Карстовые пещеры: сталактиты, сталагмиты, забереги, гуры. Сталактиты и сталагмиты – в чем разница? Чем отличаются сталактиты от сталагмитов

Почему возникают пещеры

Земная поверхность имеет сложное по составу и конфигурации строение. В свое время, когда происходило формирование суши и океанов, образовывались и различные минералы. К примеру, базальт появился при высокой температуре и давлении в результате вулканической деятельности. В таких же условиях возник и гранит. А вот известняк, мрамор, мел, гипс и соль, из которых могут состоять сталактиты и сталагмиты, образовались по другому механизму, в менее экстремальных обстоятельствах. Все они растворяются в воде - это их отличительное свойство. Когда вода вымывает эти элементы из состава горных пород, то внутри возникают пустоты. Они и называются пещерами.

Пустое пространство внутри какого-либо тела - это карст. В соответствии с этим термином карстовыми стали называть и большинство известных людям пещер. Надо сказать, что пещеры могут образовываться и в результате других процессов, протекающих в земной коре, но это уже тема отдельного разговора. Важно подчеркнуть, что сталактиты и сталагмиты возникают именно в карстовых образованиях. В этих пустотах природные процессы не прекращаются ни на мгновение, хотя и продолжаются в течение многих миллионов лет. Ученые подсчитали, сталактиты и сталагмиты вырастают примерно на 1 см за 100 лет.

По утверждению специалистов, самая большая карстовая пещера на планете расположена в США. Штат Кентукки знаменит тем, что здесь находятся Мамонтовы пещеры, сталактиты и сталагмиты которых привлекают и туристов, и ученых. Эти пещеры сообщаются между собой. Общая протяженность подземных залов и переходов составляет 560 километров. На острове Крит расположено почти полторы тысячи пещер. Самая интересная из них - Сфедони. Ее возраст оценивается от семи до пятнадцати миллионов лет. Размеры она имеет скромные, всего 145 метров. Однако ее интерьер (если можно так выразиться) отличается удивительными пропорциями и красотой. Возникает впечатление, что он оформлен руками человека.

На первых порах знакомства с пещерами у некоторых людей возникает вопрос о том, чем отличаются сталактиты и сталагмиты? Если говорить на бытовом языке, то сталактиты - это "сосульки", которые свисают с потолка. Вода просачивается через почву и горную породу, размывая попутно те минералы, которые в ней растворяются. Попадая в помещение пещеры, вода испаряется, а минеральные вещества остаются в сухом остатке. Сосулька постепенно нарастает и увеличивается в размерах. В том случае, когда минеральный раствор образуется слабонасыщенный, его капли падают с высоты и достигают пола. В этом месте тоже образуется "сосулька", только острием вверх. Это сталагмит.

Специалисты и любители подземных маршрутов не устают удивляться разнообразию имеющихся на планете пещер. Казалось бы, уже все изучено и объяснено. Однако новые факты заставляют вновь и вновь возвращаться к прежним вопросам. Общеизвестно, что сталактиты и сталагмиты образуются в результате испарения влаги, которая проникает извне. Однако исследования последних лет показали, что так происходит не всегда. Из сказанного следует, что пещеры еще не раскрыли всех своих тайн. Над их разгадкой еще предстоит поломать голову любознательным и энергичным исследователям.

Многие путают эти два понятия. Наш ликбез расставит всё по местам.

В детстве многие любили лазить по пещерам, если удавалось воспользоваться таким случаем и находили странные каменные сосульки, торчащие из пола или потолка. Это и есть сталактиты и сталагмиты, но кто есть кто - в чём разница между ними?

Есть наука, занимающаяся исследованием пещер - это спелеология. По исследованиям спелеологии в пещерах в результате длительного времени, где присутствуют породы известняка, мела, гипса, соли и воды образуются в вымытых водой пространствах выступающие из пола минеральные образования, наросты – сталагмиты, а также свисающие словно сосульки или каплеподобные минеральные наросты - сталактиты.

Сталагмиты, в переводе с греческого обозначает капля. Представляет собой отросток, формирующийся из пола пещеры. Образуется при стекании с потолка капли воды и попадания её в одну точку на полу, образовывая толстое, растёкшееся нарастание похожее на конус. Так, как на полу температура ниже, чем наверху, капля воды застывает быстрее, и поэтому сталагмиты могут «расти» быстрее.

