Н. Г. Максимович

КАРБОНАТНЫЕ СТАЛАКТИТЫ И СТАЛАГМИТЫ

В ПОДВАЛЕ МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

Карбонатные сталактиты и сталагмиты образуются не только в пещерах. Сталактиты известны и в искусственных сооружениях из бетона или сцементированных строительных материалов. Это потерны плотин, мосты, стены сооружений [12]. В 1888 г. Н. Карножицкий описал сталактиты на cводе Рюриковской крепости в Старой Ладоге. Они были более детально изучены А. Н. Чураковым, который также описал сталактиты под Троицким мостом в Петербурге и в нишах Шлиcсельбургской крепости [6, 7, 11]. А. Е. Ферсман сообщал, что в дворцовых подвалах Петродворца за 10 лет выросли белоснежные сталактиты длиной до 1 м. Под Кировским мостом в Ленинграде ежегодно вырастают нежные сосульки известковых натеков [8]. Сталактиты обнаружены в подвале Парижского вокзала, а сталактитоподобные образования в Вене на крыше парламента и на памятнике Моцарту.

В Свердловске белые и желтоватые натеки возникли на каменных сводах двух арок моста плотины на ул. Ленина. Они образовались за счет растворения цемента, Скрепляющего гранитную кладку моста и плотины и имели длину до 25- 30 см. Сталактиты были установлены под мостами через р. Исеть по улицам Малышева, Куйбышева и Декабристов. Наиболее крупные натеки были под мостом по ул. Декабристов, а наименьшие - на бетонных сводах моста по ул. Куйбышева, который был сравнительно недавно реставрирован. Сталактиты также были обнаружены на потолке моечного отделения одной из бань. Они были сплошные с едва заметным капиллярным каналом внутри. В подземелье по ул. Мамина-Сибиряка потолок и стены были покрыты натечной корой и сталактитами [5].

Сталактиты длиной 3-4 см и диаметром до 1 см известны в потерне плотины Камской ГЭС. Автор в 1966 г. наблюдал под небольшим бетонным железнодорожным мостом в районе с. Усть-Кишерть (Пермская обл.) более десятка серых трубчатых сталактитов (рис. 1). Из описанных пяти длиной 0,8-1,1 см, диаметром 0,4-0,7 см три полые с каналами диаметром 0,3-0,4 см, а у двух других канал заполнен. В 1975 г. под этим же мостом были обнаружены ряд сталактитов, а также известковая кора на своде и стенах. Самый длинный из них конический. Длина его 4,5 см, верхний диаметр 1 см, нижний диаметр 0,6 см, диаметр канала 0,3 см. Большинство, сталактитов цилиндрические. Самый длинный из них достигает 3,9 см. Его диаметр 0,5 см, диаметр канала 0,3 см.

Рис. 1. Сталактиты под мостсм в районе с. Усть-Кишерть

В Крыму в 1974 г. на потолке тоннеля под плотиной и водохранилищем автор наблюдал несколько сталактитов длиной до 15 см, диаметром до 1 см.

Во всех описанных случаях отмечены только сталактиты. Поэтому особый интерес представляет находка под зданием Московского университета не только сталактитов, но и сталагмитов, а также известковой коры. Уникальность этой находки видна из таблицы 1, где сведены известные автору данные о находках натеков в искусственных сооружениях.

Таблица 1

Натечные образования в различных сооружениях

Сооружения	Сталактиты, длина, см	Сталагмиты, высота, см	Карбонатная кора на стенах и потолках
Крепости
Рюриковская, Старая Ладога	+
Шлиссельбургская	+
Мосты
Кировский, Ленинград	+
Железнодорожный, с. Усть-Кишерть, Пермская обл.	4,5		+
Свердловск
ул. Малышева	+
ул. Куйбышева	+
ул. Декабристов	+
плотина, ул. Ленина	25-30
Подвалы
Дворец, Петродворец	100
Подземелье, Свердловск	+
Московский университет	405	20	+
Вокзал Париж	+		+
Прочие сооружения
Потолок бани, Свердловск	+
Потерна Камской ГЭС	3-4
Потерна Павловской ГЭС *	3-4
Тоннель Крым	15
Крыша парламента, Вена	+
Памятник Моцарту, Вена	+

* Сообщение В. И. Мартина

Известковые натеки под Московским университетом

Весной 1974 г. студентами геологического факультета МГУ В. О. Источниковым, А. П. Пацекиным и автором в одном из подвальных помещений главного здания Московского университета на Ленинских горах были обнаружены значительные количества разнообразных карбонатных сталактитов,

Рис. 2. Соотношение длины и верхнего диаметра сталактитов

сталагмитов, а также известковой коры на стенах, потолке и полу.

