Статья опубликована в журнале "Мир Камня (World of Stones)", 1993, ╧2 на 2-х языках.

Иллюстрации к статье не привожу, их разве что с журнала теперь сканировать, а это отстой. Однако большая их часть имеется в "фотогалереях" с гораздо лучшим качеством сканирования и подготовки...

переход к английской версии (правда, дурно переведенной)

Владимир Мальцев

Минералы системы карстовых пещер Кап-Кутан (юго-восток Туркменистана).

Геология массива.

Геологически хребет Кугитангтау устроен сравнительно просто. Это единая горст-мегантиклиналь, практически не осложненная наложенными структурами, срезанная куэстой с востока и имеющая пологое плато на западном склоне, захватывающее высоты от 300 до 3000 м. Плато бронировано известняками кугитангской свиты (верхняя юра, оксфорд и частично келловей) мощностью до 500 метров, в которых и заложены исследуемые пещеры. Местами на плато имеются останцы гипс-ангидритовых отложений гаурдакской свиты (киммеридж-титонских), которые также карстуются, но пещеры в них особого интереса не представляют. Под известняками залегает мощная толща флишевых отложений, не являющихся водоупором. Под куэстой флиши прорываются гранитоидным батолитом и одним вулканогенным массивом, который по всей видимости прорывал и срезанную часть известняков, оставив в руслах каньонов, проходящих сквозь современный гребень, агатовые гальки.

Плато рассечено несколькими сотнями каньонов глубиной до 300-400 метров и длиной до 30 км. Некоторые каньоны вскрывают верхние этажи пещер, но в основном пещеры полностью расположены ниже каньонов и достаточно свободно под ними проходят. Поверхностные формы карста (воронки, поноры и т.д.) отсутствуют полностью.

Известняки довольно интересные - очень плотные, слегка мраморизованные и интенсивно прокремненные. Обычный карстовый процесс в них практически не может развиваться, что и обуславливает прохождение пещер в первых метрах под днищами каньонов без даже мелких перехватывающих поноров. Имеются пропластки с сидеритовыми конкрециями, отдельные включения серы, многочисленные жилы низкотемпературного кальцита и флюорита. Имеется некоторое количество сульфидных жил (свинцово-цинковых), часть которых раньше разрабатывалась. Встречаются единичные жилки с целестином.

Тектоника также проста. Существенную роль играет только система взбросов, почти параллельных оси хребта и формирующих горстовые блоки. Каждый такой взброс (амплитуда 40-300 м.) хорошо прослеживается в рельефе и пересекает плато наискосок, одновременно деля его на выраженные верхний и нижний блок. Остальные тектонические нарушения имеют амплитуду смещения не больше первых метров.

Гидрогеология и карст.

Глубинный карст хребта Кугитангтау - трехстадийный. Первая стадия развивалась в равнинных условиях в верхнемеловое по некоторым оценкам время. Сформированные полости по всей видимости представляли собой большой лабиринт фреатического перетока между двумя реками или из реки в море (типа лабиринтовых пещер Подолии). Довольно быстро полости были полностью кольматированы глинистыми отложениями, что, собственно, их и сохранило при поднятии хребта, начавшееся в палеогене.

Активизация второй стадии карста прошла в среднечетвертичное время, отличавшееся достаточно влажным климатом. Гидрогеологически это выглядело довольно интересно. В нижней зоне хребта дождевая вода собиралась в поверхностные русла и быстро уходила практически не имея времени для фильтрации вглубь массива из-за слабой карстуемости известняка. Так нарабатывались каньоны. В верхней зоне (более влажной и со снеговым покровом более полугода) фильтрация по трещинам была соответственно гораздо активнее, хотя и не приводила к мощному карстовому процессу. Интересное начиналось дальше. Профильтровавшаяся вода, двигаясь вдоль склона вниз, доходила до ближайшего взброса и двигалась вдоль его сместителя, захватывая при этом достаточно в глубину, чтобы достичь древних кольматированных полостей, в которых карстовый процесс уже мог активно развиваться по отложениям. Таким образом создались условия для повторной проработки напорными водами древних полостей вблизи взбросов в их нижних крыльях. Каждый взброс соответственно контролирует одну систему современных пещер и Кап-Кутан - одна из этих систем. Пока она обследована приблизительно на 5% площади. Остальные системы (около 10) имеют совсем небольшие обследованные фрагменты.

На этой стадии, характеризующейся также активизацией тектонических процессов в регионе, в части пещер были периоды вторжения в них термальных растворов, оставившие очень интересные с точки зрения минералогии следы.

Воды из взбросов, не поглощенные пещерами, разгружались источниками у подножия хребта, а поглощенные разгружались в большие фреатические коллекторы под равниной, заложенные в гипсах гаурдакской свиты и двигались по этим коллекторам и отчасти фильтрацией в сторону р. Аму-Дарья, выходя источниками на удалении до 10 км от подножия гор.

Третья стадия карстообразования, продолжающаяся и сейчас, по гидрогеологии копирует предыдущую, но отличается гораздо меньшим количеством воды, совершенно недостаточным для нормального карстового процесса. Развитие же пещер, в том числе наработка новых объемов, продолжается в сухих верхних этажах за счет элементов внутреннего круговорота воды и химических, а также биохимических факторов (бактериальный цикл серы, поддерживаемый им вторичный фторный цикл и др.), речь о которых пойдет ниже.

Любопытны подравнинные коллекторы. В гипсах за счет бактериальной активности идет наработка серы и соответственно по мере удаления от точки подпитки вода обогащается сероводородом. Некоторые из источников (например, Кайнар-Бобо, частично разгружающий систему Кап-Кутан в 9 км от ее выхода под равнину) интенсивно сероводородны. Это имеет одно очень интересное следствие. Местный обычай запускать в любой питьевой источник карпов мог бы погубить всю троглобионтную аквафауну, но то, что коллектор разделен на части сероводородными барьерами, сохранил часть ее, как, например, открытого автором этой статьи в 1981 году Кугитангского слепого гольца - единственную слепую рыбу в фауне бывшего СССР.

Естественно не все детали карстового процесса известны. Так, нижние этажи системы, на которых находятся все активные водотоки, снова практически полностью кольматированы глинистым материалом, на вынос которого воды с наступлением третьей стадии перестало хватать. О размерах и структуре этих этажей есть только очень слабо обоснованные предположения.

На карст Кугитангтау есть и другие точки зрения. Пещеры по своей необычной морфологии, весьма интенсивным процессам с участием серы и уникальной минералогии имеют ряд параллелей с пещерами Lechuguilla и Carlsbad Cavern в США, штат Нью-Мексико. Для последних доказано участие в их генезисе, частично определяющее морфологию и количество серы, близлежащих газоносных бассейнов, частично разгрузившихся через карстовые полости. На Кугитангтау достаточно близкая геология и также имеются газовые коллекторы, часть которых ныне пуста. Возможно, что подобные процессы участвовали и в данном случае, но прямых доказательств тому нет.

История исследования.

Пещеры системы Кап-Кутан весьма парадоксальны не только по минералогии, но и по своему устройству, что приводило к существенным трудностям в их исследовании, регулярно приводящим к ситуациям парадоксальным, а иногда и поистине анекдотическим. Чего стоит хотя бы тот факт, что пещерная система, никому не известная двадцать пять лет назад и стремительно набравшая мировую известность в последнее десятилетие, уже имела такую известность пару тысяч лет назад (см. в "Библиотеке" Диодора Сицилийского, который хоть и не упоминает названия знаменитой пещеры на Кугитангтау, но заведомо имеет в виду Хашм-Ойик, являющийся одной из крупнейших частей системы Кап-Кутан).

Современная история освоения началась с ашхабадского геолога С.Ялкапова, составившего в середине пятидесятых первые планы Хашм-Ойика (3 км) и Кап-Кутана II (5 км), а также нашедшего ряд новых пещер. К сожалению, опубликованная им статья предлагала расценивать пещеры как месторождение мраморного оникса, с чего и начался практически беспрецедентный в истории проект уничтожения уникального памятника природы. Сам Ялкапов, видимо, это быстро осознал и больше в истории пещер не фигурировал. Принято считать, что при появлении проекта разработок он замуровал входы в те из найденных им пещер, которые не успел показать работникам объединения "Союзкварцсамоцветы". Автор по некоторым находкам имеет основания разделять эту точку зрения.

Вплоть до 1981 года пещеры системы практически не исследовались (спелеологами из Самарканда найдены продолжения в Кап-Кутане II и несколько новых пещер, в процессе горных работ в небольшой пещере Промежуточная вскрылось очень крупное продолжение, и, практически, все). К этому же периоду относится и появление в окрестности пещер автора этой статьи, причем тоже в неблаговидной роли работника "Союзкварцсамоцветов". Впрочем, автор надеется, что краткость этой роли и дальнейшая многолетняя деятельность по сохранению пещер эту вину отчасти искупает.

