Публикации
в прессе
Научные
публикации
Воспоминания
и отчеты
Описания

Материалы гляциологических исследований,
вып. 40, 1980, М., Институт географии АН СССР.

Б.Р.Мавлюдов

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ СНЕЖНО-ЛЕДЯНЫХ НАКОПЛЕНИЙ
В ПРОПАСТИ СНЕЖНАЯ НА ЗАПАДНОМ КАВКАЗЕ


На территории СССР широко развиты пещеры, и многие из них имеют скопления снега и льда, расположенные, как правило, неглубоко от поверхности земли и недалеко от входа в пещеру [1 , З-6]. Однако в пропасти Снежной, находящейся в одном из южных отрогов Бзыбского хребта, снег и лед лежат, по-видимому, на одной из самых больших глубин и мире [2].

Вход в пропасть расположен на высоте около 2000 м над ур. моря. Общая глубина пропасти превышает 1280 м, а постоянные скопления снега и льда известны до глубины 200 м. На этой глубине расположен крупный зал размером 130х70 м и высотой более 40 м, получивший название Большого, где снег накапливается в виде конуса. Условно эту часть пропасти можно подразделить на верхнюю до глубины 150 м -- область транзита и нижнюю -- Большой зал, область накопления. Пропасть -- вертикальная карстовая пещерная система. Областью питания служит входной колодец глубиной 40 м, имеющий площадь по верхнему краю около 2000 м2, и прилегающие к нему склоны. Общая площадь снегосбора составляет около 5000 м2. Снег попадает в колодец непосредственно в момент выпадения и сползает с прилегающих крутых склонов. Сухая снежная крупа, как вода, стекает в колодец, образуя сливающиеся потоки микролавин. К середине февраля 1980 г. у входа в пропасть лежало около 3 м снега -- более 900 мм в слое воды. Кроме того, снег надувается во входной колодец во время метелей. О количестве наметаемого снега можно судить по тому, что расположенный рядом колодец глубиной 10 м уже в январе 1980 г. был целиком занесен снегом, т.е. 60-80% заполнившего его снега было наметено ветром. Возможно, что количество снега, попадающего в пропасть через входной колодец, может превышать 5-10 тыс.м2 при плотности 0,3-0,4 г/см3.

У дна входной колодец переходит в вертикальную трещину высотой 30-40 м и шириной 1-3 м. Вся нижняя часть трещины заполнена фирном и льдом, а сверху остается свободное пространство высотой 2-10 м. В нижней части трещины снег размывается паводковыми волами. Снег из входного колодца соскальзывает по проделанным водой каналам в нижней части трещины до тех пор, пока не закупорит их. В дальнейшем поступление снега в полость происходит по каналу в верхней части трещины. Заполнив все неровности по пути, снег поступает в Большой зал на вершину конуса. До глубины 450 м в пропасти отмечено нисходящее движение воздуха в течение всего года, поэтому накопление и движение снега вглубь происходит только при установившихся внешних отрицательных температурах, когда все поверхности в области транзита покроются тонкой корочкой льда. Под действием теплого нисходящего воздуха снег тает и перекристаллизовывается, образуя фирн. В местах значительных временных водотоков снег и фирн переходят в пузырчатый лед, заполняющий нижнюю часть трещин. Общий объем фирна и льда в области транзита превышает 10 тыс.м3.

Рис.1. План Большого зала пропасти Снежной и разрезы через фирново-ледяной конус. 1-- обрывы и их высота, 2 -- колодцы во льду и их глубина, 3 -- основные и вспомогательные горизонтали, 4 -- вершина конуса, 5 -- водокапы, 6 -- ледяные сталагмиты, 7 -- направление течения временных потоков, 8 -- места поглощения воды, 9 -- временные озера, 10 -- русловые отложения временного потока, 11 -- скопление обломков известняка, 12 -- отдельные обломки известняке, 13 -- обвальные накопления вне конуса, 14 -- валообразное поднятие, 15 -- вертикально стоящая плита известняка, 16 -- фирн и лед.