Сталактиты. Для исследования отобраны различные типы сталактитов (рис. 2, 3).

1. Самый длинный найден на полу подвала. По-видимому он отломился вследствие своей хрупкости. Цвет желтый, в срезе белый. Длина 40,5 см, поперечник эллипсоидальный с диаметром 2,3-2,5 см. В середине наблюдается канал с поперечником 0,3 см, который прослеживается через весь натек. В по перечном разрезе четко выделяются концентрические слои. Их насчитывается около 20. Поверхность натека непрочная, крошится и известь прилипает к рукам.

Рис. 3. Различные виды сталактитов

Таблица 2

Размеры сталактитов, см

	№		Цвет		Длина		Диаметр				Диаметр
							вверху		внизу		канала
	1		2		3		4		5		6
	5		Б		13,8		1,9		1,4		0,4
	6		Ж, К		13,4		1,7		0,8		0,5
	7		Ж, С		11,8		1,4		0,7		0,4
	8		Б, С, Ж		11,7		1,7		1,1		0,4
	9		К		11,5		1,4		0,6		0,4
	10		Б, К		11,5		1,7		1,0		0,4
	11		Б		11,5		1,6		1,3		0,4
	12		Б, Ж		10,9		1,2		0,7		0,3
	13		Б, Ж		10,6		1,4		1,0		0,4
	14		Ж, К		9,6		1,6		0,7		0,4
	15		Ж, К		9,1		1,1		0,6		0,4
	16		Б, Ж		8,6		1,2		0,6		0,4
	17		Ж, К		8,5		0,6		0,6		0,3
	18		Б, С		8,5		1,7		1,0		0,4
	19		К		8,2		2,0		0.6		0,4
	20		С, Ж		8,1		1,7		0,7		0,3
	21		С, К		7,8		1,4		1,0		0,4
	22		Б		7,8		1,0		0,6		0,3
	23		Ж		7,2		1,0		0,6		0,3
	24		Ж, Б		7,2		2,1		1,0		0,3
	25		Ж, К		7,2		1,0		0,6		0,3
	26		Ж, К		7,1		0,9		0,7		0,3
	27		Б, С		6,5		0,9		0,6		0,3
	28		Б, С, Ж		6,5		0,8		0,7		0,3
	29		Б, Ж		6,4		0,9		0,6		0,4
	30		Ж, К		6,4		0,6		0,6		0,4
	31		Б, Ж		6,0		1,0		0,6		0,3
	32		С, Ж		5,8		1.1		0,8		0,3
	33		С, Ж		5,7		0,7		0,7		0,4
	34		Б, С		5,6		0,9		0,7		0,3
	35		Б, С		5,5		0,8		0,6		0,3
36		Ж		5,4		1,5		0,5		0,4
37		Б, С,		4,8		1,4		1,0		0,3
38		Б, Ж, К,		4,8		0,8		0,6		0,4
39		С		4,8		0,9		0,8		0,3
40		Б, С		4,6		0,8		0,7		0,3
41		Ж, С		4,4		1,1		0,9		0,3
42		Ж, С		4,3		0,8		0,6		0,3
43		Б, С		4,2		1,1		0,8		0,2
44		Б, Ж		3,7		0,6		0,5		0,4
45		Б, Ж		3,1		0,9		0,5		0,2
46		Б, С		2,1		0,8		0,6		-

Примечание. Б - белый, Ж - желтый, К - коричневый, С - серый.

2. Сталактит сложной конусообразной формы. Он был прикреплен к потолку, а также сбоку к стене. Длина 20,8 см. диаметр эллипсоидального сечения вверху 5X2,8 см, внизу 1,8X1 см. Канал в верхней части диаметром 0,4 см прослеживается на глубину 15,5 см. Цвет белый, местами желтоватый, покрыт блестящей коркой. В продольном разрезе наблюдается 21 валикообразное кольцевое утолщение высотой 0,2-0,3 см.