В 1980 году автором поднята кампания по прекращению разработок и сохранению пещер системы. Кампания была поддержана спелеологами, научными институтами, прессой (Советская Культура, Известия, Комсомольская Правда, телевидение), рядом академиков начиная с Яншина, местными властями, территориальной геологоразведочной экспедицией и многими другими людьми и организациями. Как это ни удивительно, в брежневском СССР все это удалось. Было и пикетирование пещер, и полувоенные действия даже со стрельбой, когда сторож при рудничном складе ВВ получил инструкцию вылезти из каньона на плато, сложить из камней редут и буде на горизонте появится кто из спелеологов, шмалять из карабина над головой. Вся кампания заняла чуть больше года, после чего главковское начальство оценило, что те паршивые две тысячи тонн оникса, которые насчитаны в запасах, стоят гораздо дешевле, чем десятки комиссий по требованиям прессы, и сдалось. Впоследствии предпринимались попытки все это возродить, но пресекать их было уже проще, хотя в одном случае местному спелеологу И.Кутузову пришлось вдвоем с другом забаррикадироваться в пещере Геофизическая и выдержать полуторамесячную осаду. Несколько сложнее оказалось отучить геологов всей Средней Азии, привыкших смотреть на пещеры Кугитангтау как на источник красивых сувениров, но и эта задача оказалась существенно проще чем первоначально казалась и теперь наблюдаются только рецидивы. К чести геологов то, что этот процесс не потребовал никаких административных мер.

С момента прекращения разработок началось нормальное изучение пещер системы. За 10 лет Кап-Кутан II соединился с Промежуточной и достиг протяженности 56 километров, было найдено несколько новых пещер, в том числе одна из красивейших пещер системы Геофизическая (известная также как Зимняя, Гюль-Ширин и еще под несколькими названиями - автор придерживается первого официально заявленного). Эта пещера в настоящий момент является единственной, в которой нет разрушенных областей и до интересных мест не нужно часами ползти по узостям. В этом большая заслуга как спелеологов, так и КГРЭ ( территориальной геологоразведочной экспедиции). Как только идеи сохранения пещер стали набирать популярность, взаимная подозрительность этих двух сил сделала поистине чудо. Главная роль в исследованиях принадлежит московским группам спелеологов - в-основном, группе, возглавляемой автором данной статьи, группе О.Бартенева, секции школьников из Балашихи. Отдельные существенные находки сделаны группами из Красноярска.

Минералогическое исследование пещер системы проходило несколько по другому сценарию, контролируемому опять-таки парадоксом: пещеры слишком интересны минералогически, чтобы легко изучаться. Попробуем пояснить. Вторичные образования имеют два аспекта минералогического интереса к ним. Первый - разнообразие и необычность минералов и приведшие к их образованию процессы. Второй - разнообразие и необычность агрегатов, и, естественно, контролирующие их образование процессы. Традиционно в отечественной минералогии пещер считалось, что интересные в первом смысле пещеры просто невозможны и приоритет в исследованиях автоматически переходил на второй аспект.

Пещеры системы Кап-Кутан оказались интересны в обоих смыслах, причем там, где встречаются самые необычные агрегаты, практически нет необычных минералов, и наоборот. Таким образом, участки пещер, интересных в первом смысле, до 1986 года практически не изучались даже при проведении специализированных исследований. К примеру, В.И.Степанов, крупнейший отечественный спелеоминералог, был в Кап-Кутане дважды, причем второй раз вместе с автором этой статьи в 1981г. Основное внимание уделялось пещере Промежуточной, в которой как впоследствии выяснилось, самые интересные места находятся у самого входа. Великолепно отпрепарированные следы термальной активности (флюорит, гигантокристаллический кальцит, сульфиды и др.) остались незамеченными. По ним ходили ногами, стремясь побыстрее дойти до залов с красивыми агрегатами гипса и кальцита. Для того, чтобы началось прицельное исследование следов термальной активности (а впоследствии и нестандартных процессов минералообразования) понадобился спелеолог спортивного склада, не интересующийся красотами как таковыми. В таком качестве выступил С.Оревков, который в 1985 году заинтересовался, почему щебень на полу одного из проходов имеет фиолетовый цвет. Далее последовал целый каскад находок, изменивших практически полностью представление о минералообразовании в Кап-Кутане.

Охрана пещер.

Пещеры системы Кап-Кутан приобрели к настоящему времени достаточную известность, чтобы стать предметом ожесточенного спора между местными организациями о праве контроля, охраны и организации туризма. Периодически дело доходит до открытого противостояния, а физически контроль над пещерами переходит из рук в руки по два-три раза в год. Все эти организации в свое время приложили усилия к спасению пещер и поэтому вдвойне прискорбно, что за этим противостоянием остается нерешенным ряд первоочередных проблем.

Главной проблемой является немедленное восстановление режима воздушной циркуляции в системе. Пробитые во время горных работ четыре искусственных входа в систему настолько изменили и форсировали воздушную циркуляцию, что пещеры с катастрофической скоростью сохнут, а установленные решетчатые двери из металлической арматуры от этого, естественно, не спасают. Зона разрушений, вызванных сменой микроклимата, уже сильно превосходит зону разрушений от горных работ, быстро распространяется и может за 5-10 лет уничтожить до 30% системы. Все предложения по герметизации штолен последних 8 лет, сделанные спелеологами всем сторонам, глохнут как в вате, несмотря на то, что запрашивается только цемент с доставкой - всю работу спелеологи готовы выполнить на общественных началах.

Второй проблемой, как уже отмечалось, является "неумышленно варварский" туризм, паразитирующий на известности пещер и бурно расцветший в последние годы, в немалой степени благодаря этому противостоянию. Все стороны конфликта нуждаются в рекламе и моральной поддержке. Поэтому если появляется некто, желающий организовать (как правило, на коммерческих основах) "международную экспедицию", любая из сторон, к которой он обратится, немедленно оказывает всю возможную поддержку даже без попыток выяснения реальной ситуации. Тут уже неважно, будет ли эта сторона открыто стричь купоны с таких мероприятий, или безвозмездно помогать, делая вид, что верит заявленным целям, или даже добросовестно заблуждаться на этот счет. Сути это не меняет. Нам неизвестны случаи, когда эти масштабные экспедиции приносили хоть что-нибудь кроме вреда пещерам и денег организатору. Особенно прискорбно, когда в этом принимают участие, иногда умышленное, иногда нет, спелеологи с именем и репутацией, которых организаторы таких мероприятий естественно пытаются в них заманить. Конечно, все это никоим образом не касается широко распространенного участия (без всякой коммерции) спелеологов всего мира в нормальных исследовательских экспедициях.

Парадокс ситуации в том, что сама по себе идея организации коммерческого туристского комплекса не вызывает возражений с точки зрения сохранения пещер, хотя во всем мире спелеологи активно борются с подобными проектами в реально уникальных пещерах. Если смотреть на вещи реально, то с имеющимся законодательством, имеющейся массовой психологией и имеющейся экономикой района это действительно единственный путь к их сохранению. Экскурсионные маршруты могут быть обустроены в ближних и не особо уязвимых районах практически безущербно, заодно блокируя возможность неконтролируемых посещений глубинных районов и создавая возможность иметь на базе комплекса некоторый научный центр. Более того, организация таких маршрутов - единственный способ привлечь достаточные средства для хотя бы частичного восстановления поврежденной части пещер - ликвидации наиболее явных следов горных работ, чистки натеков от автографов и др.

Появление туристического комплекса важно с еще одной точки зрения. Проект туристического комплекса геологической (пещеры - только часть проекта) ориентации не есть только коммерческий проект. Это - также проект удержания в регионе интеллигенции, стремительно теряющей рабочие места (практически вся интеллегенция сконцентрирована на базе геологических и горнодобывающих предприятий). Если этот проект не пойдет, вполне реальна угроза альтернативного проекта по возобновлению горных работ на оникс и сувениры в пещерах. Поэтому крайне важно добиться в реализации туристического проекта точки необратимости.

Минералы.

