Di Eropa dan Asia, terdapat banyak situs hominin prasejarah dengan peralatan dan benda-benda buatan manusia lainnya, tetapi temuan sisa-sisa manusia purba tidak terlalu banyak. Para peneliti di Institut Max Planck untuk Antropologi Evolusi, bekerja sama dengan tim arkeolog dan ahli paleontologi, termasuk arkeolog Rusia terkenal Anatoly Derevyanko, telah menemukan cara untuk "memancing" fragmen kecil DNA milik banyak mamalia, termasuk manusia purba, dari sedimen di gua. Para ilmuwan memberi tahu tentang metode baru yang dapat merevolusi arkeologi dalam jurnal Sains .
Dengan mempelajari DNA Neanderthal dan Denisovans, para peneliti menciptakan kembali sejarah evolusi kita sendiri. Namun, sisa-sisa fosil manusia purba jarang, dan bahkan tidak selalu cocok untuk analisis genetik.
“Kami tahu bahwa beberapa komponen dalam sedimen dapat mengikat DNA,” kata Matthias Meyer, salah satu peneliti. "Jadi kami memutuskan untuk mencari tahu apakah DNA hominin dapat bertahan hidup di sedimen situs kuno tempat mereka tinggal."
Dengan tujuan ini, Meyer dan ilmuwan lain telah bekerja sama dengan banyak peneliti yang telah menggali di tujuh situs arkeologi di Belgia, Kroasia, Prancis, Rusia, dan Spanyol. Mereka mengumpulkan sampel sedimen berusia 14-550 ribu tahun. Dengan menggunakan bahan yang sangat sedikit, para peneliti menemukan dan menganalisis fragmen DNA mitokondria dan mengidentifikasi mereka sebagai milik dua belas spesies mamalia yang berbeda, termasuk mammoth berbulu, badak berbulu, beruang gua dan hyena gua.
Sampel sedimen disiapkan untuk analisis
S. Tupke / MPI f. Antropologi EvolusionerTim kemudian mulai mencari langsung DNA hominin dalam sampel. “Kami menduga bahwa sebagian besar sampel kami memiliki terlalu banyak DNA mamalia untuk mendeteksi jejak DNA manusia,” kata Dr. Vivian Slon, penulis utama studi tersebut. "Jadi kami mengubah strategi kami dan secara khusus menargetkan potongan DNA manusia." Para peneliti telah mengembangkan "kait" molekuler dari DNA manusia modern, dengan bantuan mereka "memancing" urutan yang paling mirip dengannya. Mereka khawatir DNA hominin akan sangat langka sehingga tidak dapat dideteksi. “Rahangku jatuh,” sang Gajah menggambarkan emosinya saat menemukan DNA Neanderthal. Jumlah DNA hominin yang cukup untuk analisis lebih lanjut diisolasi dari sembilan sampel. Delapan di antaranya berisi DNA mitokondria dari satu atau lebih Neanderthal, dan satu berisi DNA dari seorang pria Denisovan.
“Ini adalah pendekatan yang benar-benar revolusioner. Jika semuanya benar-benar keren seperti yang dikatakan artikel itu, maka ahli paleoantropologi harus mengharapkan banyak penemuan dalam waktu dekat, ”populer sains dan pemimpin redaksi portal Antropogenesis.ru berbagi kesannya dengan Gazeta.Ru.
- Sebenarnya, teknologinya tidak muncul kemarin - inilah yang disebut analisis metagenomik: ketika sampel tertentu diambil dari lingkungan dan mengekstrak darinya semua DNA yang mereka temukan. Misalnya, dari air di danau, atau dari sedimen dasar, atau dari tanah. "metagenom" semacam itu dapat berisi fragmen DNA dari ribuan makhluk hidup - terutama mikroorganisme, tetapi tidak hanya. Dengan menggunakan prosedur yang dirancang khusus, spesialis menentukan siapa yang memiliki "potongan kode" ini.
“Dengan mengekstraksi DNA hominin dari sedimen, kami dapat memperoleh informasi tentang keberadaan kelompok hominin di tempat-tempat yang tidak dapat dideteksi dengan cara lain,” catat ahli genetika Svante Paabo. "Ini menunjukkan bahwa analisis DNA sedimen adalah prosedur arkeologi yang sangat berguna yang mungkin menjadi praktik umum di masa depan."
DNA diisolasi bahkan dari sampel yang telah disimpan selama bertahun-tahun pada suhu kamar. Analisis ini dan lainnya, sampel yang lebih baru, akan secara signifikan memperdalam pengetahuan yang ada tentang evolusi manusia.
“Baru-baru ini, Neanderthal melakukan ini dengan kalkulus gigi - dan mereka mempelajari hewan dan tumbuhan apa yang mereka makan puluhan ribu tahun lalu,” kata Sokolov. - Dan sekarang kami melangkah lebih jauh.
Apa yang diberikan pendekatan ini? Kesempatan untuk mempelajari monumen di mana tidak ada sisa-sisa manusia sama sekali. Tapi sebagian besar monumen tersebut!
Misalnya, di Dataran Rusia ada banyak situs Paleolitik Tengah, tetapi hampir tidak ada sisa-sisa manusia. Oleh karena itu, secara tegas, kami tidak tahu orang macam apa mereka. Mungkin Neanderthal - bagaimana jika tidak? Pendekatan baru akan membantu menjawab pertanyaan ini."
Air tidak hanya menciptakan gua, tetapi juga menghiasinya. Formasi chemogenic yang membuat gua luar biasa indah dan unik sangat beragam. Mereka telah terbentuk selama ribuan tahun. Peran utama dalam pembentukannya dimainkan oleh air resapan yang merembes melalui ketebalan batuan karbonat dan menetes dari langit-langit gua karst. Di masa lalu, bentuk-bentuk ini disebut dropper, dan perbedaan dibuat antara "penurunan atas" dan "penurunan bawah".
Untuk pertama kalinya, asal usul formasi tetesan dijelaskan oleh ilmuwan besar Rusia MV Lomonosov: “Tetesan bagian atas seperti es es di seluruh. Menggantung di lengkungan adit alami. Melalui es, yang kadang-kadang banyak panjang dan ketebalan yang berbeda telah tumbuh bersama, sumur vertikal dengan lebar yang berbeda lewat dari atas, dari mana air pegunungan turun, garis bujurnya meningkat dan menghasilkan tetesan yang lebih rendah yang tumbuh dari tetesan jatuh dari es atas. Warna tutupnya, dan terutama bagian atasnya, sebagian besar, seperti sisik, putih, keabu-abuan; kadang-kadang, seperti kain yang bagus, hijau, atau benar-benar kuat " .
Formasi aliran biasanya terbentuk setelah munculnya rongga bawah tanah (epigenetik) dan sangat jarang bersamaan dengannya (singenetik). Yang terakhir ini jelas tidak diamati di gua-gua karst.
Deposit kemogenik gua telah lama menarik perhatian para peneliti. Sementara itu, masalah klasifikasi dan tipifikasi mereka berkembang sangat buruk hingga saat ini. Di antara studi khusus, karya V.I. di dinding dan lantai gua), corallites (jenis ini termasuk agregat mineral yang muncul dari film air kapiler di permukaan rongga bawah tanah dan cetakan tetes) dan antolit (jenis ini diwakili oleh paralel -agregat berserat dari mineral yang mudah larut melengkung dan membelah selama pertumbuhan - gipsum, halit dan lain-lain). Meskipun tipifikasi ini didasarkan pada sifat klasifikasi genetik, secara teoritis hal itu tidak cukup dibuktikan.
Yang paling menarik adalah klasifikasi bentuk kemogenik yang diusulkan oleh GA Maksimovich (1963) dan Z. K. Tintilozov (1968). Berdasarkan pertimbangan studi ini, formasi kemogenik dapat dibagi menjadi beberapa jenis utama berikut: sinter, colomorphic, dan kristal.
Formasi tetes, yang tersebar luas di gua-gua, menurut bentuk dan metode asalnya, mereka dibagi menjadi dua kelompok besar: stalaktit, terbentuk karena materi berkapur yang dilepaskan dari tetesan yang tergantung di langit-langit, dan stalagmit, terbentuk karena materi yang dilepaskan dari tetesan yang jatuh.
Di antara formasi stalaktit tetes, gravitasi (tabung tipis, kerucut, pipih, berbentuk tirai, dll.) Dan anomali (terutama helikt) dibedakan.
Yang sangat menarik adalah stalaktit tabung tipis, yang terkadang membentuk semak kalsit utuh. Pembentukan mereka dikaitkan dengan pelepasan kalsium karbonat atau halit dari perairan infiltrasi. Setelah bocor ke dalam gua dan mencapai kondisi termodinamika baru, air infiltrasi kehilangan sebagian karbon dioksida. Ini mengarah pada pelepasan kalsium karbonat koloid dari larutan jenuh, yang diendapkan di sepanjang garis jatuh dari langit-langit dalam bentuk gulungan tipis (Massimovich, 1963). Secara bertahap membangun, rol berubah menjadi silinder, membentuk tabung tipis, stalaktit sering transparan. Diameter bagian dalam stalaktit tubular adalah 3-4 mm, ketebalan dinding biasanya tidak melebihi 1-2 mm. Dalam beberapa kasus, panjangnya mencapai 2-3 dan bahkan 4,5 m.
Stalaktit yang paling umum adalah stalaktit berbentuk kerucut (Gbr. 3). Pertumbuhannya ditentukan oleh air yang mengalir di rongga tipis yang terletak di dalam stalaktit, serta oleh aliran material kalsit di sepanjang permukaan tetesan. Seringkali rongga internal terletak secara eksentrik (Gbr. 4). Dari pembukaan tabung ini setiap 2-3 menit. air jernih menetes. Dimensi stalaktit berbentuk kerucut, yang terletak terutama di sepanjang retakan dan menunjukkannya dengan baik, ditentukan oleh kondisi masuknya kalsium karbonat dan ukuran rongga bawah tanah. Biasanya stalaktit tidak melebihi panjang 0,1-0,5 m dan diameter 0,05 m. Kadang-kadang bisa mencapai panjang 2-3, bahkan 10 m (gua Anakopia) dan diameter 0,5 m.
Yang menarik adalah stalaktit bulat (bulbous) yang terbentuk sebagai akibat dari penyumbatan bukaan tabung. Di permukaan stalaktit, penebalan tidak wajar dan pertumbuhan berpola muncul. Stalaktit berbentuk bola sering berongga karena pelarutan sekunder kalsium oleh air yang memasuki gua.
Di beberapa gua, di mana ada pergerakan udara yang signifikan, ada stalaktit melengkung - anemolit, yang sumbunya menyimpang dari vertikal. Pembentukan anemolit ditentukan oleh penguapan tetesan air yang menggantung di sisi bawah angin stalaktit, yang menyebabkannya membengkok ke arah aliran udara. Sudut lentur beberapa stalaktit bisa mencapai 45°. Jika arah pergerakan udara berubah secara berkala, maka anemolit zigzag terbentuk. Tirai dan gorden yang tergantung di langit-langit gua memiliki asal yang mirip dengan stalaktit. Mereka terkait dengan air infiltrasi yang merembes di sepanjang celah panjang. Beberapa tirai, terbuat dari kristal kalsit murni, benar-benar transparan. Di bagian bawahnya, sering ada stalaktit dengan tabung tipis, di ujungnya menggantung tetesan air. Tetesan kalsit dapat terlihat seperti air terjun yang membatu. Salah satu air terjun tersebut tercatat di gua gua Tbilisi Anakopia. Tingginya sekitar 20 m, dan lebarnya 15 m.
Helictites adalah stalaktit eksentrik yang dibangun secara kompleks yang merupakan bagian dari subkelompok formasi stalaktit anomali. Mereka ditemukan di berbagai bagian gua karst (di langit-langit, dinding, tirai, stalaktit) dan memiliki bentuk yang paling beragam, seringkali fantastis: dalam bentuk jarum melengkung, spiral kompleks, elips bengkok, lingkaran, segitiga, dll. Helictites jarum mencapai panjang 30 mm dan diameter 2-3 mm. Mereka adalah kristal tunggal, yang, sebagai akibat dari pertumbuhan yang tidak merata, mengubah orientasinya di ruang angkasa. Ada juga polikristal yang telah tumbuh menjadi satu sama lain. Di bagian acicular helictites, yang tumbuh terutama di dinding dan langit-langit gua, tidak ada rongga pusat yang dapat dilacak. Mereka tidak berwarna atau transparan, dengan ujung runcing. Helikt seperti spiral berkembang terutama pada stalaktit, terutama yang berbentuk tabung tipis. Mereka terdiri dari banyak kristal. Sebuah kapiler tipis ditemukan di dalam heliktit ini, di mana larutan mencapai tepi luar agregat. Tetesan air yang terbentuk di ujung helikt, tidak seperti stalaktit berbentuk tabung dan kerucut, tidak putus untuk waktu yang lama (berjam-jam). Ini menentukan pertumbuhan helikt yang sangat lambat. Sebagian besar dari mereka termasuk dalam jenis formasi kompleks yang memiliki bentuk rumit yang aneh.
Mekanisme yang paling kompleks dari terjadinya helictites masih belum cukup dipelajari saat ini. Banyak peneliti (N. I. Krieger, B. Jeze, G. Trimmel) mengaitkan pembentukan heliktit dengan penyumbatan saluran pertumbuhan tubular tipis dan stalaktit lainnya. Air yang masuk ke stalaktit menembus celah-celah di antara kristal dan keluar ke permukaan. Ini adalah bagaimana pertumbuhan helictites dimulai, karena dominasi kekuatan kapiler dan kekuatan kristalisasi atas gravitasi. Kapilaritas, tampaknya, merupakan faktor utama dalam pembentukan heliktit yang kompleks dan seperti spiral, arah pertumbuhan yang awalnya sangat tergantung pada arah retakan interkristalin.
F. Chera dan L. Mucha (1961) melalui studi fisikokimia eksperimental membuktikan kemungkinan pengendapan kalsit dari udara gua, yang menyebabkan pembentukan helikt. Udara dengan kelembaban relatif 90-95%, jenuh dengan tetesan air terkecil dengan kalsium bikarbonat, ternyata menjadi aerosol. Tetesan air yang jatuh di tepian dinding dan formasi kalsit dengan cepat menguap, dan kalsium karbonat mengendap. Tingkat pertumbuhan tertinggi dari kristal kalsit berjalan di sepanjang sumbu utama, menyebabkan pembentukan helikt acicular. Akibatnya, dalam kondisi ketika media dispersi adalah zat dalam keadaan gas, helikt dapat tumbuh karena difusi zat terlarut dari aerosol sekitarnya. Helictites yang dibuat dengan cara ini ("efek aerosol") disebut "cave frost".
Seiring dengan penyumbatan saluran makan stalaktit berbentuk tabung tipis individu dan "efek aerosol", pembentukan heliktit, menurut beberapa peneliti, juga dipengaruhi oleh tekanan hidrostatik perairan karst (L. Yakuch), kekhasan sirkulasi udara (A. Vikhman) dan mikroorganisme. Ketentuan ini, bagaimanapun, tidak cukup beralasan dan, seperti yang ditunjukkan oleh penelitian beberapa tahun terakhir, sebagian besar kontroversial. Dengan demikian, fitur morfologi dan kristalografi dari bentuk sinter eksentrik dapat dijelaskan baik oleh kapilaritas atau oleh efek aerosol, serta dengan kombinasi dari dua faktor ini.