Область накопления представлена асимметричным фирново-ледяным конусом с площадью основания около 5000 м2 и высотой более 30 м, показанным на рис.1. Объем накоплений оценивается более чем в 50 тыс.м3. Максимальный диаметр конуса в основании достигает 100 м. Конус примерно на 75% сложен льдом, остальное приходится на долю фирна. Накопление снега происходит с конца декабря по март. В это время температуры воздуха в областях транзита и накопления постоянно отрицательны. С переходом к положительным температурам начинается таяние снега в глубине пещеры. Минеральные и другие инородные частицы скапливаются на поверхности тающего снега, образуя прослойки, маркирующие годовые слои. В толще фирна и льда таких слоев насчитывается около 500, т.е. возраст льда и основании конуса не менее полутысячи лет. Однако снег на конус поступает нерегулярно. Так, за период наблюдений с 1971 по 1980 гг. снег на конусе накапливался лишь трижды, а в остальные летние периоды стаивал целиком. Таким образом, можно предполагать, что возраст конуса значительно более 500 лет.
В конусе отмечено несколько вертикальных колодцев, образующихся под органными трубами и трещинами в потолке зала, откуда происходят сильные водокапы после дождей. Самый крупный колодец, пронизывающий конус насквозь, имеет глубину 23 м, диаметр в верхней его части равен 14м, в основании 7 м. Все мелкие колодцы имеют коническую сужающуюся книзу форму и небольшую глубину -- до 5 м. Лишь колодец в западной краевой части конуса при глубине 4 м достигает дна зала. Форма подошвы конуса неизвестна, но в краевых его частях у западного и южного подножий имеет место наклон пола от стен к центру.

В летнее время, особенно после дождей, в местах капели в фирне образуются мелкие лунки. Ими покрыта примерно половина поверхности конуса. Вода просачивается сквозь фирн, достигает льда, по нему стекает к подножию конуса и намерзает на лед, наращивая его. Поскольку температура в глубине конуса равна -0,1°С, по измерениям в феврале 1980 г., перекристаллизация фирна может происходить круглогодично. В то же время даже зимой зерна фирна покрыты пленкой воды. Скорость проникновения по ней красителя -- марганцово-кислого калия -- в толщу фирна, по измерениям 28 января 1980 г., достигала 2 см/час.

Кроме инфильтрационного льда значительный объем в пещере в зимнее время занимает конжеляционный лед. Наиболее развиты ледяные сталактиты, сталагмиты, ледяные кристаллы и покровный лед [7]. Сталактиты и сталагмиты находятся во всех участках полости с отрицательной температурой. Зимой нулевая изотерма проходит несколько глубже Большого зала. Наиболее крупные сталагмиты наблюдались в Ледяном зале Гвоздецкого на глубине около 100 м, где они к началу весны достигали высоты 2 м при толщине 10 - 15 см. Скорость их роста превышает 10 мм/сутки. В Ледяном зале у восточной стены в основании бокового хода к весне образуется замерзший водопад высотой до 3 м. Летом во льду на месте сталагмитов возникают уходящие вниз сужающиеся колодцы. В Большом зале сталактиты расположены почти по всей его периферии, а сталагмитов почти нет; лишь в пределах конуса отмечены единичные сталагмиты до 1 м высотой и 1 м в поперечнике. Вне конуса в Большом зале лед образуется в виде тонких прозрачных корок на обломках известняка, а также форм, похожих на грозди винограда в зоне разбрызгивания крупных водокапов. При удалении от водокапа лед приобретает ровную поверхность. На потолке и стенах хода до глубины 100 м встречаются ледяные пластинчатые кристаллы, достигающие 0,5 см, реже 1 см.

В южной части Большого зала в 10-15 м от края конуса расположено валообразное скопление обломков известняка, повышающееся к стенам зала. Возможно, это образование сложено из обломков, скатывавшихся по наклонной поверхности конуса в далеком прошлом, когда он был несколько больше. В северной части конуса наблюдаются скопления обломков известняка от 3 см до 3 м в поперечнике, аналогичные поверхностной морене ледников. Эти скопления занимают площадь около 150 м при мощности до 1,5 м.

