Na Europa e na Ásia existem muitos sítios pré-históricos de hominídeos com ferramentas e outros objetos feitos pelo homem, mas os achados de restos mortais de povos antigos não são muito numerosos. Pesquisadores do Instituto Max Planck de Antropologia Evolutiva, em colaboração com uma equipe de arqueólogos e paleontólogos, incluindo o famoso arqueólogo russo Anatoly Derevianko, encontraram uma maneira de “pescar” pequenos fragmentos de DNA pertencentes a muitos mamíferos, incluindo povos antigos, de sedimentos em cavernas. Cientistas falaram sobre um novo método que pode revolucionar a arqueologia na revista Ciência .
Ao estudar o ADN dos Neandertais e dos Denisovanos, os investigadores estão a reconstruir a nossa própria história evolutiva. No entanto, restos fósseis de povos antigos são raros e mesmo estes nem sempre são adequados para análise genética.
“Sabemos que alguns componentes do sedimento podem se ligar ao DNA”, diz Matthias Meyer, um dos pesquisadores. “Então decidimos descobrir se o DNA dos hominídeos poderia ser preservado nos sedimentos dos antigos locais onde viviam.”
Com este objetivo em mente, Meyer e outros cientistas uniram-se a muitos investigadores que escavaram sete sítios arqueológicos na Bélgica, Croácia, França, Rússia e Espanha. Eles coletaram amostras de sedimentos com idades entre 14 e 550 mil anos. Utilizando quantidades muito pequenas de material, os investigadores recuperaram e analisaram fragmentos de ADN mitocondrial e identificaram-nos como pertencentes a doze espécies diferentes de mamíferos, incluindo o mamute-lanoso, o rinoceronte-lanudo, o urso-das-cavernas e a hiena-das-cavernas.
Amostra de sedimento preparada para análise
S. Tupke/MPI f. Antropologia EvolucionáriaA equipe então examinou diretamente as amostras em busca de DNA de hominídeo. “Suspeitamos que a maioria das nossas amostras conteria demasiado ADN de mamífero para detectar vestígios de ADN humano”, disse a Dra. Vivian Slon, principal autora do estudo. “Portanto, mudamos nossa estratégia e visamos especificamente fragmentos de DNA humano.” Os pesquisadores desenvolveram um “gancho” molecular a partir do DNA humano moderno, com o qual “capturaram” as sequências mais semelhantes a ele. Eles temiam que o DNA do hominídeo fosse tão escasso que não seria detectável. “Meu queixo caiu”, Elephant descreve suas emoções no momento em que encontrou o DNA do Neandertal. Quantidades suficientes de DNA de hominídeo foram isoladas de nove amostras para análise posterior. Oito deles continham DNA mitocondrial de um ou mais neandertais e um continha DNA denisovano.
“Esta é verdadeiramente uma abordagem revolucionária. Se tudo for tão legal quanto relatado no artigo, então os paleoantropólogos devem esperar muitas descobertas em um futuro próximo”, compartilha suas impressões com Gazeta.Ru, divulgador da ciência e editor-chefe do portal Anthropogenesis.ru.
— Na verdade, a tecnologia não apareceu ontem - é o que se chama de análise metagenômica: quando uma determinada amostra é retirada de ambiente e extrair dele todo o DNA que encontrarem. Por exemplo, da água de um lago, ou dos sedimentos do fundo, ou do solo. Tal “metagenoma” pode conter fragmentos de DNA de milhares de seres vivos – principalmente microrganismos, mas não só. Usando procedimentos especialmente desenvolvidos, os especialistas determinam a quem pertenciam esses “pedaços de código”.
“Ao extrair DNA de hominídeos de sedimentos, podemos obter informações sobre a presença de grupos de hominídeos em locais onde não poderiam ser detectados por outros meios”, diz o geneticista Svante Pääbo. “Isso mostra que a análise de DNA de sedimentos é um procedimento arqueológico muito útil que pode se tornar uma prática comum no futuro.”
O DNA foi isolado até mesmo de amostras armazenadas em temperatura ambiente durante anos. A análise destas e de outras amostras mais recentes aprofundará significativamente o conhecimento existente sobre a evolução humana.
“Recentemente fizemos isso com o tártaro dos Neandertais - e descobrimos quais animais e quais plantas eles comiam há dezenas de milhares de anos”, diz Sokolov. - Agora vamos ainda mais longe.
O que essa abordagem oferece? A oportunidade de estudar monumentos onde não existem vestígios humanos. Mas a maioria desses monumentos!
Por exemplo, na planície russa existem muitos sítios do Paleolítico Médio, mas quase não há vestígios humanos. Portanto, a rigor, não sabemos que tipo de pessoas eles eram. Provavelmente Neandertais - e se não? Uma nova abordagem responderá a esta questão.”
A água não apenas cria cavernas, mas também as decora. As formações quimiogênicas que tornam as cavernas incrivelmente belas e únicas são extremamente diversas. Eles são formados ao longo de milhares de anos. O papel principal na sua formação é desempenhado pelas águas de infiltração que escoam pela espessura das rochas carbonáticas e pingam do teto das cavernas cársticas. No passado, essas formas eram chamadas de conta-gotas, e era feita uma distinção entre “gotejamento superior” e “gotejamento inferior”.
Pela primeira vez, a origem das formações sinterizadas foi explicada pelo grande cientista russo M.V. Lomonosov: “A queda superior é semelhante em todos os aspectos aos pingentes de gelo. Pendurado em abóbadas naturais. Através dos pingentes de gelo, dos quais às vezes há muitos comprimentos e espessuras diferentes fundidos, passam de cima poços verticais de diferentes larguras, dos quais pinga a água da montanha, seu comprimento aumenta e produz um gotejamento inferior, que cresce a partir da queda de gotas do topo pingentes de gelo. A cor da tampa, e principalmente da superior, é em sua maior parte, tipo escama, branca ou acinzentada; às vezes, como um bom yar, verde ou completamente peludo" .
As formações de sinterização geralmente se formam após o aparecimento de cavidades subterrâneas (epigenéticas) e muito raramente simultaneamente com elas (singenéticas). Estes últimos obviamente não são observados em cavernas cársticas.
Depósitos quimiogênicos cavernas há muito atraem a atenção dos pesquisadores. Entretanto, as questões de classificação e tipificação foram extremamente mal desenvolvidas até recentemente. Dentre os estudos especiais, destaca-se o trabalho de V. I. Stepanov (1971), que divide os agregados minerais das cavernas em três tipos: crosta estalactite-estalagmite (inclui produtos de cristalização de soluções de fluxo livre, ou seja, estalactites, estalagmites, estalagnatos, cortinas, gotejamentos nas paredes e pisos de cavernas), coralitos (este tipo inclui agregados minerais que surgiram de filmes capilares de água na superfície de cavidades subterrâneas e formas de sinterização) e antólitos (este tipo é representado por agregados fibrosos paralelos de minerais facilmente solúveis - gesso, halita - que se torcem e se partem durante o crescimento e etc.). Embora esta tipificação se baseie numa característica de classificação genética, não está suficientemente fundamentada teoricamente.
De maior interesse são as classificações de formas quimiogênicas propostas por G. A. Maksimovich (1963) e Z. K. Tintilozov (1968). Com base nesses estudos, as formações quimiogênicas podem ser divididas nos seguintes tipos principais: sínter, colomórfica e cristalítica.
Formações de sinterização, amplamente distribuídas nas cavernas, de acordo com seu formato e método de origem, dividem-se em dois grandes grupos: as estalactites, formadas pela substância calcária liberada das gotas penduradas no teto, e as estalagmites, formadas pela substância liberada das gotas caídas.
Entre as formações de estalactites sinterizadas, distinguem-se as gravitacionais (tubulares finas, em forma de cone, lamelares, em forma de cortina, etc.) e anômalas (principalmente helictitas).
Particularmente interessantes são as estalactites tubulares finas, que às vezes formam matagais inteiros de calcita. Sua formação está associada à liberação de carbonato de cálcio ou halita das águas de infiltração. Tendo vazado para a caverna e se encontrado em novas condições termodinâmicas, as águas de infiltração perdem parte do dióxido de carbono. Isso leva à liberação de carbonato de cálcio coloidal da solução saturada, que se deposita ao longo do perímetro de uma gota que cai do teto na forma de um rolo fino (Maksimovich, 1963). Crescendo gradualmente, as cristas se transformam em um cilindro, formando estalactites tubulares finas, muitas vezes transparentes. O diâmetro interno das estalactites tubulares é de 3-4 mm, a espessura da parede geralmente não excede 1-2 mm. Em alguns casos atingem 2-3 e até 4,5 m de comprimento.
Entre as estalactites, as estalactites em forma de cone são as mais comuns (Fig. 3). Seu crescimento é determinado pelo fluxo de água por uma fina cavidade localizada dentro da estalactite, bem como pelo fluxo de material de calcita ao longo da superfície do depósito. Freqüentemente, a cavidade interna está localizada excentricamente (Fig. 4). A partir da abertura destes tubos a cada 2-3 minutos. água limpa pingando. Os tamanhos das estalactites em forma de cone, localizadas principalmente ao longo das fissuras e bem indicadas, são determinados pelas condições de fornecimento de carbonato de cálcio e pelo tamanho da cavidade subterrânea. Normalmente, as estalactites não excedem 0,1-0,5 m de comprimento e 0,05 m de diâmetro. Às vezes podem atingir 2-3, até 10 m de comprimento (Caverna Anakopia) e 0,5 m de diâmetro.
Interessantes são as estalactites esféricas (em forma de cebola) formadas como resultado do bloqueio do buraco no tubo. Espessamentos de aberração e crescimentos padronizados aparecem na superfície da estalactite. As estalactites esféricas são frequentemente ocas devido à dissolução secundária do cálcio pela água que entra na caverna.
Em algumas cavernas, onde há movimento significativo de ar, existem estalactites curvas - anemolitas, cujo eixo está desviado da vertical. A formação de anemólitas é determinada pela evaporação de gotas de água suspensas no lado de sotavento da estalactite, o que faz com que ela se dobre na direção do fluxo de ar. O ângulo de curvatura das estalactites individuais pode chegar a 45°. Se a direção do movimento do ar mudar periodicamente, formam-se anemolitas em zigue-zague. Cortinas e cortinas penduradas no teto das cavernas têm origem semelhante às estalactites. Eles estão associados à infiltração de água que escoa ao longo de uma longa fenda. Algumas cortinas, compostas por calcita cristalina pura, são totalmente transparentes. Em suas partes inferiores, muitas vezes há estalactites com tubos finos, em cujas extremidades pendem gotas de água. Os depósitos de calcita podem parecer cachoeiras petrificadas. Uma dessas cachoeiras está localizada na gruta de Tbilisi da caverna Anakopia. Sua altura é de cerca de 20 m e sua largura é de 15 m.
Helictites são estalactites excêntricas complexas que fazem parte de um subgrupo de formações anômalas de estalactites. Eles são encontrados em várias partes das cavernas cársticas (no teto, nas paredes, nas cortinas, nas estalactites) e têm as mais variadas formas, muitas vezes fantásticas: na forma de uma agulha curva, uma espiral complexa, uma elipse torcida, um círculo, um triângulo, etc. As helictitas em forma de agulha atingem 30 mm de comprimento e 2-3 mm de diâmetro. São um único cristal que, como resultado do crescimento desigual, muda de orientação no espaço. Existem também policristais que crescem uns nos outros. Na seção de helictitas em forma de agulha, que crescem principalmente nas paredes e tetos das cavernas, não é possível traçar nenhuma cavidade central. São incolores ou transparentes, suas pontas são pontiagudas. As helictites em forma de espiral desenvolvem-se predominantemente em estalactites, especialmente nas tubulares finas. Eles consistem em muitos cristais. No interior dessas helictites encontra-se um fino capilar através do qual a solução atinge a borda externa do agregado. As gotículas de água formadas nas extremidades das helictites, ao contrário das estalactites tubulares e cônicas, não saem por muito tempo (muitas horas). Isso determina o crescimento extremamente lento das helictites. A maioria deles pertence ao tipo de formações complexas que apresentam uma forma bizarra e intrincada.
O complexo mecanismo de formação de helictitas ainda não é bem compreendido. Muitos pesquisadores (N.I. Krieger, B. Zheze, G. Trimmel) associam a formação de helictitas ao bloqueio do canal de crescimento de estalactites tubulares finas e outras estalactites. A água que entra na estalactite penetra nas fendas entre os cristais e sai para a superfície. É assim que começa o crescimento das helictitas, devido ao predomínio das forças capilares e das forças de cristalização sobre a gravidade. A capilaridade parece ser o principal fator na formação de helictitas complexas e em forma de espiral, cuja direção de crescimento depende inicialmente em grande parte da direção das fissuras intercristalinas.
F. Chera e L. Mucha (1961) estudos físico-químicos experimentais comprovaram a possibilidade de precipitação de calcita do ar das cavernas, o que provoca a formação de helictitas. O ar com umidade relativa de 90-95%, supersaturado com minúsculas gotículas de água com bicarbonato de cálcio, revela-se um aerossol. Gotas de água que caem nas bordas das paredes e formações de calcita evaporam rapidamente e o carbonato de cálcio cai como sedimento. A maior taxa de crescimento de um cristal de calcita ocorre ao longo do eixo principal, causando a formação de helictitas em forma de agulha. Consequentemente, sob condições em que o meio de dispersão é uma substância em estado gasoso, as helictites podem crescer devido à difusão de uma substância dissolvida do aerossol circundante. As helictites criadas desta forma (“efeito aerossol”) são chamadas de “geada de caverna”.
