

Las cuevas marinas surgieron bajo la influencia del chapoteo de las olas en los acantilados rocosos a lo largo de la costa (Apéndice 3). Las olas del mar que contenían granos de material duro (guijarros, arena fina) disolvieron los acantilados. Fueron destruidos, socavados año tras año por el oleaje. Algunas cuevas se encuentran bajo el agua. Suelen ser el resultado de la actividad del agua subterránea, que arrastra rocas blandas, por ejemplo, la misma piedra caliza.

Las cuevas glaciares se encuentran en muchos glaciares y se forman dentro de los glaciares por el agua de deshielo (Apéndice 4). El agua de deshielo es absorbida por el glaciar a lo largo de grandes grietas o en la intersección de grietas. En este caso, se forman pasajes por los que a veces puede pasar una persona. Estas cuevas tienen forma de pozo y alcanzan profundidades de 100 metros o más. En 1993 se descubrió y exploró el gigantesco pozo glaciar “Izotrog” con una profundidad de 173 metros.

Un tipo especial de cuevas glaciares son las cuevas formadas en un glaciar en el punto donde bajo tierra aguas termales. Como el agua está caliente, es capaz de crear galerías voluminosas. Estas cuevas no se encuentran en el propio glaciar, sino debajo de él, ya que el hielo se derrite desde abajo. Las cuevas glaciares termales se encuentran en Islandia y Groenlandia y alcanzan tamaños importantes.

Las cuevas volcánicas o de lava ocurren durante las erupciones volcánicas (Apéndice 5). El flujo de lava, a medida que se enfría, se cubre con una costra dura, formando un tubo de lava, dentro del cual todavía fluye roca fundida. Una vez finalizada la erupción, la lava sale del tubo por el extremo inferior y queda una cavidad dentro del tubo. Está claro que las cuevas de lava se encuentran en la superficie misma y, a menudo, el techo se derrumba.

Sin embargo, las cuevas de lava pueden alcanzar tamaños muy grandes. Como, por ejemplo, la cueva Kazumura en Hawaii: 65,6 km de largo y 1100 m de profundidad. Y la cueva volcánica más grande del mundo, la Cueva de Loe Verdes, se encuentra en una de las Islas Canarias.

La mayoría de estas cuevas son las cuevas kársticas (Apéndice 6). Son las cuevas kársticas las que tienen mayor extensión y profundidad.

Las cuevas se forman debido a la disolución de las rocas por el agua. Por lo tanto, las cuevas kársticas se encuentran sólo donde se encuentran rocas solubles: piedra caliza, mármol, tiza, yeso y sal. La piedra caliza, y especialmente el mármol, se disuelven muy mal en agua destilada pura. La solubilidad aumenta varias veces si el dióxido de carbono disuelto está presente en el agua y, en la naturaleza, siempre está disuelto en agua. Sin embargo, la piedra caliza todavía se disuelve mal en comparación con, por ejemplo, el yeso o, especialmente, la sal. Pero resulta que esto tiene un efecto positivo en la formación de cuevas ampliadas, ya que las cuevas de yeso y sal no sólo se forman rápidamente, sino que también colapsan rápidamente.

Las cuevas son un mundo especial que no tiene análogos en la superficie. En las cuevas no hay invierno ni verano. La temperatura es siempre la misma. En cuevas frías oscila entre +2 y +8 grados, y en cuevas cálidas y calientes, entre +15 y +28.

Resulta que el aire de las cuevas es estéril. Contiene mil veces menos microbios que en la superficie. Resulta que los isótopos de carbono radiactivos penetran en las cuevas junto con el agua subterránea. Hacen que las estalactitas brillen, ionicen el aire y maten los microbios.

La cueva más larga del mundo, Flint Mammoth, se encuentra en Estados Unidos, en el estado de Kentucky. La longitud de todos sus corredores es de más de 550 kilómetros. Y la cueva más profunda se encuentra en Abjasia: la cueva Krubera-Voronya. Una persona puede descender 2 kilómetros por él.

A pesar de que ya se sabe mucho sobre las cuevas, a los científicos les esperan nuevos descubrimientos. Cada cueva tiene pasadizos, grietas y corredores que los espeleólogos aún no conocen. Piensan que ya lo han estudiado todo, pero de repente un día notan un espacio detrás de un bloque de piedra, y detrás de él hay un corredor, más allá del cual hay varios metros más de belleza de cueva.

