Владимир Мальцев - Пещера мечты. Пещера судьбы
Отметим — именно незрелых. Подобные классификации более или менее работали, пока изучались главным образом пещеры Крыма, Кавказа или Урала — в которых любой минеральный агрегат сложнее сталактита был большой редкостью. Но в случае пещер, подобных Кап-Кутану, где сталактит любого типа — редкость, а в пещере растут именно всевозможные эксцентрики сотен разновидностей, попытка использовать нечто в этом роде обречена с самого начала. Рассмотрим небольшую аналогию. Пусть, скажем, некий биолог, описывая млекопитающих, начал с составления подробной и разветвленной классификации пород собак, оставив одну зарезервированную породу для всего того, что собаками не является. Что делать второму биологу, пытающемуся достроить остальную классификацию млекопитающих? Да еще чтобы она была равномерно столь же подробной, как для собак.
Если кто-то подумал, что я здесь по обыкновению утрирую — хрен там. Все обычные сталактиты, равно как и все сталагмиты, не говоря уж о «драпировках», стенных и покровных корках, и прочем разном — продукты одной и той же среды кристаллизации. А вот, скажем, «гипсовые цветы» — антолиты — уже существенно другой. Кораллиты — совсем третьей. И так далее. Не только струящаяся и капающая вода, но — тонкие пленки, «управляемые» капиллярными силами, тонкопористые субстраты, накапливающие и отдающие влагу по ходу сезонных циклов влажности, и многое другое. И особая ценность Кап-Кутана — в том, что в нем встречаются практически все возможные продукты практически всех известных сред и процессов. И это — обязывает.
В Степановском подходе равномерность построения классов выдерживается строго, за счет привязки к физике среды. Причем — только если им пользоваться «в чистом виде». Более или менее общепринятая сейчас за пределами нашей страны классификация Хилл и Форти, включившая в себя некоторые основы Степановской, в случае Кап-Кутана оказалась тоже бессильной. Если в классификации Максимовича удовлетворительно описываются «обычные» пещеры, то в этой — впридачу к «обычным» еще и пещеры так называемого рудного карста — маленькие полости в пределах рудных месторождений, в которых велико разнообразие минералов, но определяющую роль играет не физика, а химизм процессов. Степановский универсализм здесь потерялся за химическим разнообразием, а для описания того, что мы видим в пещерах Кугитанга, нужен именно универсализм.
* * *Итак, вернемся к нашим баранам. То есть натекам. А еще точнее, совсем даже не к натекам — настоящие натеки образуются исключительно из расплавов, которые для пещер (кроме ледяных) крайне нехарактерны. Тем не менее, придется пользоваться именно термином «натеки», потому что в русском языке нет такого удобного термина, как международный «speleothems» (который тоже весьма некорректен, но древнегреческое звучание — замечательная маскировка), а именовать их всякий раз чем-то типа «минеральных агрегатов пещер» просто неуклюже. Тем более, что реально корректная формулировка еще втрое более громоздка.
С термином самого верхнего уровня разобрались. Теперь разберемся с последовательностью. Здесь несколько проще — можно идти по пути природы. Кроме нескольких редчайших исключений, все, что растет в пещере, — растет из водных растворов. А по мере развития пещеры количество воды в ней постепенно уменьшается: сначала пещера затоплена целиком, потом остаются реки, потом — капель и лужи, потом — свободная вода исчезает, но остается связанная капиллярными силами, наконец — исчезает и она. То есть имеется заданная последовательность смены состояния среды кристаллизации — то, что и задает основную иерархию натеков. Разумеется, не все в природе линейно — во многих пещерах эта последовательность возникает неоднократно, причем на одних циклах она полная, на других — частичная, но особой роли это уже не играет.
* * *Первой «остановкой» на нашей цепочке будет пещера, затопленная целиком. Как известно из обычной минералогии, в полостях, целиком залитых питающим раствором, могут расти либо друзы кристаллов, либо друзы расщепленных кристаллов (обычно сферолитов). Рост сферолитов вместо кристаллов может возникать либо из-за примесей в растворе (как химических, так и механических), либо из-за высокой степени пересыщения. Друзы сферолитов (или сферолитовые корки) чаще всего называют почками — потому, что аналогия во внешнем облике со свиными почками возникает сразу. Друза — агрегат характерный. Кристаллозародыши, вначале хаотично нарастающие на субстрат, при росте стесняют друг друга, и — в их соревновании «выживают» только индивиды, направленные осью наискорейшего роста перпендикулярно поверхности. Этот конкурентный механизм, сразу отметим — лишь один из многих возможных — называется геометрическим отбором.
В принципе каждый минеральный агрегат растет на фоне так или иначе организованной конкуренции между слагающими его индивидами. При этом механизмы конкурентного отбора «консервируются» в структуре и текстуре агрегата, и — позволяют очень точно «вычислить» материнскую среду роста. Потому что в этом механизме всегда отображается структура массопереноса питающей среды. Если мы видим геометрический отбор в чистом виде, без всяких выделенных направлений, тенденций к ветвлению и др., - значит, массоперенос в материнской среде организуется исключительно путем диффузии. То есть — мы имеем дело со статичным раствором.
Красиво и здорово — но не для пещер. В общем случае. Потому, что в общем случае в затопленных пещерах может расти только минерал кальцит. А кальцит — минерал хитрый. Будучи по составу карбонатом кальция, он сам по себе в воде практически не растворим, а вот если в доступности найдется углекислый газ — расклад уже другой. Карбонат в реакции с водой и углекислым газом переходит в бикарбонат, растворимость которого выше на несколько порядков. При кристаллизации происходит обратный процесс — раствор должен иметь контакт с воздухом, содержащим меньше углекислого газа, чем было при создании раствора. Тогда и только тогда начнется дегазация — и начнет расти кальцит. Разумеется, все это верно для обычных температур. Для горячих растворов все по-другому.
Осмыслим. Скорость диффузии в неподвижном растворе мала, поэтому в обычной затопленной пещере кристаллизация кальцита не может происходить глубже нескольких метров под зеркалом воды (которое обязано присутствовать) — не позволит скорость газообмена. И потому — если мы видим друзы крупных кристаллов кальцита, целиком покрывающие затопленную галерею, — можно поручиться, что они выросли из когда-то затоплявших пещеру глубинных горячих вод. И то же самое — с друзами малорастворимых минералов.