Junto com a colmatagem do canal de alimentação de estalactites tubulares finas individuais e o “efeito aerossol”, a formação de helictitas, segundo alguns pesquisadores, também é influenciada pela pressão hidrostática das águas cársticas (L. Yakuch), características do ar circulação (A. Vikhman) e microrganismos. Estas disposições, no entanto, não são suficientemente fundamentadas e, como a investigação demonstrou, anos recentes, são amplamente discutíveis. Assim, as características morfológicas e cristalográficas das formas excêntricas de sinter podem ser explicadas tanto pela capilaridade quanto pela influência do aerossol, bem como pela combinação desses dois fatores.
De maior interesse são as questões sobre a estrutura das estalactites, as características de sua formação e taxa de crescimento. Essas questões foram tratadas por A. N. Churakov (1911), N. M. Sherstyukov (4940), G. A. Maksimovich (1963) e Z. K. Tintilozov (1968).
As estalactites consistem principalmente de calcita, que representa 92-100%. Os cristais de calcita têm formatos tabulares, prismáticos e outros. Nas seções longitudinais e transversais da estalactite sob um microscópio, podem ser rastreados grãos fusiformes de calcita com até 3-4 mm de comprimento. Eles estão localizados perpendicularmente às zonas de crescimento das estalactites. Os espaços entre os grãos fusiformes são preenchidos com calcita de grão fino (até 0,03 mm de diâmetro). Em grande ampliação, grãos individuais de calcita de grão fino exibem uma estrutura granular cristalina fina (Fig. 5). Às vezes eles contêm quantidades significativas de material amorfo e argiloso-calcário. A contaminação da estalactite com material pelítico argiloso, traçado em finas camadas paralelas, determina sua composição em faixas. A faixa atravessa o impacto dos cristais. Está associado a uma mudança no conteúdo de impurezas na solução recebida durante o crescimento da estalactite.
A taxa de crescimento das estalactites é determinada pela taxa de influxo (frequência de agregação) e pelo grau de saturação da solução, pela natureza da evaporação e especialmente pela pressão parcial do dióxido de carbono. A frequência das gotas que caem das estalactites varia de alguns segundos a muitas horas. Às vezes, as gotas penduradas nas extremidades de uma estalactite nem caem. Nesse caso, aparentemente, a água é retirada apenas por evaporação, o que provoca um crescimento extremamente lento das estalactites. Estudos especiais conduzidos por espeleólogos húngaros mostraram que a dureza da água das gotas penduradas em uma estalactite é 0,036-0,108 mEq maior do que a das que caem. Consequentemente, o crescimento da estalactite é acompanhado por uma diminuição do teor de cálcio na água e pela liberação de dióxido de carbono. Estes estudos também estabeleceram uma alteração significativa na dureza das águas das estalactites ao longo do ano (até 3,6 mg-eq), sendo a menor dureza observada no inverno, quando o teor de dióxido de carbono na água diminui devido ao enfraquecimento da atividade vital. de microrganismos. Naturalmente, isso afeta a taxa de crescimento e a forma das estalactites em estações diferentes Do ano.
De particular interesse são as observações diretas (ainda não numerosas) da taxa de crescimento das estalactites. Graças a eles foi possível estabelecer que a taxa de crescimento das estalactites de calcita em diferentes cavidades subterrâneas e em diferentes condições naturais, segundo G. A. Maksimovich (1965), varia de 0,03 a 35 mm por ano. As estalactites de halite crescem especialmente rapidamente. Sob condições de influxo de águas de cloreto de sódio altamente mineralizadas, a taxa de crescimento das estalactites na mina Shorsui (Ásia Central, Cordilheira Alai), segundo estudos de N.P. Yushkin (1972), varia de 0,001 a 0,4 mm por dia: em alguns casos atingindo 3,66 mm por dia, ou 1,336 m por ano.
As estalagmites constituem o segundo grande grupo de formações sinterizadas. Eles se formam no chão de cavernas cársticas e geralmente crescem em direção a estalactites. Gotas que caem do teto abrem um pequeno buraco cônico (de até 0,15 m) nos depósitos do chão da caverna. Esse buraco é gradualmente preenchido com calcita, formando uma espécie de raiz, e a estalagmite começa a crescer para cima.
As estalagmites são geralmente de tamanho pequeno. Só em alguns casos atingem uma altura de 6 a 8 m com um diâmetro da parte inferior de 1 a 2 m. Nas áreas onde se conectam com estalactites, colunas de calcita ou estalagnadas, aparecem as mais variadas formas. Colunas estampadas ou torcidas são especialmente bonitas.
Dependendo da sua forma, as estalagmites têm muitos nomes. Existem estalagmites cônicas, em forma de pagode, estalagmites de palmeira, estalagmites em bastão, coralites (estalagmites em forma de árvore que se parecem com arbustos de coral), etc. do conteúdo de água da caverna.
As estalagmites que parecem lírios de pedra na Gruta Iveria da Caverna Anakopia são muito originais. Sua altura chega a 0,3 M. As bordas superiores dessas estalagmites são abertas, o que está associado ao respingo de gotas de água que caem de alta altitude, e o acúmulo de carbonato de cálcio ao longo das paredes da fossa resultante. Interessantes são as estalagmites com bordas que lembram castiçais (Gruta de Tbilisi da Caverna Anakopia). Bordas se formam em torno de estalagmites periodicamente inundadas (Tintilozov, 1968).
Existem estalagmites excêntricas. Sua curvatura é frequentemente causada pelo movimento lento da pedra sobre a qual se formam. Nesse caso, a base da estalagmite desce gradativamente e as gotas que caem no mesmo local dobram a estalagmite em direção ao topo do seixo. Tais estalagmites são observadas, por exemplo, na caverna Anakopia.
As estalagmites são caracterizadas por uma estrutura em camadas (Fig. 6). Na seção transversal, alternam-se camadas brancas e escuras localizadas concentricamente, cuja espessura varia de 0,02 a 0,07 mm. A espessura da camada ao redor da circunferência não é a mesma, pois a água que cai sobre a estalagmite se espalha de maneira desigual por sua superfície.
A pesquisa de F. Vitasek (1951) mostrou que as camadas crescentes de estalagmites são um produto semestral, com as camadas brancas correspondendo ao período de inverno e as escuras ao verão, uma vez que as águas quentes do verão apresentam maior teor de hidróxidos metálicos e compostos orgânicos. em comparação com as águas de inverno. As camadas brancas são caracterizadas por uma estrutura cristalina e um arranjo perpendicular de grãos de calcita à superfície das camadas. As camadas escuras são amorfas; sua cristalização é evitada pela presença de hidrato de óxido de ferro coloidal.
Em grande ampliação, as camadas escuras revelaram uma alternância de muitas camadas brancas e escuras muito finas, o que indica múltiplas mudanças nas condições de infiltração da água de infiltração ao longo do ano.
A alternância estrita de camadas brancas e escuras na seção transversal é usada para determinar a idade absoluta das estalagmites, bem como das cavidades subterrâneas nas quais elas se formam. Os cálculos dão resultados interessantes. Assim, a idade de uma estalagmite da caverna Kizelovskaya (Médio Ural), atingindo um diâmetro de 68 cm, foi determinada em 2.500 anos (Maksimovich, 1963). A idade das estalagmites de algumas cavernas estrangeiras, determinada por anéis semestrais, era de 600 mil anos. (De acordo com a pesquisa de F. Vitasek, nas cavernas Demanov, na Tchecoslováquia, uma estalagmite de 1 mm é formada em 10 anos, e em 10 mm - em 500 anos.) Este método interessante, que está se tornando cada vez mais difundido, ainda é, no entanto, ainda longe de ser perfeito e precisa ser esclarecido.
Em um corte longitudinal, a estalagmite consiste em muitas cápsulas finas colocadas umas sobre as outras. Na parte central da estalagmite, camadas horizontais de calcita caem acentuadamente para baixo em direção às suas bordas (ver Fig. 6).
A taxa de crescimento das estalagmites varia muito. Depende da umidade do ar na caverna, das características de sua circulação, da magnitude do influxo de solução, do grau de sua concentração e das condições de temperatura. Como as observações mostraram, a taxa de crescimento das estalagmites varia de décimos a vários milímetros por ano. De particular interesse a este respeito são os trabalhos de investigadores checoslovacos que utilizaram o método do radiocarbono para determinar a idade das formações cársticas. Foi estabelecido que a taxa de crescimento de estalagmites em cavernas na Tchecoslováquia é de 0,5-4,5 cm por 100 anos (G. Franke). Na longa e complexa história da formação de formações sinterizadas, períodos de acumulação de material podem alternar-se com períodos de sua dissolução.
As formações de sinterização de calcita são caracterizadas pelo fenômeno da luminescência, que está associado à presença de impurezas ativadoras nas mesmas. Irradiadas por uma lâmpada pulsada, as formações de sinterização brilham com luz amarela, verde suave, azul celeste e azul. Às vezes, eles emitem uma luz branca deslumbrante e uniforme que parece fluir dessas formas fabulosamente belas. O brilho mais brilhante é produzido por depósitos contendo uma mistura de manganês.
PARA formações colomórficas incluem barragens de calcita (gurs), crosta de calcita, filmes de calcita, pérolas de caverna (oólitos) e leite de rocha. Gurs e oólitos cavernosos, compostos predominantemente por tufo, diferem um pouco em estrutura, porosidade e peso volumétrico de outras formações sinterizadas, o que permite distingui-los em um grupo especial. No entanto, esta divisão é em grande parte arbitrária.
Barragens de calcita, ou gours, que represam lagos subterrâneos, são bastante difundidas. Na União Soviética foram registrados em 54 cavernas. Gours são encontrados principalmente em calcário e com muito menos frequência em cavidades de dolomita. Eles são formados em passagens horizontais e inclinadas como resultado da precipitação do carbonato de cálcio da solução, que está associada à liberação de dióxido de carbono devido às mudanças na temperatura do fluxo de água à medida que ele se move pela galeria subterrânea. Os contornos das barragens, que geralmente apresentam o aspecto de um arco regular ou curvo, são determinados principalmente pela forma original das projeções do fundo da caverna. A altura das barragens varia de 0,05 a 7 m, e o comprimento chega a 15 m.Com base nas características morfológicas, os gours são divididos em areais e lineares. Estes últimos desenvolvem-se principalmente em passagens estreitas com riachos subterrâneos, que dividem em reservatórios distintos com área de até 1000 m2 ou mais.
O fluxo de água não apenas cria barragens de calcita, mas também as destrói. Quando a vazão e a mineralização das águas subterrâneas mudam sob a influência da erosão e da corrosão, buracos, rupturas e cortes são formados nos gurus. Isso leva à formação de gomas secas que não conseguem reter água. Como resultado de mais dissolução e erosão, apenas saliências fortemente corroídas permanecem no lugar das barragens de calcita, marcadas no chão e nas paredes da cavidade. Com base na espessura da meia camada sazonal (0,1 mm), V. N. Dublyansky determinou a idade dos Gurs na Caverna Vermelha. Acabou sendo aproximadamente 9 a 10 mil anos.
As barragens de calcita são especialmente interessantes nas cavernas de Krasnaya, Shakuranskaya e Kutukskaya IV. Na parte mais distante da Caverna Vermelha, ao longo de uma distância de 340 m, foram observadas 36 cascatas de calcita com altura de 2 a 7 me comprimento de até 13 m, cuja largura às vezes chega a 6 m. Na galeria do Grande Gur, localizado no andar superior da caverna Kutukskaya IV e com 102 m de comprimento, o leito do riacho subterrâneo é bloqueado por 34 barragens feitas de calcita branca leitosa. Sua altura chega a 2 m e seu comprimento é de 15 m, onde foram encontradas as chamadas gours seladas (câmaras de calcita). Os reservatórios por eles represados são totalmente cobertos por uma película de calcita. Uma das passagens da caverna Shakuran (Cáucaso), cujo comprimento chega a 400 m, é dividida por barragens de calcita em 18 lagos com profundidade de 0,5 a 2 m.
A crosta de calcita geralmente se forma na base das paredes ao longo das quais flui a água que penetrou na caverna. Sua superfície, via de regra, é irregular, irregular e às vezes lembra ondulações onduladas. A espessura da crosta de calcita em alguns casos ultrapassa 0,5 m.
Filmes brancos de calcita são às vezes observados na superfície de lagos subterrâneos com água altamente mineralizada. Eles são formados por cristais de calcita que flutuam livremente na superfície da água. Fundindo-se entre si, esses cristais formam primeiro uma película fina flutuando na superfície da água na forma de pontos separados e, em seguida, uma película contínua de calcita cobrindo todo o lago, como uma cobertura de gelo. Nos lagos represados por gouramis, a formação do filme começa nas margens. Crescendo gradativamente, o filme ocupa toda a superfície da água. A espessura dos filmes é pequena. Varia de alguns décimos de milímetro a 0,5 cm ou mais. Se o nível do lago cair, pode formar-se um espaço entre a superfície da água e a película. Os filmes de calcita são predominantemente sazonais. Ocorrem durante os períodos de seca, quando há alta concentração de íons cálcio e bicarbonato na água do lago. Quando chuvas fortes e águas de neve derretida entram na caverna, as películas de calcita na superfície dos lagos subterrâneos são destruídas.
Segundo L. S. Kuznetsova e P. N. Chirvinsky (1951), o filme de calcita é um mosaico de grãos medindo 0,05-0,1 mm de diâmetro. A orientação dos grãos é aleatória. Com base na natureza da sua cor, eles são divididos em dois grupos. Alguns, acastanhados e turvos, são levemente translúcidos, enquanto outros, incolores, mais transparentes, parecem fibrosos. Quanto à composição mineralógica, ambos os grupos de grãos são representados por carbonato de cálcio puro. Ao microscópio, a superfície superior da crosta é irregular e a superfície inferior é completamente lisa.