На настоящий момент по разнообразию известных минералов система Кап-Кутан уступает только пещере Туя-Муюн (Узбекистан) и SCS (Болгария). В приводимый список включены как доказанные минералы, так и известные по единичным сообщениям (помечены вопросом), и не определенные (помечены звездочкой с номером). Сразу придется извиниться за использование для обозначения вторичных хемогенных образований принятого в нашей стране, но совершенно некорректного термина "натеки". Приемлимого термина типа английского "speleothems" в русском языке нет. Второй некорректный термин, который приходится использовать - остаточные глины. Мы им пользовались для обозначения яркоокрашенных пушистых покрытий на стенах и потолках в зонах интенсивной коррозии до того, как обнаружили, что это не просто остаточные продукты от коррозии известняка, а сложнейше организованная и очень активная минерально-бактериальная субстанция, краткий и емкий термин для обозначения которой оказалось не просто предложить.

Самородные элементы. Найдена только сера в виде высыпок тонкого порошка. Источник неизвестен. Предполагается биогенный генезис, хотя в бактериологических пробах серные бактерии не обнаружены.

Сульфаты. Гипс распространен достаточно широко в современных натечных образованиях. Он имеет два источника. Во-первых, это поступления с дождевой водой из останцов гаурдакских отложений (самые крупные, но локальные массивы), во-вторых - биогенный серный цикл, который будет рассмотрен ниже. Недавно обнаружено, что во многих случаях (в сухих участках) образования (особенно антолиты), считавшиеся гипсовыми, на самом деле состоят из эпсомита, образующего агрегаты, идентичные гипсовым. Любопытно, что эпсомит предполагался по химическому составу вод и прицельно искался в течении двух лет, но найден был совсем не там, где предполагалось. Целестин встречается в нескольких генерациях, наиболее часто совместно с гипсом, образует очень специфические изолированные розетки кристаллов до 2 см. Имеются сообщения о нахождении отдельных кристаллов барита (?), но результаты анализов отсутствуют. Возможно, к сульфатам относится также *1, найденный при первопрохождении на кальцитовом полу в узости около зала Водопадный в виде ярко-зеленых двухмиллиметровых сферолитов. Взятый образец в Москве для начала попытались отмыть, на чем он и немедленно растворился. Повторить отбор не удалось, потому что пол в этой узости после первой же экспедиции полностью замазался глиной. По составу воды в ближайших лужах скорее всего это был сульфат никеля.

Карбонаты. Кальцит широко представлен как в современных натечных образованиях, так и в реликтах гидротермальных отложений (температура до 150 градусов, по отдельным сообщениям до 200) В натечных образованиях встречается совместно с феррокальцитом, манганокальцитом, доломитом, высокомагнезиальным кальцитом, от которых визуально не отличается (выделены методами прокрашивания - травления). Только высокомагнезиальный кальцит имеет некоторые специфические агрегаты, а доломит встречается также в виде тонкого порошка в измененных остаточных глинах. Арагонит в некоторых участках пещер является основным минералом натеков. В некоторых участках его рост вместо кальцита контролируется магнием, в других - свинцом. В последнем случае арагонитовые агрегаты имеют включения церуссита. Предполагается нахождение визуально похожего на арагонит стронцианита, так как в участках с развитой арагонитовой минерализацией полностью отсутствует целестин, равномерно распространенный по всей системе, а в собственно арагоните стронция практически нет. Сидерит встречается в виде тонких современных корочек на древних кристаллах гидротермального кальцита в участках пещеры со слабой коррозией. Имеется также два недиагностированных минерала, предположительно относящихся также к карбонатам. *2 встречается в виде отдельных кристаллов на кальцитовых геликтитах, по форме кристалла соответствующие арагониту, но обладающие гораздо более сильным блеском и дающие на тестах окрашиванием цвета, соответствующие доломиту. Образец взять не удалось, так как минерал встречен только в районах особой красоты с особым охранным режимом, а при расчистке троп (единственный вариант взятия образцов в таких зонах) не попадался. *3 также по форме кристалла соответствует арагониту, по тем же соображениям не исследовался на образце. Образует очень специфические агрегаты, не встреченные для арагонита (коралловидные дендриты, имеющие сотовую структуру от второго, ныне растворенного минерала параллельного роста), всегда имеет ярко-желтый цвет, приурочен к районам распространения никелистого соконита. Гидромагнезит. Во всех случаях образует выцветы на концах арагонитовых кристаллов и геликтитов.

Окислы и гидроокислы. Детальных исследований не проводилось, но окислы и гидроокислы железа широко встречаются в остаточных глинках на стенах и потолках в зонах интенсивной коррозии, а окислы марганца покрывают в некоторых местах кальцитовые и гипсовые натеки и кристаллы, а также формируют дендриты внутри натечного кальцита. Кварц встречен в остаточных глинках в зоне коррозии гидротермально-измененного известняка (кристаллы до 0.2 мм.), а также вместе с флюоритом термальной фазы (кристаллы до 2 мм.).

Сульфиды. Галенит встречен в виде мелких (до 0.05 мм.) включений в гидротермальном кальците (там же найден метациннабарит), вместе с гидротермальным флюоритом (кристаллы до 1 мм.) и в виде присыпок на арагонитовых кустах (совместно с окислами марганца). Имеются не подтвержденные анализами сообщения о нахождении пирита (?) в виде присыпок на гипсовых кристаллах. Сфалерит не найден, хотя цинка в пещерах системы местами очень много.

Нитраты. В привходовых частях известны выцветы селитры, но специальных ее исследований практически не проводилось. Совместно с ней, в выцветах имеется комплекс других легкорастворимых минералов, хотя источники различны. Селитра образуется из гуано, но в этих же местах имеются предпосылки (близость к поверхности и сухость) для отложения растворимых солей, приносимых из останцов соленосных гипсов. В одном случае наблюдался эпсомит, в одном - поваренная соль.

Галогениды. Распространен флюорит. Имеется в больших количествах жильный флюорит в виде щебня, имеется флюорит термальной фазы (слабоокрашенные кристаллы на стенах до 5 см размером с температурой образования 80-100 градусов), а также современный (темно-фиолетовые кристаллы до 1 мм размером на кальцитовых и гипсовых натеках).

Силикаты. Монтмориллонит встречается не только в составе глин, но и в составе мономинеральных агрегатов (аморфные изолированные шарики до 1 см в диаметре, расположенные вдоль трещин на кальцитовых корах, а также заполняет полости растворения с внутренней стороны гипсовых почек). В западной части пещеры Промежуточная в таком же виде встречаются соконит и фрепонтит, как правило окрашенные никелем в зеленый цвет. Имеются данные о наличии в этом районе и других цинк содержащих алюмосиликатов. Минералы никеля, дающие зеленое окрашивание, пока не исследованы, причины их тяготения именно к цинк содержащим алюмосиликатам неясны совершенно. В зале Водопадном найдена субстанция *4, имеющая также силикатный состав и совершенно парадоксальные свойства. Субстанция заполняет растворенные изнутри крупные гипсовые почки, имеет спутанноволокнистую структуру с очень высокой пористостью - найдена была потому, что обломки, отсыпавшиеся при прохождении и упавшие в лужу, через неделю еще плавали. На доведение исследования до ума не хватило времени, но по первичным данным это - смесь двух минералов, силикатов железа и магния, которым при возможных в пещере температурах делать там решительно нечего. Возможно, является продуктом обработки серной кислотой монтмориллонита (который часто встречается под гипсовыми почками) при присутствии ионов железа и магния в растворе.

Прочие. Имеются сведения о находке в пещере Геофизическая туямунита (?). Вполне вероятно, что они истинны - аномалии до 300 мкр/час в ней известны, но маловероятно, что туямунит имеет пещерный генезис - скорее это высыпки из жилы.

Минералы найденные, но не исследованные совершенно. Хотя это - один из самых интересных разделов, в большинстве случаев описывать просто нечего - слишком неоднозначна имеющаяся информация. Приведем два наиболее интересных примера, в которых полностью исключена вероятность, что это что-то уже наблюдавшееся в Кап-Кутане. Минерал *5, найденный в виде одиночной розетки кристаллов (крупнейший кристалл длиной 3 см.) в галерее ОСХИ, совершенно недоступен для взятия образца без разрушения огромного куста геликтитов и вместе с тем представляет значительный интерес. Кристаллы с очень сильным блеском хорошо огранены и не могут идентифицироваться ни с чем, имеющим право быть в пещере. По последним сообщениям В.Коршунова, в гипсе (фрагмент древней люстры) из подвалов зала Баобаб найдены единичные включения *6 в виде ярко-зеленых прозрачных кристаллов около 0.1 мм. размером.

Продукты техногенного минералообразования. Два года назад автором было обнаружено, что в некоторых участках пещеры оставленные там ранее металлические предметы (лестницы, топографические реперы и др.). подверглись очень интересным влияниям со стороны атмосферы. Так, алюминий в реперах практически весь исчез, а не его месте висят гроздья стеклистых сферолитов, в одних случаях твердых, в других - из полужидкого геля. В настоящий момент экспедиция В.Коршунова (студенты из МГУ) привезла образцы и их интенсивно исследует.