Como resultado de estos estudios podemos concluir que existen varios tipos de cuevas, pero las más comunes son las kársticas. Para formar una cueva es necesaria una cantidad suficiente de sedimentos de agua y una forma favorable del relieve, es decir, los sedimentos de un área grande deben caer dentro de la cueva, y la entrada a la cueva debe ubicarse notablemente por encima del lugar donde se se descargan aguas subterráneas.

Estalactitas, estalagmitas y estancamientos

El agua es una gran fuerza. Ella afila la piedra cuando se abre camino, construye galerías y luego las abandona, socava las rocas y éstas se hunden, se derrumban, se mueven. Así nacen las propias cuevas. Sin embargo, ¡el agua no es sólo constructora, sino también artista y escultora!

Las cuevas están hechas de diferentes rocas, el agua introduce en ellas diferentes partículas y están construidas con diferentes materiales: calcita, yeso, sal gema. La disolución y destrucción de rocas sedimentarias por el agua se llama karst, un proceso kárstico.

El proceso kárstico tiene dos caras: el agua disuelve la roca en un lugar, la transfiere a otro y allí, a partir de la misma roca, se crean hermosas formaciones sinterizadas: estalactitas y estalagmitas.

Las estalactitas (del griego stalaktós, que fluyen gota a gota) son formaciones de goteo que cuelgan en forma de carámbanos cónicos, cortinas, franjas curvas o tubos huecos de las bóvedas y partes superiores de las paredes de cuevas kársticas u otros huecos subterráneos (Apéndice 7).

Estalagmitas (del griego stálagma - gota), formaciones de goteo de formas columnares, cónicas y otras, que se elevan desde el fondo de cuevas y otras cavidades kársticas subterráneas (Apéndice 8).

Los estancados son formaciones de gotas en forma de columnas que aparecen en las cuevas cuando se conectan estalactitas y estalagmitas (Apéndice 9).

¿Cómo se forman? Una gota de lluvia, que se filtra a través de una grieta en la roca, disuelve un trozo de piedra. Por tanto, cada una de esas gotas contiene partículas de piedra caliza u otros minerales. Al disolver la piedra caliza, el agua le quita el mineral calcita. Una gota de una solución saturada de calcita, a través de las grietas más pequeñas, llega al techo de una cueva ya creada y cuelga de ella (Apéndice 10).

Poco a poco, muy lentamente, la gota se evapora y la partícula de calcita u otro mineral que trajo se deposita en una fina película en el techo. Después de un tiempo, la siguiente gota llega a este lugar y nuevamente deposita calcita. A medida que crecen, los granos de calcita primero se convierten en un tubo delgado y transparente que está vacío por dentro. ¿Por qué vacío? Sí, porque la gota en sí está vacía por dentro.

Pero entonces un grano de arena se mete en la gota y obstruye el tubo. Luego, otras gotas comienzan a fluir alrededor de este tubo por todos lados y crece un carámbano de piedra, al igual que uno de hielo: una estalactita.

Pero las gotas llegan de manera desigual, de un lado a otro, y la estalactita no es del todo redonda. Y luego llueve sobre la superficie, el agua se ensucia, la estalactita se oscurece. La lluvia paró, el agua volvió a estar clara y la siguiente capa de estalactita adquirió un color diferente. Si lo cortas, el corte tendrá los mismos anillos que un árbol, pero no anuales. Simplemente hay más agua en primavera y otoño y la estalactita crece más rápido. El agua es más oscura y el anillo es más oscuro, hay menos agua y el crecimiento se ha detenido (Apéndice 11).

Incluso encontré la fórmula química del proceso de formación de estalactitas. Aquí está: CaCO3 + H2O + CO2 Ca2+ + 2 HCO3

Pero no toda la calcita se deposita en el techo y da lugar a estalactitas. Por su propio peso, algunas gotas caen al suelo y una estalagmita crece desde abajo hacia la estalactita. Cuando una estalactita y una estalagmita se conectan y crecen juntas, se forma una columna de calcita: un estancamiento. Tanto las estalactitas como las estalagmitas y las columnas son muy grandes: decenas de metros de altura y varios metros de diámetro.

