Значение пещер
Изучение карстовых пещер представляет большой научный и прикладной интерес. Спелеологические исследования позволяют глубже познать сложные и противоречивые карстовые процессы, без учета которых невозможно сколько-нибудь успешное решение многих народнохозяйственных задач в районах распространения легкорастворимых карбонатных и галогенных пород.
Без всестороннего изучения особенностей карста значительно затруднено гидротехническое, промышленное, гражданское и транспортное строительство. С карстовыми пещерами связаны многие ценные полезные ископаемые.
Нередко карстовые массивы обладают огромными запасами подземных вод, которые могут быть успешно использованы для водоснабжения промышленных и бытовых объектов, а также в сельском и лесном хозяйстве. Пещеры представляют большой интерес в геоморфологическом, гидрологическом, биоспелеологическом, археологическом и палеозоологическом отношениях.
В последние годы они изучаются как особые природные ландшафты, и относятся к геологическим памятникам природы. Трудно переоценить значение пещер с точки зрения спелеотуризма.
Значение пещер для строительства
Наличие подземных полостей и особенно крупных карстовых пещер является серьезным препятствием для гидротехнического строительства, поскольку создает условия для возможной сильной утечки вод из водохранилища. Это осложняет наполнение его до проектной отметки, а также ставит под угрозу разрушения построенную плотину.
В практике гидротехнического строительства встречаются подобные явления. Так, в результате провала над карстовыми полостями под действием нагрузки сооружения была разрушена плотина Аустин в Техасе (США). В Советском Союзе накоплен богатый опыт гидроэнергетического строительства в карстовых районах.
Он основан на специальном инженерно-геологическом изучении закарстованных территорий и выявлении основных закономерностей развития карста. В некоторых случаях удается «уйти» от карста, т. е. так разместить гидросооружение (например, Куйбышевская ГЭС на Волге, Братская ГЭС на Ангаре и др.), чтобы карст не мог оказывать на него влияния.
В других случаях приходится создавать плотины на закарстованных участках (Сызранская ГЭС, Павловская ГЭС на Уфе и др.). При этом для защиты от карста создаются сложные противофильтрационные бетонные завесы и проводится искусственный кольматаж карстовых полостей глинистым материалом. Это не только «пломбирует» существующие полости, но и препятствует дальнейшему развитию карста.
Предварительные спелеологические исследования имеют важное значение при выборе строительных площадок под промышленные и бытовые объекты, а также для проведения железных дорог и шоссейных магистралей.
Известны случаи, когда здания и различного рода строения разрушались в результате провалов над подземными пустотами. В связи с этим наибольшее внимание уделяется прогнозированию вероятности образования провалов. Особенно большие трудности создаются при прокладке железных дорог на участках распространения растворимых пород. Карстовые пещеры осложняют проходку различных туннелей.
Так, например, при строительстве железной дороги Рим–Неаполь (Италия) был пробит туннель через гору Монте-Орсо, сложенную закарстованными меловыми известняками. В связи с тем что он вошел в кровлю крупной карстовой пещеры (длина 70 м, высота 12 м), трассу пришлось перенести.
Особенный вред приносит карст горнодобывающей промышленности. Подземные карстовые полости способствуют усиленному притоку карстовых вод в горные выработки, что весьма осложняет эксплуатацию месторождений полезных ископаемых.
Это отмечается на многих месторождениях Русской равнины, Урала, Казахстана и Сибири. Но, пожалуй, особенно водообильны шахты Кизеловского угленосного бассейна на Урале. Здесь приток карстовых вод в капитальные шахты в отдельных случаях может превышать 2500 м3/час.
Естественно, такой большой приток воды сильно затрудняет эксплуатацию месторождения и требует больших затрат на установление мощных водоотливных средств. Особенно опасны внезапные прорывы воды, приводящие к обрушению кровли и затоплению горных выработок. Они отмечаются обычно в зонах тектонических нарушений, где развиты крупные подземные полости и пещеры.
Применение передовых разведочных и дренажных скважин, а также других мероприятий позволяет в настоящее время успешно вести горные работы на месторождениях, расположенных в сильно закарстованных породах.
Минеральное значение пещер
Пещеры представляют большой интерес в минералогическом отношении. В настоящее время в пещерах карбонатного карста найдено 83 вторичных минерала. Из них наиболее многочисленны группы фосфатов (27,71%), карбонатов (16,85%) и сульфатов (13,25%).
Процессы аккумуляции минералов происходили или одновременно с формированием пещер (в условиях проникновения гидротермальных и других растворов), или после образования подземных полостей – на участках, где наблюдалась резкая смена факторов миграции химических элементов.