Сталактиты в переводе с греческого – натёкшие по капле, представляют каменные образования свисающие в виде иглы. При медленном стекании капли воды с потолка и пониженной температуре капля воды застывает, образуя каменный нарост в виде сосульки или толстой иглы.

От состава породы, времени образования наростов и объема в пещере зависит частота и хрупкость каменистых образований.

Самые красочные фото пещер, содержащих сталактиты и сталагмиты. Эти обычно известковые образования свисающие с потолка или вырастающие из земли просто завораживают. Сколько же им предположительно лет? Многие миллионы, как классически утверждают экскурсоводы, или они могут вырасти за более короткий срок?

(Сталактиты фото №1.1)

(Сталактиты фото №1.2)

Что же такое сталактит и сталагмит? Вода, которая, просачивается в пещеру, имеет в своем составе частички известняка или других минералов. Когда капелька воды протекает сквозь щель и падает, то растворенный в ней минерал остается на потолке пещеры. Дальше капля за каплей эти отложения растут вниз и через долгое или короткое время на потолке пещеры образуется сталактит - твердая сосулька из камня или соли. Внизу же под ней, растет сталагмит, от падающих капель со сталактита. Через некоторое время оба известковых образования вырастают, встречаются и соединяются в единую колонну

(Сталактиты фото №2.1)

(Сталактиты фото №2.2)

«Пещеры образуются под действием грунтовых вод, но каким образом это происходит, мы не знаем» - говорят ученые эволюционисты. Но, судя по новым данным, оказывается, именно серная кислота влияет на образование не менее 10% пещер в горах Гваделупа в штате Нью-Мексико и в штате Техас. Значит, пещеры могли образоваться намного быстрее, чем за миллионы лет

(Сталактиты фото №3.1)

(Сталактиты фото №3.2)

Самый высокий в мире сталагмит находится в пещере Арман во Франции. По мнению ученых, скорость его роста - 3 мм в год. Тогда этот сталагмит должен был достичь своей высоты 38 м за 12700 лет. Такие данные не согласуются с возрастом сталагмита, который был установлен методом радиометрического датирования (миллионы лет). Метод ошибочен?

(Сталактиты фото №4.1)

(Сталактиты фото №4.2)

На мысе "Левин" в западной Австралии находится водяное колесо, которое просто обросло камнем. И это произошло менее чем за 65 лет. Это говорит о том, что такие природные наросты могут образоваться довольно быстро. Но почему же тогда по мнению эволюционистов сталактиты и сталагмиты, чей возраст неизвестен, образуются за тысячи или даже миллионы лет?

(Сталактиты фото №5.1)

(Сталактиты фото №5.2)

Благодаря тому, что открытия о быстром росте сталактитов сегодня стали известными, мы можем утверждать, что для роста сталактитов, которые мы видим в самых красивых известняковых пещерах не требовались целые эпохи. Эти прекрасные образования могли вырасти очень быстро всего за несколько тысяч лет в период катаклизма глобального Потопа.

(Сталактиты фото №6.1)

(Сталактиты фото №6.2)

Часто сталагмит соединяется со сталактитом, и появляется колонна. Самая большая каменная колонна в Карлсбаде имеет высоту больше 30 метров. Потолки некоторых пещер увешаны короткими сталактитами, как будто бахрома. В других пещерах сияют каменные сталактиты в виде иголок на стенах. Бывают сталактиты, которые растут в стороны и даже вверх.

(Сталактиты фото №7.1)

(Сталактиты фото №7.2)

В октябре 1953 года в журнале National Geographic была напечатана фотография летучей мыши, которая упала на сталагмит в известных Карлсбадских пещерах, штат Нью Мехико, и затвердела на нем. Сталагмит рос так быстро, что он смог сохранить летучую мышь до того, как животное начало разлагаться.

(Сталактиты фото №8.1)

(Сталактиты фото №8.2)

В Пещерах Дженолан и разных иных местах можно увидеть сталактиты и сталагмиты, которые выросли прямо в сооружениях, построенных человеком. Как и Мемориал Линкольна, дженоланские структуры содержат цементный раствор, который является высоко проницаемым, благодаря чему эти образования растут быстро. К сожалению, выросшие образования очень пористые и ломкие.