Las gotas de agua que caen sobre ellos forman arroyos que fluyen alrededor de las columnas por todos lados, y luego aparecen manchas en forma de nervaduras. Si las gotas caen por la pared de la cueva, aparecen depósitos no menos sorprendentes en forma de cascadas de piedra, banderas y otras formaciones fantásticas.

A veces aparecen en las cuevas depósitos de formas completamente inesperadas. De repente, las estalactitas comienzan a crecer al azar, creando extraños entrelazamientos de piedras. En el suelo y las paredes aparecen flores de estalactitas de piedra y yeso increíblemente hermosas: coralitas, cristalictitas y helictitas (Apéndice 12).

Cuando hay un desequilibrio en el flujo de la solución (por ejemplo, gotea desde arriba, pero tan poco que las gotas se extienden inmediatamente como una película), surgen formas híbridas y la estalagmita florece como un arbusto. En este caso surgen una amplia variedad de formas de transición, formas poliminerales y mucho más. Por ejemplo, puedes encontrar formaciones que copian exactamente la arquitectura de los nidos de avispas. Y la red de yeso, que es más delgada que un cabello humano, se desmorona hasta convertirse en polvo con la más mínima vibración del aire.

Miles de millones de gotas durante millones de años crearon en la cueva todo un bosque de estalactitas, estalagmitas, una fantástica decoración interior de columnas y cortinas de piedra caladas, banderas y cascadas (Apéndice 13).

En el suelo de la cueva, el agua que fluye también deposita calcita y forma “baños” de diversas formas y colores. Las partículas más pequeñas de sales de diversos minerales y metales (cobre, cobalto, hierro) hacen que las manchas sean de color rosa, amarillo, azul, rojo, zanahoria y negro. Las llamadas perlas de las cavernas rara vez se encuentran en los “baños”. Se forma de la misma forma que el agua de mar, pero no en forma de concha. A veces, las perlas de las cavernas alcanzan entre tres y cinco centímetros de diámetro, casi como una pelota de ping-pong, pero esto es muy raro.

En las cuevas kársticas puedes encontrar una gran variedad de estalactitas. Por ejemplo, las estalactitas tubulares, también conocidas como pasta. Durante siglos, un canal que recorría toda su longitud automáticamente llevó a los investigadores a creer que la estalactita se alimentaba a través de este canal. Pero resultó que este no es el caso en absoluto. Resultó que el canal es solo una consecuencia de la cristalización a lo largo del perímetro de la gota desprendida. Es por eso que las nuevas estalactitas que crecen en lugar de las rotas no continúan el tubo original, sino que crecen ligeramente hacia un lado, donde es más conveniente que gotee el agua.

Las más espectaculares de las estalactitas son las cortinas (Apéndice 14) que aparecen en las paredes inclinadas. Es entonces cuando la estalactita en crecimiento comienza a influir en el punto de desprendimiento de la gota, y se vuelve móvil, moviéndose al menor capricho de una corriente de agua y fijando en su forma elegantemente retorcida la dirección de estas corrientes, hacia donde deben fluir.

Cuando un mineral cambia, digamos de calcita a yeso, la cueva cambia, quedando irreconocible (Apéndice 15). El yeso tiene una química de cristalización diferente. Por lo tanto, en una cueva de este tipo, las formaciones de yeso "crecen": "candelabros de cristal" (Apéndice 16) y "abetos cubiertos de nieve" de yeso.

Están formados de una manera sumamente notable. La cueva también tiene estaciones secas y húmedas, y el yeso es un mineral muy soluble. Cuando la humedad se deposita en la superficie, el yeso se disuelve. Cuando la humedad se evapora, el yeso cristaliza. Al agua "le encanta" asentarse en las depresiones y evaporarse de las repisas; esto es física elemental. Y luego resulta que la cavidad interna de la estalagmita continúa disolviéndose y la superficie exterior continúa creciendo, además, formando arbustos ramificados de cristales. Aparecen esos mismos “abetos cubiertos de nieve”. Cuando la pared se vuelve más delgada de modo que la estalagmita ya no soporta su propio peso, entonces “muriendo” cae dentro de sí misma, proporcionando sus propias “reservas” de yeso para el crecimiento de otras formaciones.

