ГИДРАТАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В КУНГУРСКОЙ ЛЕДЯНОЙ ПЕЩЕРЕ

Аннотация

Кунгурская Ледяная пещера является эталонной спелеосистемой, заложенной в переслаивающихся сульфатных и карбонатных отложениях. Ледянопещерская пачка, в которой образованы карстовые пустоты, представлена в основном зернисто- кристаллическими и скрытокристаллическими ангидритами [3]. Гипсы распространены в меньшей степени - на контактах с карбонатными породами, заполняют трещины, слагают присклоновые участки, слагают выступающие сколы и поверхностный слой толщиной до 5 мм на ангидритах. Гидратация ангидритов широко распространенный процесс в пещере, проходя- щий двумя способами. Ненарушенная слоистость на контактах гипсов и ангидритов, реликты голубых ангидритов на свежих сколах, рассеченные огипсованными по тре- щинам зонами, отсутствие раздувов и деформаций по трещинам напластования свиде- тельствуют о метасоматическом замещении сульфата кальция без изменения объема породы. С другой стороны повсеместно отмечаются растрескавшиеся гипсово- ангидритовые глыбы, а также складки смятия внутри пластов гипсо-ангидритов, что свидетельствует об увеличении объема породы при гидратации. Наиболее огипсован- ные, увеличившие объем сульфатные породы в Кунгурской пещере обнаруживаются на участках, испытывающих напряжения растяжения вследствие прогибов пластов над подземными полостями [5]. Отдельные участки стен покрыты сетью гидратационных полигональных тре- щин, связанных со стрессом субвертикальной ориентировки. Длина трещин до 30-50 м, раскрытость до 5 см, глубина до 10 см. В большинстве случаев перпендикулярны на- пластованию, могут быть параллельными или пересекаться. Рентгеноструктурный анализ образцов гипсоангидритов, отобраных при проходке штольни из грота Вышка в Кунгурской пещере, показал значительную перестройку кристаллической структуры горной породы при процессах гидратации [4].Среди специфических черт гидратации мономинеральных ангидритовых толщ при микропетрографических исследованиях в Кунгурской пещере отмечены: «расшелушивание» реликтов ангидрита в гипсе по системам концентрических трещин, присутствие в гипсе приуроченных к глинистым прослойкам прожилков селенита, что свидетельствует о субвертикальном растяжении и расслоении по- роды [2]. Эксперимент по исследованию гидратации гипс-ангидритовых пород начался 05.04. 2013 г. Было отобраны монолитные штуфы невыщелоченных и невыветрелых гипсоангидритовых пород иренского горизонта кунгурского яруса из обрушенных по- род свода грота Дружбы Народов в центральной части Кунгурской пещеры. Образцы заложены в различных температурных зонах: зоне отрицательных, переходных и по- стоянных положительных вне пределов влияния паводковых и инфильтрационных вод. Проведено 5 циклов взвешиваний на аналитических весах с точностью до 0,0001 г. Статистического материала пока явно недостаточно. Однако отмечается устойчивое уменьшение веса для всех образцов. По результатам опытов А.И. Печеркина по гидратации с образцами ангидрита, помещенными в стальные стаканы с насыщенном раствором сульфата кальция и дис- тиллированной водой, в течение полутора лет при постоянной температуре 20оС отме- чалось уменьшение объемов систем ангидрит-вода в целом примерно на 3%, а также 30 ----------------------- Page 31----------------------- незначительное увеличение веса и объема образцов, что связано с разуплотнением гор- ной породы [4]. В Кунгурской пещере Дорофеевым Е.П. зафиксированы «зоны дробления» ангидритов за гротами Перепутье и Грязным [5]. На протяжении десятков метров поднимаются до потолка пещерных ходов нагромождения ангидритовых глыб. Различная их ориентировка указывает не на простое оседание кровли, а на явле- ние, аналогичное горным ударам в шахте. Не исключено, что «зоны дробления» появились в результате разрядки напряжений от гидратации ангидритов. Подобные взрывы, вызванные гидратацией ангидрита, описаны в штатах Техас, Оклахома и Нью-Мексико (США) вызвали дробление перекрывающих известняков на протя- жении 300 м [1]. Изучение особенностей развития гидратационных процессов Кунгурской пеще- ры позволит определить характер развития деформаций в различных температурных зонах.