Junto com os filmes de calcita, os filmes de gesso também são encontrados na superfície dos lagos. Como gelo transparente, eles cobrem não apenas a superfície da água do lago, mas também suas margens argilosas. Tal filme pode ser visto, em particular, na superfície dos lagos da Caverna de Gelo Kungur.
Em muitas cavernas desenvolvidas em rochas carbonáticas, são encontradas pequenas bolas de calcita, chamadas de oólitos, ou pérolas de caverna. As pérolas são de formato oval, elíptico, esférico, poliédrico ou irregular. Seu comprimento geralmente varia de 5 a 14 mm e sua largura de 5 a 11 mm. O maior oólito da União Soviética foi encontrado na mina Maanikvar, parte do sistema de cavernas Anakopia. Seu comprimento é de 59 mm. Assemelhava-se a um ovo de galinha em forma e tamanho. Predominam as pérolas achatadas. Às vezes são cimentados em vários pedaços (10-20) e formam um conglomerado oolítico. A cor dos oólitos é branca ou amarelada. Sua superfície é fosca, lisa ou áspera.
As pérolas das cavernas são compostas principalmente (até 93%) de calcita. Em seção transversal, apresenta estrutura concêntrica, com alternância de camadas claras e escuras. A espessura das camadas pode variar. Na parte central da pérola existem grãos de quartzo, calcita ou pedaços de argila, em torno dos quais crescem conchas de carbonato de cálcio coloidal. Curiosamente, as conchas cristalinas dos oólitos são separadas umas das outras por finas camadas de calcário pelitomórfico.
As pérolas das cavernas se formam em lagos subterrâneos rasos que são alimentados por gotas de água saturadas com carbonato de cálcio que escorrem do teto. Uma condição importante para a formação dos oólitos é a sua rotação contínua. À medida que os agregados crescem, sua rotação diminui e depois para completamente, à medida que preenchem completamente o banho em que são formados.
O crescimento dos oólitos depende de muitos fatores. Sob condições favoráveis, eles se formam muito rapidamente (na Caverna Postojna, na Iugoslávia, em cerca de 50 anos). Na caverna Hralupa (Bulgária), foram encontrados oólitos com diâmetro de 5 a 6 mm, que consistiam em apenas 3 a 4 camadas concêntricas. Portanto, sua idade pode ser estimada em 3 a 4 anos. Porém, a possibilidade de utilização de estratificação de calcita para determinar a idade de formações quimiogênicas deve ser tratada com muita cautela, pois “... a periodicidade da deposição de carbonato de cálcio não coincide com as estações, mas é determinada apenas por mudanças na quantidade de água que entra, sua temperatura e o ar circundante.”
As pérolas das cavernas, encontradas na União Soviética nas cavernas de Divya, Kizelovskaya, Krasnaya, Anakopiyskaya, Shakuranskaya, Vakhushti, Makrushinskaya e algumas outras, não diferem na composição química das pérolas biogênicas de moluscos marinhos, uma vez que ambas são compostas de carbonato de cálcio. Enquanto isso, as pérolas reais diferem das pérolas das cavernas por um pronunciado brilho de madrepérola, característico da aragonita, que é representado por pérolas biogênicas . A aragonita, entretanto, é uma modificação instável do carbonato de cálcio e se transforma espontaneamente em calcita. É verdade que em temperaturas normais esta transformação ocorre de forma bastante lenta.
Entre as formações calcárias, o leite lunar ou de pedra, que é um colóide típico, é especialmente interessante. Cobre as abóbadas e paredes das cavernas em áreas onde a água emerge de fendas estreitas e, em condições de fraca evaporação, liquefaz fortemente a rocha, que na aparência se assemelha a pasta de cal, massa cremosa ou leite de rocha branca. Este fenômeno natural muito raro e ainda não resolvido foi observado em Krasnaya (Crimeia), Kizelovskaya (Urais), Anakopia (Cáucaso) e algumas outras cavernas União Soviética.
Nas paredes e tetos de algumas cavernas existem cristais de vários minerais autóctones: calcita, aragonita, gesso e halita. Entre formações de cristalitos Particularmente interessantes são as flores de calcita, aragonita e gesso (antoditas) em forma de cachos e rosetas de cristais, às vezes atingindo vários centímetros de comprimento. Atualmente, são encontrados exclusivamente em áreas secas de cavernas. A sua origem está obviamente ligada, por um lado, à cristalização do carbonato a partir de gotas de condensação e, por outro, à corrosão das rochas cársticas pelas águas de condensação. Como estudos mostraram, estas são formações predominantemente antigas. Formaram-se em condições hidrológicas e microclimáticas diferentes das atuais. Formas modernas também são encontradas.
Junto com os antoditas, são interessantes escovas de cristais de calcita, aragonita, gesso e halita, cobrindo grandes áreas das paredes e tetos das cavernas. Tais galerias de cristal foram observadas em muitas cavidades subterrâneas da URSS (Kryvchenskaya, Krasnaya, Divya, etc.).
Os principais padrões de formação de depósitos quimiogênicos e as características de acumulação de cristalização de cavernas usando o exemplo do abismo de Anakopia foram estudados por V. I. Stepanov (1971). Em sua opinião, o curso geral de cristalização de cada seção individual desta caverna segue o seguinte esquema: crosta de estalactite-estalagmite de tufo - crosta de estalactite-estalagmite de calcita - coralitas - gesso.
O esquema mais detalhado de espeleolitogênese foi desenvolvido por G. A. Maksimovich (1965). Ele mostrou que a natureza e a morfologia das formações quimiogênicas dependem da magnitude do influxo de água e da pressão parcial do dióxido de carbono, que mudam significativamente em diferentes estágios do desenvolvimento da caverna. Com grandes fluxos de água (1-0,1 l/seg), o carbonato de cálcio que cai da solução forma tampas e cabaças no chão da caverna (Fig. 7). Estes últimos são frequentemente organizados em cascata. Quando o influxo de água pelas rachaduras e buracos no teto da caverna diminui, criam-se condições para a formação de maciços (0,01-0,001 l/seg), em forma de pagode (0,001-0,005 l/seg) e palmeiras (0,005 -0,0001 l/seg) estalagmites. Com uma diminuição adicional no influxo de água saturada com carbonato de cálcio, aparecem primeiro estalactites cônicas (10 -4 -10 -5 l/seg) e depois estalagmites coladas (10 -5 -10 -6 l/seg). De particular interesse é a classe de afluentes com vazão de 10 -4 -10 -5 l/seg (ou 0,1- -0,01 cm 3 /seg), que determinam a transição da litoacumulação inferior para a superior, também como seu desenvolvimento conjunto. Com influxos insignificantes de água, estalactites tubulares (10 -3 -10 -5 cm 3 /seg), estalactites complexas com base larga (10 -5 -10 -6 cm 3 /seg) e estalactites excêntricas (10 -6 -10 - 7 cm 3 /seg). As águas de condensação também participam da formação de estalactites excêntricas. Nesta fase da espeleolitogênese, as forças de cristalização dominam a força da gravidade, que desempenhou um papel importante durante influxos mais significativos. O elo final da série genética das formações quimiogênicas são as formas cristalitas associadas à precipitação de calcita das águas de condensação, que nesta fase representam a única fonte de umidade.
O esquema de formação de espeleoformas proposto por G. A. Maksimovich (1965) tem importante significado teórico e metodológico. Permite-nos traçar uma série genética harmoniosa de litogénese carbonática das grutas, a partir da consideração de indicadores quantitativos do fluxo das águas subterrâneas e da pressão parcial do dióxido de carbono, cuja mudança no tempo está associada às fases de desenvolvimento das cavidades cársticas. Neste esquema, infelizmente, não é determinada a posição de muitas formas de sinterização difundidas (colunas, cortinas, cortinas, etc.), o que se deve, por um lado, ao limitado material de observação experimental e, por outro, ao fraco desenvolvimento geral do problema em consideração.
As formações quimiogênicas ou quimiogênicas da água, que tornam muitas cavernas extraordinariamente bonitas, são apenas um tipo de depósitos cavernosos. Além deles, nas cavernas (de acordo com a classificação de D.S. Sokolov e G.A. Maksimovich) existem também vários outros depósitos, que, por origem, são divididos em residuais, hidromecânicos, deslizamentos de terra, glaciogênicos, organogênicos, hidrotermais e antropogênicos .
Depósitos residuais são formados a partir da lixiviação de rochas cársticas e do acúmulo de resíduos insolúveis, representados principalmente por partículas de argila, no fundo das cavernas. As argilas rupestres são melhor estudadas nas galerias secas da Caverna Anakolia, onde atingem uma espessura de 0,45 m.A parte superior da camada de argila residual é constituída predominantemente por partículas finas e a parte inferior por partículas de granulação irregular. A composição destas argilas é dominada (mais de 63%) por partículas que variam em tamanho de 0,1 a 0,01 mm (Tabela 1).
Em um- depósitos mecânicos representado por aluviões de rios subterrâneos, sedimentos de lagos de cavernas e material alóctone trazido para cavernas através de fendas, tubos de órgãos e poços. São compostos por material arenoso-argiloso. A espessura destes depósitos é geralmente pequena. Somente sob os tubos do órgão formam-se pedras argilosas, às vezes em forma de cones pontiagudos de até 3 m de altura ou mais.
Particularmente interessantes são as argilas plásticas da Caverna Anakopia, que ocupam uma área de mais de 10 mil m2. Eles cobrem o chão da Gruta de Barro e a maioria das grutas da Abkhazia e dos espeleólogos georgianos. Presumivelmente, a espessura dessas argilas chega a 30 M. As argilas plásticas são formadas principalmente por minúsculas partículas com diâmetro inferior a 0,01 mm, que representam mais de 53%. Possuem estrutura silto-pelítica e geralmente são coloridos por óxidos de ferro hidratados. Essas argilas foram formadas a partir da deposição de pequenas partículas no fundo de reservatórios temporários formados na parte sul da caverna devido à penetração da precipitação atmosférica caracterizada por significativa turbidez. A frequência e duração do acúmulo de argilas plásticas são confirmadas pela presença de diferentes horizontes nas mesmas.
Depósitos de deslizamento de terra geralmente consistem em grandes blocos de rochas empilhados caoticamente que desabaram das abóbadas e paredes de cavidades subterrâneas. Cálculos interessantes a esse respeito foram realizados na caverna Anakopia. Eles mostraram que o volume de material desmoronado nas grutas do Templo, da Abkhazia e dos espeleólogos georgianos é de aproximadamente 450 mil m 3 (ou seja, mais de 1 milhão de toneladas de rocha), e o volume de blocos individuais atinge 8-12 m 3. Poderosos montes de blocos também foram observados em muitas outras cavernas (Fig. 8).
Entre os depósitos de blocos de deslizamento, há frequentemente fragmentos de formações de sinterização de calcita (estalactites, estalagmites) associadas ao colapso de abóbadas.
Na maioria das vezes, são observados antigos depósitos de deslizamentos cobertos por depósitos de argila e calcita. No entanto, em algumas cavernas você também pode encontrar colapsos completamente recentes. Exploramos essas áreas, em particular nas cavernas Divya (Ural) e Kulogorskaya (planalto Kuloi).
Depósitos glaciogênicos. Em muitas cavernas da União Soviética, onde prevalecem temperaturas negativas durante todo o ano, são observadas formações de gelo. As cavernas de gelo mais famosas incluem Kungurskaya, Kulogorskaya, Balaganskaya e Abogydzhe.
Cavernas de gelo de cavidades cársticas - geleiras, difundidas na Crimeia, no Cáucaso, na Planície Russa, nos Urais e na Sibéria Central, são divididas nos seguintes tipos principais: sublimação, infiltração, congelamento e heterogêneo.
Entre formações de sublimação De maior interesse são os cristais de gelo formados como resultado da interação de ar relativamente quente com objetos resfriados. Possuem uma grande variedade de formatos, que são determinados pelo regime de temperatura, umidade, direção e velocidade dos fluxos de ar (Dorofeev, 1969). Existem cristais em forma de folha (formados a uma temperatura de -0,5-2°), piramidais (-2-5°), retangulares-lamelares (-5-7°), em forma de agulha (-10-15°) e em forma de samambaia (-18 -20°). Os mais belos são os cristais piramidais, geralmente representados por intercrescimentos de pirâmides espirais de até 15 cm de diâmetro. Ocasionalmente, pirâmides hexagonais fechadas relativamente regulares aparecem nas abóbadas das cavernas, com o seu ápice voltado para o teto. Também são lindos os cristais semelhantes a samambaias que se formam em geadas severas e parecem placas finas (0,025 mm) de até 5 cm de comprimento, penduradas em uma franja grossa no teto das cavernas. Esses cristais são efêmeros; com um ligeiro aumento de temperatura eles são destruídos. Quando os cristais crescem juntos, muitas vezes formam guirlandas brilhantes, rendas vazadas e cortinas transparentes. Os cristais de gelo são transparentes e muito frágeis. Ao serem tocados, eles se desfazem em pequenos pedaços, que caem lentamente no chão da caverna.
Os cristais de gelo geralmente aparecem na primavera e duram vários meses. Somente em algumas cavernas, especialmente aquelas localizadas em áreas de permafrost, são encontrados cristais perenes. A composição química dos cristais de gelo depende da composição das rochas. De acordo com EP Dorofeev (1969), a mineralização dos cristais de gelo de sublimação anual da Caverna Kungur é de 56-90 mg/l, e dos perenes - 170 mg/l.