В отдельных случаях концентрации рудных и нерудных минералов представляют промышленный интерес. Иное происхождение имеют так называемые бобовые и карстовые железные руды, приуроченные к глубоким пещерам и естественным шахтам.
Они связаны с процессами выщелачивания известняков, содержащих примеси. В Советском Союзе такие руды отмечены на Русской равнине и Урале.
Значение пещер для добычи нефти и газа
Изучение подземных карстовых полостей представляет большой интерес в связи с приуроченностью к ним залежей нефти и газа. К сожалению, долгое время исследователи и эксплуатационники недооценивали роль карста в образовании продуктивных карбонатных коллекторов и не связывали залежи нефти с карстовыми пустотами.
Между тем, особенно в последние годы, буровые и геофизические исследования показали сильную кавернозность карбонатных образований и было собрано много данных, подтверждающих связь крупных нефтяных залежей с карстовыми полостями. Так, например, при фонтанировании одной из скважин на нефтяном месторождении Хоббз (США) был выброшен сталактит.
На Ромашкинском месторождении в Северной Башкирии в известняках нижнего карбона найдена многоярусная система крупных карстовых полостей. Подземные полости могут быть использованы для хранения нефти и нефтяных продуктов. В Советском Союзе для этой цели использовалась, в частности, пещера Водяная (объем 1000 м3), расположенная на правом берегу реки Ик (Русская равнина).
В марте 1964 г. в ней было отмечено нефтяное озеро площадью около 200 м и глубиной 1 м. Спелеологические и спелеогидрологические исследования приобретают в последние годы все большее значение при изучении особенностей распределения, режима и запасов подземных карстовых вод, используемых для целей водоснабжения городов и промышленных предприятий.
Особенно интересны в этом отношении работы, проведенные в Горном Крыму и на Кавказе, которые сыграли важную роль в решении проблемы водоснабжения питьевой водой курортов Черноморского побережья.
Значение пещер для сельского хозяйства
С наличием подземных карстовых полостей нельзя не считаться при проведении сельско- и лесохозяйственных работ.
Карст определяет значительное иссушение поверхности, редкую речную сеть, глубокое залегание подземных вод, что во многих районах наносит большой вред сельскому и лесному хозяйству.
Значение пещер для археологии
Пещеры представляют большой интерес в археологическом отношении, поскольку жизнь наших далеких предков была с ними тесно связана. Здесь было относительно тепло, можно было поддерживать огонь и успешно защищаться от опасных зверей. Значение пещер в этой отрасли довольно велико.
В пещерах зарождалась человеческая культура. Возникали подземные храмы, древнейшие в мире скульптуры, барельефы, целые картинные галереи, созданные хрупким резцом первобытного художника.
Впервые рисунки палеолитического человека в Советском Союзе были найдены в Каповой пещере А. Рюминым. К этому же времени относятся и первые строительные работы, связанные с укреплением входа искусственной стеной, выравниванием пола, созданием ниш для хранения продуктов питания и т. д.
Следовательно, пещеры – это колыбель человечества. Археологические исследования пещер позволяют воссоздать историю развития человеческого общества, проникнуть к истокам пашей культуры и искусства, проследить основные этапы их эволюции.
Первый древнепалеолитический памятник (мустьерская стоянка) на территории нашей страны – Волчий грот – был открыт в 1879 г. в Крыму К.С. Мережковским. Позже стоянки древних людей были найдены во многих районах Советского Союза: в Крыму, на Кавказе, Русской равнине, Урале, Средней Азии, Сибири и в других местах.
Самая северная в мире стоянка верхнепалеолитического человека открыта на Северном Урале у входа в Медвежью пещеру. Находимые в пещерах кости древних животных являются интересным материалом для установления фаунистического комплекса прошлых эпох.
В пещерах найдены кости мамонта, шерстистого носорога, зубра, северного оленя, лося, волка, лисицы, пещерного медведя, пещерной гиены, пещерного льва и многих других животных. Эти кости попали в пещеры различными путями.
Одни из них были вмыты водными потоками, другие занесены животными, а некоторые накопились в результате гибели пещерных или случайно попавших в подземные полости животных. Среди ископаемых животных особый интерес представляет пещерный медведь, отличавшийся огромными размерами.
Он имел широкий ареал распространения, северная граница которого проходила, по-видимому, в верховьях реки Печоры, где было найдено самое северное местоположение костей пещерного медведя (пещера Медвежья).