(Сталактиты фото №9.1)

(Сталактиты фото №9.2)

В Филадельфии любой человек может наблюдать множество мостов, в которых растут сталактиты. Длина некоторых из них - больше 30 см. Делаем вывод, исходя из возраста мостов, что всем этим сталактитам менее 56 лет. Вот это скорость!

(Сталактиты фото №10.1)

(Сталактиты фото №10.2)

Мир сталактитов и сталагмитов прекрасен и загадочен. Эти яркие фото рассказывают нам об удивительных Божьих законах в мире геологии, об нашей с вами истории, которой не миллионы лет, а всего 5-6 тысяч. А еще эти величественные природные образования говорят нам о величии их Творца

" ~- ~- ~- ~" ~&~" ~- ~- ~- ~"

Водные хемогенные отложения пещер образуются путём осаждения из текучей или стоячей воды. Они представлены всевозможными формами натёчных образований.
Сталактиты (от греч. stalaktós - натёкший по капле) - натёчно-капельные (в карстовых пещерах обычно известковые) образования, свисающие в виде конических сосулек, драпировок, изгибающейся бахромы или полых трубок со сводов и верхних частей стен карстовых пещер или иных подземных пустот (англ: Speleothem). Это наиболее широко известная форма проявления гравитационных текстур минеральных агрегатов. Термины «сталактит» и «сталагмит» введены в литературу в 1655 г. датским натуралистом Оле Вормом.
Сталактиты возникают в результате выпадения в осадок углекислого кальция при распаде в растворе бикарбоната кальция с образованием менее растворимого карбоната кальция и CO 2 , и удалении из насыщенной им воды углекислого газа. Растворимость карбонатов зависит от наличия CO 2 в растворе. Как только лимит CO 2 в поровом растворе будет использован, растворение карбоната прекратится. Когда раствор близок к насыщению - в одних частях общей системы фильтрации-диффузии будет происходить растворение, а в других - осаждение карбоната. При этом растворение может происходить на стенках тонких пор и трещин, а выпадение осадка - на отдельные ядра кристаллизации в открытой полости.
Встречаются также гипсовые и соляные сталактиты, образующиеся за счет повышения насыщенности раствора при испарении растворителя (воды).
В определённых условиях со дна пещер и других подземных карстовых полостей навстречу сталактитам растут сталагмиты в виде конусов, а сливающиеся сталактит и сталагмит образуют столбообразные колонны, называемые сталагнат . На сталактиты или сталагмиты, частично затопленные подземными водами в пещерах, нарастают забереги (агрегаты, кристаллизующиеся в горизонтальной плоскости на границе вода-воздух от краёв твёрдой фазы), вследствие чего образуются сложные ансамбли из агрегатов грибовидной формы.
Гуры , или кальцитовые плотины, подпруживающие подземные озера - встречаются преимущественно в известняковых и значительно реже в доломитовых полостях. Они образуются в горизонтальных и наклонных проходах в результате выпадения из раствора карбоната кальция, что связано с выделением углекислоты вследствие турбулентности водного потока и/или изменения его температуры при движении по подземной галерее. Очертания плотин, имеющих обычно вид правильной или изогнутой дуги, определяются главным образом первоначальной формой выступов пола пещеры. По морфологическим признакам гуры подразделяются на площадные и линейные. Последние развиты в основном в узких проходах с подземными ручьями, которые они разделяют на отдельные водоёмы. Водный поток не только создает кальцитовые плотины, но и разрушает их. При изменении расходов потока и минерализации подземных вод под действием эрозии и коррозии в гурах образуются отверстия, проломы и пропилы. Это приводит к формированию сухих гуров, не способных удерживать воду. В результате дальнейшего растворения и размыва на месте кальцитовых плотин остаются лишь сильно корродированные выступы, отмечаемые на полу и стенах полости.
"Сосульки" льда как в ледяных пещерах, так и на поверхности Земли, также являются сталактитами. По классификации В.И. Степанова , для карстовых пещер выделяются следующие виды сталактитов:
при строго осевом питании возникают трубчатые сталактиты (макароны), характеризующиеся постоянным диаметром канала и структурой, контролируемой геометрическим отбором при росте на мениске капли;