PARA formulários de filtragem incluem estalactites de gelo, estalagmites e estalagmites de origem hidrogenada. Eles são formados como resultado da transição da água para a fase sólida. Essas formas atingem 10 m de altura e 3 m de diâmetro. A idade deles varia de 2-3 meses a vários anos. Na caverna Kungur, por exemplo, existe uma estalagmite de gelo com mais de 100 anos de idade. As formas anuais são transparentes e as perenes, devido às impurezas, apresentam cor branco leitoso com tonalidade azulada ou esverdeada.
As formações de gelo anuais e perenes diferem umas das outras na estrutura. Como os estudos de MP Golovkov (1939) mostraram, as estalactites anuais na Caverna Kungur são um único cristal opticamente uniaxial, enquanto as estalactites perenes consistem em muitos cristais alongados, parcialmente facetados, camada por camada, orientados com eixos ópticos paralelos ao comprimento da estalactite.
De acordo com a composição química, o gelo das estalactites, estalagmites e estalagmites pode ser fresco com quantidade de substâncias solúveis de até 0,1% (1 g/l) ou salobro, que contém substâncias solúveis de 0,1 a 1%. Gelo fresco geralmente encontrados em cavernas carbonáticas e salobras em cavernas sulfatadas.
Nas paredes e abóbadas da parte fria de algumas cavernas existe uma crosta de gelo, que se forma, por um lado, pela solidificação da água que escorre pelas fissuras e, por outro, pela sublimação do vapor d'água. . Sua espessura geralmente varia de frações de milímetro a 10-15 cm.O gelo é transparente, às vezes branco leitoso, fresco (substâncias solúveis inferiores a 1 g/l) ou salobro. A idade da crosta de glacê pode ser muito diferente, em alguns casos muitos anos.
No chão de grutas e passagens cavernas de gelo a cobertura de gelo é frequentemente desenvolvida. Tem origem hidrogenada ou heterogênea. A espessura da cobertura de gelo varia de vários centímetros a vários metros. Predomina o gelo plurianual, muitas vezes em camadas. Firn é encontrado em áreas de acúmulo de neve. A composição química da cobertura de gelo depende da composição das rochas cársticas. Existem gelo fresco e salobro. Este último em cavernas de gesso é caracterizado por uma composição de sulfato-cálcio. A mineralização do gelo das cavernas chega a 0,21%. De particular interesse são os cristais de gelo que se formam no fundo das cavernas quando as águas de infiltração se solidificam. Parecem agulhas fundidas com placas crescendo por baixo.
Congelante o gelo é representado pelo gelo de lagos e rios subterrâneos. O gelo do lago se forma na superfície dos lagos subterrâneos durante as estações frias ou durante todo o ano. A área do gelo do lago depende do tamanho do lago. Em alguns casos chega a 500 m2 e a espessura do gelo é de 0,15 m (Lago da Sociedade Geográfica na caverna Abogyje, no rio Mai). O gelo nos riachos subterrâneos tem uma distribuição predominantemente local. A área de gelo do rio e sua espessura são geralmente pequenas. A origem do gelo de lagos e rios é hidrogenada. Quando os corpos d'água subterrâneos congelam, às vezes se formam cristais na forma de estrelas de seis pontas com 1 mm de espessura e até 10 cm de diâmetro.
O gelo da caverna contém vários oligoelementos. Análise espectral caverna de gelo, retirado da crosta glaciar da Gruta de Diamante da Caverna Kungur, mostrou que o estrôncio predomina entre os oligoelementos, sendo responsável por mais de 0,1%. O teor de manganês, titânio, cobre, alumínio e ferro não ultrapassa 0,001%.
De acordo com as condições para a ocorrência de frio nas cavernas, acúmulo de neve e gelo, N. A. Gvozdetsky (1972) distingue sete tipos de cavernas de gelo cársticas na União Soviética: a) poços cársticos e abismos com neve e gelo, o gelo em que é formado pela água que cai durante a estação fria através do buraco de neve da boca; b) cavernas frias em forma de saco; nelas o gelo pode se formar ao congelar a água proveniente das rachaduras; c) através ou soprando cavernas frias com direção da corrente de ar mudando na metade quente e fria do ano, com gelo hidrogenado e cristais de gelo atmosféricos ou de sublimação; d) por cavernas glaciais horizontais com janela no teto por onde cai a neve, transformando-se em gelo; e) cavernas através ou sopradas - áreas de permafrost onde o gelo das cavernas representa sua forma especial; f) cavidades bem formadas - áreas de permafrost; g) cavidades em forma de saco - áreas de permafrost.
Depósitos organogênicos- Guano e brechas ósseas são encontrados em muitas cavernas da União Soviética. No entanto, os depósitos de fosforito dessas cavernas são caracterizados por uma espessura significativa e ocupam áreas relativamente pequenas. Grandes acumulações de guano são notadas na Caverna Baharden, onde ocupam uma área de 1320 m2. A espessura desses depósitos chega a 1,5 m, e a reserva total é de 733 toneladas.Como resultado da interação dos fosfatos dos depósitos de guano com rochas carbonáticas e formações de sinterização de calcita, formam-se fosforitos metassomáticos.
Depósitos hidrotérmicos Eles são relativamente raros em cavernas cársticas. De maior interesse a este respeito são as cavernas no curso superior do rio Magian (Cordilheira Zerafshan), desenvolvidas nos calcários do Alto Siluriano. Eles contêm longarina da Islândia, fluorita, quartzo, estibnita, cinábrio e barita. A origem destas cavernas está associada à ação das soluções hidrotermais que circulam ao longo das fissuras tectônicas. A formação e acúmulo de depósitos minerais nessas cavernas ocorreram em fases posteriores de seu desenvolvimento.
Sedimentos antropogênicos nas cavernas são representados principalmente por vestígios de antigas culturas materiais, encontrados principalmente nas partes próximas das cavernas. Recentemente, devido às frequentes visitas de turistas e espeleólogos às cavernas, nelas se acumulam diversos depósitos de origem antropogênica (restos de alimentos, papel, baterias elétricas usadas, etc.).
Uma das primeiras descrições sistemáticas de depósitos em cavernas na Rússia foi dada por A.A. Kruber em sua famosa monografia “ Região cárstica Mountain Crimea" (Kruber, 1915), onde, de acordo com a classificação de E.A. Martel difere: formações de sinterização; tufo nas saídas de águas subterrâneas; produtos de destruição e queda de paredes; produtos de falhas e colapsos de abóbadas; a argila das cavernas é um resíduo insolúvel de rochas cársticas; depósitos de detritos trazidos da superfície; bem como depósitos de origem animal e vegetal; neve e gelo.
Os depósitos de cavidades cársticas são geralmente de idade antropogênica. Mas nas construções de classificação dos depósitos quaternários eles praticamente não são levados em consideração (Kiesevalter, 1985; Kozhevnikov, 1985; Schanzer, 1966). Atualmente não existe uma classificação abrangente de depósitos em cavernas. Na literatura nacional, a classificação D.S. é geralmente aceita. Sokolova-G.A. Maksimovich, incluindo oito tipos de depósitos em cavernas (Maksimovich, 1963). Criado no início dos anos 60 do século passado, posteriormente, tendo sofrido algumas alterações, continua a ser utilizado até aos dias de hoje. Tomaremos também como base esta classificação, amplamente conhecida pelos espeleólogos, com o acréscimo de dados de pesquisas modernas disponíveis.
1. Depósitos residuais
Residual é geralmente entendido como depósitos formados devido ao resíduo insolúvel de rochas contendo cavidades. Enormes calcários cársticos, nos quais muitas cavernas cársticas estão localizadas, contêm 1-5% de resíduos insolúveis. Os cálculos mostram que quando 1 m 3 de calcário é dissolvido, cerca de 140 kg (0,05 m 3) de material argiloso são formados (Dublyansky, 1977; Shutov, 1971). Para rochas de gesso na área da caverna Kungur com um conteúdo de 1,6-2,3% de resíduo insolúvel, esse valor é de 70 kg por m 3 de rocha sulfatada. Isolar um tipo genético puro de depósitos residuais é geralmente bastante difícil. Isso inclui argilas plásticas marrom-avermelhadas que cobrem a superfície interna de algumas cúpulas e rachaduras cársticas em uma camada fina. Algumas análises espectrais indicam a presença de Be, Ba, Ti, V, Mn, Cr, Ni, Co, Pb, Sn, Ga, La neles em quantidades que não excedem o conteúdo desses elementos nas rochas hospedeiras (Dublyansky, Polkanov , 1974; Stepanov, 1999).
Os depósitos residuais provavelmente incluem argilas finamente exumadas que formam depressões intrincadamente curvas nas abóbadas e nas paredes das cavernas. Estas são “vermiculações argilosas”, que são o resultado do efeito combinado sobre a rocha de águas de condensação agressivas e microflora bacteriana capaz de assimilar carbono dos calcários hospedeiros (Hill, Forti, 1997).
Os depósitos residuais podem cobrir as paredes das cavidades que estão completamente cheias de água. Ao trabalhar com equipamento de mergulho, os sedimentos residuais ficam facilmente agitados, o que complica a pesquisa espeleológica subaquática.
2. Depósitos de deslizamentos de terra
Os depósitos de colapso são um tipo de depósito em caverna muito difundido, mas pouco estudado. V. N. Dublyansky (Dublyansky, 1977; Dublyansky, Dublyanskaya, 2004) identificou quatro subtipos genéticos de depósitos de deslizamento de terra: termo-gravitacional, deslizamento de terra gravitacional, falha gravitacional, sísmico-gravitacional.
Depósitos termogravitacionais são formados na entrada das cavidades e são resultado do intemperismo físico na zona de fortes oscilações diárias da temperatura do ar. São representados por brita e restos de calcário, formando camadas sazonais em acumulações soltas. Geralmente são comuns apenas nas entradas das cavernas. A espessura dos depósitos termogravitacionais pode atingir vários metros (Vorontsovskaya, Akhshtyrskaya, Partizanskaya, Atsinskaya, etc., Cáucaso Ocidental); as camadas mais profundas são caracterizadas por intemperismo mais severo, em alguns lugares os fragmentos são destruídos em material aluminoso. Se apresentam coloração avermelhada devido ao enriquecimento com óxidos de ferro e manganês, então sua formação ocorreu em clima úmido e quente. As camadas sobrejacentes, via de regra, são representadas por brita de descamação com margas marrom-escuras humificadas - a presença de tais depósitos indica condições climáticas mais amenas propícias aos processos de formação do solo clima temperado. As camadas superiores são representadas por cascalho fino e argila cinza claro, o que indica uma desaceleração no processo de intemperismo durante o Holoceno. Assim, a posição e o tamanho dos fragmentos, a natureza de suas superfícies e bordas, a cor e a presença de óxidos metálicos secundários permitem reconstruir as condições paleoclimáticas de formação das cavidades cársticas (Niyazov, 1983).
Depósitos gravitacionais de deslizamento de terra são representados exclusivamente por material autóctone. Eles são formados em cavernas como resultado da destruição passagens subterrâneas, formando acumulações coluvionares principalmente em suas paredes. As maiores acumulações de blocos em termos de tamanho dos fragmentos são características de cavidades localizadas em zonas de perturbações tectônicas. O tamanho do material clástico depende da estratificação das rochas, da sua fraturação e da altura dos corredores e galerias subterrâneas. Às vezes, depósitos gravitacionais de deslizamentos de terra se formam na forma de grandes cones coluvionares na base das minas cársticas. Esses depósitos são praticamente indiferenciados e frequentemente compactados. Neles podem formar-se formações de sinterização secundária. O intemperismo das superfícies internas de cavidades abertas é facilitado pelo desenvolvimento generalizado de alterita na zona próxima à parede, uma rocha alterada como resultado de reações metassomáticas durante a interação de fluidos de poros e canais (Klimchuk e Timokhina, 2011).
Depósitos de colapso gravitacional são formados quando as abóbadas das cavernas ou seus pisos individuais falham. Grandes depósitos gravitacionais de colapso são conhecidos em todas as regiões montanhosas dobradas do país. As acumulações de blocos mais significativas em tamanho são observadas em áreas próximas aos planos de falha das falhas tectônicas. EM Caverna de Mármore(Crimeia) no salão da Perestroika, os maiores blocos de calcário de deslizamento atingem dimensões de 20x6x3 m e pesam até 1000 toneladas. Na caverna Snezhnaya (Cáucaso Ocidental), a espessura dos depósitos gravitacionais de colapso chega a 100 (salão final) e mesmo 140 m (bloqueio no curso superior do rio subterrâneo), o peso dos blocos individuais chega a 2,5 mil toneladas.Grandes corpos gravitacionais de colapso são de natureza sismogênica (Dublyansky, 1977; Dublyansky, Vakhrushev, Amelichev, Shutov, 2002). Os depósitos gravitacionais de sumidouros também são caracterizados pela localização e má classificação de material clástico, constituído por grandes blocos de diferentes tamanhos, gruss e terra fina. A espessura dos depósitos de falha gravitacional pode atingir centenas de metros e um volume de milhares de m3.
Depósitos de gravidade sísmica são representados por tetos entre andares desabados de corredores desabados, bem como colunas de sinter caídas e estalagmites removidas de sua posição vertical. Essas formações são frequentemente encontradas em regiões sismicamente ativas da Rússia.
G.A. Em 1943, Maksimovich identificou os sismos cársticos no grupo de processos de desnudação, que têm uma pequena profundidade de hipocentro (30-100 m) e força (não mais que 6-7 pontos no epicentro). Os sismógrafos geralmente os registram como chegadas negativas.