Yang paling menarik adalah pertanyaan tentang struktur stalaktit, fitur pembentukan dan tingkat pertumbuhannya. A. N. Churakov (1911), N. M. Sherstyukov (4940), G. A. Maksimovich (1963) dan Z. K. Tintilozov (1968) menangani masalah ini.
Stalaktit terutama terdiri dari kalsit, yang menyumbang 92-100%. Kristal kalsit memiliki bentuk tabular, prismatik dan lainnya. Di bagian memanjang dan melintang stalaktit di bawah mikroskop, butiran kalsit berbentuk gelendong hingga 3-4 mm dapat dilacak. Mereka terletak tegak lurus dengan zona pertumbuhan stalaktit. Ruang antara butiran berbentuk gelendong diisi dengan kalsit berbutir halus (berdiameter hingga 0,03 mm). Pada perbesaran tinggi, butiran individu kalsit berbutir halus menunjukkan struktur granular kristal halus (Gbr. 5). Kadang-kadang mereka mengandung sejumlah besar bahan amorf dan tanah liat-kapur. Kontaminasi stalaktit dengan bahan pelitik lempung, yang dapat ditelusuri dalam bentuk lapisan tipis paralel, menentukan konstitusi pitanya. Pita berjalan melintasi pemogokan kristal. Hal ini terkait dengan perubahan kandungan pengotor dalam larutan yang masuk selama pertumbuhan stalaktit.
Laju pertumbuhan stalaktit ditentukan oleh laju aliran (frekuensi menetes) dan derajat kejenuhan larutan, sifat penguapan, dan terutama tekanan parsial karbon dioksida. Frekuensi tetesan yang jatuh dari stalaktit bervariasi dari beberapa detik hingga berjam-jam. Terkadang jatuhnya tetesan yang menggantung di ujung stalaktit tidak diamati sama sekali. Dalam hal ini, tampaknya, air dihilangkan hanya karena penguapan, yang menyebabkan pertumbuhan stalaktit yang sangat lambat. Studi khusus yang dilakukan oleh para penjelajah gua Hungaria telah menunjukkan bahwa kesadahan air dari tetesan yang menggantung dari stalaktit lebih besar dari pada tetesan yang jatuh sebesar 0,036-0,108 meq. Akibatnya, pertumbuhan stalaktit disertai dengan penurunan kandungan kalsium dalam air dan pelepasan karbon dioksida. Studi-studi ini juga menetapkan perubahan signifikan dalam kekerasan air stalaktit sepanjang tahun (hingga 3,6 meq), dan kekerasan paling sedikit diamati di musim dingin, ketika kandungan karbon dioksida dalam air berkurang karena melemahnya aktivitas vital. mikroorganisme. Secara alami, ini mempengaruhi tingkat pertumbuhan dan bentuk stalaktit di musim yang berbeda dalam setahun.
Yang menarik adalah pengamatan langsung (sejauh ini hanya sedikit) dari tingkat pertumbuhan stalaktit. Berkat mereka, dimungkinkan untuk menetapkan bahwa tingkat pertumbuhan stalaktit kalsit di rongga bawah tanah yang berbeda dan dalam kondisi alam yang berbeda, menurut G.A.Massimovich (1965), bervariasi dari 0,03 hingga 35 mm per tahun. Stalaktit halit tumbuh sangat cepat. Di bawah kondisi aliran air natrium klorida yang sangat termineralisasi, laju pertumbuhan stalaktit di tambang Shorsu (Asia Tengah, punggungan Alay), menurut penelitian NP Yushkin (1972), bervariasi dari 0,001 hingga 0,4 mm per hari: dalam beberapa kasus, mencapai 3 , 66 mm per hari, atau 1,336 m per tahun.
Stalagmit membentuk kelompok besar kedua dari formasi tetesan. Mereka terbentuk di dasar gua karst dan biasanya tumbuh ke arah stalaktit. Tetesan yang jatuh dari langit-langit mencungkil fossa kerucut kecil (hingga 0,15 m) di endapan lantai gua. Lubang ini secara bertahap diisi dengan kalsit, yang membentuk semacam akar, dan stalagmit mulai tumbuh ke atas.
Stalagmit biasanya berukuran kecil. Hanya dalam beberapa kasus mereka mencapai ketinggian 6-8 m dengan diameter bagian bawah 1-2 m.Di daerah di mana mereka bergabung dengan stalaktit, kolom kalsit, atau stalagnasi, dari bentuk yang paling beragam muncul. Kolom berpola atau bengkok sangat indah.
Tergantung pada bentuknya, stalagmit memiliki banyak nama. Ada stalagmit berbentuk kerucut, seperti pagoda, stalagmit palem, stalagmit tongkat, corallites (stalagmit berbentuk pohon yang terlihat seperti semak-semak karang), dll. Bentuk stalagmit ditentukan oleh kondisi pembentukannya dan, di atas segalanya, oleh derajat penyiraman gua.
Stalagmit, yang terlihat seperti bunga lili batu di gua Iveria di gua Anakopia, sangat asli. Tingginya mencapai 0,3 m Tepi atas stalagmit tersebut terbuka, yang dikaitkan dengan percikan tetesan air yang jatuh dari ketinggian, dan akumulasi kalsium karbonat di sepanjang dinding lubang yang terbentuk. Stalagmit yang menarik dengan tepi, mengingatkan pada kandil (gua gua Tbilisi Anakopia). Pinggiran terbentuk di sekitar stalagmit yang tergenang secara berkala (Tintilozov, 1968).
Ada stalagmit yang eksentrik. Kelengkungan mereka sering disebabkan oleh gerakan lambat talus tempat mereka terbentuk. Dalam hal ini, pangkal stalagmit secara bertahap bergerak ke bawah, dan tetesan yang jatuh di tempat yang sama membengkokkan stalagmit ke arah puncak talus. Stalagmit seperti itu diamati, misalnya, di gua Anakopia.
Stalagmit dicirikan oleh struktur berlapis (Gbr. 6). Pada penampang, lapisan putih dan gelap yang terletak secara konsentris bergantian, yang ketebalannya bervariasi dari 0,02 hingga 0,07 mm. Ketebalan lapisan di sekitar keliling tidak sama, karena air yang jatuh di stalagmit menyebar di permukaannya secara tidak merata.
Penyelidikan F. Vitasek (1951) menunjukkan bahwa lapisan stalagmit yang tumbuh adalah produk setengah tahun, dengan lapisan putih sesuai dengan periode musim dingin, dan yang gelap ke musim panas, karena perairan musim panas yang hangat ditandai dengan peningkatan konten. hidroksida logam dan senyawa organik dibandingkan dengan perairan periode musim dingin. Lapisan berwarna putih dicirikan oleh struktur kristal dan susunan butir kalsit yang tegak lurus terhadap permukaan lapisan. Lapisan gelap bersifat amorf, kristalisasinya dicegah dengan adanya hidrat besi oksida koloid.
Dengan peningkatan yang kuat di lapisan gelap, pergantian banyak lapisan putih dan gelap yang sangat tipis terungkap, yang menunjukkan perubahan ganda sepanjang tahun dalam kondisi perkolasi air resapan.
Pergantian ketat pada penampang lapisan putih dan gelap digunakan untuk menentukan usia mutlak stalagmit, serta rongga bawah tanah tempat mereka terbentuk. Perhitungannya memberikan hasil yang menarik. Dengan demikian, usia stalagmit dari Gua Kizelovskaya (Ural Tengah), yang berdiameter 68 cm, ditentukan menjadi 2.500 tahun (Massimovich, 1963). Usia stalagmit beberapa gua asing, ditentukan oleh cincin setengah tahunan, adalah 600 ribu tahun. (Menurut penelitian F. Vitasek, di gua Demenovskie di Cekoslowakia, stalagmit 1 mm terbentuk dalam 10 tahun, dan dalam 10 mm - dalam 500 tahun.) Metode menarik ini, yang semakin meluas, tetapi masih jauh dari sempurna dan perlu penjelasan...
Di bagian membujur, stalagmit seolah-olah terdiri dari banyak tutup tipis yang diletakkan di atas satu sama lain. Di bagian tengah stalagmit, lapisan kalsit horizontal jatuh ke bawah ke arah tepinya (lihat Gambar 6).
Tingkat pertumbuhan stalagmit sangat berbeda. Itu tergantung pada kelembaban udara di dalam gua, karakteristik sirkulasinya, jumlah aliran masuk larutan, tingkat konsentrasi dan rezim suhunya. Pengamatan menunjukkan bahwa laju pertumbuhan stalagmit bervariasi dari sepersepuluh hingga beberapa milimeter per tahun. Yang menarik dalam hal ini adalah karya para peneliti Cekoslowakia yang menggunakan metode radiokarbon untuk menentukan usia formasi karst. Telah ditetapkan bahwa tingkat pertumbuhan stalagmit di gua-gua Cekoslowakia adalah 0,5-4,5 cm per 100 tahun (G. Franke). Dalam sejarah panjang dan kompleks pembentukan formasi tetesan, zaman akumulasi material dapat bergantian dengan periode pembubarannya.
Untuk formasi sinter kalsit, fenomena pendaran adalah karakteristik, yang dikaitkan dengan keberadaan pengotor pengaktif di dalamnya. Disinari oleh lampu flash, formasi yang disinter bersinar dengan cahaya kuning, hijau pucat, biru-biru dan biru. Kadang-kadang mereka memancarkan cahaya putih yang menyilaukan, bahkan cahaya yang tampaknya mengalir dari bentuk-bentuk yang luar biasa indah ini. Pendaran paling terang diamati untuk sayatan dengan campuran mangan.
KE formasi colomorphic termasuk bendungan kalsit (gurus), kerak kalsit, film kalsit, mutiara gua (oolites) dan susu batu. Gurs dan oolite gua, terutama terdiri dari tufa, agak berbeda dalam struktur, porositas, dan berat volumetrik dari formasi tetes lainnya, yang memungkinkan untuk membedakannya menjadi kelompok khusus. Namun, pembagian ini sebagian besar sewenang-wenang.
Bendungan kalsit, atau gurs, membendung danau bawah tanah cukup tersebar luas. Di Uni Soviet, mereka telah tercatat di 54 gua. Gurs ditemukan terutama di batu kapur dan lebih jarang di rongga dolomit. Mereka terbentuk di jalur horizontal dan miring sebagai akibat dari pengendapan kalsium karbonat dari larutan, yang dikaitkan dengan pelepasan karbon dioksida karena perubahan suhu aliran air ketika bergerak di sepanjang galeri bawah tanah. Garis besar bendungan, yang biasanya berbentuk busur beraturan atau melengkung, ditentukan terutama oleh bentuk asli tonjolan dasar gua. Ketinggian bendungan bervariasi dari 0,05 hingga 7 m, dan panjangnya mencapai 15 m Menurut karakteristik morfologi, guru dibagi menjadi areal dan linier. Yang terakhir dikembangkan terutama di lorong-lorong sempit dengan aliran bawah tanah, yang mereka bagi menjadi reservoir terpisah dengan luas hingga 1000 m 2 dan lebih banyak lagi.
Aliran air tidak hanya menciptakan bendungan kalsit, tetapi juga menghancurkannya. Dengan perubahan laju aliran dan mineralisasi air tanah di bawah pengaruh erosi dan korosi, lubang, patahan, dan potongan terbentuk di gurges. Ini mengarah pada pembentukan gur kering, tidak mampu menahan air. Sebagai akibat dari pelarutan dan erosi lebih lanjut, hanya tonjolan-tonjolan yang sangat terkorosi, yang tercatat di lantai dan dinding rongga, yang tetap berada di tempat bendungan kalsit. Menurut ketebalan semi-lapisan musiman (0,1 mm), V.N.Dublyansky menentukan usia para gur di Gua Merah. Ternyata berusia sekitar 9-10 ribu tahun.
Bendungan kalsit sangat menarik di gua-gua Krasnaya, Shakuranskaya, dan Kutukskaya IV. Di bagian jauh Gua Merah, tercatat 36 kaskade kalsit dengan ketinggian 2 hingga 7 m dan panjang hingga 13 m dengan panjang 340 m.Lebarnya terkadang mencapai 6 m.dasar aliran bawah tanah terhalang oleh 34 bendungan kalsit putih susu. Tingginya mencapai 2 m, dan panjangnya 15 m, yang disebut gur tersegel (ruang kalsit) ditemukan di sini. Kolam yang mereka renungkan benar-benar tertutup lapisan kalsit. Salah satu lorong gua Shakuran (Kaukasus), yang panjangnya mencapai 400 m, dibagi oleh bendungan kalsit menjadi 18 danau dengan kedalaman 0,5 hingga 2 m.
Kerak kalsit biasanya terbentuk di dasar dinding, di mana air yang meresap ke dalam gua mengalir ke bawah. Permukaannya, sebagai suatu peraturan, tidak rata, bergelombang, terkadang menyerupai riak gelombang. Ketebalan kerak kalsit dalam beberapa kasus melebihi 0,5 m.
Di permukaan danau bawah tanah dengan air yang sangat termineralisasi, terkadang lapisan kalsit putih dicatat. Mereka terbentuk dari kristal kalsit yang mengapung bebas di permukaan air. Menyolder satu sama lain, kristal-kristal ini pertama-tama membentuk lapisan tipis yang mengambang di permukaan air dalam bentuk bintik-bintik terpisah, dan kemudian lapisan kalsit kontinu menutupi seluruh danau, seperti lapisan es. Di danau yang dibendung oleh gurami, pembentukan film dimulai dari pantai. Secara bertahap berkembang, film menempati seluruh permukaan air. Ketebalan film kecil. Ini bervariasi dari beberapa persepuluh milimeter hingga 0,5 cm atau lebih. Jika permukaan danau turun, maka ruang dapat terbentuk antara permukaan air dan film. Film kalsit sebagian besar bersifat musiman. Mereka terjadi selama periode kering, ketika konsentrasi tinggi kalsium dan ion hidrokarbonat diamati di air danau. Ketika hujan lebat dan air salju yang meleleh memasuki gua, lapisan kalsit di permukaan danau bawah tanah hancur.
Menurut LS Kuznetsova dan PN Chirvinsky (1951), film kalsit adalah mosaik butiran berdiameter 0,05-0,1 mm. Orientasi butir tidak teratur. Berdasarkan warna mereka, mereka dibagi menjadi dua kelompok. Beberapa, kecoklatan dan keruh, tidak tembus cahaya, sementara yang lain, tidak berwarna, lebih transparan, tampak berserat. Adapun komposisi mineralogi, kedua kelompok butir diwakili oleh kalsium karbonat murni. Permukaan atas kerak bergelombang di bawah mikroskop, dan yang lebih rendah benar-benar halus.
Seiring dengan film kalsit, gipsum juga ditemukan di permukaan danau. Seperti es transparan, mereka tidak hanya menutupi permukaan air danau, tetapi juga pantai tanah liatnya. Film seperti itu dapat dilihat, khususnya, di permukaan danau Gua Es Kungur.
