Н.В.ЛАВРОВА Кунгурская пещера изучается более 300 ... представления об истории ее формирования ...

Н.В.ЛАВРОВА
К ВОПРОСУ ОБ ОБРАЗОВАНИИ КУНГУРСКОЙ ПЕЩЕРЫ
Кунгурская пещера изучается более 300 лет. В настоящее время
представления об истории ее формирования противоречивы. Среди гипотез,
объясняющих формирование лабиринтовой системы ходов – палеопереток
р. Шаквы через Ледяную гору, периодическое вторжение паводковых вод
р. Сылвы, подток слабоминерализованных вод из нижезалегающих отложений,
существование палеопещеры, галереи которой были расширены более поздними
карстовыми процессами [2].
Образование Кунгурской Ледяной пещеры свидетельствует о значительной
роли дизъюнктивных нарушений в геологическом развитии района.
Многочисленные исследования позволяют отнести территорию города к
напряженной тектонической зоне. Г. Кунгур находится в узле пересечений трех
вихревых тектонических структур [6]. Кунгурский речной узел, образованный
рекой Сылвой и тремя ее основными притоками – Иренью, Шаквой и Бабкой,
приурочен к месту пересечения разломов северо-западного и северо-восточного
простирания [3], которые хорошо выделяются при дешифрировании
космоснимков. В настоящее время проведено картирование сети линеаментов
территории города [1].
Территория г. Кунгура отнесена к Нижнесылвинскому району гипсового и
карбонатно-гипсового карста на восточной окраине Восточно-Европейской
платформы. Здесь наблюдается моноклинальное залегание горных пород с
постепенным погружением на запад-северо-запад [2]. В условиях платформы
выявление разрывных структур имеет свои особенности. Данные структуры очень
часто скрыты от непосредственного наблюдения под чехлом покровных
отложений либо уничтожены последующей эрозией. При трассировании
линеаментов при дешифрировании космических снимков и топографических карт
в условиях плотной застройки городов возможна их неоднозначная
интерпретация. Применение геоморфологических методов также не всегда
возможно из-за техногенных преобразований в рельефе. В данной ситуации
крайне важно выявить локальные особенности геологического строения.
Кунгурская Ледяная пещера – одна из крупнейших в Предуралье, длина
ходов 5,7 км. Образована в пределах сульфатной ледяно-пещерской пачки
иренского горизонта кунгурского яруса, мощность которой 20-25 м, сложенной
гипсами и ангидритами. Интенсивные восходящие движения в неогеновый
период привели к образованию секущих трещин, падение которых близко к
отвесному. Они послужили основой в ориентации пещерных ходов, к ним
приурочены органные трубы, воронки и осыпи. Преобразованные зоны
деформации можно наблюдать в некоторых гротах пещеры. В гроте Морское дно
прослеживается зона шириной 0,5 м, видимая протяженность 3 м, где крупные до
0,3 м в поперечнике обломки карбонатных пород запаяны в сульфатных
отложениях. Видимых изменений на контакте пород не обнаружено. Более
крупные отдельные блоки доломита до 0,5 м в гипсах фиксируются в
прилегающем гроте. Карбонатные отложения, фрагменты которых обнаружены в
нарушенной зоне, залегают выше по разрезу.
Деформации при тектонических движениях привели к захвату
вышезалегающих карбонатных отложений. Продукты дробления в осадочных
карбонатных породах легко перекристаллизуются и образуют зоны тектонических
брекчий [5]. Сульфатные отложения являются еще более пластичными. Поэтому в
нашем случае процессы гидратации, происходившие в дальнейшем с увеличением
объема, привели к тому, что гипс полностью заполнил пространство между
55
обломками и трещины, в результате произошло полное залечивание
образовавшихся нарушений в толще пород.
Метеорный грот, расположенный на небольшом удалении от грота
Морское дно, в настоящее время рассматривается как свидетельство древних
пещерных галерей. Здесь отмечаются деформированные слои вмещающих пород.
Обломки при обвалах сводов и стен, существовавших когда-то гротов полностью
заполнили пространство. Уплотнение обломков, последующая гидратация и
цементация привел к образованию плотного массивного гипса. Карстовые
процессы привели вновь к образованию пустот [4]. Однако, исходя из выше
изложенного, толщи с нарушенным залеганием можно рассматривать как часть
разрывной зоны с деформированными слоями.