Se necesita mucho tiempo para crear toda esta extraordinaria belleza subterránea. Los científicos han calculado que, en promedio, una estalactita crece cuatro décimas de milímetro por año y en cien años crece sólo cuatro centímetros. Y después de 100 años, aparecerá en este lugar un carámbano de piedra: una estalactita de 4 centímetros de largo. Y cada 100 años la estalactita crecerá en la misma cantidad. Y debajo, donde cayó la gota, crecerá una torre de piedra, una estalagmita. Después de millones de años, la estalactita y la estalagmita se unirán y se convertirán en una columna resplandeciente. ¡Esto significa que una persona que rompió un carámbano de piedra de un metro de largo destruyó lo que la naturaleza había estado creando durante aproximadamente dos mil quinientos años!

Así, durante la investigación, aprendí que las estalactitas, estalagmitas y estancamientos son formaciones de goteo en cuevas. El proceso de formación de estalactitas y estalagmitas es un proceso químico complejo, que consiste en que el agua disuelve la roca, la transporta a otro lugar y después de un tiempo la deposita nuevamente, creando formaciones de sinterización. Este proceso dura cientos, miles de años.

Otros misterios de las cavernas

La paleontología es una ciencia que se ocupa del estudio de plantas y animales fósiles. Los fósiles son restos de animales que vivieron hace millones de años y que han sobrevivido hasta nuestros días. Es principalmente a través del estudio de los fósiles que sabemos cómo era el mundo animal hace cientos de millones de años.

Al inicio de mi trabajo ya dije que el estudio de las cuevas es de gran importancia científica en paleontología, mineralogía, antropología y arqueología. Esto lo confirma el descubrimiento más ruidoso e interesante del siglo XX: el descubrimiento de la cueva de Petralona en el norte de Grecia. Yo mismo estaba en esta cueva, y se convirtió Punto de partida para mí en el estudio del mecanismo de formación de cuevas y estalactitas. Por eso, quiero hablar brevemente de ello (Apéndices 17-24).

En 1959, en la península de Calcídica, en el norte de Grecia, a una altitud de 250 metros sobre el nivel del mar, al pie del monte Katsika, se descubrió la entrada de una cueva. Todo sucedió completamente por casualidad, un pastor llamado Petralona se encontraba cuidando ovejas en la zona. Un día, al oír el suave murmullo del agua, decidí examinar con atención el pie de la montaña y encontré la entrada a una cueva. Los especialistas llevaron a cabo más investigaciones, en particular el famoso antropólogo griego Aris Poulianos, quien más tarde construyó un museo paleontológico junto a la cueva y, a veces, incluso realiza él mismo excursiones. Tuve suerte, también lo vi cuando estaba de excursión.

El área de la cueva es de 10 mil metros cuadrados, la longitud total de los pasillos (pasajes) es de 1.500 metros. Una ruta turística, abierto al público, está todavía a sólo 600 metros. Los hallazgos que se descubrieron en el interior de esta cueva supusieron una auténtica revolución en la antropología. En 1960, un año después de la apertura de la cueva, se descubrieron en su interior el cráneo y el esqueleto del hombre de Neandertal europeo más antiguo, llamado Archanthropus. Los resultados del primer estudio del cráneo se presentaron en el Congreso Internacional de Antropólogos celebrado en Moscú en 1964 y causaron una gran impresión entre los especialistas.

Además, en la cueva se encontraron huesos fosilizados, herramientas de piedra y restos de animales (osos, hienas, tortugas, rinocerontes, leones e incluso una jirafa). Y otro hallazgo inusual de la cueva de Petralona son los restos de incendios y cenizas que tienen 1 millón de años. Según los científicos, estos son los vestigios más antiguos del uso del fuego por parte del hombre.

Hasta hace poco, se creía que la edad de la humanidad era de 3,5 a 4 millones de años y que su tierra natal era África. Sin embargo, los hallazgos de la cueva de Petralone y su datación permiten suponer que la cuna de la humanidad es el sudeste de Europa, y que el hombre apareció hace 11-12 millones de años en Grecia. Todos los hallazgos de la Cueva de Petralona se exhiben en el museo antropológico construido al lado de la cueva.