Di banyak gua yang berkembang di batuan karbonat, ada bola kalsit kecil yang disebut oolites, atau mutiara gua. Mutiara berbentuk oval, elips, bulat, polihedral atau tidak beraturan. Panjangnya biasanya bervariasi dari 5 hingga 14 mm, dan lebarnya - dari 5 hingga 11 mm. Oolite terbesar di Uni Soviet ditemukan di tambang Maanikvarskaya, yang merupakan bagian dari sistem gua Anakopia. Panjangnya adalah 59 mm. Bentuk dan ukurannya menyerupai telur ayam. Mutiara pipih mendominasi. Kadang-kadang mereka disemen dalam beberapa bagian (10-20) dan membentuk konglomerat oolitik. Oolite berwarna putih atau kekuningan. Permukaannya matte, halus atau kasar.
Mutiara gua sebagian besar terdiri (hingga 93%) dari kalsit. Pada bagian, ia memiliki struktur konsentris, dengan lapisan terang dan gelap bergantian. Ketebalan lapisan dapat bervariasi. Di bagian tengah mutiara, butiran kuarsa, kalsit atau gumpalan tanah liat dicatat, di mana cangkang kalsium karbonat koloid tumbuh. Sangat menarik bahwa cangkang kristal oolit dipisahkan satu sama lain oleh lapisan tipis batugamping pelitomorfik.
Mutiara gua terbentuk di danau bawah tanah dangkal yang memakan tetesan air jenuh dengan kalsium karbonat yang menetes dari langit-langit. Kondisi penting untuk pembentukan oolite adalah rotasi kontinunya. Saat agregat tumbuh, rotasinya melambat, dan kemudian berhenti sama sekali, karena mereka sepenuhnya mengisi bak tempat mereka terbentuk.
Pertumbuhan oolites tergantung pada banyak faktor. Dalam kondisi yang menguntungkan, mereka terbentuk dengan sangat cepat (di Gua Postoinsky di Yugoslavia selama sekitar 50 tahun). Di Gua Khralupa (Bulgaria), ditemukan oolit berdiameter 5-6 mm, yang hanya terdiri dari 3-4 lapisan konsentris. Akibatnya, usia mereka dapat ditentukan pada 3-4 tahun. Namun, kemungkinan menggunakan lapisan kalsit untuk menentukan usia formasi kemogenik harus diperlakukan dengan sangat hati-hati, karena "... frekuensi pengendapan kalsium karbonat tidak bertepatan dengan musim, tetapi hanya ditentukan oleh perubahan jumlah air yang masuk, suhunya, dan udara ambiennya."
Mutiara gua yang ditemukan di Uni Soviet di gua-gua Divya, Kizelovskaya, Krasnaya, Anakopiyskaya, Shakuranskaya, Vakhushti, Makrushinskaya dan di beberapa lainnya tidak berbeda dalam komposisi kimia dari mutiara biogenik moluska laut, karena keduanya terdiri dari kalsium karbonat. Sementara itu, mutiara asli berbeda dari mutiara gua dengan kilau nacreous yang menonjol, karakteristik aragonit, yang mewakili mutiara biogenik. . Aragonit, bagaimanapun, adalah modifikasi kalsium karbonat yang tidak stabil dan secara spontan berubah menjadi kalsit. Benar, pada suhu biasa, transformasi ini berlangsung agak lambat.
Di antara formasi batu kapur, bulan atau susu batu, yang merupakan koloid khas, sangat menarik. Ini menutupi kubah dan dinding gua di daerah di mana air menonjol dari celah-celah sempit dan, dalam kondisi penguapan yang lemah, sangat mengencerkan batu, yang dalam penampilan menyerupai adonan kapur, massa krim atau susu batu putih. Fenomena alam yang sangat langka dan belum terurai ini tercatat di Krasnaya (Krimea), Kizelovskaya (Ural), Anakopiyskaya (Kaukasus) dan beberapa gua lainnya. Uni Soviet.
Di dinding dan langit-langit beberapa gua terdapat kristal dari berbagai mineral asli: kalsit, aragonit, gipsum, dan halit. Di antara formasi kristal yang sangat menarik adalah bunga kalsit, aragonit, dan gipsum (antodit) dalam bentuk balok dan mawar kristal, terkadang panjangnya mencapai beberapa sentimeter. Saat ini, mereka ditemukan secara eksklusif di daerah gua yang kering. Asal-usulnya jelas terkait, di satu sisi, dengan kristalisasi tetesan kondensasi karbonat, dan di sisi lain, dengan korosi batuan karst oleh air kondensasi. Penelitian telah menunjukkan bahwa ini terutama formasi kuno. Mereka terbentuk dalam kondisi hidrologi dan iklim mikro yang berbeda dari sekarang. Ada juga bentuk modern.
Seiring dengan anthodites, ada sikat menarik dari kristal kalsit, aragonit, gipsum dan halit, yang menutupi bagian penting dari dinding dan langit-langit gua. Galeri kristal semacam itu dicatat di banyak rongga bawah tanah Uni Soviet (Kryvchenskaya, Krasnaya, Divya, dll.).
V.I.Stepanov (1971) mempelajari keteraturan utama pembentukan endapan kemogenik dan kekhasan akumulasi kristalisasi di gua menggunakan contoh Jurang Anakopia. Menurutnya, kristalisasi umum dari setiap bagian gua ini mengikuti skema: kerak stalaktit-stalagmit tuf - kerak stalaktit-stalagmit kalsit - koralit - gipsum.
Skema speleolithogenesis yang paling rinci dikembangkan oleh G.A.Massimovich (1965). Dia menunjukkan bahwa sifat dan morfologi formasi kemogenik bergantung pada jumlah aliran air dan tekanan parsial karbon dioksida, yang berubah secara signifikan pada berbagai tahap perkembangan gua. Dengan aliran air yang besar (1-0,1 l / detik), kalsium karbonat yang keluar dari larutan membentuk penutup dan guru di dasar gua (Gbr. 7). Yang terakhir sering terletak di kaskade. Ketika aliran air dari retakan dan lubang di langit-langit gua berkurang, kondisi diciptakan untuk pembentukan masif (0,01-0,001 l / detik), seperti pagoda (0,001-0,005 l / detik) dan palem (0,005-0,0001 l / detik). / detik) stalagmit. Dengan penurunan lebih lanjut dalam aliran air yang jenuh dengan kalsium karbonat, stalaktit kerucut pertama (10 -4 -10 -5 l / dtk) muncul, dan kemudian stalagmit tongkat (10 -5 -10 -6 l / dtk). Yang menarik adalah kelas arus masuk dengan laju aliran 10 -4 -10 -5 l / dtk (atau 0,1- -0,01 cm 3 / dtk), yang menentukan transisi dari akumulasi lito bawah ke akumulasi lito atas, serta pengembangan bersama mereka. Dengan aliran air yang dapat diabaikan, stalaktit tubular (10 -3 -10 -5 cm 3 / dtk), stalaktit kompleks dengan dasar lebar (10 -5 -10 -6 cm 3 / dtk) dan stalaktit eksentrik (10 -6 -10 - 7 cm 3 / detik). Air kondensasi juga mengambil bagian dalam pembentukan stalaktit eksentrik. Pada tahap speleolithogenesis ini, kekuatan kristalisasi mendominasi gaya gravitasi, yang memainkan peran utama dalam kasus aliran masuk yang lebih signifikan. Tautan terakhir dalam rangkaian genetik formasi kemogenik adalah bentuk kristal yang terkait dengan pengendapan kalsit dari air kondensasi, yang pada tahap ini merupakan satu-satunya sumber pasokan uap air.
Skema pembentukan speleoform yang diusulkan oleh G.A.Massimovich (1965) memiliki signifikansi teoretis dan metodologis yang besar. Ini memungkinkan kita untuk menguraikan rangkaian genetik yang harmonis dari litogenesis karbonat di gua-gua, berdasarkan pada indikator kuantitatif limpasan air tanah dan tekanan parsial karbon dioksida, perubahan yang seiring waktu dikaitkan dengan tahap perkembangan rongga karst . Sayangnya, dalam skema ini, posisi banyak bentuk tetesan yang tersebar luas (kolom, tirai, tirai, dll.) tidak ditentukan, yang di satu sisi disebabkan oleh bahan pengamatan eksperimental yang terbatas, dan di sisi lain , untuk perkembangan umum yang buruk dari masalah yang sedang dipertimbangkan.
Formasi kemogenik atau kemogenik air yang membuat banyak gua menjadi luar biasa indah hanyalah salah satu jenis sedimen gua. Selain mereka di gua-gua (menurut klasifikasi D.S.Sokolov dan G.A.Massimovich) ada juga berbagai sedimen lain, yang dibagi berdasarkan asal menjadi residu, mekanik air, longsor, glasiogenik, organogenik, hidrotermal, dan antropogenik.
Deposit sisa terbentuk sebagai hasil pelindian batuan karst dan akumulasi residu yang tidak larut di dasar gua, terutama diwakili oleh partikel lempung. Tanah liat gua paling baik dipelajari di galeri kering gua Anakoli, di mana mereka mencapai ketebalan 0,45 m. Bagian atas dari sisa lempung terutama terdiri dari partikel yang tersebar halus, dan bagian bawah dari butiran yang tidak rata. Komposisi lempung ini didominasi oleh (lebih dari 63%) partikel dengan ukuran mulai dari 0,1 hingga 0,01 mm (Tabel 1).
Deposit mekanik air diwakili oleh alluvium sungai bawah tanah, sedimen danau gua dan material allochthonous yang dibawa ke gua melalui retakan, pipa organ dan sumur. Mereka terdiri dari bahan lempung berpasir. Deposito ini biasanya tidak terlalu tebal. Hanya di bawah pipa organ mereka membentuk puing-puing tanah liat, kadang-kadang dalam bentuk kerucut runcing setinggi 3 m atau lebih.
Yang sangat menarik adalah tanah liat plastik gua Anakopia, yang menempati area seluas lebih dari 10 ribu m 2. Mereka menutupi lantai gua Clay dan sebagian besar gua Abkhazia dan Gua Georgia. Agaknya, ketebalan lempung ini mencapai 30 m. Lempung plastis dibentuk terutama oleh partikel terkecil dengan diameter kurang dari 0,01 mm, yang mencapai lebih dari 53%. Mereka memiliki struktur aleurite-pelitic dan biasanya diwarnai dengan oksida besi hidro. Tanah liat ini terbentuk sebagai hasil pengendapan partikel kecil di dasar badan air sementara yang terbentuk di bagian selatan gua, karena penetrasi presipitasi atmosfer di sini, yang ditandai dengan kekeruhan yang signifikan. Frekuensi dan durasi akumulasi lempung plastik dikonfirmasi oleh keberadaan cakrawala yang berbeda di dalamnya.
Deposit tanah longsor biasanya terdiri dari balok-balok batu besar yang bertumpuk secara kacau yang telah jatuh dari lengkungan dan dinding rongga bawah tanah. Perhitungan menarik dalam hal ini dilakukan di gua Anakopia. Mereka menunjukkan bahwa volume material yang runtuh di gua-gua Kuil, Abkhazia dan Speleologists Georgia adalah sekitar 450 ribu m 3 (yaitu, lebih dari 1 juta ton batu), dan volume blok individu mencapai 8-12 m 3. Tumpukan balok yang kuat juga ditemukan di banyak gua lain (Gbr. 8).
Fragmen formasi tetesan kalsit (stalaktit, stalagmit) yang terkait dengan runtuhnya lengkungan sering ditemukan di antara endapan longsoran blok.
Paling sering, endapan tanah longsor tua yang ditutupi dengan tanah liat dan sedimen kalsit diamati. Namun, di beberapa gua, Anda juga dapat menemukan tanah longsor yang benar-benar baru. Kami mempelajari situs tersebut, khususnya, di gua Divya (Ural) dan Kulogorskaya (Dataran tinggi Kuloi).
Deposit glasiogenik. Di banyak gua di Uni Soviet, di mana suhu beku terjadi sepanjang tahun, formasi es dicatat. Gua es yang paling terkenal adalah Kungurskaya, Kulogorskaya, Balaganskaya dan Abogydzhe.
Es gua rongga karst - gletser, tersebar luas di Krimea, Kaukasus, Dataran Rusia, Ural, dan Siberia Tengah, dibagi menjadi beberapa jenis utama berikut: sublimasi, infiltrasi, kongelasi, dan heterogen.
Di antara formasi sublimasi Yang paling menarik adalah kristal es yang terbentuk sebagai hasil interaksi udara yang relatif hangat dengan benda-benda dingin. Mereka memiliki berbagai macam bentuk, yang ditentukan oleh rezim suhu, kelembaban, arah dan kecepatan arus udara (Dorofeev, 1969). Kristal berbentuk daun (terbentuk pada suhu -0,5-2 °), piramida (-2-5 °), pipih persegi panjang (-5-7 °), acicular (-10-15 °) dan pakis- berbentuk (-18 -20 °). Kristal piramidal yang paling indah biasanya diwakili oleh jalinan piramida spiral dengan diameter hingga 15 cm. Kadang-kadang, piramida heksagonal tertutup yang relatif teratur muncul di kubah gua, puncaknya menghadap ke langit-langit. Kristal seperti pakis juga indah, yang terbentuk di salju yang parah dan terlihat seperti lempengan tipis (0,025 mm) hingga panjang 5 cm, tergantung di pinggiran tebal dari langit-langit gua. Kristal ini bersifat sementara; dengan sedikit peningkatan suhu, mereka dihancurkan. Tumbuh bersama, kristal sering membentuk karangan bunga berkilau, renda kerawang, dan tirai transparan. Kristal es transparan dan sangat rapuh. Ketika disentuh, mereka hancur menjadi potongan-potongan kecil, yang perlahan-lahan jatuh ke lantai gua.
Kristal es biasanya muncul di musim semi dan bertahan selama beberapa bulan. Hanya di beberapa gua, terutama yang terletak di wilayah permafrost, ditemukan kristal abadi. Komposisi kimia kristal es tergantung pada komposisi batuan. Menurut EP Dorofeev (1969), mineralisasi kristal es sublimasi satu tahun gua Kungurskaya adalah 56-90 mg / l, dan kristal es abadi - 170 mg / l.
KE bentuk filtrasi termasuk stalaktit es, stalagmit dan stalagnasi yang berasal dari hidrogen. Mereka terbentuk sebagai hasil dari transisi air ke fase padat. Bentuk-bentuk ini mencapai ketinggian 10 m dan diameter 3 m. Usia mereka bervariasi dari 2-3 bulan hingga beberapa tahun. Di Gua Kungur, misalnya, terdapat stalagmit es yang berusia lebih dari 100 tahun. Bentuk tahunan transparan, dan abadi, karena kotoran, memiliki warna putih susu dengan semburat kebiruan atau kehijauan.
Formasi es tahunan dan abadi berbeda satu sama lain dalam struktur. Seperti yang ditunjukkan oleh penelitian MP Golovkov (1939), stalaktit tahunan di gua Kungurskaya adalah kristal tunggal optik uniaksial, sedangkan stalaktit abadi terdiri dari banyak lapis demi lapis, memanjang, kristal segi sebagian berorientasi dengan sumbu optik sejajar dengan panjang dari stalaktit.