при комбинированном площадном и осевом питании возникают конические сталактиты. Их нельзя рассматривать просто как обросшие сферолитовой коркой трубчатые сталактиты, так как синхронное обрастание влияет на морфологию мениска;
при линейном питании возникают драпировки;
чрезвычайно характерны ансамбли сталактитов и драпировок;
особо могут быть выделены туфлактиты - сталактиты, растущие в условиях высокого пересыщения, состоящие из известкового туфа, и тем самым лишенные структуры, задаваемой геометрическим отбором. Разделение понятий убирает также конфликт между распространенным определением, что трубчатые сталактиты всегда монокристалличны, и существованием трубчатых туфлактитов, характерных, например, для штолен Хайдарканского месторождения.
Сталактит-сталагмитовая кора , равно как и туфовая сталактит-сталагмитовая кора [Степанов, 1971], по сути состоят из агрегатов чрезвычайно близких структур и текстур, обладающих единой характеристической симметрией. Вместе с тем конкретные составы этих кор по агрегатам могут значительно варьировать. Существуют пещеры с резким преобладанием сталагмитовых форм, а также наоборот. В большинстве случаев, как это показано в [Максимович, 1965], соотношение количества сталактитовых и сталагмитовых форм контролируется исключительно степенью обводнённости пещеры.
Согласно В.А.Мальцеву , «Имеющееся подразделение сталактитов во типам питания (внешнее-внутреннее) не отвечает ни их морфологии, ни их структуре, ни реальным механизмам их питания. У истинных сталактитов, кристаллизующихся в результате дегазации раствора или охлаждения расплава, центральный канал является не причиной, а следствием, а наблюдающееся у части трубчатых сталактитов "питание" по каналу - вторично».
Описанные как сталактиты сталактитоподобные агрегаты халцедона, кварца, гётита, и многих минералов из секреций эффузивных и осадочных пород и из пустот рудных жил при внимательном изучении почти всегда оказываются псевдосталактитами или иными сталактитоподобными формами агрегатов.
Травертин (травертиновые террасы) образуется в результате осаждения кальцита и/или арагонита из растворов, содержащих бикарбонат кальция. Этот процесс происходит, в частности, при падении давления во время выхода подземных вод на земную поверхность. В результате происходит химическая реакция, в ходе которой выделяется нерастворимый в воде карбонат кальция. В присутствии углекислого газа в геотермальной воде СаСО3 растворяется в виде бикарбоната кальция:
СаСОз + СО2 + Н2О = Са(НСОз)2
С выходом геотермальной воды на поверхность Земли парциальное давление СО2 уменьшается и карбонатно-кальциевое равновесие в ней смещается в сторону образования твёрдой фазы: Ca(HCO3)2 = CaCO3↓ + CO2 + H2O.
При нарушении карбонатно-кальциевого равновесия в геотермальной воде образуется взвесь из кристаллов СаСО3 размером до10 мкм и более. Количество взвеси, образующейся при этом, составляет от 4 до 25 мг/л. Основная доля приходится на частицы размером менее1мкм. Часть из них, попадая в ламинарный подслой, оседает на твёрдых поверхностях формируя отложения. В зависимости от скорости потока воды относительно поверхности осаждения на ней образуются отложения различной плотности.

Литература:
Максимович Г.А. Генетический ряд натечных отложений пещер (карбонатный спелеолитогенез) // Пещеры, вып.5(6). Пермь, 1965.
Мальцев В.А. Минералы системы карстовых пещер Кап-Кутан (юго-восток Туркменистана) // "Мир Камня (World of Stones)", 1993, № 2 (рус/англ).
Мальцев В.А. Еще раз о сталактитах с "внутренним" и "внешним" питанием // Полная версия на англ: V.A.Maltsev. Stalactites with "internal" and "external" feeding, Proc. Univ. Bristol Spel. Soc., 1998, 21(2), 149-158
Степанов В.И. Периодичность процессов кристаллизации в карстовых пещерах // Труды мин. музея им. Ферсмана. Москва, 1971, вып.20, с. 161-171.
Степанов В.И. Структуры и текстуры минеральных агрегатов, образующихся в свободном пространстве пустот
C.Hill, P.Forti. Cave minerals of the world. NSS, 1986, 238 p.

Анемолиты - изогнутые сталактиты