Основные минеральные агрегаты.

Для описания классификации минеральных агрегатов мы используем основу классификации, разработанной В.И.Степановым (опубликована только частично) с некоторыми собственными дополнениями. Общепринятая международная классификация, полностью приведенная в классическом труде C.Hill & P.Forti "Cave Minerals Of The World", равно как и популярная у нас классификация Максимовича с ее несколькими вариациями, имеют ряд серьезных погрешностей с точки зрения системности их построения, не позволяющих эффективно применять их к Кап-Кутану.

  • Классификация Максимовича чрезмерно "спелеологична". Выделяется масса классов сталактитов, практически не различимых ни в чем, кроме формы, контролируемой только скоростью притока воды, и в то же время выделена одна группа "эксцентриков", в которую свалены все геликтиты, кораллиты, кристалликтиты и многие другие типы агрегатов, каждый из которых более емок чем сталактиты. Это хорошо описывает стандартные типы пещер (Крым, Урал, Кавказ), но абсолютно непригодно для описания пещер, в которых основной способ подачи растворов отличен от свободного течения, а кальцит не является единственным минералом.
  • Международная классификация, напротив, чрезмерно "минералогична", имея отправной точкой химизм. Агрегаты, отличные от гравитационных кор, слишком тесно привязаны к минералам, что в. общем случае неверно. Так, антолиты (термин Малеева) прямо связываются с гипсом на уровне термина ("gypsum flower") в то время как, скажем, эпсомитовые или ледяные антолиты визуально от гипсовых не отличимы. Это хорошо описывает стандартные пещеры, а также пещеры "рудного карста", но опять-таки универсализма, достаточного для приложения к Кап-Кутану, не наблюдается.
  • Классификация Степанова принципиально отлична от них. Во-первых, она основана на способе подачи активного раствора и комбинации действующих физических и химических сил. Во-вторых, она практически нигде не спускается до уровня конкретных агрегатов, оперируя только групповыми понятиями (коры, ансамбли). Это позволяет применять ее для описания верхних уровней организации, не уходя на нижних уровнях от сложившейся терминологии. Имеется даже редкая в минералогии возможность определения региональных и даже локальных структур ("ансамблей"). В-третьих, она компактна. Ниже она приводится практически полностью и читатель вполне может убедиться сам в ее универсализме.

Термины, относящиеся к конкретным агрегатам, в классификации Степанова не стандартизованы. Применяемые ниже термины этого уровня выбирались следующим образом по убыванию приоритета:

  • -термины, примененные в публикациях Степановым и продолжателями его школы (в-основном агрегаты кораллитовой и антолитовой кор);
  • -термины, использованные в отечественных статьях, посвященных генезису описываемого агрегата;
  • -термины классификации Максимовича (агрегаты гравитационной коры);
  • -термины классификации Hill & Forti;
  • -термины, использованные в зарубежных статьях, посвященных генезису описываемого агрегата;
  • -термины, использованные в статьях, посвященных морфологии описываемого агрегата.

Наиболее типичные для пещер натеки - сталактиты, сталагмиты, драпировки и т.д., контролируемые движением вод в толстых пленках и каплях под воздействием гравитации, попадают в один класс - класс гравитационных кор. По структуре они все также одинаковы, представляя собой сферолитовые коры непостоянной толщины, в некоторых случаях имеющие огранку выступающих кристаллов. Имеется некоторая разница в морфологии карбонатных и некарбонатных кор, так как карбонаты в растворе держатся в виде бикарбонатов и кристаллизуются при потере раствором углекислого газа, а, скажем, сульфаты кристаллизуются при испарении.

Также обычные субаквальные коры образуются в толще воды и по морфологии отличаются от предыдущих тем, что имеют постоянную толщину (из-за отсутствия флуктуаций в подаче раствора). Ограненные головки кристаллов встречаются чаще и иногда переходят в друзы и даже дендриты с кристаллографически обоснованным ветвлением. Субаквальные коры, в частности, включают в себя все агрегаты гидротермального генезиса, которые просто по определению гидротермального процесса не могут быть другими. Собственно, это положение и было отправным у Степанова для создания данной классификации, на чем он наконец смог расставить по местам совершенно беспорядочные публикациии по пещерам Хайдаркана (Киргизия, Алайский хребет), славящихся смешением термальных и холодных натеков. Тривиальная, но блестящая идея, что коры переменной толщины просто не могут быть термальными просто потому что в недрах земли кроме каналов фумарол гравитационно текущая вода термальной быть не может, есть один из немногих имеющихся примеров безупречной логики в геологии.

Между этими двумя классами имеется ряд переходных форм, как, например, гуры - травертиновые плотинки вдоль ручьев, образующиеся начально засчет интенсификации дегазации на стремнинках и далее растущие с одной стороны как субаквальная кора, а с другой - как гравитационная.

В субаквальных условиях кроме кор формируется несколько агрегатов, контролируемых особыми физическими условиями. Поверхностные пленки (например, плавучий кальцит) держатся на поверхности за счет поверхностного натяжения и тонут когда масса кристаллов на единицу площади и удаленность от берега превысят критические для данного состава воды. Капель с потолка заставляет пленки тонуть в конкретных точках, формируя на дне "конусы", широко известные кроме Кап-Кутана в пещерах США. Вторым продуктом ударного воздействия капель является пещерный жемчуг или пизолиты. Ранее было принято считать, что вода в текущем ручье вращает песчинки и они обрастают кальцитом не прирастая к дну. В реальности это совсем не так. В ручье, имеющем достаточную турбулентность чтобы сантиметровый пизолит не нашел себе устойчивой точки, плотный кальцит кристаллизоваться просто не может - образуется травертин. К тому же если перебрать литературу, ссылок на нахождение пизолитов в ручьях просто нет - только в мелких озерах с капелью. Если же рассмотреть воздействия капли на объем воды в озере, становится очевидным (хотя строго доказывается и не легко), что из всех способов переноса кинетической энергии от капли к пизолиту только акустическая волна обладает нужными свойствами.

Кораллитовые коры. При подаче раствора тонкими пленками, движение которых по субстрату контролируется более капиллярными силами, чем гравитационными, возникает класс агрегатов принципиально отличных от описанных выше. Это - дендриты, состоящие из кристаллов (кристалликтиты) или из сферолитов (кораллиты), имеющие морфологию, резко отличную от субаквальных дендритов. Первое отличие заключается в том, что ветви никогда не срастаются, образуя строго иерархические кусты, второе - в том, что у кристалликтитов ветвление никогда не происходит по кристаллографическим законам. Причина отличий именно в том, что кораллиты и кристалликтиты имеют рост, контролируемый исключительно физикой испарения, которое всегда активнее на поверхностях с малым радиусом кривизны (на концах, остриях и гранях). Разница условий в образовании собственно кораллитов и кристалликтитов проста - скорость роста. При малой растут кристалликтиты, при большой - кристаллы расщепляются и растут кораллиты. Есть и всевозможные промежуточные формы типа дендритов из кривогранных кристаллов. Часты переходные формы от гравитационных кор к кораллитовым. Обычно это сталагмитоподобные кусты, поступления капели на которые недостаточно для роста нормальных сталагмитов, но достаточно для образования пятна тонкой пленки, обеспечивающей локальный рост кораллитов именно под точкой капели.

Кораллитовые коры имеют ряд важных частных случаев. Если в коре образуется более одного минерала, возникают совершенно другие агрегаты. Так, при наличии в карбонатном растворе строго определенной пропорции магния и достаточно интенсивном испарении происходит одновременный рост кальцита и арагонита. Согласно вышеизложенной модели арагонит растет на самых остриях тонкими игольчатыми кристаллами. На малом удалении от острия магния уже не хватает и идет рост облегающей кальцитовой коры, которая из-за скорости протягивания пленки вдоль кристалла имеет скорее морфологию гравитационных кор и блокирует ветвление. В результате получаются псевдогеликтиты - мало похожие на дендриты изредка ветвящиеся "карандаши" различных направлений, имеющих по центру тонкий арагонитовый кристалл.