De hecho, hay muchos misterios y secretos en las cuevas. Como descubrí durante mi investigación, el mundo animal de las mazmorras es inusual e interesante. Incluso el hombre primitivo conocía y dibujaba en las paredes los animales que vivían en las cuevas: el león de las cavernas, la hiena y el oso de las cavernas. Por cierto, dibujos rupestres También contienen mucha información interesante para los científicos (Apéndice 25).

Los animales antiguos se extinguieron hace mucho tiempo, la gente abandonó las cuevas, pero las cuevas en sí no estaban vacías. Las investigaciones biológicas serias sobre el mundo subterráneo no comenzaron hasta 1831, cuando se encontró el primer escarabajo de las cavernas. Desde entonces se han descubierto muchas criaturas cavernícolas diferentes, tanto acuáticas como terrestres. Se trata de troglobiontes, que significa "cavernícolas": crustáceos, peces, cochinillas, ciempiés, arañas, pseudoescorpiones y otros insectos.

La adaptación de los organismos vivos a la vida cavernícola es muy compleja y diversa. En comparación con sus parientes terrestres, tienen cuerpos más largos y delgados, patas y antenas más alargadas, son transparentes e incoloros. Como en las cuevas no hay luz, no necesitan visión y por tanto no tienen ojos. En las cuevas se encuentran escarabajos ciegos, peces, anfibios, cangrejos de río e incluso moscas ciegas y sin alas. El aire de las cuevas está saturado de humedad y, por tanto, los troglobiontes pueden vivir tanto en el agua como en la tierra.

Según los científicos, los animales e insectos entraron en las cuevas debido al cambio climático en la Tierra, concretamente durante el tiempo frío. Así, la mayoría de los habitantes de las cavernas modernas son representantes de épocas pasadas, fósiles vivientes que ya no se encuentran en la superficie, pero que han conservado la apariencia y los hábitos de milenios pasados.

Sin embargo, la mayoría de los amantes oscuros pasan sólo una parte de sus vidas bajo tierra. Por ejemplo, las mariposas sólo pasan el invierno en cuevas. Y algunas especies de saltamontes, que son nocturnos, permanecen allí todo el día. Esto incluía al oso de las cavernas, porque la cueva era sólo un lugar de descanso para él. La hiena y el león pasaron aún menos tiempo en las cuevas. A diferencia del oso de las cavernas, nunca se adentraron mucho en la cueva, sino que permanecieron cerca de la entrada.

Los tesoros de las cuevas son otro misterio y misterio de las cuevas. Durante muchos milenios, leyendas y cuentos hablan de tesoros escondidos en cuevas. Los huesos de cazadores de tesoros perdidos que nunca lograron encontrar tesoros se han encontrado bajo tierra más de una vez. Una de las cuevas de los Tatras checos se llama la Cueva de los Buscadores de Tesoros. Y hay muchísimas leyendas sobre tesoros piratas escondidos, incluso en cuevas. Pero cada leyenda tiene algo de verdad.

CONCLUSIÓN

El objeto de mi investigación fueron las cuevas y sus misterios, los principales de los cuales son las estalactitas, estalagmitas y estalagmitas, el mecanismo de su formación y la posibilidad de crearlas en las condiciones cotidianas, es decir, en casa. Al comienzo de mi trabajo, tenía la intención de realizar un experimento sobre dicho cultivo. Pensé que estudiando la naturaleza y el mecanismo de formación de estalactitas podría hacer lo mismo yo mismo. Pero incluso durante la investigación teórica, me di cuenta de que es imposible cultivar una estalactita real en casa.

Para hacer crecer una estalactita se requieren varias condiciones muy esenciales. Es decir, una cueva con una determinada topografía y microclima, un flujo constante de agua, presencia de dióxido de carbono y, lo más importante, varios cientos e incluso miles de años. La vida humana no es suficiente para repetir un fenómeno tan extraordinario y hermoso como una estalactita o estalagmita. Sólo queda una cosa por hacer: admirar y apreciar.