Menurut komposisi kimianya, es stalaktit, stalagmit dan stalagnasi dapat segar dengan jumlah zat terlarut hingga 0,1% (1 g / l) atau payau, di mana zat terlarut mengandung 0,1 hingga 1%. Es segar biasanya ditemukan di gua karbonat, dan payau di gua sulfat.
Di dinding dan kubah di bagian dingin dari beberapa gua, kerak lapisan es dicatat, yang terbentuk, di satu sisi, karena pemadatan air yang mengalir di celah-celah, dan di sisi lain, karena sublimasi air. uap air. Ketebalannya biasanya bervariasi dari fraksi milimeter hingga 10-15 cm, es transparan, terkadang putih susu, segar (kurang dari 1 g / l zat terlarut) atau asin. Usia lapisan es bisa sangat berbeda, dalam beberapa kasus abadi.
Lapisan es sering terbentuk di lantai gua dan gua es. Ini berasal dari hidrogen atau heterogen. Ketebalan es penutup bervariasi dari beberapa sentimeter hingga beberapa meter. Jangka panjang, sering berlapis es mendominasi. Di daerah akumulasi salju, cemara ditemukan. Komposisi kimia es penutup tergantung pada komposisi batuan karst. Bedakan antara es segar dan payau. Yang terakhir di gua gipsum dicirikan oleh komposisi sulfat-kalsium. Mineralisasi es gua mencapai 0,21%. Yang menarik adalah kristal es yang terbentuk di lantai gua saat air resapan membeku. Mereka terlihat seperti jarum yang menyatu dengan pelat yang tumbuh dari bawah.
Pengentalan es diwakili oleh es danau dan sungai bawah tanah. Danau es terbentuk di permukaan danau bawah tanah dalam cuaca dingin atau sepanjang tahun. Luas danau es tergantung pada ukuran danau. Dalam beberapa kasus, mencapai 500 m 2, dan ketebalan es adalah 0,15 m (Danau Masyarakat Geografis di gua Abogydzhe, di sungai Mai). Es di aliran bawah tanah sebagian besar terlokalisasi. Area dan ketebalan es sungai biasanya kecil. Asal usul es danau dan sungai adalah hidrogen. Ketika badan air bawah tanah membeku, terkadang kristal terbentuk dalam bentuk bintang berujung enam setebal 1 mm dan diameter hingga 10 cm.
Es gua mengandung berbagai elemen jejak. Analisis spektral es gua yang diambil dari lapisan es di Gua Berlian Gua Kungur menunjukkan bahwa strontium mendominasi di antara elemen jejak, yang menyumbang lebih dari 0,1%. Kandungan mangan, titanium, tembaga, aluminium dan besi tidak melebihi 0,001%.
Menurut kondisi terjadinya gua dingin, akumulasi salju dan es, N.A. Gvozdetsky (1972) membedakan tujuh jenis gua es karst Uni Soviet: lubang salju; b) gua berbentuk kantong dingin, es di dalamnya dapat muncul dengan membekukan air yang berasal dari retakan; c) melalui, atau ditiup melalui, gua-gua dingin dengan perubahan arah angin setengah tahun yang hangat dan dingin, dengan es hidrogen dan kristal es atmosfer, atau sublimasi; d) melalui gua gletser horizontal dengan jendela di langit-langit tempat salju turun, berubah menjadi es; e) end-to-end, atau blow-through, gua - area permafrost, di mana es gua adalah bentuk khususnya; f) rongga berbentuk baik - area permafrost; g) rongga seperti kantong - area permafrost.
Deposit organogenik- Guano dan breksi tulang ditemukan di banyak gua di Uni Soviet. Namun, deposit fosfor gua ini cukup tebal dan menempati area yang relatif kecil. Akumulasi besar guano dicatat di gua Bakhardenskaya, di mana mereka menempati area seluas 1320 m2. Ketebalan endapan ini mencapai 1,5 m, dan total cadangan adalah 733 ton.Sebagai hasil interaksi fosfat endapan guano dengan batuan karbonat dan formasi sinter kalsit, terbentuk fosforit metasomatik.
Deposit hidrotermal di goa karst relatif jarang. Yang paling menarik dalam hal ini adalah gua-gua di hulu Sungai Magian (Zeravshan Range), yang dikembangkan di batugamping Silur Atas. Mereka mengandung spar Islandia, fluorit, kuarsa, antimonit, cinnabar dan barit. Asal usul gua ini terkait dengan aksi larutan hidrotermal yang beredar di sepanjang rekahan tektonik. Pembentukan dan akumulasi deposit mineral di gua-gua ini terjadi pada tahap perkembangan selanjutnya.
Deposit antropogenik di gua-gua diwakili terutama oleh sisa-sisa budaya material kuno, ditemukan terutama di bagian dekat gua. Baru-baru ini, karena kunjungan yang sering ke gua-gua oleh turis dan ahli speleologi, berbagai endapan yang berasal dari antropogenik telah terakumulasi di dalamnya (sisa makanan, kertas, baterai listrik bekas, dll.).
Salah satu deskripsi sistematis pertama tentang endapan gua di Rusia diberikan oleh A.A. Kruber dalam monografinya yang terkenal “ kawasan karst Gunung Krimea "(Kruber, 1915), di mana, sesuai dengan klasifikasi E.A. Martel dibedakan: formasi tetesan; tufa di outlet air tanah; produk penghancuran dan penumpahan dinding; produk keruntuhan dan keruntuhan lengkungan; tanah liat gua - residu batuan karst yang tidak larut; puing-puing yang diendapkan dari permukaan; serta sedimen asal hewan dan tumbuhan; salju dan es.
Endapan rongga karst paling sering berumur Antropogenik. Tetapi dalam konstruksi klasifikasi sedimen Kuarter, mereka praktis tidak diperhitungkan (Kizevalter, 1985; Kozhevnikov, 1985; Shantser, 1966). Saat ini tidak ada klasifikasi yang komprehensif dari deposit gua. Dalam literatur domestik, klasifikasi D.S. Sokolova - G.A. Maksimovich, termasuk delapan jenis endapan gua (Maksimovich, 1963). Dibuat pada awal 60-an abad terakhir, kemudian, setelah mengalami beberapa perubahan, terus digunakan hingga hari ini. Kami juga akan menggunakan klasifikasi ini, yang dikenal luas oleh para penjelajah gua, sebagai dasar, dengan tambahan data yang tersedia dari penelitian modern.
1. Setoran sisa
Dengan residu, biasanya untuk memahami sedimen yang terbentuk karena residu yang tidak larut dari batuan yang mengandung rongga. Batugamping sumur karst masif, di mana banyak gua karst diletakkan, mengandung 1-5% residu yang tidak larut. Perhitungan menunjukkan bahwa pelarutan 1 m 3 batu kapur membentuk sekitar 140 kg (0,05 m 3) bahan lempung (Dublyansky, 1977; Shutov, 1971). Untuk batuan gipsum di daerah gua Kungurskaya, dengan kandungan 1,6-2,3% residu yang tidak larut, angka ini adalah 70 kg per m 3 batuan sulfat. Biasanya sulit untuk mengisolasi jenis genetik murni dari endapan residu. Ini termasuk tanah liat plastik merah kecoklatan, yang menutupi permukaan bagian dalam beberapa kubah dan retakan karst dalam lapisan tipis. Beberapa analisis spektral menunjukkan adanya Be, Ba, Ti, V, Mn, Cr, Ni, Co, Pb, Sn, Ga, La di dalamnya dalam jumlah yang tidak melebihi kandungan unsur-unsur ini dalam batuan induk (Dublyansky, Polkanov , 1974; Stepanov, 1999).
Endapan sisa, mungkin, termasuk lempung halus, yang mengisi lekukan yang rumit pada kubah dan dinding gua. Ini adalah "vermikulasi tanah liat", yang merupakan hasil dari dampak gabungan pada batuan air kondensasi agresif dan mikroflora bakteri yang mampu mengasimilasi karbon dari batu kapur inang (Hill dan Forti, 1997).
Endapan sisa dapat menutupi dinding rongga yang terisi penuh air. Saat bekerja dengan scuba diving, endapan residu mudah gelisah, yang memperumit studi speleologi bawah air.
2. Deposit jatuhan
Endapan runtuhan batuan adalah jenis endapan gua yang tersebar luas tetapi kurang dipelajari. V.N. Dublyansky (Dublyansky, 1977; Dublyansky, Dublyanskaya, 2004) mengidentifikasi empat subtipe genetik dari endapan tanah longsor: gravitasi termo, gravitasi longsor, gravitasi kegagalan, dan gravitasi seismik.
Deposit termo-gravitasi terbentuk di bagian pintu masuk rongga dan merupakan hasil pelapukan fisik di zona fluktuasi suhu udara harian yang tajam. Mereka diwakili oleh puing-puing batu dan batu kapur yang dihancurkan, mereka membentuk interlayers musiman dalam akumulasi longgar. Biasanya mereka hanya didistribusikan di bagian pintu masuk gua. Ketebalan endapan termo-gravitasi dapat mencapai beberapa meter (Vorontsovskaya, Akhshtyrskaya, Partizanskaya, Atsinskaya, dll., Kaukasus Barat), lapisan terdalam dibedakan oleh pelapukan yang lebih kuat, di tempat-tempat fragmen dihancurkan menjadi bahan alumina. Jika mereka memiliki warna kemerahan karena pengayaan dengan besi dan oksida mangan, maka pembentukannya terjadi di iklim yang lembab dan panas. Lapisan di atasnya, sebagai suatu peraturan, diwakili oleh deskuamasi batu pecah dengan tanah humus berwarna coklat tua - keberadaan endapan tersebut menunjukkan kondisi iklim yang lebih ringan yang kondusif untuk proses pembentukan tanah. iklim sedang... Lapisan atas diwakili oleh kerikil halus dan lempung abu-abu muda, yang menunjukkan perlambatan proses pelapukan pada zaman Holosen. Dengan demikian, posisi dan ukuran fragmen, sifat permukaan dan tepinya, warna, dan keberadaan oksida logam sekunder memungkinkan untuk merekonstruksi kondisi paleoklimat untuk pembentukan rongga karst (Niyazov, 1983).
Deposit gravitasi darat disajikan secara eksklusif oleh bahan asli. Mereka terbentuk di seluruh gua sebagai akibat dari kehancuran lorong bawah tanah, membentuk akumulasi colluvial terutama di dindingnya. Yang terbesar dalam hal ukuran fragmen, akumulasi blok adalah karakteristik dari bagian rongga yang diletakkan di zona gangguan tektonik. Ukuran material klastik tergantung pada lapisan batuan, rekahannya dan ketinggian ruang bawah tanah dan galeri. Terkadang endapan gravitasi longsor terbentuk dalam bentuk kerucut colluvial besar di dasar tambang karst. Endapan ini praktis tidak disortir, sering dipadatkan. Formasi sinter sekunder dapat terbentuk di atasnya. Pelapukan permukaan bagian dalam rongga terbuka difasilitasi oleh perkembangan luas di zona parietal alterit, batuan yang diubah sebagai akibat dari reaksi metasomatik selama interaksi pori dan cairan saluran (Klimchuk dan Timokhina, 2011).
Endapan gravitasi lubang pembuangan terbentuk ketika kubah gua atau lantai masing-masing gagal. Endapan gravitasi lubang pembuangan besar dikenal di semua wilayah lipatan gunung di negara ini. Akumulasi blok yang paling signifikan diamati di daerah yang dekat dengan pemindah sesar tektonik. Di Gua Marmer (Crimea), di Aula Perestroika, blok batu kapur longsor terbesar mencapai dimensi 20x6x3 m dan berat hingga 1000 ton, di hulu sungai bawah tanah, berat blok individu mencapai 2,5 ribu ton. Benda-benda gravitasi lubang pembuangan besar bersifat seismogenik (Dublyansky, 1977; Dublyansky, Vakhrushev, Amelichev, Shutov, 2002). Endapan gravitasi keruntuhan juga dicirikan oleh lokalisasi, pemilahan material klastik yang buruk, terdiri dari batu-batu besar dengan ukuran berbeda, tanah kasar dan tanah halus. Ketebalan endapan sinkhole-gravitasi bisa mencapai ratusan meter dan volume ribuan m3.
Deposit seismik-gravitasi diwakili oleh langit-langit antar lantai yang runtuh dari longsoran salju, serta kolom dan stalagmit yang jatuh ke bawah dari posisi vertikal. Formasi seperti itu sering ditemukan di wilayah aktif seismik di Rusia.
G.A. Kembali pada tahun 1943, Maksimovich mengidentifikasi seismik karst dalam kelompok proses denudasi, yang memiliki kedalaman hiposenter dangkal (30-100 m) dan kekuatan (tidak lebih dari 6-7 titik di pusat gempa). Seismograf biasanya mencatat ini sebagai kedatangan negatif.
Ada beberapa referensi untuk seismik karst dalam literatur. Ahli geologi A.A. Inostrantsev, P.N. Barbot de Marni, F.Yu. Levinson-Lessing menganggap semua gempa bumi lemah di Krimea sebagai kegagalan. Perhitungan menunjukkan bahwa runtuhnya aula di Gua Merah dapat menyebabkan gempa bumi dengan kekuatan 2,5-2,7 unit (3,7-3,9 poin) di pemukiman terdekat (Simferopol - 22 km, Alushta - 26 km). Dalam hal energi yang dilepaskan (n · 10 12 -10 17 erg), penurunan terbesar adalah 3 kali lipat lebih kecil dari gempa Yalta tahun 1927. Deposit serupa telah dijelaskan untuk gua Kaukasia (Vakhrushev, Dublyansky, Amelichev, 2001) .
Informasi yang sangat menarik tentang kekuatan dan arah guncangan seismik disediakan oleh kolom tetesan yang runtuh dari aula besar dan galeri rongga. Berat maksimum kolom tersebut mencapai 150 ton, panjang 8-10 m, diameter hingga 6 m Azimuth kolom berbaring di gua menunjukkan zona episentral, peristiwa seismik yang menyebabkan mereka terbalik. Stalagmit generasi baru yang tumbuh di atasnya memungkinkan untuk menentukan usia gempa yang terkait dengan kehancurannya.
3. Deposit mekanik air
Sedimen mekanis air gua terdiri dari sedimen aluvial-proluvial dari aliran bawah tanah saluran sementara dan permanen, sedimen danau di luar saluran dan endapan puing yang dibawa dari permukaan melalui retakan, sumur, tambang, dan gua ponora. Endapan ini mengandung informasi besar dan serbaguna tentang hidrogeologi dan paleogeografi rongga, yang untuk itu perlu menggunakan metode khusus analisis granulometri dan mineralogi (Niyazov, 1983). Materi tentang sedimen mekanik air gua tersedia di hampir setiap publikasi yang dikhususkan untuk rongga karst dan non-karst. Mari kita pertimbangkan secara terpisah komposisi granulometrik, fitur mineralogi, dan signifikansinya sebagai indikator kecepatan paleo dan laju aliran paleo dari aliran bawah tanah. Bahan-bahan di bawah ini diperoleh selama mempelajari gua-gua Kaukasus dan Krimea. Teknik serupa dapat digunakan di wilayah lain di negara ini.