Второй частный случай возникает когда кора состоит из некарбонатного минерала. В карбонатном случае собственно испарение идет практически только на острие, а постепенная дегазация - по всей поверхности. Это ограничивает число точек ветвления и форсирует поверхностный рост. В некарбонатном случае работает только испарение и число точек ветвления не ограничивается, давая агрегат, имеющий иерархически дендритную структуру только на микроуровне, выглядя на макроуровне как большие, но рыхлые почки. Тем же самым допускается и более быстрый рост - в карбонатном случае нужно "ждать" полного испарения после дегазации, а в, скажем, гипсовом - нет. Поэтому при более низкой влажности допустимы гораздо более скоростные потоки, даже с элементом гравитационного контроля. Так возникают знаменитые гипсовые "люстры", с которых и началась известность пещер системы Кап-Кутан. В порядке анекдота - за рубежом о них почему - то не слышали несмотря на многочисленные публикации и подняли всемирный фурор при находке пять лет назад нескольких таких же люстр в пещере Lechuguilla, объявив их абсолютно уникальным явлением. После чего возник изрядный конфуз на международном спелеологическом конгрессе в Будапеште в 1989 г., где более или менее впервые присутствовала реально представительная советская делегация.

Еще более интересно становится когда мы начинаем рассматривать кораллитовую кору не просто некарбонатных минералов, а еще и высокорастворимых (гипс и особенно эпсомит). Высокая растворимость не предполагает стабильности (режим микроклимата в пещерах хоть и медленно, но меняется). Естественно, кораллитовая кора для таких минералов становится превалирующей, но этого недостаточно. Долгое существование агрегатов и, соответственно, их крупный размер все равно как бы не имеют права быть, но тем не менее они есть. Фокус заключается в длительности жизни агрегата за счет краткости жизни индивидов. Крупные гипсовые и все эпсомитовые выделения растут только в местах с интенсивными протяжками воздуха. Как известно, в пещерах существует "зимний ветер" - от нижних входов к верхним, и "летний ветер" - от верхних к нижним. Поэтому в близких к входам местах сезонность ветра вызывает и сезонность влажности. При ветре внутрь идет активное испарение, при ветре наружу - конденсация. Согласно той же физике испарения-конденсации испарение наиболее активно на остриях, а конденсация - во впадинах. Тем самым коры растворимых минералов находятся в процессе перманентной перекристаллизации, корродируя с одной стороны и нарастая с другой. Собственно коры при этом отходят от субстрата (стен и потолков), держась за его неровности, а подчас и падая с образованием иногда метровых "сугробов" из обломков. Сталагмиты быстро превращаются в полые внутри конструкции из кораллитовой коры. Так, знаменитые десятиметровые сталагмиты Хашм-Ойика имеют толщину до трех метров, а толщину стенок два-пять сантиметров. В особых случаях процесс может идти с такой интенсивностью, что кора, наросшая в сухой сезон, полностью опадает во влажный. Впервые такие "эфемеры" были описаны автором совместно с И.Турчиновым в пещерах Подолии и уже потом найдены в Кап-Кутане. Примечательно, что до их публикации такие агрегаты считались образующимися из газовой фазы и даже это было "доказано" тем, что в пещере Джуринская на стене, на которой ничего не росло, напротив прокопанного прохода за полгода выросли гипсовые кустики. На самом деле это, конечно, доказывает не перенос гипса по воздуху, а роль ветра/влажности в процессах кристаллизации. Заметим, что упоминавшиеся выше гипсовые люстры в Lechuguilla также расположены в точке приближения нижних влажных этажей системы к днищу каньона.

Любопытно, что как только концепция перманентной перекристаллизации под влиянием сезонного цикла была выдвинута, гипсовые массивы в пещере Кап-Кутан стали немедленно и продуктивно рассматриваться как один из важнейших поисковых критериев на существенные продолжения. При горных работах пещеры были вскрыты несколькими штольнями, полностью реорганизовавшими систему воздушной циркуляции, а гипсовые массивы позволяют проследить старые воздушные потоки, особенно в местах их концентрации ("горлышки" между слабосвязанными участками).

Антолитовые коры специфичны для некарбонатных высокорастворимых минералов и образуются при такой степени осушения, когда поверхностный приток воды прекращается полностью, уступая подпитке исключительно по порам изнутри субстрата. В случае плотных субстратов с мелкими порами образуются нитевидные кристаллы и их пучки ("шерсть", "бороды", антолиты), в случае глинистых субстратов, где поры микроскопические, зато есть открытые трещины усыхания, а сам субстрат не может противиться кристаллизационному давлению - иглы, пропластки селенита. Особенность роста всех такого рода агрегатов, полностью определяющая их структуру и морфологию, в том, что они растут не на концах, а в точке прикрепления, то есть растут только концы кристаллов, находящиеся в порах. Собственно, механизм расщепления и закручивания при неравномерности роста основанием и определяет термин "gypsum flowers".

Антолитовые коры, также как и некарбонатные кораллиты, контролируются сезонным циклом влажности, хотя могут контролироваться и циклом влажности, создаваемым паводками, в том числе нерегулярными. Дело в том, что постоянный приток сквозь поры субстрата - абсолютный нонсенс и физически мы, конечно, во всех случаях имеем дело с усыханием периодически увлажняемого субстрата, содержащего нужный минерал. При этом увлажнение может происходить весьма редко. Так, метровые гипсовые иглы на глинистых массивах нижних этажей системы Кап-Кутан мы связываем с катастрофическими паводками, возникающими не чаще двух раз в столетие.

Частым явлением для некарбонатных минералов является смешение кораллитовой и антолитовой коры. При резком сезонном цикле кораллитовая кора получается тонкокристаллической и пористой в достаточной степени, чтобы служить буферным субстратом для роста антолитов на ежегодном пике сухости. Так возникают несколько парадоксальные коры (отсоединенные от стены и с антолитами, проросшими насквозь), ранее весьма логично и органично интерпретировавшиеся как трехгенерационные - рост антолитов, рост коры и растворение коры с отслоением от стены. Тем не менее, все три генерации происходят одновременно (хотя и в разные фазы годичного цикла).

Пожалуй, наиболее загадочными и не поддающимися классификации агрегатами являются геликтиты (они же эксцентрические сталактиты) - иногда ветвящиеся обычно кальцитовые или арагонитовые "червяки", не контролируемые никакими очевидными процессами. Для типичных пещер они являются редкостью и поэтому начиная с первых дней спелеологии как науки идет спор об их морфологии и генезисе. Одни исследователи наблюдали некоторые особенности, другие их не наблюдали, выдвигались десятки моделей - модель капиллярного канала, модель взаимного кристаллизационноко давления трех специальным образом ориентированных индивидов, модель роста из капиллярной пленки при особом химизме и многие другие. Самое смешное заключается в том, что по-видимому, правы были все или почти все. В данном случае мы имеем дело с неким минералогическим аналогом конвергентной эволюции - то есть с эффектом существенного внешнего сходства агрегатов, имеющих различную морфологию и различный генезис.

Капиллярно-канальные геликтиты встречаются достаточно широко, хотя физическая модель их генезиса убедительной не выглядит. Тем не менее оснований сомневаться в подаче раствора именно по капиллярному каналу нет. Наиболее часто этот тип геликтитов встречается совместно с трубчатыми сталактитами (они же "макароны", soda-straw). Сами по себе трубчатые сталактиты являются переходной формой от гравитационных к капиллярным, и представляют собой неограненные трубчатые монокристаллы (реже двойники), рост которых обусловлен очень медленной подачей раствора и происходит только по периметру висящей капли. На трещинах в таком сталактите и растут капиллярные геликтиты, иногда переходящие обратно в трубчатые сталактиты. Диаметр таких вторичных сталактитов всегда отличается от исходного, так как поверхностное натяжение раствора меняется по мере кристаллизации. В участках сезонных колебаний влажности капиллярные геликтиты не переходят обратно в сталактиты и вытягиваются навстречу сухому ветру (в этом случае их обычно называют анемолитами).

"Шпоры" также обычно связаны с трубчатыми сталактитами и представляют собой короткие ограненные и закрученные (иногда в идеальную спираль-геликоиду, и давшую название геликтитам) сростки трех кристаллов, взаимным кристаллизационным давлением которых и обусловлено закручивание. Они также имеют канал, но продольные трещины между индивидами выпускают часть раствора на поверхность, что и обеспечивает внешнюю огранку.

Еще один тип геликтитов - псевдогеликтиты, реально являющиеся двухминеральными кораллитами, мы уже рассмотрели выше.

Остальные типы геликтитов пещер Кап-Кутан детально не изучались, хотя достоверно известно, что среди них можно выделить еще десяток типов с принципиально различным генезисом. Так, весьма парадоксальны геликтиты с морфологией весьма близкой к канальным, но растущие только на натечном кальцитовом полу и достигающие высоты метра. Непонятны гравитационно - ориентированные "клумбы" геликтитов из ныне уничтоженного зала Великолепие в Промежуточной, где каждый геликтит есть вытянутый сферолит без канала, даже колющийся по скорлуповатости, а под каждой "клумбой" растет нормальный сталагмит. До сих пор не предложено разумной модели для прямых арагонитовых геликтитов ("соломы"), в которых центральный канал всегда дорастворен, а нерастворившаяся часть коры сложена кристаллами, всегда одинаково ориентированными относительно оси и образующими шерстистую поверхность. Некоторые кальцитовые геликтиты из района Глиняной Речки в Промежуточной имеют ориентированное обрастание гипсом, что вообще-то двойной нонсенс - эпитаксия гипса по кальциту неизвестна, а эпитаксия монокристаллов на поликристаллических агрегатах невозможна.