Según los resultados de mi investigación, puedo sacar la conclusión principal: existen tales fenomenos naturales, que una persona debe estudiar, apreciar, pero no es necesario repetirlos ni utilizarlos en su vida. Quizás algún día la gente invente una máquina del tiempo o un acelerador del tiempo y luego puedan acelerar artificialmente el proceso natural de crecimiento de las estalactitas, pero surge la siguiente pregunta: ¿es necesario?

¿Por qué necesito este conocimiento? ¿Pueden serme útiles en la vida? Creo que sí. Y principalmente para comprender mejor el mundo, para ver y apreciar la belleza que la naturaleza puede crear. Y además, de repente el clima en el Planeta volverá a cambiar drásticamente y la gente tendrá que volver a las cuevas. Con este conocimiento, me resultará más fácil sentirme cómodo allí y ayudar a los demás.

Antes de responder a la pregunta “¿Cómo se forman las cuevas?”, es necesario entender qué son las cuevas y cómo son.

Las cuevas son espacios vacíos en formaciones rocosas subterráneas o bajo el agua, así como sobre el suelo. Las cuevas pueden ser pasantes con varias aberturas o con una. Se dividen en horizontales, verticales, inclinados y de un solo nivel o de varios niveles. Los tamaños de las cuevas también varían. Sucede que la cueva se extiende a lo largo de muchos kilómetros, sube o baja incluso bajo el agua de un río subterráneo. Pero la diferencia más importante entre una cueva y otra es el material del que están hechas y cómo se formaron.

Entonces, el grupo más grande de cuevas es Karst. Se dividen en cuevas de mármol, sal, cristal, yeso y piedra caliza, entre otras. Estas cuevas se forman debido a la disolución de varias rocas en el agua y muchas de ellas tienen sus propias estalactitas y estalagmitas.

Los evolucionistas sostienen que el factor principal que creó estas cuevas es el agua subterránea saturada de dióxido de carbono, que se filtra a través de las grietas de las capas de piedra caliza. Este proceso, en su opinión, lleva millones de años. Pero recientemente se ha conocido otro factor que lava las cuevas mucho más rápido: el ácido sulfúrico.

También hay cuevas erosionadas por el agua (junto línea costera), que son arrastrados mecánicamente por el agua con grandes granos de arena, fragmentos de piedra, etc. Las cuevas tectónicas se forman a las orillas de los ríos en lugares de fallas tectónicas.

Las cuevas volcánicas aparecen durante las erupciones volcánicas, cuando la lava se endurece, creando una especie de tubería por la que sigue fluyendo, formando vacíos. Las cuevas en los respiraderos volcánicos también son volcánicas. Durante el diluvio global, llamado en la Biblia el Diluvio de Noé, se produjo una actividad volcánica mundial, como resultado de lo cual se formaron muy rápidamente muchas cuevas de este tipo.

Instituto Estatal de Acero y Aleaciones de Moscú

Sucursal Vyksa

(Universidad de Tecnologia)

resumen sobre el tema

física del cristal

Sobre el tema: “Formación de cuevas y karsts”

Estudiante: Pichugin A.A..

Grupos:MO-07 (MFM)

Profesor: Lopatin D.V.

Moscú 2008

I. información general sobre cuevas y karsts

II. Hipótesis sobre el origen de las zonas kársticas

III. Condiciones para la formación de cuevas.

IV. Tipos de cuevas:

1. Cuevas kársticas

2. Cuevas tectónicas

3. Cuevas de erosión

4. Cuevas glaciares

5. Cueva de lava

V. Cuevas en la región de Baikal

VI. La cueva Kyzylyarovskaya lleva su nombre. GEORGIA. Maksimovich.

Información general sobre cuevas y karsts.

Karso(del alemán Karst, que lleva el nombre de la meseta alpina de piedra caliza Kras en Eslovenia): un conjunto de procesos y fenómenos asociados con la actividad del agua y expresados en la disolución de las rocas y la formación de huecos en ellas, así como en una especie de relieve. Formas que surgen en zonas compuestas por rocas relativamente fácilmente solubles en agua (yeso, caliza, mármol, dolomita y sal gema).