Penilaian. Sedimen mekanis air dari aliran terkonsentrasi secara jelas dibagi menjadi tiga kelompok: saluran (I), saluran siphon (II) dan siphon (III). Sampel individu dalam kelompok ini memiliki perbedaan individu, tetapi secara keseluruhan karakteristik statistiknya cukup stabil (Gbr. 1).
Sedimen saluran dicirikan oleh gradasi yang baik (1,91), karena terbentuk dalam aliran air yang terus-menerus. Mereka dicirikan oleh komposisi paling kasar (50-90% dari fraksi pasir dan kerikil). Kerikil membentuk 3-18%, yang tidak pernah diamati dalam endapan kelompok lain. Jarang mungkin untuk menetapkan pola yang jelas dalam distribusi sedimen saluran dalam hal ukuran dan tingkat pemilahan di hilir. Kurva kumulatif yang khas adalah cembung.
Endapan saluran siphon terbentuk karena pencampuran saluran dan endapan siphon selama banjir. Mereka dicirikan oleh penilaian rata-rata (2,20). Diameter partikel rata-rata berkisar antara 8 hingga 1,7 mm. Partikel yang lebih besar dari 1 mm membentuk 12-70%, yang dapat dijelaskan dengan transportasi berulang di bawah kondisi hidrologi yang berbeda. 50% dari endapan diwakili oleh partikel pasir kasar berukuran 1-2 mm.
Beras. 1. Bidang saluran (I), saluran siphon (II), endapan siphon (III) dan kurva kumulatif tipikal (Dublyansky, Vakhrushev, Amelichev, Shutov, 2002)
Sedot deposit dicirikan oleh penyortiran terbaik (1,42). Ini disebabkan oleh fakta bahwa setiap saluran siphon memiliki throughputnya sendiri, yang menentukan laju aliran dan ukuran partikel yang dibawa olehnya. Di outlet saluran siphon, bahan dengan ukuran tertentu dipisahkan. Rata-rata, 90-95% dicatat oleh partikel ukuran berpasir. Partikel dengan diameter lebih dari 1 mm dalam kelompok ini hanya 10-12%.
Data yang disajikan memiliki minat paleogeografis yang signifikan, karena kondisi pembentukannya dapat ditentukan oleh komposisi granulometrik endapan kerikil-pasir. Untuk melakukan ini, seseorang dapat menggunakan metode Hjulstrom-Burckhardt (Niyazov, 1983), yang memungkinkan untuk menentukan kondisi paleohidrologis (kecepatan dan laju aliran) aliran air yang membentuknya dari data komposisi granulometrik mekanik air. deposito. Metode ini digunakan untuk menetapkan karakteristik hidrologis aliran air di dalam gua, yang menunjukkan kandungan informasi yang baik. Jadi, di gua Geografis (Kaukasus Barat), kecepatan paleo adalah 1-2 m / s, dan pelepasan paleo dari 3 hingga 10 m 3 / s.
Sangat menarik untuk mempelajari fitur distribusi vertikal dari endapan mekanis air. Untuk melakukan ini, perlu untuk meletakkan lubang, yang harus membuka seluruh bagian. Di bagian lubang, lapisan pasir, tanah liat, dan kerikil bergantian akan terlihat. Bagian perlu agak digeneralisasi - pengambilan sampel dibuat dari lapisan sepuluh sentimeter, kadang-kadang termasuk beberapa lapisan pasir atau tanah liat.
Gambar 2 dengan jelas menunjukkan peningkatan ukuran material dengan kedalaman. Jika artefak arkeologi ditemukan di lapisan yang terletak di batuan dasar, maka menjadi mungkin untuk menentukan tingkat dan waktu pembentukan endapan ini. Kurva kumulatif (Gbr. 2) dari sedimen yang terpapar mengacu pada kelompok II dan III, yaitu. ini adalah sedimen yang terbentuk dalam perangkap siphon dan bercampur dengan sedimen saluran yang dipasok secara berkala. Analisis bagian tersebut mengungkapkan puncak di mana aliran alluvium saluran ke dalam perangkap siphon meningkat tajam. Dalam hal ini, laju aliran bervariasi dari 0,00-0,25 m / s (pembebanan partikel lempung) hingga 1,0-1,5 m / s (deposisi kerikil dan kerikil).
Komposisi mineralogi sedimen mekanik air... Untuk tujuan ini, analisis schlich sampel yang diambil di berbagai titik di gua dilakukan. Kondisi untuk pemilihan mereka berbeda. Dengan sejumlah kecil jebakan alami (mandi, batu atau ambang tetesan, pengisi ceruk berliku-liku, dll.), itu benar-benar dibersihkan hingga rakit. Dengan ketebalan atau sebaran luas sedimen mekanis air yang tinggi, sampel diambil rata-rata di atas penampang atau di atas areal dengan cara quartering. Tiga sampel adalah sampel teknologi besar (10-12 kg) yang mencirikan komposisi mineralogi dari masing-masing bagian gua.
Sampel dicuci menjadi konsentrat abu-abu (kehilangan mineral berat sekitar 15%). Konsentrat abu-abu diperlakukan dengan bromoform. Fraksi ringan dan berat mengalami pemisahan elektromagnetik. Distribusi ukuran partikel sampel ditentukan dengan menyaring sampel rata-rata 100 gram yang diambil dari sampel asli. Analisis mineralogi dilakukan dengan cara yang diterima secara umum. Penentuan kuantitatif mineral dilakukan di bawah mikroskop binokular, pertama dengan menghitung fraksi magnetik dan non-magnetik, dan kemudian dalam kaitannya dengan berat semua mineral berat dalam sampel. Di setiap fraksi, sekitar 300 butir dihitung. Reduksi sampel dilakukan dengan metode lajur. Hasil analisis dinyatakan dalam persen berat dengan mempertimbangkan berat jenis mineral.
Beras. 2. Bagian lubang (A) dan kurva kumulatif lapisan yang terpapar olehnya (B) (Dublyansky, Vakhrushev, Amelichev, Shutov, 2002)
Komposisi mineral endapan mekanik air rongga karst mendekati komposisi mineral dari residu batuan induk yang tidak larut (Dublyansky, Polkanov, 1974). Fraksi ringan diwakili terutama oleh agregat kuarsa dan kuarsa-mika, hidroksida besi, dan residu tanaman hangus. Ada juga pecahan kulit kerang dan tulang kecil hewan pengerat. Fraksi berat batugamping inang mengandung: cinnabar, pyrite, marcasite, fluorite, leukoxene, ilmenit, spinel, rutile, brookite, anatase, chromite, magnetite, iron hydroxides, zircon, disthene, sillimanite, tourmaline, pyroxene, mica, chlorite, hornblende , garnet, staurolite, moissanite, barite, apatit, staurolite, glauconite, korundum, epidot, emas, galena, sphalerite, carbonatapatite dan lain-lain (Dublyansky, Vakhrushev, Amelichev, Shutov, 2002).
Alasan kekayaan mineral sedimen mekanis air gua berbeda. Yang utama adalah bahwa mereka mewakili konsentrat yang diperkaya alami (hasil fraksi berat untuk batugamping biasanya jauh lebih kecil dari 1%, dan untuk pengisi gua mencapai 5%). Oleh karena itu, kemunculan komposisi mineral yang belum ditemukan di batuan induk disebabkan oleh ketidaklengkapan pemahaman kita tentang mineralisasi aksesori yang terakhir. Di daerah karst, di mana hulu aliran permanen dan sementara berada di dalam batuan non-karsting, tambang dan ponor yang terletak pada kontaknya dengan batugamping secara harfiah dipenuhi dengan endapan aluvial-proluvial. Saat Anda bergerak ke hilir, kebulatan dan tingkat pemilahan material di gua meningkat. Biasanya, batu besar dan kerikil tidak membentuk akumulasi terus menerus, tetapi terakumulasi dalam perangkap hidrodinamik (pot evolusi, danau bawah tanah atau pelebaran lorong, dll.). Terkadang ada area yang dulunya penuh dengan material batu-batuan. Setelah pembilasan sekundernya, endapan penyumbatan tetap ada di dinding sumur. Di gua-gua banjir di Rusia, selama banjir, material klastik yang dipindahkan dapat menyumbat saluran sempit, ini menyebabkan perubahan arah aliran air tanah, erosi sedimen mekanis-air di beberapa tempat dan sedimentasi di tempat lain. Di beberapa daerah gua seperti itu, di mana sedimen dipotong oleh aliran modern, teras bawah tanah modern terbentuk, yang studinya dapat dilakukan dengan metode yang dijelaskan di atas. Gua-gua yang terletak di lembah sungai-sungai besar, yang pintu masuknya (atau pernah) berada di dataran banjir yang tinggi, dapat dibanjiri selama banjir. Di gua-gua seperti itu ada kerikil dan batu besar yang dibawa ke dalam gua selama banjir dari saluran sungai (Shakuranskaya, Kaukasus Barat, dll.).
Di beberapa gua, nodul coklat tua yang padat dan berat dengan kerak luar yang mengkilap dapat ditemukan di lantai. Di beberapa tempat, nodul-nodul ini disemen oleh material karbonat dan membentuk semacam mikrokonglomerat. Pemeriksaan sampel dalam cahaya pantul menunjukkan bahwa mereka terdiri dari goetit dan hidrogoetit.
4. Deposit kemogenik air
Menurut G.A. Menurut Maksimovich (Maksimovich, 1963), endapan kemogenik air dibagi lagi menjadi tetesan (subterral), kalsit (subaquatic), kristal mineral asli, dan endapan korelatif di permukaan. Materi monograf oleh K. Hill dan P. Forti (Hill, Forti, 1997) secara signifikan mengubah gagasan pembentukan endapan gua chemogenic: konsep baru "speleotema" (formasi mineral sekunder yang terbentuk di lingkungan gua sebagai hasil reaksi fisikokimia) diperkenalkan; jumlah mineral yang diuraikan meningkat dari 40 (1950-1995) menjadi 240; dalam komposisi, semua mineral gua digabungkan menjadi 13 kelompok: elemen asli, sulfida, oksida dan hidroksida, halogen, arsenat, borat, karbonat, nitrit, fosfat, silikat, sulfat, vanadat, mineral asal organik. Daftar mineral hidrotermal dan bijih telah mencapai lebih dari 30 item untuk yang pertama dan 60 untuk yang terakhir. Endapan gua yang terbentuk selama aktivitas vulkanik diberikan - lava corallite dan helictites; stalaktit dan stalagmit yang terbentuk dari tanah liat dan pasir; sejumlah bentuk sedimentogenesis gua yang langka lainnya dipertimbangkan. Dalam literatur dalam negeri, sudah ada perkembangan yang memperhitungkan klasifikasi ini, terutama pada bagian yang menggambarkan pembentukan mineral gua (Turchinov, 1996). Mempertimbangkan semua kompleksitas klasifikasi yang diberikan, mari kita bahas di sini pada klasifikasi pertama, yang paling dikenal oleh para penjelajah gua domestik.
Deposito bawah tanah. Jenis formasi bawah tanah (terbentuk di udara, di atas kontak dengan permukaan air) antara lain stalaktit, fringe, gorden, helictites, stalagmit, stalagnate, cover, shields, corallites, lime (bulan) milk, dll.
Stalaktit tersebar luas di gua-gua karst. Kadang-kadang mereka juga ditemukan di rongga-rongga dari asal yang berbeda, di mana mereka tidak hanya memiliki komposisi karbonat, tetapi juga terdiri dari spesies mineral ferruginous-magnesian, sulfida, organogenik, dan komposisi lainnya. Ada stalaktit dari tabung tipis (2-4 mm) panjang 0,2-1,0 m hingga berbagai bentuk kerucut dengan diameter 50-60 cm dan panjang hingga 4-5 m. Ketika saluran pusat tersumbat, stalaktit memperoleh salib setengah lingkaran oval- bagian. Kepadatan stalaktit (jumlah per 1 m 2) di beberapa bagian gua mencapai 20-30 buah. Mereka sering diatur dalam baris, menandai kesalahan dengan produksi air yang cukup. Stalaktit tumbuh dari kubah rongga, mematuhi vektor gaya gravitasi. Faktor utama dalam pembentukan stalaktit dan banyak inkrustasi kemogenik karbonat lainnya adalah "pelepasan" kalsium karbonat pada penghalang geokimia karena perbedaan kandungan CO2 dalam larutan yang disuplai ke stalaktit dan di udara gua. .
Stalagmit terbentuk di lantai gua, tepian dinding dan endapan gua. Mereka terbentuk sebagai hasil degassing CO2 pada dampak tetesan air di dasar gua. Stalagmit di gua karst dapat diwakili oleh semua varietas yang dijelaskan dalam literatur: stalagmit batang dengan diameter 2-3 dan tinggi hingga 3 m; berbentuk kerucut, silindris dan pagoda dengan diameter 5-80 cm dan tinggi hingga 4-5 m; pohon palem dengan diameter hingga 20 cm dan tinggi hingga 3 m; stalagmit berbentuk tidak beraturan, berdiameter 2-3 m pada ketinggian 4-6 m.Seringkali stalagmit juga melacak retakan besar di kubah, dari mana air datang, terletak di sepanjang satu atau lebih garis lurus.
Stalagnasi atau kolom terbentuk pada penutupan stalaktit dan stalagmit besar, yang terletak di dasar retakan besar yang kaya air. Mereka dapat mencapai ketinggian 12-18 m dan diameter hingga 5-6 m dan berat 130-1100 ton.Terkadang stalagnasi yang ditumbuhi dapat membagi galeri gua besar menjadi serangkaian aula yang terisolasi.
Kulit batang, integumen terbentuk ketika solusi masuk dari celah horizontal atau ceruk di dinding. Mereka sering membentuk kaskade kerak, mencapai ketinggian 20-30 m dan lebar hingga 30 m di sepanjang bagian depan. Permukaan integumen semacam itu bergelombang, terkadang halus, lapuk. Ketika endapan mekanis air tersapu dari bawah kulit kayu, "kerak gantung" muncul, kadang-kadang terletak pada jarak yang cukup jauh satu sama lain. Mereka sering dicirikan oleh lapisan individu yang berlapis, berkarat dan mengandung besi.
Pinggir dan tirai terbentuk ketika air merembes keluar dari celah panjang atau ketika mengalir di sepanjang langkan.
Perisai kalsit, drum dan bendera. Mereka relatif jarang. Yang pertama diwakili oleh pelat bundar dengan diameter hingga 1 m, kadang-kadang bahkan lebih, bantalan stalaktit di permukaan luar. Yang terakhir ini berupa bendera yang menempel di dinding rongga. Asal mereka kontroversial. Beberapa peneliti percaya bahwa ini adalah sisa-sisa kerak kalsit yang tersuspensi di udara setelah mencuci substrat tanah liat. Hal ini lebih mungkin bahwa mereka muncul selama pertumbuhan konsentris lapisan ketika diberi makan dari celah kapiler (Stepanov, 1999).