В зимнее время температура воздуха в Большом зале опускается до -1,40 С, по измерениям 30-31 января 1980 г., и ее колебания сильно сглажены.

Рис. 2. Соотношение температуры на поверхности t, и в Большом зале пропасти Снежная t2, 0C в январе 1980 г.

Даже при резких колебаниях температуры на поверхности у входного отверстия, доходящих до 17°С, ее изменение в Большом зале составило лишь 1°С (рис.2).

Слой абляции с увеличением глубины полости уменьшается. Так, во входной части пропасти за теплый период с апреля по ноябрь тает до 25 м снега, что составляет в слое воды примерно 12000 мм, в южной части зала входного колодца -- соответственно 2 м и 1000 мм, в Большом зале -- 0,12 м, или 85 мм в слое воды. Такое различие объясняется тем, что летом во входном колодце воздействие теплого нисходящего воздуха намного больше, чем в Большом зале, куда воздух приходит уже значительно охлажденным. Кроме того, на снег во входном колодце воздействуют дожди и паводковые воды. Так, после ливня 26 июля 1979 г., когда за час выпало 56 мм осадков, во входной колодец шел поток с расходом 0,1 м3/сек и с температурой воды 10-12°С. За полчаса действия потока уровень снега в колодце понизился на 7-10 м. Факторами абляции для снежно-ледяного конуса являются лишь теплый и влажный воздух, а также редкая капель, так как солнечная радиация здесь полностью отсутствует, Периоды летней абляции во входном колодце и в Большом зале не совпадают во времени. Зимняя отрицательная температура устанавливается в Большом зале примерно на полмесяца -- месяц позже, чем во входном колодце, а положительной температура становится раньше, что связано с дополнительным притоком тепла от стен полости.

Начиная с 1971 г. в пещере отмечено значительное уменьшение количества снега и льда. На глубине 130-140 м у пункта Кривой колодец за этот период стаяло около 18 м снега и льда, в Ледяном зале 4-6 м. Несколько изменилась конфигурация ледяного конуса о Большом зале. При сравнении результатов полуинструментальных топографических съемок 1971 и 1980 гг. выяснилось, что за это время вследствие таяния снега и льда севepo-восточная часть Большого зала увеличилась примерно на 350 м. Значительно расширило и 23-метровый колодец в центре конуса. С 1978 г. снег на конус поступает из вновь протаявшего отверстия в потолке Большого зала, что привело к образованию нового снежного конуса вблизи восточной стены зала.

Ускоренное таяние снега и льда за последние 9 лет, вероятно, связано с тем, что во время первопрохождения пропасти спелеологами МГУ в 1971 г. был расчищен проход из Большого зала вглубь пещеры, который до этого был закрыт обломками известняка. Сразу усилился ток воздуха вглубь пропасти и турбулентный тепло- и влагообмен. Усиление абляции на поверхности конуса объясняется еще и тем, что появился свободный доступ для паводковых вод в Большой зал. После сильных ливней временные водотоки, не успевая поглощаться трещинами в известняках, концентрируются и стекают во входной колодец. Летом 1977 г. после чрезвычайно сильного ливня (по данным метеостанции Гагрский хребет на высоте 1644 м над ур. моря 17 августа выпало 156,1 мм осадков [8]) поток промыл всю нижнюю часть трещин под снегом и льдом, и вода получила свободный доступ в Большой зал. Теперь вода, но, успев остыть, достигает зала, где стекает по восточному склону конуса к его основанию и вдоль стены зала течет в северную его часть. Здесь образуется временное озеро площадью около 400 м2 и глубиной до 2 м. Максимальная глубина озера установлена по частицам гумуса и остаткам растений, прилипшим к стене. Время существования озера зависит от силы и продолжительности дождя, но не превышает нескольких десятков часов. Деятельностью временного озера в южной части конуса можно объяснить и появление во льду ниши глубиной около 3 м площадью около 50 м2. Наличие ледяных останцев грибовидной формы позволяет предположить, что временное озеро площадью до 500 м2 может образовываться и в западной части зала.

