Польові експедиційні дослідження підземних порожнин

Найактивніший і плідний період у дослідженнях підземних карстових порожнин – 60-80 роки ХХ ст. Провели топографічні, геологічні знімання, геохімічні, біоспелеологічні, мікрокліматичні та інші дослідження печер світу та України. Дякуючи дослідженням професійних спелеологів, науковців, спелеотуристів, ентузіастів і любителів печер, виявили нові порожнини, продовжили ходи відомих печер, пояснили особливості формування пустот, описали їхній підземний світ.

Під час польових експедиційних досліджень з’ясовують належність підземних порожнин до таких класифікаційних схем:

за генезисом:
- карстові,
- ерозійні,
- гравітаційні,
- абразійні,
- антропогенні та ін.;
закладені у породах:
- вапняках,
- гіпсах (рис. 3.5.10),
- крейді,
- кам’яних солях,
- а також вапнякових туфах, конгломератах, гранітах, базальтах, вулканічних породах, льоді;
а б
Рис. 3.5.10. Печери, закладені у:
а) вапняках (Постойна, Словенія);
б) гіпсах (Кришталева, Тернопільщина)
сформовані у зонах низхідної циркуляції вод – шахти, ущелини, вертикальні печери, складні форми частково з горизонтальними ходами, та у зонах висхідної циркуляції [12];
за розмірами:
- малі підземні утворення мають довжину до 10 м і площу до 20 м²,
- середні – до 100 м і до 250 м², відповідно,
- великі – до 500 м і до 1000 м²;
- велетенські – довжину 500 м і більше та площу 1000 м² і більше;
за глибиною розрізняють:
- колодязі,
- шахти;
печери за формою у розрізі:
- одноповерхові (горизонтальні, каскадні)
- багатоповерхові;
за нахилом підошви печери стосовно горизонту:
- горизонтальні,
- вертикальні,
- комбіновані,
- нахилені та
- складні (у тім числі багатоповерхові);
за формою у плані:
- лантухоподібні,
- коридорні,
- лабіринтові;
за мікрокліматом – статичні й динамічні, теплі та холодні (льодяні);
за наявністю води – сухі, обводнені, частково обводнені [11];
за кількістю отворів: наскрізні та не наскрізні (глухі). Наскрізні печери характеризуються одним і більше входами, які з’єднані хоча б з одним виходом. Здебільшого вони тунелеподібні або дугоподібні. Не наскрізні (глухі) утворення можуть мати один або декілька близько розташованих входів, ходи від яких заглиблюються у товщу порід, а виходу на поверхню не мають. Закінчуються глухі печери або системою дуже вузьких ходів і тріщин, або обвальними чи натічними утвореннями, що закупорюють її;
за складністю будови печери поділяють на:
- прості,
- розгалужені та
- лабіринтові.
У формуванні простих утворень визначальним чинником є локальне живлення, а другорядним – структура порід. В утворенні розгалужених систем головним чинником є існування декількох джерел живлення, а другорядним – дислокації порід (рис. 3.5.11). Лабіринтові підземні форми характеризуються багатьма ділянками живлення, лінійним стоком підземних вод, розвиваються у сильно дислокованих породах [19];