Heliktit adalah formasi morfologis kompleks yang terbentuk pada lengkungan, dinding dan berbagai endapan bawah tanah. Di zona pertumbuhan mereka, sebagai suatu peraturan, tidak ada pergerakan udara. Mereka tumbuh ke arah yang sewenang-wenang, membungkuk di sudut mana pun, tidak mematuhi gravitasi. Rupanya, kekuatan kristalisasi adalah yang utama dalam morfologi mereka. Mereka relatif jarang.
karang terbentuk selama kristalisasi dari film air dari berbagai (sering aerosol) asal. Mereka ditemukan pada permukaan vertikal, miring dan horizontal dari dinding batuan dasar dan formasi drift. Di zona banjir tahunan, mereka dapat "dilapisi" dengan kerak tipis mineral mangan dan memiliki warna coklat yang khas. Mereka ditemukan baik di daerah dengan lalu lintas padat, dan di daerah dengan sirkulasi udara yang sulit.
Susu jeruk nipis (bulan)- ini adalah formasi cheesy (dalam keadaan tergenang air) atau bertepung (dalam keadaan kering udara) yang menutupi dinding dan tetesan. Mereka langka. Mereka adalah bentuk khusus dari kristalisasi film. Dari permukaan, terdiri dari butiran kalsit amorf yang ditusuk dengan jaring tipis (0,1-0,05 mikron) filamen terkalsinasi, kemungkinan berasal dari organik. Bagian dalamnya amorf. Konsistensinya biasanya creamy. Saat kering, itu berubah menjadi zat tepung.
Antolit- bunga batu. Mereka tumbuh di dasar, memanjang dari batuan induk. Mereka dibentuk hanya oleh mineral yang mudah larut (gipsum, epsomite, thenardite, sendawa). Satu kristal bebas tumbuh dari setiap pori suplai. Itu dapat tumbuh bersama dengan kristal lain atau meringkuk dalam busur yang kompleks.
Sedimen bawah air... Mereka terbentuk di bawah permukaan air atau pada kontak permukaan air dengan udara.
Dalam rongga yang terisi penuh dengan air, kristal tunggal atau drusnya mungkin muncul. Di gua hidrotermokarst, mineral dari seri hidrotermal diendapkan: sfalerit, kuarsa, kalsit, pirit, galena, cinnabar, fluorit, aragonit, barit, kalkosit, mineral golongan uranium-thorium, mineral logam langka dan mulia, dll. Bijih endapan mungkin muncul di gua-gua ini. Gua hidrotermal, yang seluruhnya terendam air, dicirikan oleh pertumbuhan kristal, seringkali berbentuk kolumnar, di sepanjang permukaan dinding. Untuk gua-gua dingin, pembentukan kristal terbatas pada bagian-bagian individualnya.
Paling sering, dalam praktik speleologis, seseorang harus berurusan dengan rongga yang sebagian terisi air. Sedimen bawah air diwakili oleh film kalsit dan pantai, pembingkaian, gurami, mutiara gua, dll.
Film kalsit muncul di permukaan air danau bawah tanah. Mereka muncul sebagai akibat dari kristalisasi di permukaan danau bawah tanah selama pertukaran gas dengan atmosfer gua. Mereka membentuk film tertipis yang menahan air dengan kekuatan tegangan permukaan. Ditemukan di kedua gua karbonat dan sulfat. Di danau yang mengalir rendah, mereka dapat membentuk apa yang disebut "gurs tertutup", sepenuhnya ditutupi oleh kerak kalsit di atasnya. Lapisan kalsit yang terdiri dari kalsium karbonat (97%) dan partikel tanah liat (3%) dapat terbentuk di permukaan stalaktit es, stalagmit, aliran es dinding (gua Druzhba, Ural).
Pelek kalsit(pantai) terbentuk ketika film berdampingan dengan pantai atau stalaktit, stalagmit. Mereka tersebar luas di gua-gua Krimea. Mereka terbentuk di sisi danau yang mengalir rendah dan tidak mengalir karena penurunan levelnya. Di stalaktit yang menggantung di danau, dan di stalagmit yang naik dari dasar, pinggiran renda dari segala bentuk dan ukuran muncul. Dalam karstologi, mereka dianggap sebagai indikator mineral tingkat banjir di gua.
Bendungan kalsit (guru) tersebar luas di banyak daerah karst Rusia. Ketinggian bendungan mereka sangat bervariasi dari 0,2 hingga 7,0 m, luas danau di belakang gurami berkisar antara 2 hingga 200 m 2. Pengendapan kalsit terjadi karena perubahan keseimbangan hidrokimia aliran di kompleks penghalang termo-geokimia dan hidrofisika yang terjadi ketika air mengalir dari bak ke bawah bendungan. Lapisan tipis endapan kalsit terbentuk di sini. Gurs, dibentuk dengan aliran air 0,001-0,100 l / s, terletak sendiri atau dalam kelompok kecil di dasar retakan filter besar, di zona infiltrasi atau tetesan kondensasi areal, di penyempitan anak sungai lateral yang tidak dapat diakses lebih lanjut. jalan. Mereka dicirikan oleh fluktuasi yang signifikan dalam ketinggian bendungan aliran (0,5-5,0 m) dan luas danau di belakangnya (0,2-15,0 m 2), bendungan pendek (0,2-1,2 m), tonjolan yang kuat dinding mereka di hilir. Dinding bendungan terdiri dari bahan karbonat berpori (kepadatan 2,2-2,4 g / cm 3) dan dibingkai dari dalam dengan pinggiran kalsit. Di bagian bawahnya, sering ada akumulasi tulang kelelawar dan hewan pengerat kecil, fragmen stalaktit, pisolit kalsit. Kerikil batuan induk biasanya tidak ada. Bendungan kalsit biasanya tetap utuh, dan danau hanya terisi air setelah hujan dan salju mencair. Guru semacam itu terbentuk di dekat penghalang mekanis-termodinamika yang kompleks (Dublyansky, Vakhrushev, Amelichev, Shutov, 2002).
Gurs yang terbentuk dalam kondisi mengalir dengan aliran air 0,1-100,0 l / s berbeda tajam dari yang dijelaskan dalam morfologi. Beberapa bendungan Gua Merah di Krimea terdiri dari hampir 11 ribu lapisan musiman. Mereka dicirikan oleh ketinggian yang signifikan (0,2-7,0 m), area yang luas danau bendungan (10-200 m 2), panjang (biasanya 3-4 m, maksimum - 13 m). Bendungan memiliki profil berundak yang kompleks dengan dominasi bagian vertikal. Mereka dilipat dengan bahan karbonat yang lebih padat (kepadatan curah 2,4-2,6 g / cm 3). Bagian dalam dan terutama dinding luar bendungan dipoles dengan air, dan kadang-kadang mereka "dilapisi" dengan endapan karbonat-mangan padat mengkilap setebal 0,2-0,3 mm. Di dasar danau-danau bendungan jenis ini, terdapat material kerikil bulat dan kerikil berpasir yang berasal dari asli (batugamping dan kerak) dan allochthonous (kerikil kuarsa). Gurs dapat membentuk kaskade hilir. Air terjun Gur dikenal di banyak rongga karst. Sebuah fitur karakteristik dari aliran melalui palung adalah terobosan mereka dengan peningkatan pemotongan air. Misalnya, di Gua Merah, hanya 16% dari semua gur yang menahan air. Sisa bendungan rusak, dan dalam 45% kasus itu adalah potongan sempit (10-30 cm), dalam 35% - itu adalah terobosan dinding boiler evorsion di tubuh bendungan, dalam 20 % - terobosan dasar gur dengan pembentukan jembatan aliran-akumulatif pada ketinggian 0,2 -2,1 m di atas aliran air saat ini.
Calcite oolites dan pisolites ditemukan di danau kecil yang mengalir rendah, di cekungan kecil yang dibentuk oleh tetesan yang jatuh dari stalaktit atau kubah gua, di danau gurovye, dll. Oolit dan pisolit berbeda satu sama lain hanya dalam ukuran. Varietas putih bulat mereka disebut mutiara gua. Oolit berbentuk oval dengan ukuran rata-rata 5-10 mm.
Peningkatan suhu air di pemandian yang mengalir menyebabkan penurunan kapasitas karbonat air tanah dan, sebagai akibatnya, pembentukan mutiara gua yang lebih aktif.
Oolit dan pisolit gua dibentuk oleh inti pusat dan lapisan konsentris yang mengelilinginya. Pisolites terutama terdiri dari kalsium karbonat. Inti padat biasanya terdiri dari fragmen batu kapur yang menutupi gua, butiran pasir kuarsa, gumpalan tanah liat yang lebih jarang, potongan stalaktit berbentuk tabung, dan tulang burung kecil. Bentuk inti menentukan garis awal pisolites, kadang-kadang mempertahankan sampai tahap akhir. Ada kasus ketika, setelah pertumbuhan 30-40 konsentrat, orientasi diameter pisolite besar berubah. Hal ini menunjukkan adanya perputaran dalam proses pertumbuhan. Jumlah lapisan dalam pisolith terbesar mencapai 180-200. Di baki pengering terpisah, mutiara ditemukan pecah oleh retakan pengeringan. Ini menunjukkan dehidrasi dan penuaan bekuan koloid asli. Dengan demikian, mutiara gua bersifat poligenetik.
Komposisi kimia oolit dan pisolit sesuai dengan komposisi batugamping inang.
jeruk nipis adalah formasi spesifik yang muncul di outlet air tanah yang terkait dengan gua. Biasanya ini adalah endapan air dingin, tetapi ada tufa yang dibentuk oleh ventilasi hidrotermal. Pengendapan tuf terjadi dari perairan dengan komposisi kalsium bikarbonat, magnesium-kalsium dan natrium-kalsium dengan mineralisasi 250-440 mg/l. Deposisi karbonat dikaitkan dengan penghalang biomekanik-termodinamika kompleks yang muncul di daerah dengan rezim turbulen pencampuran air di celah, jeram berbatu dan air terjun (Vakhrushev, 2010). Tuf mengendap di permukaan lumut berdaun dan air, cabang semak dan pohon yang dibawa oleh aliran air. Tuf menyusun apa yang disebut "situs tuf" di singkapan beberapa sumber gua karst dan dapat mencapai volume hingga 400 ribu m 3 (Dublyansky, Vakhrushev, Amelichev, Shutov, 2002).5. Kristal mineral asli
Ini termasuk, pertama-tama, kristal kalsit di karst karbonat, gipsum di karst sulfat dan halit di salin. kristal spar Islandia ditemukan di sejumlah rongga karst di Krimea, Kaukasus, Asia Tengah, dll. Sebagai aturan, mereka terletak di perluasan retakan yang diisi dengan tanah liat kuning-coklat. Kristal paling sering tidak bersentuhan dengan dinding rongga. Ukuran rata-rata kristal spar Islandia untuk tambang karst Hodkhorom (Crimea) adalah 8-10 cm, meskipun individu dengan panjang hingga 15 cm juga ditemukan di sini (Dublyansky, 1977). Kristal transparan, tidak berwarna atau abu-abu terang. Pembentukan spar Islandia dikaitkan dengan air panas.
Kristal kalsit... Bentuk kerangka kristal kalsit mulai dari ukuran beberapa milimeter hingga 5-7 cm ditemukan di sejumlah gua di karst karbonat Rusia.Kristal besar memiliki kebiasaan piramidal. Kristal dengan berbagai ukuran sering terjadi, bentuk kebiasaannya adalah scalenohedron. Jelas, mereka muncul di bawah kondisi sub-aerial dari larutan dingin (suhu kurang dari 20 ° C).
Pada beberapa rongga karst yang perkembangannya mengalami tahap hidrotermokarst, terdapat urat-urat kalsit yang terpreparasi menonjol di atas permukaan dinding. Permukaan kalsit vena terkorosi, di tempat-tempat yang ditutupi dengan sisa tanah liat, oksida mangan, atau tetesan karbonat. Kristal kalsit memiliki pendaran yang lemah dalam warna biru muda dan biru. Analisis spektral mengungkapkan adanya sejumlah elemen di dalamnya: Ba, Na, Sn, Cu, Ni, Sr, B, Al, Si, Mn, Fe, Mg, Ti. Suhu homogenisasi inklusi di dalamnya berkisar antara 40 hingga 120 ° C (Dublyansky, Vakhrushev, Amelichev, Shutov, 2002).
Kristal kalsit freatik (subakuatik) dapat menutupi dinding jalur karst dengan kerak padat. Mereka terdiri dari kristal paralel-kolom kalsit coklat dengan ketebalan 5 sampai 60 cm Asal mereka dikaitkan dengan tahap hidrotermal asal rongga. Ada inklusi padat kristal dolomit, agregat barit-strontianit, hidroksilapatit, hidroksida mangan, antimonit, apatit dan asosiasi metasomatik mineral apatit-brushtite, dll. (Klimchuk dan Timokhina, 2011).
kristal gipsum, meskipun merupakan karakteristik karst sulfat, mereka cukup umum di karst karbonat, terutama jika situs gua terletak di dekat patahan tektonik, di zona di mana hanya fluktuasi suhu dan kelembaban tahunan yang dicatat, tidak melebihi 0,2 ° C dan 0,3 mm rt. Seni.
Pada batuan karst yang tertutup lempung, tumbuh beton gipsum berbentuk bergerigi yang tersusun dari kristal gipsum kasar. Kristal gipsum biasanya prismatik, jarang mempertahankan bentuk kristalografi yang benar karena pelarutan sekunder. Di area aliran larutan pori, bunga gipsum - antolit terbentuk. Di karst karbonat, kristal gipsum terbentuk di bawah aksi air infiltrasi pada pirit yang tersebar di batugamping. Mereka menunjukkan kedekatan zona diskontinuitas besar.
Kristal aragonit... Ditemukan di gua-gua Krimea, Ural, Siberia, Dari Timur Jauh dll. Aragonit disajikan dalam bentuk kristal, stalaktit, stalagmit, helikt. Penemuan aragonit kemungkinan terkait dengan proses hidrotermal.6. Deposit organogenik
Endapan organogenik gua paling sering diwakili oleh fosfor, guano, breksi tulang, sendawa, dan endapan mikroorganisme kolonial.
Guano dan gua fosfor. Fosfor dan mineral yang mengandung fosfor terbentuk di rongga karst yang dihuni oleh vertebrata darat. Banyak gua di Rusia memiliki daerah dengan deposit guano kelelawar. Mineralogi formasi yang mengandung fosfor pada kontak antara guano dan batugamping batuan dasar praktis tidak diketahui. Sementara itu, lebih dari 50 fosfat telah dideskripsikan dalam sedimen gua Mir, termasuk banyak mineral langka (Hill dan Forti, 1997).