Естественные пещеры и горные выработки во многих странах мира широко используются в лечебных целях (спелеотерапия). Чистый воздух, нередко ионизированный радиоактивными изотопами углерода, постоянная температура и различные другие факторы позволяют успешно лечить болезни дыхательных путей, артриты, ревматизм, гипертонию, подагру и некоторые кожные заболевания.
Подземные клиники есть и в Советском Союзе. В поселке Солотвино (Закарпатская область) в штреке соляной шахты на глубине 206 м находится лечебная подземная палата областной аллергологической больницы. Здесь лечатся больные, страдающие бронхиальной астмой. Ежедневно они проводят 7 –10 час. под землей. Курс лечения длится 280–300 час.
Специальные исследования показали пригодность калийных шахт Соликамска и Березняков для лечения сердечнососудистых заболеваний. Широкий комплекс спелеотерапевтических наблюдений проведен во многих пещерах Абхазии и Имеретин (Кавказ).
В ближайшее время для больных астмой, хроническим бронхитом и коклюшем намечается открытие подземного санатория в Цхалтубской сталактитовой пещере. Некоторые пещеры, особенно характеризующиеся низкой температурой воздуха, издавна используются как складские помещения для хранения продуктов питания и различных материалов.
Широкие перспективы открываются в использовании подземных термальных карстовых вод. Интересен в этом отношении опыт организации на базе Охурейских источников парниково-тепличного хозяйства в Очамчире на юго-западном склоне Кавказа (Грузия).
Разрабатываются проекты использования горячих карстовых вод в коммунальном хозяйстве и в лечебных целях.
Значение пещер для туристов
Пещеры имеют большую познавательную ценность и являются интересными экскурсионными объектами. Для массового экскурсионного показа подготовлена и оборудована Кунгурская ледяная пещера, где электрифицированы ближайшие гроты, расширены узкие ходы, укреплены опасные участки.
В настоящее время после проходки туннеля длиной 110 м электрифицируется заозерная, наиболее интересная, часть Кунгурской пещеры. Начато строительство асфальтированной дороги, которая подойдет непосредственно к пещере. Экскурсии проводятся также в пещерах Крывченская, Красная и Сатаплиа.
В настоящее время ведутся большие работы по благоустройству Анакопийской пещеры – одной из самых замечательных карстовых пещер Советского Союза. Скоро любители подземной экзотики смогут попасть в эту пещеру по специально созданному 800-метровому туннелю, по которому пойдут комфортабельные электропоезда.
Сейчас здесь прокладываются пешеходные дорожки, через глубокие колодцы перебрасываются ажурные мостики, вдоль глыбовых обвалов для лучшего обзора возводятся винтовые лестницы. Разноцветная подсветка сделает наиболее интересные участки Анакопийской пещеры еще более эффектными.
К пещере намечено провести асфальтированную дорогу, а также построить гостиницу и туристическую базу на 500 человек. Начаты проектировочные и изыскательские работы также по благоустройству некоторых других пещер Советского Союза, намечаемых для экскурсионного показа.
Разумеется, на это потребуются определенные капиталовложения. Между тем, как показывает опыт, при разумном и правильном использовании пещер эти затраты не только быстро окупаются, но и дают значительную прибыль.
В настоящее время Кунгурскую пещеру, например, ежегодно посещает около 200 тыс. человек. По предварительным подсчетам, Анакопийскую пещеру ежегодно смогут посещать 350–400 тыс. человек.
Полученные в результате широкого притока туристов средства можно будет использовать на дальнейшее оборудование пещер, а также на проведение научных спелеологических исследований.
Карстовые пещеры, отличающиеся нередко сложным морфологическим строением, богатством натечных форм и своеобразием подземного мира, являются уникальными памятниками природы и подлежат охране. И это не случайно.
Проникновение человека в подземный мир приводит иногда к печальным последствиям. Нередко человек походя уничтожает то, что природа творила многие тысячелетия. Некоторые давно посещаемые пещеры сильно пострадали от «экскурсантов». Все это заставляет обратить самое серьезное внимание на вопросы охраны пещер, которые имеют большое научное, прикладное и эстетическое значение.
Многие пещеры являются путями подземных карстовых вод, отличающихся высоким качеством и используемых для водоснабжения населенных пунктов. Пещеры – это своеобразные природные лаборатории, представляющие большую научную и познавательную ценность.
К сожалению, работа по охране пещер пока ведется недостаточно. Сейчас открыто много новых, в том числе очень интересных, пещер. Необходимо принять меры, с тем чтобы сохранить эти уникальные природные комплексы в первозданном виде для будущих поколений. Как видим значение пещер довольно широко, поэтому давайте охранять их.