Existem muitas referências a sismos cársticos na literatura. Geólogos A.A. Estrangeiros, P.N. Barbot-de-Marny, F.Y. Levinson-Lessing considerou todos os terremotos fracos da Crimeia um fracasso. Cálculos mostram que falhas nos tetos dos corredores da Caverna Vermelha podem causar áreas povoadas(Simferopol - 22 km, Alushta - 26 km) terremotos com magnitude de 2,5-2,7 unidades (3,7-3,9 pontos). Em termos de energia libertada (n·10 12 -10 17 erg), as maiores falhas são 3 ordens de grandeza inferiores às do terramoto de Yalta de 1927. Depósitos semelhantes foram descritos para cavernas do Cáucaso (Vakhrushev, Dublyansky, Amelichev, 2001). .
Informações muito interessantes sobre a força e a direção dos choques sísmicos são fornecidas pelas colunas de sinter caídas de grandes salões e galerias de cavidades. Limite de peso tais colunas atingem 150 toneladas, comprimento de 8 a 10 m e diâmetro de até 6 M. Os azimutes das colunas situadas nas cavernas indicam zonas epicentrais, cujos eventos sísmicos levaram ao seu tombamento. A nova geração de estalagmites que crescem sobre eles permite determinar a idade do terremoto associado à sua destruição.
3. Depósitos mecânicos aquosos
Os depósitos mecânicos aquosos de cavernas consistem em depósitos aluvial-proluviais de cursos d'água subterrâneos de canais temporários e permanentes, sedimentos de lagos fora do canal e depósitos clásticos trazidos da superfície através de fendas, poços, minas e cavernas. Esses depósitos contêm grandes e variadas informações sobre a hidrogeologia e paleogeografia das cavidades, para as quais é necessário utilizar métodos especiais de análises granulométricas e mineralógicas (Niyazov, 1983). Materiais relativos a depósitos mecânicos de água em cavernas estão disponíveis em quase todas as publicações dedicadas a cavidades cársticas e não cársticas. Consideremos separadamente sua composição granulométrica, características mineralógicas e significado como indicador de paleovelocidades e paleodescargas de fluxos subterrâneos. Os materiais abaixo foram obtidos durante o estudo de cavernas no Cáucaso e na Crimeia. Técnica semelhante pode ser utilizada em outras regiões do país.
Classificação. Os depósitos mecânicos aquosos de fluxos concentrados são claramente divididos em três grupos: canal (I), canal-sifão (II) e sifão (III). As amostras individuais dentro desses grupos apresentam diferenças individuais, mas em geral suas características estatísticas são bastante estáveis (Fig. 1).
Os depósitos do canal são caracterizados por uma boa classificação (1,91), pois foram formados em um fluxo constante de água. Eles são caracterizados pela composição mais grosseira (50-90% de fração de areia e cascalho). 3-18% são seixos, o que nunca é observado em sedimentos de outros grupos. Raramente é possível estabelecer padrões claros de distribuição dos sedimentos do canal por tamanho e grau de classificação a jusante. Uma curva cumulativa típica tem uma forma convexa.
Os depósitos de canais sifões foram formados devido à mistura de depósitos de canais e sifões durante as cheias. Eles são caracterizados por classificação média (2,20). O diâmetro médio das partículas varia de 8 a 1,7 mm. As partículas maiores que 1 mm representam 12-70%, o que pode ser explicado pelo transporte repetido em diferentes condições hidrológicas. 50% dos sedimentos são representados por partículas arenosas grossas de 1-2 mm.
Arroz. 1. Campos de canal (I), canal sifão (II), depósitos sifão (III) e curvas cumulativas típicas (Dublyansky, Vakhrushev, Amelichev, Shutov, 2002)
Depósitos de sifão caracterizado pela melhor classificação (1,42). Isso se explica pelo fato de cada canal sifão possuir sua própria vazão, o que determina a vazão e o tamanho das partículas por ele transportadas. Na saída do canal sifão ocorre a separação de material de determinado tamanho. Em média, 90-95% são partículas do tamanho de areia. Existem apenas 10-12% de partículas com diâmetro superior a 1 mm neste grupo.
Os dados apresentados são de significativo interesse paleogeográfico, uma vez que a composição granulométrica dos depósitos de areia e seixos pode determinar as condições de sua formação. Para isso, pode-se utilizar o método Hulstrom-Burkhardt (Niyazov, 1983), que permite determinar as condições paleohidrológicas (velocidade e vazão) dos fluxos de água que os formaram com base em dados da composição granulométrica dos sedimentos mecânicos da água. . Este método foi utilizado para estabelecer as características hidrológicas dos fluxos de água em cavernas, onde mostrou seu bom conteúdo informativo. Assim, na Caverna Geográfica (Cáucaso Ocidental), a paleovelocidade foi de 1-2 m/s, e a paleodescarga foi de 3 a 10 m3/s.
De grande interesse é o estudo da distribuição vertical dos depósitos mecânicos da água. Para isso, é necessário fazer um furo, que deve abrir todo o corte. Na seção transversal da cava serão visíveis camadas alternadas de areia, argila e cascalho. A seção deve ser um tanto generalizada - a amostragem é realizada em camadas de dez centímetros, às vezes incluindo várias camadas de areia ou argila.
A Figura 2 mostra claramente o aumento no tamanho do material com a profundidade. Se artefatos arqueológicos forem descobertos nas camadas do leito rochoso, será possível determinar a taxa e o tempo de formação desses depósitos. As curvas cumulativas (Fig. 2) dos depósitos expostos pertencem aos grupos II e III – ou seja, São sedimentos formados em uma armadilha de sifão e misturados com sedimentos do canal fornecidos periodicamente. A análise de tal seção revela picos durante os quais o fornecimento de aluvião do canal para a armadilha do sifão aumentou acentuadamente. A velocidade do fluxo variou de 0,00-0,25 m/s (deposição de partículas de argila) a 1,0-1,5 m/s (deposição de seixos e brita).
Composição mineralógica de sedimentos hidromecânicos. Para isso, é realizada uma análise pontual de amostras colhidas em vários pontos das cavernas. As condições para sua seleção são diferentes. Se o volume de uma armadilha natural for pequeno (banheira, soleira de rocha ou sinterização, enchimento de nicho em meandro, etc.), ela é completamente limpa até a jangada. Se a espessura ou distribuição de área dos depósitos mecânicos aquosos for grande, a amostra é obtida como uma média ao longo da seção ou área usando o método de quarteamento. Três amostras são amostras tecnológicas grandes (10-12 kg) que caracterizam a composição mineralógica de seções individuais da caverna.
As amostras são lavadas até obter concentrado cinza (a perda de minerais pesados é de cerca de 15%). O concentrado cinza é tratado com bromofórmio. As frações leves e pesadas são submetidas à separação eletromagnética. A distribuição do tamanho das partículas da amostra é determinada peneirando uma amostra média de 100 gramas retirada da amostra original. A análise mineralógica é realizada de forma geralmente aceita. A determinação quantitativa dos minerais é feita com binóculo, contando primeiro pelas frações magnéticas e não magnéticas e depois em relação ao peso de todos os minerais pesados da amostra. Cerca de 300 grãos são contados em cada fração. A amostra é reduzida usando o método track. Os resultados da análise são expressos em percentagens em peso, tendo em conta as gravidades específicas dos minerais.
Arroz. 2. Seção da cava (A) e curvas cumulativas das camadas expostas (B) (Dublyansky, Vakhrushev, Amelichev, Shutov, 2002)
A composição mineral dos sedimentos mecânicos aquosos das cavidades cársticas é próxima da composição mineral do resíduo insolúvel das rochas hospedeiras (Dublyansky, Polkanov, 1974). A fração leve é representada principalmente por agregados de quartzo e quartzo-mica, hidróxidos de ferro e resíduos vegetais carbonizados. Existem também fragmentos de depósitos de conchas e pequenos ossos de roedores. A fração pesada do calcário hospedeiro contém: cinábrio, pirita, marcassita, fluorita, leucoxênio, ilmenita, espinélio, rutilo, brookita, anatásio, cromita, magnetita, hidróxidos de ferro, zircão, cianita, silimanita, turmalina, piroxênio, mica, clorita, hornblenda, granada, estaurolita, moissanita, barita, apatita, estaurolita, glauconita, corindo, epidoto, ouro, galena, esfalerita, carbonatapatita e outros (Dublyansky, Vakhrushev, Amelichev, Shutov, 2002).
As razões para a riqueza mineral dos depósitos mecânicos aquosos em cavernas são variadas. O principal é que são um concentrado natural enriquecido (o rendimento da fração pesada para calcário costuma ser bem inferior a 1%, e para enchimento de cavernas chega a 5%). Portanto, o aparecimento em sua composição de minerais ainda não descobertos nas rochas hospedeiras está associado à incompletude de nossas ideias sobre a mineralização acessória destas últimas. Nas áreas cársticas, onde os trechos superiores dos cursos d'água permanentes e temporários estão localizados em rochas não cársticas, as minas e ponoras localizadas em contato com os calcários estão literalmente sobrecarregadas com sedimentos aluvial-proluviais. À medida que você avança rio abaixo, a circularidade e o grau de classificação do material nas cavernas aumentam. Via de regra, grandes pedras e seixos não formam acumulações contínuas, mas se acumulam em armadilhas hidrodinâmicas (caldeiras de evaporação, lagos subterrâneos ou expansões de passagens, etc.). Às vezes, há áreas que antes eram completamente preenchidas com pedras e seixos. Após a lavagem secundária, depósitos de entupimento permanecem nas paredes dos poços. Nas cavernas inundadas na Rússia, durante as enchentes, os detritos transportados podem obstruir canais estreitos, causando mudanças na direção do fluxo subterrâneo, erosão de sedimentos hidromecânicos em alguns lugares e sedimentação em outros. Em certas áreas dessas cavernas, onde os sedimentos são cortados por correntes modernas, formam-se modernos terraços subterrâneos, cujo estudo pode ser realizado pelo método descrito acima. Cavernas localizadas em vales grandes rios, cuja entrada está (ou estava) ao nível de uma planície de inundação alta, pode ser inundada durante as cheias. Nessas cavernas há seixos e pedregulhos trazidos para dentro da caverna durante as enchentes do leito do rio (Shakuranskaya, Cáucaso Ocidental, etc.).
Em algumas cavernas, nódulos densos e pesados, marrom-escuros, com uma crosta externa brilhante podem ser encontrados no chão. Em alguns locais, esses nódulos são cimentados por material carbonático e formam uma espécie de microconglomerado. O exame das amostras em luz refletida mostrou que elas são compostas por goethita e hidrogoetita.
4. Depósitos quimiogênicos aquosos
De acordo com G.A. Segundo Maksimovich (Maksimovich, 1963), os depósitos quimiogênicos aquosos são divididos em sínter (subterrâneo), calcita (subaquático), cristais de minerais autóctones e depósitos correlativos na superfície. Os materiais da monografia de K. Hill e P. Forti (Hill, Forti, 1997) mudaram significativamente a ideia da formação de depósitos quimiogênicos em cavernas: um novo conceito de “espeletema” foi introduzido (formações minerais secundárias formadas no ambiente cavernoso como resultado de reações físico-químicas); o número de minerais descritos aumentou de 40 (1950-1995) para 240; Por composição, todos os minerais das cavernas foram combinados em 13 grupos: elementos nativos, sulfetos, óxidos e hidróxidos, halogenetos, arseniatos, boratos, carbonatos, nitritos, fosfatos, silicatos, sulfatos, vanadatos, minerais de origem orgânica. A lista de minerais hidrotérmicos e minérios chega a mais de 30 itens para os primeiros e 60 para os segundos. São apresentados depósitos de cavernas que surgiram no processo de atividade vulcânica - coralitos e helictitos lávicos; estalactites e estalagmites formadas por argila e areia; Uma série de outras formas raras de sedimentogênese em cavernas são consideradas. Já existem desenvolvimentos na literatura nacional que levam em conta esta classificação, especialmente na seção que descreve a formação mineral cavernosa (Turchinov, 1996). Considerando a complexidade da classificação acima, focaremos aqui na primeira classificação, a mais conhecida pelos espeleólogos nacionais.
Depósitos subterrâneos. O tipo de formações subterrâneas (que surgem no ar, acima do contato com a superfície da água) incluem estalactites, franjas, cortinas, helictites, estalagmites, estalagnas, coberturas, escudos, coralitas, leite de cal (leite da lua), etc.
Estalactites difundido em cavernas cársticas. Ocasionalmente também são encontrados em cavidades de gênese diferente, onde não só possuem composição carbonática, mas também são compostos por espécies minerais de composições ferruginoso-magnesianas, sulfetadas, organogênicas e outras. Existem estalactites desde tubos finos (2-4 mm) de 0,2-1,0 m de comprimento até vários formatos cônicos com diâmetro de 50-60 cm e comprimento de até 4-5 m. Quando o canal central é bloqueado, as estalactites adquirem uma seção transversal semicircular oval. A densidade de estalactites (número por 1 m2) em algumas áreas das cavernas chega a 20-30 peças. Eles geralmente estão localizados em fileiras, marcando falhas com fluxo de água suficiente. As estalactites crescem a partir dos arcos das cavidades, obedecendo ao vetor das forças gravitacionais. O principal fator na formação de estalactites e muitos outros depósitos quimiogênicos carbonáticos é a “descarga” de carbonato de cálcio na barreira geoquímica devido à diferença no teor de CO 2 na solução fornecida à estalactite e no ar da caverna.