Las formas de relieve negativas son las más características del karst. Según su origen, se dividen en formas formadas por disolución (superficiales y subterráneas), erosivas y mixtas. Según la morfología, se distinguen las siguientes formaciones: karsts, pozos, minas, fallas, embudos, barrancos kársticos ciegos, valles, campos, cuevas kársticas, canales kársticos subterráneos. Para el desarrollo del proceso kárstico son necesarias las siguientes condiciones: a) la presencia de una superficie plana o ligeramente inclinada para que el agua pueda estancarse y filtrarse a través de grietas; b) el espesor de las rocas kársticas debe ser significativo; c) El nivel del agua subterránea debe ser bajo para que haya suficiente espacio para el movimiento vertical del agua subterránea.

Según la profundidad del nivel freático, el karst se distingue entre profundo y poco profundo. También hay karst “desnudo” o mediterráneo, en el que las formas de relieve kárstico están desprovistas de suelo y cubierta vegetal (por ejemplo, Montaña Crimea), y el karst “cubierto” o centroeuropeo, en cuya superficie se conserva la corteza erosionada y se desarrolla el suelo y la cubierta vegetal.

El karst se caracteriza por un complejo de formas de relieve superficiales (cráteres, canteras, trincheras, cuencas, cavernas, etc.) y subterráneas (cuevas kársticas, galerías, cavidades, pasajes). La transición entre las formas superficiales y subterráneas son los pozos kársticos poco profundos (hasta 20 m), los túneles naturales, los pozos o las fallas. Los sumideros kársticos u otros elementos kársticos superficiales a través de los cuales fluye el agua superficial hacia el sistema kárstico se denominan ponores.

KARST, meseta de piedra caliza: un complejo de irregularidades, afloramientos rocosos convexos, depresiones, cuevas, arroyos desaparecidos y desagües subterráneos. Ocurre en rocas solubles en agua y erosionadas. El proceso es típico de la piedra caliza, así como de los lugares donde las rocas son arrastradas. Muchos ríos son subterráneos y también hay muchas cuevas y grandes cavernas. Las cuevas más grandes pueden colapsar y formar un desfiladero o desfiladero. Poco a poco se puede eliminar toda la piedra caliza. El fenómeno lleva el nombre de la meseta kárstica de la antigua Yugoslavia. Los sistemas kársticos característicos están ampliamente representados en Montañas de Crimea y en los Urales.

El karst se puede observar en los Alpes occidentales, en los Apalaches (EE.UU.) y en el sur de China, porque las capas de rocas calizas, compuestas primero por una capa de calcita (carbonato de calcio), de hasta 200 m de espesor, fueron parcialmente erosionadas por el agua. El dióxido de carbono de la atmósfera se disolvió en la lluvia y contribuyó a la formación de ácido carbónico débil, que a su vez contribuyó a la erosión de las rocas, especialmente a lo largo de las líneas y capas de división, incrementándolas hasta la formación de cuevas kársticas, valles que surgieron como resultado del derrumbe de las paredes de las cuevas, que con un mayor proceso de desarrollo pueden convertirse en gargantas, y finalmente quedan restos de piedra caliza no erosionada, característicos de un paisaje kárstico.

Cueva- una cavidad natural en la capa superior de la corteza terrestre, que se comunica con la superficie de la tierra mediante una o más aberturas de salida transitables por los humanos. Las cuevas más grandes son complejos sistemas de pasillos y salas, a menudo con una longitud total de hasta varias decenas de kilómetros. Las cuevas son objeto de estudio de la espeleología.

Las cuevas se pueden dividir en cinco grupos según su origen. Estas son cuevas tectónicas, cuevas de erosión, cuevas de hielo, cuevas volcánicas y, finalmente, el grupo más numeroso, las cuevas kársticas. Las cuevas en la zona de entrada, con una morfología adecuada (entrada horizontal espaciosa) y una ubicación (cerca del agua), fueron utilizadas por los antiguos como viviendas confortables.