Имеется несколько классов агрегатов, специфических именно для пещер системы Кап-Кутан, генезис которых обусловлен настолько специфическими особенностями химического порядка, что трудно ожидать их появления в какой-либо иной пещере.

  • Во-первых это кристалликтитовые коры флюорита, которые обычным путем возникнуть не могут. Их генезис связан с двойным процессом в тонких пленках - при наличии плавиковой кислоты в воздухе она через пленку воды реагирует с кальцитом или гипсом. Тем самым в классификацию по способу подачи раствора такие коры не ложатся - раствор образуется на месте, но, так как динамика его движения по мере кристаллизации определяется капиллярными силами, растут кораллиты и кристалликтиты обычной морфологии. Существуют и кораллиты других минералов, также растущие из раствора, образующегося на месте - в некоторых случаях это просто гипсовые коры, растущие в местах обработки известняка серной кислотой. Подробное описание этого механизма будет несколько ниже.
  • Во-вторых, это сульфидные зеркала. Гидротермальная стадия оставила на стенах пещер гигантские (до двух метров) кристаллы кальцита с включениями окислов и сульфидов. Эти кристаллы подвергались коррозии, в том числе с участием сероводорода и серной кислоты и с удалением только растворимых продуктов тонкими пленками воды, в процессе которой кристаллы сработались до толщины первых сантиметров. Находившиеся в кальците включения при этом проступили на поверхность и подверглись существенной переработке кислотами. В результате получились металлически-блестящие "зеркала" на растворенных поверхностях.
  • В-третьих, это практически все агрегаты силикатных минералов, растворы для образования которых также "приготавливались на месте", а скорость кристаллизации из готового раствора была настолько велика (что естественно при практически нулевой растворимости), что не допускала ни гравитационного, ни капиллярного контроля агрегатов, а только кристаллизационный, а также определяемый динамикой перемешивания компонент раствора. В качестве примера приведем уже упоминавшуюся субстанцию *4, динамика роста которой по-видимому весьма напоминает школьный опыт с кристаллами растворимых солей в силикатном клее - здесь мы также имеем рост в силикатном геле, получающемся при обработке серной кислотой монтмориллонита от кристаллов железистых и магнезиальных минералов.

Естественно, в таком кратком обзоре поместилось далеко не все достойное внимания, но некоторое общее впечатление, вероятно, создать можно.

Процессы минералообразования и минеральные ансамбли.

В терминах минералов и агрегатов минералогию пещеры можно описать только в общих чертах. Для "завершающих штрихов" мы используем малораспространенное понятие "ансамбль", введенное В.И.Степановым, как существенно более емкое чем, скажем, парагенезис, так как многие ансамбли состоят из одних и тех же минералов, но коренным образом различаются по агрегатам. В то же время понятие ансамбля однозначно определяет одновременно процессы минералообразования, микроклимат и остальные главные параметры. Естественно, в общем случае понятие ансамбля не универсально и каждый тип ансамбля описывается только в приложении к конкретной системе пещер или карстовому региону.

Строго по Степанову, ансамбль есть результат одного цикла кристаллизации, при котором обычно на субаквальные коры нарастают гравитационные, потом кораллитовые, потом антолитовые (для некарбонатных), потом наступает фаза обрушения и растворения. Как правило, в каждой пещере отмечается более одного цикла кристаллизации. Выдвинутая автором совместно с О.Бартеневым концепция цикличности спелеогенеза (образования пещер) как такового, делящая каждый цикл на три этапа - инициирующий, формирующий и моделирующий, позволяет объяснить и периодичность процессов кристаллизации/растворения. Ансамбли по Степанову отличаются друг от друга практически только развитостью тех или иных кор. Мы же сейчас вкладываем в это понятие несколько более широкий смысл, который даже затруднительно объяснить в нескольких словах. Поэтому сразу перейдем к описанию главных типов ансамблей, а смысл понятия станет понятен по ходу.

  • Стандартный кальцитовый ансамбль мы уже описали. Обычно встречается под днищами каньонов в зонах интенсивных прососов воды. Имеются его вариации без каких-либо из кор (например, без кораллитовой), а также с различными типами геликтитов. Частный случай - ветровой ансамбль с анемолитами. В чистом виде встречается редко. Как второстепенные минералы часто встречаются окислы марганца.
  • Кальцит-арагонит-магнезиальный ансамбль. В этом ансамбле за кораллитовыми корами кальцита следуют кораллитовые коры арагонита, инициированного магнием. На концах арагонитовых дендритов характерны кораллиты гидромагнезита. Этот ансамбль встречается довольно редко и является одним из немногих, оставляющих потрясяющее эстетическое впечатление. Кальцит в этом ансамбле имеет весьма специфические формы геликтитов. Очень сильное развитие имеют кальцит-арагонитовые псевдогеликтиты, хотя они и не специфичны для данного ансамбля. Распространены окислы марганца.
  • Кальцит-арагонит-свинцовый ансамбль. В этом ансамбле, возникающем в районах распространения сульфидных жил и найденном всего в двух маленьких участках системы, образование арагонита инициируется свинцом. Арагонит при этом "вступает в игру" на фазе гравитационных кор и образует потрясающие сталактито- и сталагмитоподобные агрегаты уникальной морфологии, не имеющие аналогов в пещерах мира, а также скопления разнообразных геликтитов ("солома", "железные цветы"). Для ансамбля характерны присыпки из сульфидов, церуссит, силикаты, небольшое количество гипса.
  • Кальцит-гипсовый ансамбль типа ОСХИ. В гравитационных корах кальцита развиты крупные гравитационно - ориентированные скопления специфических для ансамбля геликтитов, обычно покрытых розетками целестина. Под скоплениями крупные булавовидные сталагмиты, чрезвычайно редкие в других ансамблях. Гипс развит вместе с кальцитом в кораллитовых корах. Характерны гипсовые люстры при отсутствии гипсовых сталагмитов и антолитовых кор.
  • Кальцит-гипсовый ансамбль типа зала Дикобразьего. Из всех геликтитовых форм резко превалируют псевдогеликтиты. Целестин в отличие от предыдущего образует включения в гипсе. Кальцитовые сталагмиты отсутствуют, зато гипсовые встречаются, хоть и не крупные. Антолитовые коры для гипса развиты, хотя и слабо. Уникальный и специфический тип агрегатов, природа которого неясна совершенно - монокристаллические сталагмиты гипса высотой до 30 см. Второй уникальный тип, отмечавшийся в предыдущем разделе - ориентированное нарастание монокристаллов гипса на кальцитовые геликтиты.
  • Гипсовый люстрово-сталагмитовый ансамбль. Встречается в привходовых частях под останцами гаурдакских гипсов. Характеризуется гигантскими пустотелыми гипсовыми сталагмитами и колоннами, а также гигантскими гипсовыми люстрами. Развиты гипсовые агрегаты всех типов кор. Целестин встречается как на известняке под гипсом, так и в самом гипсе. Обычно отложения этого ансамбля полностью скрывают предшествующие. Этот ансамбль, уничтоженный везде, кроме пещеры Геофизической, декорирует, пожалуй, самые впечатляющие из крупных залов системы.
  • Термальный ансамбль. Продукт гидротермальной стадии и последующей переработки ее отложений. Изменения известняков на глубину до 0.5 м с привнесением в них рудных минералов и силикатов (первая фаза, температура не измерялась), гигантокристаллический кальцит, инкрустирующий стены с включениями сульфидов и окислов (вторая фаза, температура до 180), отдельные розетки флюорита (третья фаза, температура до 100), последующие процессы растворения и переработки с образованием сульфидных зеркал.
  • Биогенный ансамбль, накладывающийся на предыдущий. Гидротермальные процессы создали условия (наличие сульфидов, железа, марганца) для запуска биогенного серного цикла, впервые описанного в 1990г. P.Forti для пещер Италии. К сожалению, мимо нашего внимания эти процессы прошли незамеченными, хотя степень их выраженности в Кап-Кутане гораздо выше, чем где-либо еще. На данный момент даже не вся информация обработана. Экспедиция В.Коршунова 1993 г. собрала материал, посевы бактерий взошли, но их определение потребует значительного времени.