Estalagmites formam-se em pisos de cavernas, bordas de paredes e depósitos de cavernas. Eles são formados como resultado da desgaseificação do CO 2 quando gotas de água atingem o chão da caverna. As estalagmites em cavernas cárstogênicas podem ser representadas por todas as variedades descritas na literatura: estalagmites em bastão com diâmetro de 2-3 e altura de até 3 m; cônico, cilíndrico e em forma de pagode com diâmetro de 5 a 80 cm e altura de até 4 a 5 m; palmeiras com diâmetro de até 20 cm e altura de até 3 m; estalagmites de formato irregular, atingindo 2 a 3 m de diâmetro e 4 a 6 m de altura.Muitas vezes, as estalagmites também traçam grandes fissuras na abóbada de onde flui a água, localizadas ao longo de uma ou mais linhas retas.
Estalagnadas ou colunas são formadas pelo fechamento de grandes estalactites e estalagmites, localizadas na base de grandes fissuras ricas em água. Eles podem atingir 12 a 18 m de altura e até 5 a 6 m de diâmetro e pesar de 130 a 1.100 toneladas.Às vezes, estagnadas cobertas de vegetação podem dividir grandes galerias de cavernas em vários corredores isolados.
Casca de sinterização, tegumento são formados quando a solução entra por uma fenda horizontal ou nicho na parede. Freqüentemente, formam cascatas de flacidez, atingindo uma altura de 20-30 m e uma largura de até 30 m ao longo da frente. A superfície dessas coberturas é ondulada, lisa e às vezes desgastada. Quando os depósitos mecânicos da água são removidos sob a crosta, aparecem “crostas suspensas”, às vezes localizadas a uma distância considerável umas das outras. Eles são frequentemente caracterizados por camadas, corrosão e ferruginização de camadas individuais.
Franja E cortinas são formados quando a água escoa por uma longa fenda ou flui ao longo de uma saliência.
Escudos, tambores e bandeiras de calcita. Eles são relativamente raros. Os primeiros são representados por placas redondas com diâmetro de até 1 m, às vezes mais, contendo estalactites na superfície externa. Os segundos parecem uma bandeira fixada na parede da cavidade. Sua origem é discutível. Alguns pesquisadores acreditam que se trata de restos de crostas de calcita suspensas no ar após a lavagem do substrato argiloso. É mais provável que tenham surgido durante o crescimento concêntrico das camadas quando alimentadas por uma fissura capilar (Stepanov, 1999).
Helictites- são formações de morfologia complexa, formadas em abóbadas, paredes e vários depósitos subterrâneos. Na sua zona de crescimento, via de regra, não há movimento de ar. Eles crescem em qualquer direção, dobrando-se em qualquer ângulo, não obedecendo à gravidade. Aparentemente, as forças de cristalização são as principais em sua morfologia. Eles são relativamente raros.
Coralitas são formados durante a cristalização a partir de filmes aquosos de várias origens (geralmente aerossol). Eles são encontrados em superfícies verticais, inclinadas e horizontais de paredes rochosas e formações de sinterização. Em áreas de inundação anual, podem ser “blindados” com uma fina crosta de minerais de manganês e apresentar uma cor marrom característica. São encontrados tanto em áreas de tráfego intenso quanto em áreas de difícil circulação de ar.
Leite de limão (lua)- são formações de queijo (em estado encharcado) ou farináceos (em estado seco ao ar) que cobrem paredes e espuma. Eles são raros. Eles são uma forma especial de cristalização de filme. Na superfície é constituído por grãos de calcita amorfos, penetrados por uma teia de finos fios calcificados (0,1-0,05 μm), possivelmente de origem orgânica. O interior é amorfo. A consistência geralmente é de creme de leite. Quando seco, transforma-se em uma substância pulverulenta.
Antólitos- flores de pedra. Eles crescem a partir da base, estendendo-se desde a rocha-mãe. São formados apenas por minerais altamente solúveis (gesso, epsomita, tenardita, salitre). Um cristal livre cresce em cada poro de abastecimento. Ele pode crescer junto com outros cristais ou enrolar-se em um arco complexo.
Sedimentos subaquáticos. Eles se formam abaixo do nível da água ou no contato da superfície da água com o ar.
Em cavidades totalmente preenchidas com água, podem aparecer monocristais ou suas drusas. Nas cavernas hidrotermocársticas são depositados minerais da série hidrotermal: esfalerita, quartzo, calcita, pirita, galena, cinábrio, fluorita, aragonita, barita, calcocita, minerais do grupo urânio-tório, minerais de metais raros e preciosos, etc. depósitos podem surgir nessas cavernas. As cavernas hidrotermais totalmente inundadas com água são caracterizadas pelo crescimento de cristais, muitas vezes de formato colunar, em toda a superfície das paredes. Para cavernas frias, a formação de cristais está confinada às suas partes individuais.
Na maioria das vezes, na prática espeleológica, é preciso lidar com cavidades parcialmente cheias de água. Os depósitos subaquáticos são representados por filmes e bancos de calcita, molduras, gourami, pérolas de caverna, etc.
Filmes de calcita surgem na superfície da água de lagos subterrâneos. Eles surgem como resultado da cristalização na superfície de lagos subterrâneos durante as trocas gasosas com a atmosfera da caverna. Eles formam os filmes mais finos que os mantêm na água pela força da tensão superficial. Eles são encontrados em cavernas carbonáticas e sulfatadas. Em lagos de baixo fluxo podem formar os chamados “gours selados”, completamente fechados no topo por uma crosta de calcita. Filmes de calcita consistindo de carbonato de cálcio (97%) e partículas de argila (3%) podem se formar na superfície de estalactites de gelo, estalagmites, correntes de gelo de parede (caverna Druzhba, Ural).
Armações de calcita(margens) são formadas quando o filme fica ao lado da costa ou de uma estalactite ou estalagmite. Amplamente distribuído nas cavernas da Crimeia. Eles se formam nas margens de lagos estagnados e de baixo fluxo devido à diminuição de seu nível. Nas estalactites penduradas no lago e nas estalagmites que se erguem do fundo, aparecem bordas rendadas de todos os tipos de formas e tamanhos. Na carstologia, são considerados indicadores minerais do nível de inundação das cavernas.
Barragens de calcita (gurs) difundido em muitas regiões cársticas da Rússia. A altura de suas barragens varia muito de 0,2 a 7,0 m, a área dos lagos atrás do gourami varia de 2 a 200 m 2. A deposição de calcita ocorre devido a mudanças no equilíbrio hidroquímico do fluxo em uma complexa barreira termogeoquímica e hidrofísica que ocorre quando a água flui da bacia para baixo da barragem. Aqui se forma uma fina camada de calcita precipitada. Gurs formados com influxo de água de 0,001-0,100 l/s localizam-se isolados ou em pequenos grupos na base de grandes fissuras de filtros, em áreas de infiltração de área ou gotas de condensação, em estreitamentos de afluentes laterais inacessíveis para passagem posterior. Eles são caracterizados por flutuações significativas na altura das barragens de sinterização (0,5-5,0 m) e na área dos lagos atrás delas (0,2-15,0 m2), comprimento curto das barragens (0,2-1,2 m), forte a convexidade de seus paredes a jusante. As paredes das barragens são compostas por material carbonático poroso (densidade 2,2-2,4 g/cm3) e são emolduradas no interior por rebordos de calcite. No fundo, muitas vezes há acúmulos de ossos de morcegos e pequenos roedores, fragmentos de estalactites e pisolitos de calcita. Os seixos das rochas hospedeiras geralmente estão ausentes. As barragens de calcita geralmente permanecem intactas e os lagos só se enchem de água depois das chuvas e do degelo. Gurus semelhantes são formados em uma complexa barreira mecânico-termodinâmica (Dublyansky, Vakhrushev, Amelichev, Shutov, 2002).
As gurs formadas em condições de fluxo com um influxo de água de 0,1-100,0 l/s diferem acentuadamente daquelas descritas na morfologia. Algumas das barragens da Caverna Vermelha na Crimeia consistem em quase 11 mil camadas sazonais. Eles são caracterizados por uma altura significativa (0,2-7,0 m), grande área lagos represados (10-200 m2), longos (geralmente 3-4 m, máximo 13 m). As barragens apresentam perfil escalonado complexo com predominância de trechos verticais. Eles são compostos de material carbonático mais denso (peso volumétrico de 2,4-2,6 g/cm3). As paredes internas e especialmente externas das barragens são polidas com água e às vezes “blindadas” com um revestimento denso e brilhante de carbonato-manganês com 0,2-0,3 mm de espessura. No fundo dos lagos de barragens deste tipo existe cascalho bem arredondado e material arenoso-pedregoso de origem autóctone (calcários hospedeiros e flacidez) e alóctone (seixos de quartzo). Gouras podem formar cascatas a jusante. Cascatas de gours são conhecidas em muitas cavidades cársticas. Uma característica dos gurus fluentes é seu avanço com o aumento do teor de água. Por exemplo, na Caverna Vermelha, apenas 16% de todos os gurus retêm água. As demais barragens estão rompidas, sendo que em 45% dos casos é um corte estreito (10-30 cm), em 35% é uma ruptura da parede do caldeirão de evorsão no corpo da barragem, em 20% é uma ruptura da base do gur com a formação de uma ponte acumulativa de vazamentos a uma altura de 0,2 -2,1 m acima do curso d'água moderno.
Oólitos e pisolitos de calcita encontrado em lagos pequenos e de baixo fluxo, em pequenas depressões formadas por gotas que caem de estalactites ou arcos de cavernas, em lagos gur, etc. Oólitos e pisolitos diferem apenas em tamanho. Suas variedades redondas e brancas são chamadas de pérolas das cavernas. Os oólitos têm formato oval e tamanho médio de 5 a 10 mm.
O aumento da temperatura da água nos banhos de escoamento causa uma diminuição na capacidade carbonática das águas subterrâneas e, como resultado, uma formação mais ativa de pérolas cavernosas.
Os oólitos e pisolitos das cavernas são formados por um núcleo central e camadas concêntricas circundantes. Os pisólitos consistem principalmente em carbonato de cálcio. O núcleo denso geralmente consiste em fragmentos de calcário que envolvem a caverna, grãos de areia de quartzo e, menos frequentemente, pedaços de argila, pedaços de estalactites tubulares e pequenos ossos de pássaros. A forma do núcleo determina os contornos iniciais dos pisolitos, que por vezes são preservados até a fase final. Há casos em que, após um aumento de 30-40 concentrações, a orientação do grande diâmetro do pisolito muda. Isso indica sua vez no processo de crescimento. O número de camadas nos maiores pisolitos chega a 180-200. Pérolas quebradas por rachaduras de secagem foram encontradas em alguns banhos de secagem. Isto indica desidratação e “envelhecimento” do coágulo coloidal original. Assim, as pérolas das cavernas são uma formação poligenética.
A composição química dos oólitos e pisolitos corresponde à composição dos calcários hospedeiros.
Tufo calcárioé uma formação específica que ocorre em saídas de água subterrânea associadas a cavernas. Geralmente são depósitos de água fria, mas existem tufos formados por fontes hidrotermais. A deposição de tufo ocorre a partir de águas de composição hidrocarbonada de cálcio, magnésio-cálcio e sódio-cálcio com mineralização de 250-440 mg/l. A deposição de carbonato está associada a uma complexa barreira biomecânica-termodinâmica que ocorre em áreas com mistura turbulenta de água em corredeiras, corredeiras rochosas e cachoeiras (Vakhrushev, 2010). O tufo instala-se na superfície de musgos folhosos e aquáticos, ramos de arbustos e árvores trazidos por cursos de água. Os tufos constituem as chamadas “plataformas de tufo” nas saídas de algumas cavernas de origem cárstica e podem atingir volumes de até 400 mil m 3 (Dublyansky, Vakhrushev, Amelichev, Shutov, 2002).5. Cristais de minerais autóctones
Estes incluem principalmente cristais de calcita no cársico carbonático, gesso no cárstico sulfatado e halita no cárstico salino. Cristais Longarina da Islândia encontrado em uma série de cavidades cársticas na Crimeia, Cáucaso, Ásia Central Via de regra, localizam-se nas expansões de fissuras de argila marrom-amarelada. Na maioria das vezes, os cristais não entram em contato com as paredes da cavidade. O tamanho médio dos cristais de longarina da Islândia para a mina cárstica Hod konem (Crimeia) é de 8 a 10 cm, embora indivíduos de até 15 cm de comprimento também tenham sido encontrados aqui (Dublyansky, 1977). Os cristais são transparentes, incolores ou cinza claro. A formação do spar da Islândia está associada às águas termais.
Cristais de calcita. Em várias cavernas no carste carbonático da Rússia, são encontradas formas esqueléticas de cristais de calcita que variam em tamanho de alguns milímetros a 5 a 7 cm.Cristais grandes têm um hábito piramidal. São comuns cristais de vários tamanhos, cuja forma habitual é um escalenoedro. Aparentemente, surgiram em condições subaéreas a partir de soluções frias (temperatura inferior a 20°C).
Em uma série de cavidades cársticas que passaram pelo estágio hidrotermocártico de seu desenvolvimento, são encontrados veios de calcita preparados que se projetam acima da superfície das paredes. A superfície do veio de calcita está corroída, em locais cobertos por argila residual, óxidos de manganês ou depósitos de carbonato. Os cristais de calcita apresentam fluorescência fraca nas cores azul claro e azul escuro. A análise espectral revelou a presença de vários elementos neles: Ba, Na, Sn, Cu, Ni, Sr, B, Al, Si, Mn, Fe, Mg, Ti. A temperatura de homogeneização das inclusões neles contidas varia de 40 a 120°C (Dublyansky, Vakhrushev, Amelichev, Shutov, 2002).