Deposit tulang era modern dan lebih kuno dalam jumlah besar cukup langka. Akumulasi tulang yang besar dapat membentuk apa yang disebut breksi tulang. Itu terlihat seperti batuan merah-coklat berpasir-tanah liat yang longgar dengan kandungan oksida fosfor, silika, aluminium, dan besi yang tinggi. Ada breksi tulang yang disemen karbonat. Kadang-kadang ada pseudomorph berdasarkan sisa-sisa tulang fosil fauna besi dan mangan hidroksida, gipsum, kalsit, dan apatit karbonat. Hidroksilapatit dideskripsikan dalam bentuk sferis hingga ukuran 3-5 mm, kuning, kuning-kuning, putih-merah muda (Tishchenko, 2008). Kajian arkeologi dan paleontologi tentang tulang berbagai hewan pada zaman purba merupakan bahan penting untuk rekonstruksi paleogeografi (Dublyansky, Vakhrushev, Amelichev, Shutov, 2002; Bachinsky, 1970; Ridush dan Vremir, 2008). Paling sering di gua ada sisa tulang kelinci, rusa, rubah, beruang gua, banteng, hamster, tikus mol, luak, anjing, rusa roe, kuda, apalagi - singa gua, hyena gua, mammoth, berbulu dan Badak Etruscan. Sebagian besar sisa tulang berusia Pleistosen - hingga 1,5 juta tahun. Lokalitas Pliosen dengan usia 2 dan lebih juta tahun agak kurang umum (Dublyansky, Vakhrushev, Amelichev, Shutov, 2002).
Sendawa... Endapan nitrat biogenik dalam bentuk endapan tepung, kerak dan kristal kecil dikaitkan dengan dekomposisi biokimia bahan organik yang mengandung nitrogen di gua. Mereka dikenal di gua-gua Krimea, di Kaukasus Utara, di Asia Tengah, Siberia, Timur Jauh, dll.
Deposit koloni mikroorganisme, di antaranya bakteri besi yang paling aktif dari sudut pandang sedimentasi. Sebagai hasil dari aktivitas vitalnya, formasi biochemogenic muncul - mikrobiolit (film, stalaktit mikro dan stalagmit, kerak, dll.), Yang terbentuk di dinding dan dasar gua. Mereka juga dapat membentuk seperti stalagmit, tubular, seperti karang, seperti sinter, dan bentuk lainnya (Andreychuk, 2009).7. Deposit antropogenik
Deposit antropogenik adalah jejak aktivitas vital manusia modern dan manusia purba... Penelitian mereka memungkinkan untuk menetapkan sifat penggunaan setiap gua tertentu atau rongga buatan (Dublyansky, Dublyanskaya, Lavrov, 2001). Studi arkeologi di kawasan karst Rusia menunjukkan bahwa gua-gua itu digunakan oleh orang-orang kuno mulai dari awal Paleolitik. Bahan-bahan ini tersedia dalam laporan regional untuk hampir setiap kawasan karst besar di negara ini.
Berbagai metode penelitian lapangan dan laboratorium digunakan untuk mempelajari deposit rongga. Sastra yang cukup luas, terutama karstologi, dikhususkan untuk penerapannya (Niyazov, 1983; Dublyansky, Vakhrushev, Amelichev, Shutov, 2002, dll.).
Gbr. 3 Tepian kalsit pada permukaan air danau bawah tanah.
Gambar 4. Tepian kalsit (tepian) dari beberapa tingkat air yang berdiri di danau bawah tanah
Gambar 5. Aliran kaskade
Gambar 6. Tirai kalsit dan stalagmit dari beberapa generasi
Gambar 7. Aula gua dengan berbagai formasi tetesan
Gambar 8. Akumulasi stalaktit dan stalagmit pada kerak kalsit
Gbr. 9 Kristal celestine (strontium sulfate) dengan latar belakang tetesan kalsit putih (foto oleh L. Gomarev, A. Shelepin)
Gambar 10. Helikt (foto oleh L. Gomarev, A. Shelepin)
Gambar 11.
Bunga plester - antolytes
(foto oleh L. Gomarev, A. Shelepin)
DAFTAR PUSTAKA YANG DIGUNAKAN
- Andreychuk V.N. Sifat sistemik bentang alam karst // Speleologi dan Karstologi. - 2009. - No. 3. - S.47-59.
- Hill C.A., Forti P. Gua mineral Dunia. - Huntsville, Alabama, AS - 1997 .-- 462 hal.
Bachinsky G.A. - 1970. - No. 4. - S.153-159.
Vakhrushev B.A., Dublyansky V.N., Amelichev G.N. Karst dari punggungan Bzyb. Kaukasus Barat. - Moskow: RUDN, 2001 .-- 170 hal.
Vakhrushev B.A. Peran transformasi geokimia dalam geomorfogenesis karst // Speleologi dan Karstologi. - 2010. - No. 4. - S.33-43.
Dublyansky V.N., Klimenko V.I., Vakhrushev B.A. Karst dan perairan bawah tanah dari massa karst Kaukasus Barat - L.: Nauka, 1985. - 150 hal.
Dublyansky V.N. Gua karst dan tambang di Gunung Krimea. - L.: Nauka, 1977 .-- 180 hal.
Dublyansky V.N., Dublyanskaya G.N. Karstovedenie. Bagian 1. Kajian karst secara umum. - Perm: PSU, 2004 .-- 307 hal.
Dublyansky V.N., Dublyanskaya G.N., Lavrov I.A. Klasifikasi, penggunaan dan perlindungan ruang bawah tanah. - Yekaterinburg: Cabang Ural dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia, 2001 .-- 195 hal.
Dublyansky V.N., Polkanov Yu.A. Komposisi sedimen kemogenik dan mekanis air dari rongga karst di Pegunungan Krimea // Gua. - Perm, 1974. - Edisi. 14-15. - S.32-38.
Kizevalter D.S., Ryzhova A.A. Dasar-dasar Geologi Kuarter. - M: Nauka, 1985 .-- 177 hal.
A.V. Kozhevnikov Antropogen pegunungan dan kaki bukit. - M.: Nedra, 1985.-- 181 hal.
Kruber A.A.Karst wilayah Pegunungan Krimea. - M., 1915 .-- 319 hal.
Klimchuk A.B., Timokhina E.I. - 2011. - No. 6. - S.36-52.
Dublyansky V.N., Vakhrushev B.A., Amelichev G.N., Shutov Yu.I. Gua merah. Pengalaman penelitian karstologi kompleks - M.: RUDN, 2002. - 190 hal.
Maksimovich G. A. Dasar-dasar studi karst T. 1. - Perm: Penerbitan buku Perm, 1963. - 444 hal.
Masalah mempelajari rongga karst di wilayah selatan Uni Soviet / ed. R.A.Niyazova. - Tashkent: Fan UzSSR, 1983 .-- 150 hal.
Ridush B.T., Vremir M. Hasil dan prospek studi paleontologi gua Krimea // Speleologi dan Karstologi. - 2008. - No 1. - S.85-93.
Stepanov V.I. Mineralogi gua // Gua. - Perm, 1999 .-- S.63-71.
A.I. Tishchenko Studi mineralogi rongga karst Krimea // Speleologi dan Karstologi. - 2008. - No 1. - S.81-84.
Turchinov, I.I., Klasifikasi genetik mineral gua dan formasi speleomineral, Svet. - 1996. - No. 1 (14). - S. 24-26.
Shantser E.V. Esai tentang doktrin tipe genetik formasi sedimen benua. - Moskow: Nauka, 1966 .-- 239 hal.
Shutov Yu.I. Kondisi formasi, zonasi hidrodinamik hidrokimia perairan celah-karst dari Punggungan Utama Pegunungan Krimea. Abstrak disertasi untuk gelar calon ilmu geologi dan mineralogi. Kiev, 1971. - 22 hal.
3. SEDIMEN GUA
Hampir semua formasi sedimen dan kristal yang dikenal di permukaan ada di gua-gua, tetapi mereka diwakili oleh bentuk-bentuk tertentu.
1. Sisa deposito. Pada batuan karst dalam jumlah kecil (1 - 10%) selalu terdapat campuran pasir atau lempung, terdiri dari SiO 2, Al 2 O 3, Fe 2 O 3. Ketika batu kapur atau gipsum larut, residu yang tidak larut menumpuk di dinding retakan dan meluncur ke bagian bawah galeri. Bercampur dengan endapan gua lainnya. Misalnya, dari 1 m³ batugamping Jurassic (sekitar 2,7 ton), 140 kg lempung terbentuk, yang terdiri dari mineral ilit, montmorillonit, kaolinit, feldspar, dan kuarsa. Sifat-sifat tanah liat tergantung pada rasionya: beberapa di antaranya membengkak saat dibasahi, menyumbat retakan kecil, beberapa, sebaliknya, mudah melepaskan air dan cepat hancur dari dinding. Kadang-kadang bakteri juga mengambil bagian dalam pembentukan endapan tanah liat: beberapa jenis mikroba dapat menerima karbon langsung dari batu kapur - ini adalah bagaimana lekukan seperti cacing atau bulat terbentuk di dinding ("vermikulasi tanah liat").
2. Endapan longsoran dibagi menjadi tiga kelompok asal yang berbeda.
- yang termogravitasi hanya terbentuk di pintu masuk gua, di mana fluktuasi suhu harian dan musiman sangat besar. Dinding mereka "terkelupas", bagian rongga dekat rongga tumbuh, puing-puing dan tanah halus menumpuk di lantai. Jumlah bahan ini, komposisinya, ukuran, bentuk partikel, jumlah tepi dan permukaannya menyimpan informasi terenkripsi tentang perubahan iklim di daerah tersebut selama puluhan ribu tahun.
- Endapan gravitasi-longsor terbentuk di seluruh panjang gua, terutama berlimpah - di zona rekahan tektonik. Batu pecah, pasir, batu-batu kecil yang jatuh dari lengkungan memberikan gambaran tentang struktur geologis aula, yang sulit untuk dipelajari secara langsung.
- endapan gravitasi lubang pembuangan: jika terjadi keruntuhan di bagian bawah galeri, hanya material yang ada di dalam gua itu sendiri; ketika lemari besi runtuh, material masuk ke dalamnya dari permukaan, dan ketika langit-langit antar lantai runtuh, aula besar muncul. Deposito ini diwakili oleh balok dan batu besar dengan berat ratusan ribu ton. Permukaan batu kapur berwarna coklat kemerahan ditutupi dengan "bintang" putih - jejak pukulan batu yang jatuh. Batugamping yang membentuk gua itu sendiri jatuh pada sudut 30º, oleh karena itu, ketika jahitan robek di kubah aula, ia bergerak secara poros, dengan belokan dan terbalik. Selain balok dan batu besar, kolom tetesan yang jatuh juga diamati. Gempa bumi yang parah menyebabkan kubah runtuh, dan kolom jatuh yang berorientasi terkadang dengan yakin menunjuk ke pusat gempa. Kolom aliran juga merupakan garis tegak lurus "mineralogi", di mana posisi vertikal geofisika dari area tertentu tetap di seluruh pertumbuhannya. Jika, setelah jatuh, stalagmit atau stalaktit tumbuh di atasnya, maka pada usia mereka dimungkinkan untuk menentukan usia kolom.
Umpan balik dari karst dan seismologi adalah bahwa ketika kubah gua gagal, balok dengan berat hingga 2-3 ribu ton terbentuk. Sebuah tumbukan di lantai saat jatuh dari ketinggian 10–100 m melepaskan energi sebesar 1 ·! 0 13 - 10 15 erg, yang sepadan dengan energi gempa. Itu terlokalisasi dalam volume kecil batu, tetapi dapat menyebabkan gempa lokal yang nyata dengan kekuatan hingga 5 poin.
3. Sedimen mekanis air - sumber informasi tentang kondisi pengembangan rongga karst. Jika komposisi sedimen sesuai dengan komposisi mineral batuan induk, maka gua tersebut terbentuk oleh aliran lokal. Ukuran endapan semacam itu berkisar dari batu-batu besar sepanjang meter (di gua-gua yang dibentuk oleh gletser) hingga tanah liat terbaik. Mengetahui luas penampang jalur dan diameter partikel yang diendapkan, kecepatan dan laju aliran aliran purba, di mana zona hidrodinamika gua diletakkan, diperkirakan.
4. endapan kemogenik air. Istilah "stalaktit" dan "stalagmit" (dari bahasa Yunani "stalagm" - setetes) diperkenalkan ke dalam literatur pada tahun 1655 oleh naturalis Denmark Olao Worm. Formasi ini terkait dengan bentuk tetesan dari pergerakan air - larutan yang mengandung berbagai komponen. Ketika setetes larutan terbentuk di dasar rekahan yang tergenang, itu bukan hanya perjuangan antara tegangan permukaan dan gravitasi. Pada saat yang sama, proses kimia dimulai, yang mengarah pada pengendapan partikel mikroskopis kalsium karbonat pada kontak antara larutan dan batu. Beberapa ribu tetes yang jatuh dari langit-langit gua meninggalkan cincin kalsit tipis tembus pandang pada kontak batuan/larutan. Bagian air selanjutnya sudah akan membentuk tetesan pada kontak kalsit/larutan. Dengan demikian, tabung yang terus memanjang terbentuk dari ikal (brches - mencapai 4-5 m di Gua Gombasek, Slovakia). Dengan demikian, dasar kimia dari proses ini adalah reaksi reversibel
CaCO 3 + H 2 O + CO 2<=>Ca 2+ + 2HCO 3 - (1)
Ketika batu kapur larut, reaksi berjalan ke kanan, dengan pembentukan satu ion Ca bivalen dan dua ion HCO 3 monovalen. Ketika siput terbentuk, reaksi bergerak ke kiri dan mineral kalsit terbentuk dari ion-ion ini. Reaksi (1) berlangsung dalam beberapa tahap. Pertama, air berinteraksi dengan karbon dioksida:
H 2 O + CO 2 = H 2 CO 3<=>H + + HCO 3 - (2)
Tetapi asam karbonat lemah, oleh karena itu ia berdisosiasi menjadi ion hidrogen H + dan menjadi ion HCO 3 - Ion hidrogen mengasamkan larutan, dan hanya setelah itu pembubaran kalsit dimulai. Pada rumus (1), hanya satu ion HCO 3 yang berasal dari batuan, dan yang kedua tidak terkait dengannya dan terbentuk dari air dan karbon dioksida yang masuk ke dalam massa karst. Hal ini mengurangi perkiraan aktivitas proses karst sebesar 20–20%. Misalnya, jumlah semua ion dalam air adalah 400 mg / l (termasuk 200 mg / l HCO 3). Jika kita menggunakan analisis untuk menilai air minum, maka semua 400 mg / l dimasukkan dalam perhitungan, tetapi jika intensitas proses karst dihitung dari analisis ini, maka jumlah ion dikurangi setengah dari kandungan ion HCO3 ( 400-100 = 300 mg/l). Penting juga untuk memperhitungkan perbedaan tekanan parsial CO2 dalam sistem. Dalam 40-50 tahun. diyakini bahwa proses karst hanya karena CO2 yang berasal dari atmosfer. Tetapi di udara hanya 0,03–0,04 vol% (tekanan 0,0003–0,0004 mm Hg), dan fluktuasi nilai ini pada garis lintang dan ketinggian di atas permukaan laut tidak signifikan. Tetapi diketahui bahwa gua-gua di lintang sedang dan subtropis lebih kaya akan tetesan air, dan di gua-gua di lintang tinggi dan dataran tinggi sangat sedikit jumlahnya. Studi komposisi udara tanah menunjukkan bahwa kandungan CO 2 di dalamnya adalah 1–5% volume, yaitu. 1,5–2 kali lipat lebih besar daripada di atmosfer. Sebuah hipotesis segera muncul: stalaktit terbentuk ketika ada perbedaan tekanan parsial CO 2 di celah-celah (sama seperti di udara tanah) dan udara gua, yang memiliki kandungan CO 2 di atmosfer. Dengan demikian, stalaktit terbentuk terutama bukan selama penguapan air, tetapi dengan adanya gradien tekanan parsial CO2 dari 1–5% menjadi 0,1–0,5% (udara dalam gua). Selama saluran makan stalaktit terbuka, tetesan mengalir secara teratur melaluinya. Mematahkan ujungnya, mereka membentuk stalagmit tunggal di lantai. Ini telah terjadi selama puluhan atau ratusan tahun. Ketika saluran umpan ditumbuhi, tersumbat oleh tanah liat atau butiran pasir, tekanan hidrostatik meningkat di dalamnya. Tembok menerobos, dan stalaktit terus tumbuh karena menetesnya lapisan larutan di bagian luar. Ketika air merembes di sepanjang bidang perlapisan dan retakan miring, barisan stalaktit, pinggiran, tirai, dan air terjun muncul di lengkungan. Tergantung pada keteguhan aliran air dan ketinggian aula, stalagmit batang tunggal dengan ketinggian 1-2 m (hingga puluhan meter) dan diameter 3-4 cm terbentuk di bawah tetesan. stalagmit tumbuh bersama, kolom terbentuk - stalagnasi, setinggi 30–40 m dan dengan diameter 10-12 m. Dalam kondisi subaerial (udara), anthodites (bunga), gelembung (balon), karang (coralloids, botryoids), helictites (spiral hingga 2 m), dll., Bentuk subaquatic dicatat. Lapisan mineral tipis terbentuk di permukaan danau bawah tanah, yang dapat menempel pada dinding. Jika level air berfluktuasi, maka level build-up terbentuk. Dalam air yang mengalir lemah, bendungan guru (dari beberapa cm hingga 15 m) dan mutiara gua terbentuk. Asal usul hanya "susu bulan" tidak dapat dijelaskan sejauh ini.