Суть заключается в одновременной деятельности сульфатредуцирующих и сульфатокисляющих бактерий в зонах застоя воздуха. Исходное количество серы содержится в сульфидах и далее подкрепляется вскрывающимися по мере коррозии известняка битуминозными включениями. Сера идет по циклу сероводород (продукт жизнедеятельности сульфатредуцентов), серная кислота (сульфатокислители), гипс (химическая реакция с известняком и водой), опять сероводород. Железо или марганец важны для жизнедеятельности сульфатредуцентов, слабая воздушная циркуляция важна для удержания серы в районе распространения процесса (сероводород, естественно, летуч). Весь процесс происходит в толще очень интересной субстанции, пока по традиции называемой остаточной глиной. Это очень пушистая силикатно-железисто-магнезиальная глинка с включениями гипса, покрывающая в зонах распространения ансамбля стены и потолки слоем от 0.5 до 40 мм, иногда опадающая и скапливающаяся на полу большими массивами. Реально это смесь собственно остаточного материала от коррозии известняка, колоний бактерий и продуктов их жизнедеятельности. При механическом повреждении начинает интенсивно пахнуть сероводородом. Интересно, что все это сбалансировано на очень большом количестве факторов и по идее должно быть в очень неустойчивом равновесии. Так, сульфатредуценты в принципе анаэробы, и их жизнедеятельность в не затопленной пещере возможна только за счет того, что глинка противодействует воздухообмену, а сульфатокислители отбирают оставшийся кислород. Тем не менее, устойчивость велика.

Остаточная глина создает существенные ограничения на используемое спелеологами снаряжение. Ввиду пористости она является великолепным теплоизолятором, и тупиковые верхние ниши и галереи становятся прекрасными уловителями тепла. Так, если в зоне застоя воздуха и развития остаточной глины на 10 минут зажечь свечу или карбидную лампу, в какой-либо из близлежащих ниш потолка температура подскакивает до 50 градусов и выше, что полностью разрушает гипсовые натеки. Известен случай, когда неграмотно поставленный подземный лагерь натопил до 38 градусов цепочку огромных залов. Поэтому самые строгие самоограничения, которые спелеологам приходится принимать в пещерах Кап-Кутан, касаются использования открытого пламени (только для фото, на несколько минут), и подземных лагерей (только в ветровых галереях, с кухней только на сухом горючем).

В этажах пещер, где известняки высокобитуминозны, процесс идет с некоторым "креном" в сторону высвобождения в виде гипса лишней серы, давая большие массивы гипсового песка, по-видимому, являющиеся главным источником гипса в основной части системы. Если микроклимат в участке накопления гипсового песка позволяет, развивается существенно гипсовый ансамбль, вроде бы неуместный в зонах интенсивной коррозии, но тем не менее существующий. Этот ансамбль преимущественно состоит из антолитовых кор, хотя встречаются и кораллитовые. Важной особенностью этого ансамбля являются антолитовые коры в и на глинах (иглы, пропластки селенита и др.), так как гипс-содержащие глины и пески иным способом не образуются. В гипсах этого ансамбля часто имеются включения остаточного материала измененных известняков. В сухих участках часть гипса может быть замещена эпсомитом. Частным случаем этого ансамбля является гипсово-бородатый, характеризующийся полным отсутствием кораллитовой коры и преобладанием в антолитовой коре не сросшихся в пучки нитевидный кристаллов (гипсовые "волосы", "бороды", реже тонкие иглы). Из трех мест, где этот ансамбль был отмечен, в двух он был в течении года уничтожен туристами. Нитевидные гипсы настолько нежны, что даже с электрическим светом нужно вести себя чрезвычайно аккуратно - при быстром движении даже в метре от них воздушная волна их разрушает.

Как следствие биогенного ансамбля возникает также фтор-силикатный ансамбль. Условием его возникновения является наличие крупных высыпок жильного флюорита или скоплений флюорита термальной стадии. Серная кислота, работающая в биогенном цикле серы, реагирует с флюоритом (некоторые кристаллы растворены вдоль трещин на 3-5 см) с выделением в воздух плавиковой кислоты. Плавиковая кислота далее реагирует с кальцитом или гипсом натеков с образованием опять же флюорита. В этом же ансамбле появляется большинство цинк-алюмосиликатов. Здесь придется вторгнуться в область гипотез, потому что исследования не завершены. Предположительно плавиковая кислота реагирует с силикатами в остаточной глине с выделением также газообразного четырехфтористого кремния, который в свою очередь реагирует с сульфидными жилками в известняке и высыпками из них. Никакой иной модели мы предложить не в состоянии, а полностью проверить эту - тоже. К сожалению, во всех местах, где выделения, скажем, соконита найдены и трассируют явно трещины в известняке, между соконитовыми выделениями и стеной находится такой слой красивых натеков, что уродовать его, чтобы проверить наличие сульфидной жилки просто грех. К настоящему моменту, возможно, найдены элементы этого ансамбля, пригодные к исследованию прямым методом. В нескольких районах пещеры, где сильно развит существенно-гипсовый ансамбль и элементы фтор-силикатного просто не должны быть заметны, обнаружены очень интересные выделения на металлических предметах (топографические реперы, тросовые лестницы, вмонтированные в колодцы), уже упомянутые в разделе "минералы".

Правила посещения и методы исследования пещер.

Как отмечалось во введении и немного пояснено в минералогическом разделе, имеются жесточайшие ограничения на тактику проведения экспедиций и методы минералогического исследования. Ограничения эти никак законодательно не зафиксированы и единственная надежда на сохранение интересных пещер заключается в совести и самодисциплине исследователей. Учитывая большой интерес к пещерам не только в спелеологических кругах, но и в геологических, воспользуемся случаем еще раз привести сводку правил поведения в пещерах, особенно для геологов. Нарушим, правда, при этом традицию и приведем только правила, касающиеся безопасности пещеры, но не безопасности посетителей.

1. Если удается придерживаться девиза американских спелеологов "не выносить из пещеры ничего кроме фотографий и не оставлять в ней ничего кроме собственных следов", в общем случае ничего плохого не будет, хотя тезис о следах и неверен. Во всяком случае удаление всех отходов необходимо кроме единственного случая. Некоторые пещеры (дальние районы Кап-Кутана в том числе) недоступны для исследования без подземного лагеря, что создает проблему туалетов. Те же американцы в своей уникальной пещере Lechuguilla перепробовали все способы их организации и удачного так и не нашли. С треском провалились и попытки выносить ведра, и усушивать их на месте, после чего выносить. Наша же практика показывает, что в больших массивах глин, содержащих органику, закопанный туалет от двухнедельного лагеря на пять человек разрушается за пять-семь лет. Исходя из этого можно планировать допустимые размеры, длительность и периодичность организации подземных лагерей.

2. О следах. В красивых участках пещер грязные следы на чистых натеках как раз абсолютно недопустимы, не говоря о том, что интересные образования давятся и топчутся. Непосредственно при первопрохождении уязвимых участков должны быть организованы хорошо видимые тропы, сходить с которых далее не рекомендуется. Если на тропах есть интересный минералогический материал, он должен быть собран и заскладирован рядом (о выносе чуть ниже). Естественно, под расчисткой троп понимается не только пол. Если в проходе нужно ползти и этот проход должен в дальнейшем использоваться как тропа, в некоторых случаях стоит удалить те натеки с потолка, которые будут неминуемо снесены чьей-либо головой. Конечно, все это ни в коем случае не может оправдывать вандализм и речь о тропе возможна только с осознанием ее необходимости и прокладкой "трассы минимального ущерба".

3. О свете и тепле. Приведенные выше наблюдения и рекомендации об использовании света и кухни, конечно, локальны именно для Кап-Кутана. Тем не менее, в любом случае желательно провести наблюдения и выработать "тепловую политику". Если существуют группы, всерьез исследующие пещеру, у них могут быть уже готовые расчеты и квоты по емкостям лагерей и др.

4. О водоемах. Пещерные водоемы чрезвычайно ранимы по трем позициям сразу. Если это мелкие озерца в сухих зонах, обычно они красивы, а любая грязь (пыль с рук, мыло) из них никогда не удалится. Если это река, скорее всего у нее на воклюзе питьевой водозабор. Если это большое озеро, в нем возможна уникальная фауна, которую можно перетравить, скажем, ложкой стирального порошка. Водоемы заслуживают не меньшего уважения чем самые нежные кристаллы.

5. О раскопках. Если хочется раскопать проход в новую часть пещеры или в новую пещеру, следует иметь в виду, что это может резко изменить систему воздушной циркуляции и, как следствие, микроклимат довольно больших районов пещеры. Следует оценить возможность, скажем, осушения красивых залов и при существовании такой возможности принять меры по герметизации раскопки (иногда достаточно просто тряпочной ширмы, приваливаемой парой камней).