Cristais de calcita freática (subaquática) podem cobrir as paredes das passagens cársticas com uma crosta contínua. São compostos por cristais colunares paralelos de calcita marrom com espessura de 5 a 60 cm, cuja origem está associada à fase hidrotérmica de origem das cavidades. Existem inclusões sólidas de cristais de dolomita, agregados de barita-estrontianita, hidroxiapatita, hidróxidos de manganês, estibnita, apatita e associações metassomáticas minerais apatita-brustite, etc.
cristais de gesso, embora sejam característicos do cárstico sulfatado, são frequentemente encontrados em cársticos carbonáticos, especialmente se o local da caverna estiver localizado próximo a uma perturbação tectônica, em uma área onde há apenas flutuações anuais de temperatura e umidade do ar, não excedendo 0,2 ° C e 0,3 mm temperatura ambiente. Arte.
Nas rochas cársticas cobertas de argila, crescem concreções de gesso de formato recortado, compostas por gesso cristalino grosso. Os cristais de gesso são geralmente prismáticos e, devido à dissolução secundária, raramente retêm o contorno cristalográfico correto. Nas áreas onde entram as soluções porosas, formam-se flores de gesso - antólitos. No cárstico carbonático, os cristais de gesso são formados quando as águas de infiltração atuam sobre a pirita espalhada nos calcários. São um sinal da proximidade de grandes zonas de ruptura.
Cristais de aragonita. Encontrado em cavernas na Crimeia, nos Urais, na Sibéria, Extremo Oriente etc. A aragonita se apresenta na forma de cristais, estalactites, estalagmites, helictitas. A ocorrência de aragonita pode estar associada a processos hidrotérmicos.6. Depósitos organogênicos
Os depósitos organogênicos de cavernas são mais frequentemente representados por fosforitos, guano, brechas ósseas, salitre e depósitos de microrganismos coloniais.
Guano e fosforitos de cavernas. Fosforitos e minerais contendo fósforo se formam em cavidades cársticas habitadas por vertebrados terrestres. Em muitas cavernas da Rússia existem áreas com depósitos de guano de morcego. A mineralogia das formações contendo fósforo no contato entre o guano e o calcário rochoso é virtualmente desconhecida. Entretanto, mais de 50 fosfatos foram descritos nos sedimentos das grutas de Mira, incluindo muitos minerais raros (Hill e Forti, 1997).
Depósitos ósseos as eras modernas e mais antigas são bastante raras em grandes quantidades. Grandes acúmulos de ossos podem formar o que chamamos de brechas ósseas. Na aparência, é uma rocha solta, arenosa-argilosa, marrom-avermelhada, com alto teor de óxidos de fósforo, sílica, alumínio e ferro. Existem brechas ósseas cimentadas por carbonato. Às vezes, pseudomorfos são encontrados em restos ósseos fossilizados da fauna de hidróxidos de ferro e manganês, gesso, calcita e apatita carbonática. A hidroxilapatita carbonática é descrita na forma esférica, de até 3-5 mm de tamanho, de cor amarela, amarelo âmbar, branco rosado (Tishchenko, 2008). Os estudos arqueológicos e paleontológicos dos ossos de vários animais de épocas antigas são um material importante para reconstruções paleogeográficas (Dublyansky, Vakhrushev, Amelichev, Shutov, 2002; Bachinsky, 1970; Ridush, Vremir, 2008). Na maioria das vezes, nas cavernas, há restos de ossos de uma lebre, veado, raposa, urso das cavernas, touro, hamster, rato-toupeira, texugo, cachorro, corça, cavalo, muito menos frequentemente - leão das cavernas, hiena das cavernas, mamute, peludo e Rinoceronte etrusco. A maioria dos restos ósseos tem idade do Pleistoceno - até 1,5 milhão de anos. Localidades do Plioceno com idade de 2 ou mais milhões de anos são um pouco menos comuns (Dublyansky, Vakhrushev, Amelichev, Shutov, 2002).
Salitre. Depósitos de nitrato biogênico na forma de depósitos pulverulentos, crostas e pequenos cristais estão associados à decomposição bioquímica de substâncias orgânicas contendo nitrogênio em cavernas. Eles são conhecidos nas cavernas da Crimeia, do Norte do Cáucaso, da Ásia Central, da Sibéria, do Extremo Oriente, etc.
Depósitos de colônias de microrganismos, entre as quais as mais ativas do ponto de vista da sedimentação são as bactérias do ferro. Como resultado de sua atividade vital surgem formações bioquimiogênicas - microbiolitos (filmes, micro estalactites e estalagmites, crostas, etc.) que se formam nas paredes e no fundo das cavernas. Eles também podem formar formas semelhantes a estalagmites, tubulares, em forma de coral, semelhantes a antecas e outras (Andreychuk, 2009).7. Depósitos antropogênicos
Os depósitos antropogênicos representam vestígios da atividade vital dos modernos e homem antigo. Seus estudos permitem estabelecer a natureza do uso de cada caverna específica ou cavidade artificial (Dublyansky, Dublyanskaya, Lavrov, 2001). Estudos arqueológicos das regiões cársticas da Rússia mostraram que as cavernas foram usadas pelo homem antigo desde o Paleolítico Inferior. Estes materiais estão disponíveis em relatórios regionais para quase todas as principais regiões cársticas do país.
Uma ampla gama de técnicas de pesquisa de campo e laboratório é usada para estudar a deposição de cavidades. Uma literatura bastante extensa, principalmente cárstológica, é dedicada ao seu uso (Niyazov, 1983; Dublyansky, Vakhrushev, Amelichev, Shutov, 2002, etc.).
Fig.3 Bordas de calcita ao nível da água de um lago subterrâneo.
Figura 4. Bordas de calcita (margens) de vários níveis de água de um lago subterrâneo
Figura 5. Queda em cascata
Figura 6. Cortinas de calcita e estalagmites de várias gerações
Figura 7. Caverna com diversas formações de sinterização
Figura 8. Estalactites e estalagmites fundidas em crosta de calcita
Fig.9 Cristais de celestina (sulfato de estrôncio) contra o fundo de depósitos de calcita branca (foto de L. Gomarev, A. Shelepin)
Figura 10. Helictites (foto de L. Gomarev, A. Shelepin)
Figura 11.
Flores de gesso – antólitos
(foto de L. Gomarev, A. Shelepin)
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3. DEPÓSITOS EM CAVERNAS
As cavernas contêm quase todas as formações sedimentares e cristalinas conhecidas na superfície, mas se apresentam em formas específicas.
1. Depósitos residuais. As rochas cársticas contêm necessariamente em pequenas quantidades (1–10%) uma mistura de areia ou argila, consistindo de SiO 2, Al 2 O 3, Fe 2 O 3. Quando o calcário ou o gesso se dissolvem, o resíduo insolúvel se acumula nas paredes das fissuras e desliza para o fundo das galerias. Mistura-se com outros sedimentos de cavernas. Por exemplo, a partir de 1 m³ de calcário jurássico (cerca de 2,7 toneladas) formam-se 140 kg de argila, que é composta pelos minerais ilita, montmorilonita, caulinita, feldspato e quartzo. As propriedades das argilas dependem da sua proporção: algumas delas incham quando umedecidas, obstruindo pequenas fissuras, enquanto outras, ao contrário, liberam facilmente água e rapidamente se desintegram nas paredes. Às vezes, as bactérias também participam da formação de depósitos de argila: alguns tipos de micróbios são capazes de obter carbono diretamente do calcário - é assim que se formam depressões em forma de verme ou arredondadas (“vermiculações de argila”) nas paredes.
2. Os depósitos de deslizamentos são divididos em três grupos de origens diferentes.
– os termogravitacionais são formados apenas na entrada da caverna, onde as oscilações diárias e sazonais de temperatura são grandes. Suas paredes estão “descascando”, a parte da abóbada da cavidade está crescendo e brita e terra fina se acumulam no chão. A quantidade desse material, sua composição, tamanho, formato das partículas, número de arestas e faces armazenam informações criptografadas sobre as mudanças climáticas na região há dezenas de milhares de anos.
– depósitos gravitacionais de deslizamentos são formados ao longo das cavernas, especialmente abundantemente em zonas de fraturamento tectônico. Pedra britada, entulhos, pequenos pedregulhos que caíram das abóbadas dão uma ideia da estrutura geológica dos salões, difícil de estudar diretamente.
– depósitos gravitacionais de colapso: durante um colapso no fundo da galeria, apenas o material que está disponível na própria caverna; quando a abóbada desaba, o material da superfície entra nela, e quando os tetos entre os andares desabam, enormes corredores aparecem. Esses depósitos são representados por blocos e blocos pesando centenas de milhares de toneladas. A superfície marrom-avermelhada dos calcários é coberta por “estrelas” brancas - vestígios de impactos de pedras caídas. Os próprios calcários que compõem a caverna caem em um ângulo de 30º, portanto, quando uma camada da abóbada do salão é arrancada, ela se move de forma articulada, com rotação e inversão. Além de blocos e pedras, são observadas colunas de sinter caídas. Fortes terremotos causam o colapso das abóbadas, e colunas caídas orientadas às vezes apontam com segurança para os epicentros. As colunas de sinterização também são prumos “mineralógicos”, nos quais é registrada a posição da vertical geofísica de uma determinada área ao longo de todo o seu crescimento. Se, após a queda, crescerem estalagmites ou estalactites sobre eles, então, pela idade, a idade da coluna pode ser determinada.
O feedback entre o cárstico e a sismologia é que, quando o teto de uma caverna falha, formam-se blocos pesando até 2 a 3 mil toneladas. Bater no chão ao cair de uma altura de 10–100 m libera energia igual a 1·! 0 13 – 10 15 erg, que é comparável à energia dos terremotos. Está localizado em um pequeno volume de rocha, mas pode causar um terremoto local perceptível com magnitude de até 5 pontos.
3. Os depósitos mecânicos da água são uma fonte de informação sobre as condições para o desenvolvimento das cavidades cársticas. Se a composição dos sedimentos corresponder à composição mineral das rochas hospedeiras, então a caverna foi formada por fluxos locais. O tamanho desses depósitos varia de pedras de um metro de comprimento (em cavernas formadas por geleiras) até a argila mais fina. Conhecendo a área da seção transversal da passagem e os diâmetros das partículas depositadas, eles estimam a velocidade e o fluxo dos fluxos antigos e em qual zona hidrodinâmica a caverna foi fundada.
4. depósitos quimiogênicos aquosos. Os termos “estalactite” e “estalagmite” (do grego “stalagma” - gota) foram introduzidos na literatura em 1655 pelo naturalista dinamarquês Olao Worm. Essas formações estão associadas à forma de gotícula de movimento da água - uma solução contendo vários componentes. Quando uma gota de solução se forma na base de uma fissura cheia de água, não se trata apenas de uma luta entre a tensão superficial e a gravidade. Ao mesmo tempo, iniciam-se processos químicos, levando à precipitação de partículas microscópicas de carbonato de cálcio no contato entre a solução e a rocha. Vários milhares de gotas caindo do teto da caverna deixam um fino anel translúcido de calcita no contato rocha/solução. As próximas porções de água já formarão gotas no contato calcita/solução. É assim que um tubo cada vez mais longo é formado a partir de um anel (brčki - atinge 4–5 m na caverna Gombásek, Eslováquia). Assim, a base química do processo é uma reação reversível
CaCO3 + H2O + CO2<=>Ca 2+ + 2HCO 3 - (1)
Quando o calcário se dissolve, a reação prossegue para a direita, produzindo um íon Ca divalente e dois íons HCO 3 monovalentes. Quando os depósitos se formam, a reação vai para a esquerda e o mineral calcita é formado a partir desses íons. A reação (1) ocorre em vários estágios. Primeiro, a água reage com o dióxido de carbono:
H 2 O + CO 2 = H 2 CO 3<=>H + + HCO 3 - (2)
Mas o ácido carbônico é fraco, portanto se dissocia no íon hidrogênio H + e no íon HCO 3 -. O íon hidrogênio acidifica a solução, e só depois disso começa a dissolução da calcita. Na fórmula (1), apenas um íon HCO 3 vem da rocha, e o segundo não está associado a ela e é formado a partir de água e dióxido de carbono introduzidos no maciço cárstico. Isso reduz a atividade estimada do processo cárstico em 20–20%. Por exemplo, deixe a soma de todos os íons na água ser 400 mg/l (incluindo 200 mg/l HCO 3). Se usarmos uma análise para avaliar a água potável, então todos os 400 mg/l serão incluídos no cálculo, mas se calcularmos a intensidade do processo cársico usando esta análise, então a soma dos íons menos metade do conteúdo do íon HCO 3 devem ser incluídos no cálculo (400–100 = 300 mg/ l). Também é necessário levar em consideração qual diferença de pressão parcial de CO 2 existe no sistema. Nos anos 40-50. acreditava-se que o processo cárstico ocorre apenas devido ao CO 2 proveniente da atmosfera. Mas no ar é apenas 0,03–0,04% em volume (pressão 0,0003–0,0004 mm Hg), e as flutuações neste valor ao longo da latitude e altitude acima do nível do mar são insignificantes. Mas percebeu-se que as cavernas de latitudes temperadas e subtropicais são mais ricas em depósitos, enquanto nas cavernas de altas latitudes e grandes altitudes há muito poucos deles. Um estudo da composição do ar do solo mostrou que o conteúdo de CO 2 nele é de 1–5% em volume, ou seja, 1,5–2 ordens de magnitude a mais do que na atmosfera. Surgiu imediatamente uma hipótese: as estalactites são formadas pela diferença na pressão parcial do CO 2 nas fissuras (a mesma do ar do solo) e no ar das cavernas, que possui teor de CO 2 atmosférico. Assim, as estalactites são formadas principalmente não pela evaporação da umidade, mas na presença de um gradiente de pressão parcial de CO 2 de 1–5% a 0,1–0,5% (ar em cavernas). Enquanto o canal de alimentação da estalactite está aberto, gotas fluem regularmente através dele. Rompendo-se da ponta, formam uma única estalagmite no chão. Isso vem acontecendo há dezenas ou centenas de anos. Quando o canal de abastecimento fica coberto de vegetação, entupido com argila ou grãos de areia, a pressão hidrostática nele aumenta. A parede rompe e a estalactite continua a crescer devido ao fluxo de uma película de soluções pelo lado de fora. Quando a água escoa ao longo dos planos de estratificação e das rachaduras inclinadas na abóbada, aparecem fileiras de estalactites, franjas, cortinas e cascatas. Dependendo da constância do fluxo de água e da altura do corredor, sob os gotejamentos, formam-se estalagmites-varas únicas com altura de 1–2 m (até dezenas de metros) e diâmetro de 3–4 cm. e as estalagmites crescem juntas, formam-se colunas - estalagnadas, com até 30–40 m de altura e 10–12 m de diâmetro. Em condições subaéreas (ar), formam-se antoditas (flores), bolhas (balões), corais (coralóides, botrioides), helictitas (espirais de até 2 m de altura), etc.. Observam-se formas subaquáticas. Uma fina película mineral se forma na superfície dos lagos subterrâneos, que pode aderir à parede. Se o nível da água flutuar, formam-se níveis acumulados. Em águas de fluxo fraco, formam-se barragens-gurs (de alguns cm a 15 m de altura) e pérolas de caverna. A origem apenas do “leite da lua” ainda é inexplicável.