Рис. 3.5.11. Схема розгалуженої печери (Мамонтова, США)
за категоріями складності для проходження:
- обладнані,
- загальнодоступні та
- спортивні.
Обладнані печери мають деякі зручності – сходи, бетонні доріжки з поручнями, оглядові майданчики, спеціальну підсвітку, поряд з входом до печери розміщується служба сервісу (кафе, бар, сувенірні лотки), готелі (рис. 3.5.12). Це, наприклад, печера Кришталева. Загальнодоступні – неглибокі колодязі або похило-горизонтальні печери, для відвідин яких не потрібні спеціальне спорядження і тривала спортивна підготовка. Спортивні печери – для проходження потрібні спеціальні навики, технічні засоби (крім каски і джерела світла). Їх поділяють на дев’ять категорій складності: 1, 2А, 2Б, 3А, 3Б, 4А, 4Б, 5А, 5Б. Головний критерій для визначення категорії складності печери – тривалість подорожі, кількість перешкод на маршруті, їхня складність (завали, каменепади, лабіринти, вузькі лази й щілини, підземні озера й ріки, водоспади й сифони, похилі ділянки постійного зледеніння, стрімкі скельні ділянки, прямі стовбури колодязів і шахт глибиною понад 60 м). Якісний стрибок відбувається, коли переходять від 1 до 2А, від 2Б до 3А і т. д. Наприклад, печера першої категорії складності: для проходження потрібна мінімальна кількість допоміжних засобів, глибина колодязів не більше 40 м, вони сухі, прості для проходження; у горизонтальних печерах мають бути перешкоди: вузькості, ділянки нескладного скелелазіння або обводнені ділянки. Час проходження – 2-8 год. Загальна глибина – 20-100 м. Наприклад, сюди зачисляють печеру Млинки Чортківського району на Тернопільщині (рис. 3.5.13). Печери п’ятої категорії складності: безліч перешкод на трасі – ділянок складного лазіння, сифони, для них потрібна установка декількох підземних таборів. Час проходження – понад 18 днів, загальна глибина понад 1100 м. Наприклад, Озерна печера має категорію складності 2Б-3Б, Оптимістична – 2Б, вертикальна Дружба – 3А [24].

Рис. 3.5.12. Вертикальна обладнана печера (Трьохглазка, Крим)

Рис. 3.5.13. Горизонтальна печера першої категорії складності з вузькими лазами та вертикальними стінками (Млинки, Тернопільщина)

Під час вивчення підземних порожнин з’ясовують:

ступінь закарстованості та просторове поширення масиву порід, що карстуються, їхня потужність і витриманість за простяганням;
геологічну історію розвитку, наявність складчастих і розривних структур;
планове поширення порожнин – картування маловідомих і невідомих ходів, визначення протяжності печер;
петрографо-мінералогічний склад, фаціально-літологічні відміни, розчинність порід, наявність глинистих прошарків;
гідрогеологічні умови, особливості руху вод у карстовому масиві, насиченість вод вуглекислотою, концентрацію поверхневого стоку та його потрапляння у порожнини;
генетичний тип і величину тріщин у підземних ходах, їхню орієнтацію у просторі, збігання з простяганням головних і другорядних ходів;
морфометричні характеристики залів і переходів між ними;
наявність і параметри сифонів, колодязів, прямовисних стінок тощо.
у вапнякових печерах: ускладненість сталактитами¹, сталагмітами, сталагнатами, їхні типові й унікальні форми. У гіпсових печерах: скупчення кристалів – кількість, величина, приуроченість до стінок;
тип і потужність печерних відкладів – залишкових, обвальних, водних механічних, водних хемогенних, кріогенних, органогенних, особливості їхнього утворення [42];
мікрорельєф стінок печер (тріщини, виступи, складні форми);
наявність у печерах рік, водоспадів, озер, снігових конусів, їхні параметри;
температуру на вході та всередині печер;
підземний світ печер [4].

Терміни “сталактит” і “сталагміт” ввів у літературу 1655 р. данський натураліст Олао Ворм.
Сталактити (від грец. Stalaktites – “натік по краплі”) – це натічні-краплинні утворення, найчастіше кальциту (CaCO₃), що звисають зі стелі печери.
Сталагміти (від грец. Stalagmites – “крапля”) – це натічні-краплинні утворення, що ростуть у вигляді конусів з дна печер [57].
Сталагнати – карстові колони, утворені внаслідок з’єднання сталактитів і сталагмітів.

Для визначення поширення порід, що карстуються, застосовують середньота великомасштабні геологічні карти. Для з’ясування впливу тектонічних структур і активності неотектонічних рухів використовують карти розломно-блокової тектоніки, лінеаментів, планетарної та регіональної тріщинуватості, тектонічні і карти неотектоніки. Геологічну історію розвитку визначають за палеогеографічними картами. Розчинність порід, вміст у них кальциту знаходять у лабораторних умовах. Решта досліджень передбачає детальні польові знімання з використанням приладів для орієнтування, нівеліра, мірних стрічок, геологічного молотка, а також відповідного спелеологічного спорядження.