6. Об образцах минералов и горных пород. В спелеологической литературе этот вопрос обсуждать не принято. Считается, что спелеологи не должны выносить образцов вообще, а для минералогического исследования должны проводиться специализированные экспедиции, в которых квалифицированные специалисты сами определят что и как требуется вынести, и к которым спелеологи не имеют ни малейшего отношения. На взгляд автора эта страусиная политика неверна в корне и ни к чему кроме дополнительного ущерба для пещер не ведет. Цельная и открытая политика здесь более чем необходима.

По нашему представлению для выноса образцов должно одновременно выполняться три условия. Во-первых, образец может представлять собой либо чисто аналитический материал, при этом в свободно валявшемся кусочке, либо элемент, удаленный с тропы при ее расчистке, либо элемент, взятый при раскопке прохода. Во -вторых, должна быть определена дальнейшая судьба образца. Если это аналитический материал, следует уже заранее знать, что именно хочется доказать или опровергнуть с помощью именно этого образца, то есть брать только конкретный образец под конкретную идею. Если это снятый с тропы уникальный агрегат или что-либо в этом роде, следует выносить его только прицельно под место в экспозиции крупной коллекции, желательно крупного музея. Смысла здесь опять же два. Вынос может быть оправдан только при наличии достаточно широкого доступа к образцу для его изучения, а также должна быть гарантирована сохранность образца от попадания на помойку или разрушения. Оба этих условия могут быть выполнены только в крупных специализированных коллекциях, причем в их основной экспозиции (не в запасниках). И, наконец, в-третьих, образец может браться к выносу только если есть полная гарантия его доставки к месту назначения. Обычно это означает тщательно продуманную схему транспортировки до выхода в неупакованном виде и не менее тщательно продуманную упаковку для дальнейшей транспортировки.

В более широком контексте вопрос о выносе образцов есть частный случай вопроса о диагностике минералов пещер, на которой стоит остановиться особо.

Используемые в минералогии пещер методы диагностики минералов и примесей делятся на три категории. Наиболее интересная, безопасная для пещер и не имеющая ограничений на применение - полевые люминесцентные методы. К сожалению, в отечественной практике они пока практически не применяются из-за отсутствия аппаратуры. В международной практике они постепенно становятся лидирующими и в настоящий момент Международный Спелеологический Союз проводит крупную программу по доводке аппаратуры и составлению атласов определения. Лидер программы - Я.Шопов предложил даже чрезвычайно любопытный метод фиксации люминесцентных особенностей с помощью обычного фотографического оборудования, но дешифрирование результатов возможно пока только в его лаборатории в Софии.

Средние по степени разрушительности методы - экспресс-анализы прокрашиванием, травлением и.т.д. получили у нас существенно большее распространение. В большинстве случаев можно обойтись небольшой обработкой маленького участка поверхности с последующей ликвидацией ее следов. В общем случае метод не стоит применять "навскидку" - полная экспресс-лаборатория тяжела и полный цикл диагностики долог, сложен и, главное, требует большого числа проб. Вместе с тем, зная пещеру в общих чертах, для каждого интересного случая можно выстроить одну-две возможных модели, чем это может быть, и спланировать минимальную программу, реализуемую уже в следующий заезд. Часто по обдумывании даже не приходится работать с каменным материалом, а достаточно бывает определить один-два иона в каплях воды, висящих на натеке. Это приходится делать в-основном также на месте, так как растворы часто совершенно нестабильны и за неделю, а то и за несколько минут, могут сильно измениться. Методы с окрашиванием имеют один подводный камень. Источники света, используемые в пещерах, имеют самый разнообразный спектральный состав, не имеющий никакого отношения к стандартным. Поэтому приходится "не верить глазам своим" и пользоваться для сравнения цветными таблицами, специально изготовленными под собственный фонарь.

Разрушающая диагностика, проводимая с выносом образца, должна применяться уже в самом крайнем случае, если вышеописанные методы ничего не дали. В нашей практике для пещер такая необходимость возникала всего несколько десятков раз.

В целом рекомендуемый подход к диагностике можно описать как принцип предсказания результата по косвенным данным и теоретическому моделированию с заверкой минимально достаточными пробами, предпочтительно на месте.

7. О секретности. Во всем мире спелеологам приходится активно бороться за сохранение интересных пещер, хотя непосредственные цели военных действий могут и различаться. В одних случаях они направленны против обычного вандализма (проблема почти всеобщая), в других - против горнодобывающих проектов (наше недавнее прошлое), в третьих - против непродуманных проектов коммерциализации пещер (преимущественно в США), в четвертых - против скотоводов, видящих в пещерах природные ловушки для баранов (в Англии) и др. Как ни странно, самым распространенным и универсальным оружием является элементарная секретность.

В наших условиях, когда нет никакого законодательства об охране пещер, а хищничества хватает, хотя в последние годы его центр тяжести и сместился с откровенного вандализма на неумышленно варварский туризм, забота о сохранности пещер, как это ни прискорбно, в-основном может выражаться только в консервации наиболее интересных участков до лучших времен. В некоторых пещерах, и, в частности, в системе Кап-Кутан эти времена уже появились на горизонте, в других еще нет. Тем не менее даже в системе Кап-Кутан наиболее интересные места приходится держать на жестком режиме консервации. Проходы в них на карты не выносятся, в некоторых случаях даже не проводится топографическая съемка районов прохода. Сами проходы закрываются при этом искусственными завалами, снимаемыми только на время экспедиций. Естественно, при появлении внушительных гарантий сохранности все эти меры отпадут, но до тех пор сохранение пещер целиком на совести их исследователей и секретность - лучший к тому путь.

Сюда же следует отнести сводку идей о рамках допустимого сотрудничества с местными властями и местными спелеологами. И те и другие, как правило, весьма заинтересованы в получении информации о новых интересных пещерах и участках пещер, и, как правило, имеют право на получение таковой. Вместе с тем нет, к сожалению, никакой гарантии, что они не питают хищнических намерений. Мы являемся сторонниками открытой политики, но ограниченно открытой информации и ни разу в этом не раскаялись. Мы сообщаем обо всех наших находках, предоставляем карты, на которых эти находки есть (хотя и без проходов в них). Без гарантий обеспечения сохранности, выраженных в осязаемых юридически и материально формах, дальнейшая информация временно остается у нас. Такая позиция в большинстве случаев встречает понимание. Естественно, это верно при доказуемости, что мы сами не собираемся мимо них заводить никаких коммерческих проектов с пещерами.

Это не означает, что с местными силами всегда следует обязательно иметь полное взаимопонимание и хорошие отношения. Выше уже отмечалось, что взаимная подозрительность местных властей, местных спелеологов и заезжих спелеологов, можно сказать, спасла пещеру Геофизическая. После того, как она была спасена, отношения между сторонами нормализовались. И так на Кугитангтау было не один и не два раза. В конечном итоге, поступать по своей совести, учитывая собственную меру ответственности за судьбу пещер окупится всегда. Хорошие или плохие отношения преходящи, а природные уникумы невосстановимы.

Проводя еще раз параллель с пещерой Lechuguilla, отметим, что у ее исследователей эта проблема также была и порождала некоторые трения между спелеологами и администрацией национального парка, на территории которого пещера расположена и который горел желанием немедленно создать экскурсионный комплекс. После того, как удалось протащить аж через Конгресс США федеральный закон об особом статусе пещеры ("virgin cave", с прямым запретом любого обустройства), общий язык был немедленно найден и никто не протестовал против жесткой регламентации администрацией парка всех исследований и посещений пещеры, а также предоставления научному центру парка полной информации.

Благодарности.

Автору хотелось бы выразить величайшую признательность своим коллегам по исследованию пещер Кап-Кутан, чья самоотверженная деятельность сделала возможным то состояние изученности, которого мы достигли - Д.Белаковского, А.Маркова, О.Бартенева, В.Детинича, Д.Малишевского, А.Голованова, М.Переладова, Е.Войдакова, В.Коршунова, Ч.Сэлфа, М.Трантеева и многих других. Хотелось бы поблагодарить коллег - минералогов, бескорыстно помогавших спелеологам в аналитике и моделировании, особенно заведующую минералогическим музеем ВИМСа Н.Скоробогатову. И, наконец, выразить глубочайшую благодарность всем спелеологам, помогавших в фотографировании - Н.Веселовой, Л.Минькевичу, Г.Куланиной, Г.Пряхину, упомянутым выше О.Бартеневу, В.Детиничу, Д.Малишевскому и всем остальным. К сожалению, перечислить здесь всех, кто этого заслуживает, просто невозможно.