Arroz. 10. Condições geoquímicas para a formação de depósitos quimiogénicos aquosos em cavernas. Rochas e sedimentos: a – calcário, b – dolomita, c-gesso, d – sal-gema, d – corpo mineral, f – argila, g – guano, h – solo; águas: i – solo, k – infiltração, l – térmica; m – classes de minerais (1 – gelo, 2 – sulfatos, 3 – nitratos, 4 – halogênios, 5 – fosfatos, 6 – enxofre, 7 – carbonatos, 8 – óxidos, 9 – metais carbonáticos, 10 – sulfetos); n – condições especiais de formação (presença de: 1 – pirita, 2 – bactérias, 3 – colônias de morcegos, 4 – soluções hidrotérmicas, 5 – pirita e marcassita); o - espécies minerais e formas de seu isolamento (1 - estalactites de gelo; 2 - dendritos de epsomita, mirabilita, tenardita; 3 - crostas de epsomita e mirabilita; 4 - cristais de gesso, barita, celestina; 5 - várias formações de calcita; 6 - leite da lua; 7 – formas de sal; 8 – hidrocalcita; 9 – fosfatos de alumínio; 10 – nitrofosfatos; 11 – minerais de zinco e ferro; 12 – óxidos de sulfeto; 13 – vanadinita, fluorita; 14 – óxidos de ferro e chumbo; 15 – limonita, goethita; 16 – cerussita, azurita, malaquita; 17 – estalactites de opala; 18 – hemimorfita; 19 – cristais de quartzo)
5. Criogênico. A água na forma de neve e gelo é típica de cavernas com temperaturas negativas. As acumulações de neve formam-se apenas em cavidades subterrâneas com grandes entradas. A neve voa para dentro da caverna ou se acumula nas bordas das minas. Às vezes, cones de neve com volume de dezenas a centenas de m³ são formados a uma profundidade de 100–150 m abaixo da entrada. O gelo nas cavernas tem gênese diferente. Mais frequentemente, a neve se compacta e se transforma em gelo firme e glacial. É menos comum a formação de uma geleira subterrânea e ainda menos frequente a preservação do gelo formado sob condições permafrost ou o fluxo das geleiras terrestres. A segunda forma de formação de gelo é a entrada da água da neve derretida em cavernas frias (estáticas). A terceira forma é o resfriamento do ar em cavernas eólicas (dinâmicas) e a quarta é a formação de cristais de sublimação de origem atmosférica em uma superfície rochosa resfriada ou no gelo. O menos mineralizado (30-60 g/l) é a sublimação e o gelo glacial, o mais (mais de 2 g/l) é o gelo de cavernas de gesso e sal. As cavernas de gelo são mais frequentemente encontradas nas montanhas, a uma altitude de 900 a 2.000 m.O gelo forma todas as formas características dos depósitos comuns.
6. Organogênico: guano, brecha óssea, fosforitos, salitre. Depósitos antropogênicos também são identificados.
7. Hidrotérmico: anidrita, aragonita, anquerita, barita, hematita, quartzo, cinábrio, rutilo. Além disso, algumas variedades de depósitos zonais de calcita são ônix de mármore. Tais formações têm formas específicas de liberação: muitas vezes cristais bem cortados, divisórias que se cruzam (boxworks), “geysermites”... Depósitos cársticos de chumbo e zinco, antimônio e mercúrio, urânio e ouro, bário e celestino, verga e bauxita da Islândia, são conhecidos níquel e manganês, ferro e enxofre, malaquita e diamantes.
Conclusão
O cárstico é muito difundido na superfície da Terra e na zona próxima à superfície crosta da terrra. Existe uma especificidade e versatilidade excepcionalmente grande nas formas cársticas e nos fenômenos hidrológicos. Na maioria dos casos, a topografia da banheira predomina na superfície da Terra, com exceção do cárstico tropical remanescente (que em si é universal), mas mesmo nos trópicos nas planícies, o relevo da banheira é bastante difundido e muitas vezes é combinado com relevo remanescente. Karrs não são encontrados em todos os tipos de carste, mas assim que a rocha cárstica é exposta na superfície, eles aparecem. Em diferentes condições geológico-geomorfológicas e físico-geográficas, as formas cársticas são representadas por diferentes variedades, mas os principais tipos de formas e fenômenos hidrológicos são evidentes em todos os lugares. A universalidade das formas cársticas e dos fenômenos hidrológicos é consequência do processo principal na formação do cárstico: o processo de lixiviação de rochas solúveis. Podemos enfatizar a prioridade da base geológica no desenvolvimento do cárstico, do relevo cársico e da paisagem cárstica. O desenvolvimento do cárstico também é influenciado pela situação físico-geográfica, que está associada à zonação latitudinal e altitudinal dos fenômenos cársticos. Terreno cársico, as paisagens cársticas e os processos que nelas ocorrem são tão específicos que nenhuma atividade econômica séria em um território cárstico pode ser realizada sem levá-las em consideração e muitas vezes sem um estudo especial. O Karst tem um impacto profundo na paisagem como um complexo físico-geográfico. Afeta o escoamento superficial, os acidentes geográficos cársticos - no microclima e na distribuição do solo e da cobertura vegetal, nas rochas cársticas e sua composição - nos solos e na vegetação, composição químicaáguas cársticas, na paisagem como um todo, etc. A capacidade de drenagem do cárstico aumenta a falta de umidade em áreas áridas e, inversamente, cria condições mais favoráveis para o desenvolvimento de paisagens em áreas excessivamente úmidas. O cárstico leva à degradação do permafrost, melhorando também significativamente características naturais territórios. O grau de influência do cárstico na paisagem geográfica pode ser avaliado com base no tipo morfológico e genético do cárstico. 
Características do cárstico, muitas vezes seu tipo morfológico-genético e classificação da paisagem geográfica do território cársico. O seguinte sistema taxonômico para zoneamento cársico pode ser proposto: país cársico - região - província - distrito - distrito. Dentro da região, durante um estudo detalhado, recomenda-se identificar unidades tipológicas (áreas tipos diferentes cárstico), no entanto...
PROCESSOS Como resultado de processos e fenômenos de sufusão cárstica, a estabilidade do ambiente geológico diminui, o que leva a consequências catastróficas (subsidência, falhas, deformação de estruturas). Na Federação Russa os processos cársticos são amplamente desenvolvidos em Arkhangelsk Leningrado Moscou Tula Kursk Nizhny Novgorod Regiões de Voronej, as repúblicas do Bascortostão, Tartaristão, Mari-El, Mordóvia, ...
Arenitos com finas camadas de gesso), pode-se supor que condições favoráveis para a formação de relevos cársticos se formaram na área que estamos estudando. 1.3 Características da estrutura tectônica da região de Nyuksensky O território da região de Nyuksensky está localizado no noroeste da placa russa, que é caracterizado por uma estrutura de blocos de base cristalina. Está dentro...
Calcários marmorizados de camadas espessas), e com o facto de uma parte significativa dos sedimentos estar confinada à parte mais elevada da península. No sopé e nas estepes da Crimeia, os fenómenos cársticos também são comuns, mas é a superfície nivelada do cume Montanhas da Crimeia(yaily) é considerada uma área clássica de distribuição cárstica. Karst nas montanhas da Crimeia...
O próximo grupo notável de depósitos em cavernas são os depósitos mecânicos aquosos.Conhecê-los também não trará muito prazer a quem não é especialista. Na Caverna Vermelha existem lagos onde você mergulha quase até a cintura em argila viscosa, muitas vezes deixando nela a sola da bota, ou mesmo a parte inferior do traje de mergulho... Mas o geólogo vê nesses depósitos uma fonte de diversas informações sobre as condições de “vida” das cavidades cársticas. Para obtê-los, antes de mais nada, é necessário estudar a composição dos sedimentos.
A análise mineralógica às vezes responde imediatamente à questão de onde vem a água. Se a composição dos sedimentos corresponder à composição mineral das rochas hospedeiras, então a caverna foi formada por fluxos locais e autóctones. Portanto, já em 1958, iniciando as pesquisas da Caverna Vermelha, já sabíamos que seu início deveria ser buscado no planalto do maciço Dolgorukovsky, na mina Proval - afinal, apenas dentro da bacia de drenagem que ali a alimenta são seixos de quartzo. Ao estudar as cavernas do Vale Koscielska nos Tatras, espeleólogos poloneses notaram que as cavernas localizadas no mesmo local, mas em alturas diferentes acima do fundo do vale, tinham diferentes composições de enchimento de areia: quanto mais próximo do fundo, mais rica é a gama de minerais nele encontrados.. Um estudo da paleogeografia da área mostrou que isso se deve à profundidade da incisão do rio, que gradativamente “atingiu” as bacias hidrográficas da parte central dos Tatras, composta por rochas não cársticas.
É claro que, com estudos detalhados, esse esquema parece muito mais complicado. É necessário coletar centenas de amostras, dividi-las em frações por tamanho, gravidade específica, propriedades magnéticas e outras, determinar e calcular o conteúdo de grãos minerais individuais sob um microscópio, etc. Minerais foram descobertos inesperadamente nas cavernas da Crimeia: moissanita, cohenita, iócito, anteriormente conhecidos apenas em meteoritos; Nas cavernas da Bulgária, foram descobertas camadas de cinzas vulcânicas, que há motivos para associar à explosão de um vulcão na ilha de Santorini, no Mar Egeu, nos séculos 25 e 4-1 aC. e.
Foi assim que se estendeu um fio ligando os exploradores de cavernas do século XX aos problemas da Atlântida e à morte da cultura minóica...
A segunda direção da pesquisa em depósitos mecânicos aquosos é o estudo de seu tamanho. Pode ser diferente - desde pedras de um metro de comprimento, às vezes encontradas em cavernas formadas por fluxos glaciais, até a argila mais fina, cujas partículas têm tamanho de mícron. Naturalmente, os métodos de sua pesquisa são diferentes: medição direta, uso de um conjunto de peneiras, uso de convencionais e ultracentrífugas. O que todo esse trabalho, muitas vezes demorado e caro, proporciona? O principal é a restauração das antigas condições paleogeográficas de existência de cavernas. Existem ligações entre a velocidade dos fluxos subterrâneos, o diâmetro dos canais através dos quais se movem e os tamanhos das partículas transportadas, que são expressas por fórmulas bastante complexas. Eles são baseados nas mesmas equações de continuidade de fluxo de Bernoulli, “multiplicadas” pela igualmente conhecida equação de Stokes, que descreve a taxa de sedimentação de partículas em água estagnada de diferentes temperaturas e densidades. O resultado é um belo nomograma proposto pelo espeleólogo tcheco R. Burckhardt - gráfico pelo qual, conhecendo a área da seção transversal da passagem e os diâmetros das partículas depositadas em seu fundo, pode-se estimar a velocidade média e máxima e a vazão dos riachos que antes assolavam aqui.
O estudo dos depósitos mecânicos aquosos permite-nos responder a alguns problemas teóricos, nomeadamente a questão de saber em que zona hidrodinâmica esta gruta foi fundada. Em 1942, tendo descoberto argila fina no fundo de várias cavernas nos EUA, o experiente geólogo e espeleólogo J. Bretz sugeriu que elas foram formadas pela dissolução de calcários por águas que fluem lentamente: afinal, só nelas é possível para a deposição de partículas de argila! 15 anos depois, tendo cavado poços profundos em dezenas das mesmas cavernas, o especialista em cárstico Davis estabeleceu que argilas ricas apenas coroam uma seção muito complexa de vários metros do enchimento. Sob as argilas havia camadas de areia e cascalho, trazidas por um poderoso riacho, seguidas por uma crosta sinterizada, que só poderia ter se formado durante a drenagem prolongada da caverna, abaixo - a argila apareceu novamente no trecho, deitado no pedras... É assim que os depósitos mecânicos à base de água ajudam os especialistas a “ler” a história do desenvolvimento das cavernas.
Dublyansky V.N.,
livro de ciência popular