При выпадении более 10 мм жидких осадков гидросистема пропасти Снежной работает в паводковом режиме. При этом фронт паводка достигает глубины 700 м за 1-3 часа, уровень подземной реки поднимается на 1-2 м, а перед завалами, на глубинах 700 м и 1250 м, являющимися естественными плотинами, до 20-25 м; при этом расход воды в реке увеличивается в десятки раз. Продолжительность паводков возрастает за счет регулирующего действия более мелких полостей -- притоков с широким входом и узким выходом, завалов на водотоках, а также временных озер. Таким образом, временные озера в Большом зале пропасти -- одно из звеньев в цепи регуляторов паводкового стока.

Одним из интересных процессов в Большом зале является испарение льда и снега в зимнее время. Этот процесс еще не изучен, но замечено, что при влажности воздуха меньше насыщающей (относительная -- 91-99%) ледяные сталактиты и сталагмиты начинают интенсивно утоньшаться.

Итак, по объему накопления снега, фирна и льда, равному 60 тыс.м3, и по глубине их залегания пропасть Снежная уникальна. В ней четко выделяются три части: верхняя -- область поглощения снега, средняя, где происходит его транзит и нижняя -- областью накопления. Лед в пропасти имеет метаморфическое, инфильтрационное и конжеляционное происхождение. Количество слоев льда конуса в Большом зале указывает на его возраст не менее полутысячи лет.

ЛИТЕРАТУРА

1. Вахрушев Г.В. Ледяные пещеры в карбонатных породах Башкирии. -- Пещеры, № 12-13. Пермь, 1972.
2. Галактионов В.В., Глебов В.Ю., Захаров А.Л., Зверев М.М.,, Зинюков П.И., Мавлюдов Б.Р., Хабаровская М.В. Самая глубокая карстовая шахта Советского Союза. -- Землеведение, т.10(50), 1974.
3. Голод В.М., Голод М.П. Микроклимат гипсовых пещер Пинежья. -- В кн.: Пещеры Пинего-Северодвинской карстовой области. Л., 1974.
4. Дмитриев В.Б. Специфика колебаний пещерных ледников Кузнецкого Алатау. -- В сб.: Материалы гляциол. исслед. Хроника, обсуждения, вып.36. М., 1979.
5. Дублянский В.Н., Шутов Ю.И. Коррозионно-нивальные полости Горного Крыма. - Изв. Всес. геогр.об-ва, т. 99, № 2, 1967.
6. Кикнадэе Т.З. Карст массива Арабика. Тбилиси, "Мецниереба", 1972.
7. Максимович Г.А. Инструкция по изучению пещерного льда и ледяных пещер. - В сб.: Методика изучения карста, вып.9. Пермь, 1963.
8. Метеорологический ежемесячник, вып. 14, ч.2, № 8. Тбилиси, 1978.


SUMMARY

The Snezhnaya precipice is the deepest karst cave of the Soviet Union. It has the depth of 1280 m. Snow, firn and ice occur there down to the depth of 200 m. The zones of nourishment, transit and accumulation of snow as well as the mechanism of its penetration deep inside the cave are described. The volume of snow and ice in the cave amounts to 60 000 m. The age of glacio-nival cone in the Bolshoi (Large) Cavern (fig.1) is no less than 500 years. Metamorphic, infiltration and congelation types of ice are distinguished. In the northern part of the glacio-nival cone in the Bolshoi (Large) Cavern the deposits of limestone with the area of 150 m, similar to the debris on glacier surface were revealed. Glacio-nival deposits, decreased for the last 10 years, which is connected to better penetration of warm air and waters into the cave.



Кратко о пещере|исследователи| ad memoria|библиотека|архив|снаряжение|медаль
юбилейный вечер|перспективы

All Contents Copyright©2001-; Edition by Andrey Pilsky; Design by Andrey Makarov;
"Снежная"-XXX лет.