HIPÓTESIS SOBRE EL ORIGEN DE LAS ZONAS KÁRSICAS

Es decir, existe la hipótesis de que:

En la antigüedad, hace 300-400 millones de años, en agua de mar Hubo un proceso de crecimiento y muerte de organismos vivos que utilizaban intensamente el calcio para construir sus caparazones. El agua era una solución saturada de carbonato de calcio. Las conchas muertas se hundieron hasta el fondo y se acumularon junto con los sedimentos que precipitaron fuera de la solución como resultado del cambio climático;

Durante millones de años, la masa de piedra caliza se acumuló en capas en el fondo;

Bajo presión, el sedimento de piedra caliza cambió su estructura, convirtiéndose en piedra situada en capas horizontales;

En el momento del movimiento de la corteza terrestre, el mar retrocedió y el antiguo fondo se convirtió en tierra seca;

Eran posibles dos escenarios para el desarrollo de los acontecimientos: 1) las capas permanecían casi horizontales y sin perturbaciones (como cerca de Moscú); 2) el fondo se abultó formando montañas, mientras que se violó la integridad de las capas de piedra caliza y se formaron en ellas numerosas grietas transversales y fallas. Así se formó la futura región kárstica.

Esta hipótesis se ve confirmada por los hallazgos de restos de conchas antiguas y otros antiguos organismos vivos en la capa de piedra caliza. Sea como fuere, está claro que las cuevas y las rocas donde se forman están muy relacionadas con la vida antigua en la Tierra.

CONDICIONES PARA LA FORMACIÓN DE CUEVAS

Existen tres condiciones principales para la formación de cuevas kársticas:

1. Presencia de rocas kársticas.

2. La presencia de procesos de formación de montañas, movimientos de la corteza terrestre en la zona de distribución de rocas kársticas, como resultado, la presencia de grietas en el espesor del macizo.

3. Presencia de agua circulante agresiva.

Sin ninguna de estas condiciones, no se producirá la formación de cuevas. Sin embargo, estas condiciones necesarias pueden verse superpuestas por las características locales del clima, la estructura del relieve y la presencia de otras rocas. Todo esto lleva a la aparición de cuevas. varios tipos. Incluso en una cueva hay varios elementos "compuestos" que están formados de diferentes maneras. Los principales elementos morfológicos de las cuevas kársticas y su origen.

Elementos morfológicos de las cuevas kársticas:

Abismos verticales, pozos y pozos,

Cuevas y meandros inclinados horizontalmente,

Laberintos.

Estos elementos surgen en función del tipo de perturbaciones en el espesor del macizo kárstico.

Tipos de infracciones:

Fallos y averías, grietas:

Lecho,

En el límite de rocas kársticas y no kársticas,

Tectónico (generalmente transversal),

Las llamadas grietas de empuje lateral.

Esquema de formación de elementos verticales de cuevas (pozos, pozos, abismos): Lixiviación.

Los pozos se forman en la intersección de grietas tectónicas, en el punto mecánicamente más débil del macizo. Allí se absorbe el agua de la precipitación atmosférica. Y lentamente disuelve la piedra caliza; A lo largo de millones de años, el agua ensancha las grietas, convirtiéndolas en pozos. Esta es una zona de circulación vertical de agua subterránea.

Pozos nivales (de la superficie del macizo):

En invierno, las grietas se tapan con nieve, luego se derrite lentamente, es agua agresiva, erosiona y expande intensamente las grietas, formando pozos en la superficie de la tierra.

Formación de pasajes inclinados horizontalmente:

El agua, habiendo penetrado a través de la capa (capa) de roca kárstica, llega a la grieta del lecho y comienza a extenderse a lo largo del plano de "inmersión" de las capas. Se produce el proceso de lixiviación y se forma un pasaje subhorizontal. Luego, el agua llegará a la siguiente intersección de grietas tectónicas y nuevamente se formará un pozo vertical o una repisa. Finalmente, el agua alcanzará el límite de las rocas kársticas y no kársticas y luego se extenderá sólo a lo largo de este límite. Generalmente ya está fluyendo aquí. Rio subterraneo, hay sifones allí. Esta es una zona de circulación horizontal de agua subterránea.

Formación de pasillos.

Los pasillos se encuentran en zonas de fallas: grandes perturbaciones mecánicas en el macizo. Las salas son el resultado de procesos alternos de formación de montañas, lixiviación y nueva formación de montañas (terremotos, deslizamientos de tierra).

A veces se activan mecanismos adicionales:

Eliminación mecánica de fragmentos de roca mediante corrientes de agua.

El efecto de la presión de las aguas termales (Nueva Cueva de Athos).