Beras. 10. Lingkungan geokimia pembentukan sedimen chemogenic air di gua. Batuan dan sedimen: a - batugamping, b - dolomit, c-gipsum, d - garam batu, e - badan bijih, f - tanah liat, g - guano, h - tanah; perairan: i - tanah, k - infiltrasi, l - termal; m - kelas mineral (1 - es, 2 - sulfat, 3 - nitrat, 4 - halogen, 5 - fosfat, 6 - belerang, 7 - karbonat, 8 - oksida, 9 - logam karbonat, 10 - sulfida); n - kondisi pembentukan khusus (kehadiran: 1 - pirit, 2 - bakteri, 3 - koloni kelelawar, 4 - larutan hidrotermal, 5 - pirit dan marcasite); o - spesies mineral dan bentuk pelepasannya (1 - stalaktit es; 2 - dendrit epsomite, mirabilite, thenardite; 3 - kerak epsomite dan mirabilite; 4 - kristal gipsum, barit, celestine; 5 - berbagai formasi kalsit; 6 - susu bulan; 7 - bentuk garam; 8 - hidrokalsit; 9 - aluminium fosfat; 10 - nitrofosfat; 11 - mineral seng dan besi; 12 - sulfida oksida; 13 - vanadinit, fluorit; 14 - besi dan timah oksida; 15 - limonit , goetit; 16 - cerussite, azurite, perunggu; 17 - stalaktit opal; 18 - hemimorfit; 19 - kristal kuarsa)
5. Kriogenik. Air berupa salju dan es merupakan ciri khas gua dengan suhu negatif. Akumulasi salju hanya terbentuk di rongga bawah tanah dengan pintu masuk yang besar. Salju terbang ke dalam gua atau menumpuk di tepi tambang. Terkadang kerucut salju dengan volume puluhan hingga ratusan m³ terbentuk pada kedalaman 100–150 m di bawah saluran masuk. Es di gua memiliki asal-usul yang berbeda. Salju lebih sering dipadatkan, yang berubah menjadi cemara dan es glasial. Lebih jarang, gletser bawah tanah terbentuk, dan bahkan lebih jarang, pelestarian es yang terbentuk di bawah kondisi permafrost atau aliran gletser permukaan dicatat. Cara kedua pembentukan es adalah masuknya air salju yang meleleh ke dalam gua-gua dingin (statis). Cara ketiga adalah pendinginan udara di gua-gua angin (dinamis) dan yang keempat adalah pembentukan kristal sublimasi yang berasal dari atmosfer pada permukaan batuan yang didinginkan atau di atas es. Mineralisasi paling sedikit (30–60 g / l) adalah es sublimasi dan glasial, yang paling banyak (lebih dari 2 g / l) adalah es dari gipsum dan gua garam. Gua es paling sering ditemukan di pegunungan, pada ketinggian 900 hingga 2000 m. Es membentuk semua bentuk karakteristik drift biasa.
6. Organogenik: guano, breksi tulang, fosfor, sendawa. Deposit antropogenik juga dibedakan.
7. Hidrotermal: anhidrit, aragonit, ankerit, barit, hematit, kuarsa, cinnabar, rutil. Juga, beberapa jenis endapan kalsit zonal adalah onyx marmer. Formasi semacam itu memiliki bentuk pemisahan yang spesifik: sering ada kristal berwajah baik, partisi berpotongan (kotak), "geysermites" ... Ada endapan karst timbal dan seng yang diketahui, antimon dan merkuri, uranium dan emas, barium dan celestine, Spar dan bauksit Islandia, nikel dan mangan, besi dan belerang, perunggu dan berlian.
Kesimpulan
Karst sangat tersebar luas di permukaan bumi dan di zona dekat permukaan kerak bumi. Kekhususan dan keserbagunaan bentuk karst dan fenomena hidrologi yang sangat tinggi diamati. Dalam kebanyakan kasus, relief mandi mendominasi di permukaan bumi, kecuali untuk sisa karst tropis (yang dengan sendirinya bersifat universal), tetapi di daerah tropis di dataran, relief mandi cukup luas, apalagi sering dikombinasikan dengan sisa. Karr tidak ditemukan di semua jenis karst, tetapi begitu batuan karst tersingkap di permukaan, mereka muncul. Dalam berbagai kondisi geologi-geomorfologi dan fisik-geografis, bentuk karst diwakili oleh varietas yang berbeda, tetapi jenis utama bentuk dan fenomena hidrologi hadir di mana-mana. Keserbagunaan bentuk karst dan fenomena hidrologi merupakan konsekuensi dari proses utama dalam pembentukan karst: proses pelindian batuan terlarut. Prioritas dasar geologi dapat ditekankan dalam pengembangan karst, relief karst, dan bentang alam karst. Selain itu, dampak perkembangan karst juga dipengaruhi oleh setting fisik dan geografis, yang terkait dengan zonasi latitudinal dan altitudinal fenomena karst. Relief Karst, bentang alam karst dan proses yang terjadi di dalamnya sangat spesifik sehingga tidak ada satu pun kegiatan ekonomi serius di kawasan karst yang dapat dilakukan tanpa memperhitungkannya dan seringkali tanpa studi khusus. Karst memiliki dampak besar pada lanskap sebagai kompleks fisik dan geografis. Ini mempengaruhi limpasan, bentang alam karst - pada iklim mikro dan distribusi penutup tanah dan vegetasi, batuan karst, komposisinya - pada tanah dan vegetasi, komposisi kimia perairan karst, pada lanskap secara keseluruhan, dll. Kapasitas drainase karst meningkatkan kurangnya kelembaban di daerah kering dan, sebaliknya, menciptakan kondisi yang lebih menguntungkan untuk pengembangan lanskap di daerah yang terlalu basah. Karst menyebabkan degradasi lapisan es, juga secara signifikan meningkatkan fitur alami wilayah tersebut. Tingkat pengaruh karst terhadap bentang alam geografis dapat dinilai berdasarkan morfologi dan tipe genetik karst. 
Ciri-ciri karst, seringkali jenis morfologi dan genetiknya serta peringkat klasifikasi lanskap geografis wilayah karst. Sistem taksonomi zonasi karst berikut dapat diusulkan: negara karst - wilayah - provinsi - kabupaten - kabupaten. Di dalam kabupaten, selama studi rinci, direkomendasikan untuk memilih unit tipologis (area jenis yang berbeda karst), namun ...
PROSES Karena proses dan fenomena penimbunan karst, stabilitas lingkungan geologis menurun, yang mengarah pada konsekuensi bencana (penurunan, lubang runtuhan, deformasi struktur). Di Federasi Rusia, proses karst dikembangkan secara luas di wilayah Arkhangelsk, Leningrad, Moskow, Tula, Kursk, Nizhny Novgorod, Voronezh, republik Bashkortostan, Tatarstan, Mari-El, Mordovia, ...
Batupasir dengan lapisan tipis gipsum), dapat diasumsikan bahwa kondisi yang menguntungkan untuk pembentukan bentang alam karst telah terbentuk di daerah yang kami pelajari. 1.3 Fitur struktur tektonik wilayah Nyukse Wilayah wilayah Nyukse terletak di barat laut lempeng Rusia, yang ditandai dengan struktur blok dari ruang bawah tanah kristal. Terletak di dalam...
Batugamping marmer berlapis tebal), dan dengan fakta bahwa sebagian besar sedimen terbatas tepat pada bagian paling tinggi dari semenanjung. Di bagian kaki bukit dan stepa Krimea, fenomena karst juga umum terjadi, namun justru permukaan puncak yang rata. Pegunungan Krimea(yayly) dianggap sebagai kawasan karst klasik. Karst di dalam Pegunungan Krimea ...
Kelompok endapan gua berikutnya yang penting adalah endapan mekanis air.Mengenal mereka juga tidak akan membawa banyak kesenangan bagi orang awam. Ada danau di Gua Merah, di mana Anda terjun hampir ke pinggang Anda ke dalam tanah liat kental, sering kali meninggalkan sol sepatu bot Anda atau bahkan bagian bawah pakaian selam Anda di dalamnya ... Tetapi ahli geologi melihat dalam endapan ini sebuah sumber berbagai informasi tentang kondisi “kehidupan” rongga karst. Untuk mendapatkannya, pertama-tama, perlu mempelajari komposisi deposit.
Analisis mineralogi terkadang langsung memberikan jawaban atas pertanyaan dari mana air itu berasal. Jika komposisi sedimen sesuai dengan komposisi mineral batuan induk, maka gua tersebut terbentuk oleh aliran lokal yang asli. Oleh karena itu, pada tahun 1958, baru memulai penjelajahan Gua Merah, kami sudah tahu bahwa kami harus mencari awalnya di dataran tinggi Dolgorukov, di tambang Proval, karena hanya di dalam daerah tangkapan air yang memberinya makan. ada kerikil kuarsa. Mempelajari gua-gua Lembah Koцcielska di Tatras, ahli speleologi Polandia memperhatikan bahwa gua-gua yang terletak di tempat yang sama, tetapi pada ketinggian yang berbeda di atas dasar lembah, memiliki komposisi pengisi pasir yang berbeda: semakin dekat ke bawah, semakin kaya jangkauannya. mineral yang terdapat di dalamnya.. Kajian paleogeografi wilayah tersebut menunjukkan bahwa hal ini disebabkan kedalaman irisan sungai, yang secara bertahap “mencapai” daerah tangkapan air bagian tengah Tatras, yang tersusun dari non-karst batu.
Tentu saja, dengan studi terperinci, skema ini terlihat jauh lebih rumit. Kita harus mengambil ratusan sampel, membaginya menjadi pecahan berdasarkan ukuran, berat jenis, magnet dan sifat lainnya, menentukan dan menghitung kandungan butir mineral individu di bawah mikroskop, dll. Penemuan luar biasa dihargai. Di gua-gua Krimea, mineral secara tak terduga ditemukan: moissanite, cogenite, iocyte, yang sebelumnya hanya diketahui di meteorit; Di gua-gua Bulgaria, lapisan abu vulkanik ditemukan, yang ada alasan untuk dikaitkan dengan ledakan gunung berapi di Pulau Santorini di Laut Aegea pada milenium ke-25 dan ke-4 - ke-1 SM. NS.
Beginilah benang yang menghubungkan penjelajah gua abad ke-20 dengan masalah Atlantis dan kematian budaya Minoa ...
Arah kedua penelitian deposit mekanik air adalah studi tentang ukurannya. Ini bisa berbeda - dari batu-batu besar sepanjang meter, kadang-kadang ditemukan di gua-gua yang dibentuk oleh aliran glasial, hingga tanah liat terbaik, yang partikelnya berukuran mikron. Secara alami, metode penelitian mereka berbeda: pengukuran langsung, penggunaan seperangkat saringan, penggunaan konvensional dan ultrasentrifugal. Apa yang diberikan oleh semua karya ini, yang seringkali panjang dan mahal? Hal utama adalah pemulihan kondisi paleogeografi kuno keberadaan gua. Ada hubungan antara kecepatan aliran bawah tanah, diameter saluran yang dilaluinya, dan ukuran partikel yang diangkut, yang dinyatakan dalam rumus yang agak rumit. Mereka didasarkan pada persamaan kontinuitas aliran Bernoulli yang sama, "dikalikan" dengan persamaan Stokes yang sama-sama terkenal, yang menggambarkan laju sedimentasi partikel dalam air tergenang dengan suhu dan kepadatan berbeda. Hasilnya adalah nomogram yang indah, yang diusulkan oleh ahli speleologi Ceko R. Burckhardt, grafik yang menurutnya, mengetahui luas penampang jalur dan diameter partikel yang disimpan di dasarnya, seseorang dapat memperkirakan rata-rata dan maksimum kecepatan dan laju aliran sungai yang pernah mengamuk di sini.
Studi tentang endapan mekanis air memungkinkan seseorang untuk memberikan jawaban atas beberapa masalah teoretis, khususnya, pertanyaan tentang zona hidrodinamika gua yang diberikan. Pada tahun 1942, setelah menemukan tanah liat tipis di dasar sejumlah gua AS, ahli geologi dan speleologis berpengalaman J. Bretz menyarankan bahwa mereka terbentuk dengan melarutkan batu kapur dengan air yang mengalir perlahan: lagi pula, hanya di dalamnya ada pengendapan partikel tanah liat. mungkin! 15 tahun kemudian, setelah menggali lubang yang dalam di lusinan gua yang sama, Davis, seorang ilmuwan karst, menetapkan bahwa lempung berlemak hanya memahkotai potongan pengisi multi-meter yang sangat kompleks. Di bawah tanah liat ada lapisan pasir dan kerikil, dibawa oleh aliran yang kuat, kemudian ada kerak tetesan, yang hanya bisa terbentuk dengan drainase gua yang berkepanjangan, di bawah - lagi, tanah liat muncul di bagian itu, tergeletak di atas batu-batu besar . .. Jadi sedimen mekanik air membantu spesialis "membaca" cerita perkembangan gua.
Dublyansky V.N.,
buku sains populer