Определенные стадии развития разрывного нарушения, как правило,
находят свое отражение в особенностях геологического строения,
гидрогеологических и геоморфологических условий, ландшафта и т.д. В пределах
рассматриваемой территории на фоне общего моноклинального залегания пород с
постепенным
погружением
на
запад
–
северо-запад
наблюдается
флексурообразная структура. Структурная поверхность филипповских доломитов
на юго-востоке городской территории резко поднимается с абсолютных отметок
95-110 м до 125-130 м. Сульфатные отложения из разреза полностью исчезают. На
всем протяжении контакта коренные породы разрушены: обломки, щебень с
глинистым заполнителем образуют карстово-обвальные отложения. Мощность
данных отложений увеличивается почти в два раза от 15-25 до 50-60 м. С
удалением от контакта на запад появляются блоки, останцы, а затем и слои гипсов
и ангидритов.
По С.М. Несмеянову собственно разрывы на платформенных территориях
часто переходят во флексуры. Суммируя вышеизложенное можно предположить
существование здесь дизъюнктивного нарушения или трещинной зоны СВ-ЮЗ
направления. С направлением линии предполагаемого нарушения согласуется
одна из систем трещин, по которым развиты ходы Кунгурской пещеры. На
поверхности с этой линией согласуются места расположения скважин с большой
мощностью карстово-обвальных отложений (до 30 м) и два озера в карстовых
воронках. Наибольшая длина одного из озер – Кротовского – 468 м, ширина 220
м; занимает сложную карстовую воронку до 7 м глубиной. Дно и склоны воронки
осложнены более мелкими воронками, профиль котловины неправильный
конусовидный. Ширина второго – Поваренного озера – 70-80 м, длина 110,
глубина 10 м, располагается в карстовой воронке с крутыми склонами. Вода в
озере периодически исчезает. Исчезновение и подъем воды происходит быстро,
иногда в течение нескольких суток. Последний случай исчезновения наблюдался
летом 1997 г.
В нашем случае глубинная эрозия значительно изменила разрывную зону,
поэтому в рельефе она не выражается. Территория относится к участку с
минимальной плотностью линеаментов [1]. Несмотря на восстановленную
сплошность сульфатных отложений нарушенная зона отличается повышенной
проницаемостью, что косвенно подтверждается присутствием здесь аномалий
радона, за которыми ведется мониторинговое наблюдение в течение последних
пяти лет.
При отсутствии геоморфологических признаков выявление локальных
особенностей геологического строения, а также вещественного состава
деформированных слоев является ведущим факторам при анализе геологического
развития разрывных нарушений и истории геологического развития региона в
целом и Кунгурской пещеры в частности. Выявление приповерхностных
разрывных структур является одной из главных задач инженерной геологии. На
56
всех этапах инженерно-геологических исследований необходимо учитывать
свойства и параметры состояния геологической среды в зоне разрывного
нарушения. Помимо неблагоприятных условий для проектирования и
эксплуатации зданий и сооружений, возможности развития опасных
геологических процессов, данные структуры влияют на геоэкологическое
состояние территории, что предполагает повышенную проницаемость, особые
гидрогеологические и газовые режимы в данной зоне. Зону предполагаемого
нарушения можно использовать как полигон отработки геофизических методов
по обнаружению и моделированию опасных геологических процессов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Катаев В.Н. Линеаментный анализ территории г. Кунгура в целях
карстологического прогноза / В.Н. Катаев, В.В. Аксарин // Геология и полезные
ископаемые Западного Урала: материалы регион. науч.-практ. конф. / ПГУ. –
Пермь, 2007. – С. 202-205.
2. Кунгурская ледяная пещера: опыт режимных наблюдений / ГИ УрО РАН; под
ред. В.Н. Дублянского; [отв. ред. А.И. Кудряшов]. – Екатеринбург, 2005. – 376 с.
3. Лукин В.С. Кунгурский речной узел // Моделирование геологических систем и
процессов: материалы регион. конф. / ПГУ. – Пермь, 1996. – С. 243-244.
4. Лукин В.С. Условия и этапы формирования Кунгурской пещеры // Карст Урала
и Приуралья : материалы Всеурал. совещ. – Пермь, 1968. – С. 69-42.
5. Несмеянов С.А. Введение в инженерную геотектонику / С.А. Несмеянов. – М.:
Научный мир, 2004. – 216 с.
6. Чайковский И.И. Вихревые тектонические структуры Пермской области и
мезо-кайнозойское минералообразование // Геология и полезные ископаемые
Западного Урала: материалы регион. науч.-практ. конф. / ПГУ. – Пермь, 2002. –
С. 8-10.
57