3-4. Два сталактита с общим основанием, росшие на деревянной опалубке бетонной балки. Первый обычный, цилиндрический, длиной 1,7 см и диаметром 0,5 см, полый. Более интересен второй, изогнутый под углом 120°. Суммарная длина его 3 см, диаметр 1 см, полый. Изгиб натека вызван тем, что доска, на которой он рос, прогнила и отклонилась от горизонтального положения. Данные об остальных сталактитах приведены в таблице 2.

47. Плоский сталактит - флаг. Он образовался в месте поступления воды с потолка, которая стекала по выступу стены. Длина 31 см, ширина вверху 4,5 см, посередине 8,3 см, внизу 5,4 см; толщина вверху 1,8 см, внизу 0,6 см. Цвет белый, желтоватый. Интересен поперечный разрез натека. Он представляет серию вложенных друг в друга серпообразных слоев, (рис. 4). Поверхность ребристая, ожелезненная, с микрогурами на ребре.

48. Сталактит - флаг, переходящий в конический. Он был прикреплен к наклонной части деревянной опалубки. Толщина в верхней части 1 см, ширина 5 см. Нижняя часть имеет эллипсоидальное сечение с размерами 2,3 и 1,9 см. Поперечный разрез в верхней части аналогичен сталактиту 47, в нижней части слоистость вертикальная, в поперечном сечении эллипсоидальная. Цвет желто-коричневый.

Сталагмиты представлены несколькими разновидностями (рис. 5).

1. Сталагмит конусообразный. Наибольшая длина 20 см, диаметр основания 5,3 см, диаметр верхней части 2,7 см. Цвет от светло-желтого до коричневого. Сталагмит был прикреплен не только нижней частью. В 6,5 см от вершины имеется выступ, который также служил местом прикрепления. Поверхность ребристая, с микрогурами. Имеется 21 ребро высотой до 0,3 см. Основание натека массивное. Внутри основания находятся сцементированные карбонатом кальция куски дерева, упавшие с потолка сталактиты, куски известковой коры.

2. Плоский сталагмит серовато-желтого цвета. Высота 10,4 см, поперечное сечение эллипсоидальное: у основания 3,1X5 см, в верхней части 1,6X1,8 см. Вверху имеется два углубления в месте падения капель. Глубина их около 0,8 см.

3. Сталагмит конический с двумя вершинами - основной и боковой. Высота 12,2 см, диаметр основания конической части 4,5 см: Вершина заканчивается острием. Цвет серозато-желтый. Поверхность ребристая, имеет 11 горизонтальных выступов.

Рис. 4. Горизонтальный срез сталактита-флага

4. Сталагмит неправильной формы (изогнутый конус). Высота 8,6 см, наибольший диаметр в основании конусной части - 5,1 см, наименьший - 4 см. Диаметр вблизи вершины 3,1 см. Цвет от белого до желто-коричневого. Имеет 9 го ризонтальных выступов. Основание массивное, с погребенным в карбонате кальция сталактитом и куском дерева.

Рис. 5. Различные виды сталагмитов. Фотографии 1, 3-5 А. Маринина

5. Конический сталагмит с углублением 0,4 см в месте капежа воды. Длина 10,3 см, диаметр в основании конусообразной части 3,1 см. Цвет белый, серый до желтого. Поверхность ребристая, число горизонтальных ребер 8.

6. Конусообразный уплощенный сталагмит высотой 9 см с эллипсоидальным сечением - у основания 5,7X3,9 см, на плоской вершине 2,8x2,2 см. Цвет белый, серый, желтый. Число горизонтальных ребер 9. Среди концентрических слоев основания 3-4 средних слоя серокоричневые в отличие от окружающих их светло-желтых.

7. Цилиндрический сталагмит высотой 6 см, диаметром 4 см. Цвет серый, в срезе белый и желтый.

По длине рассмотренные сталактиты и сталагмиты относятся к 4-5 классам - небольшим и малым [3].

Известковая кора покрывает местами стены и потолок подвала. Толщина настенной коры 2,4 см, количество слоев до 20. Цвет белый, желтый. Кора на потолке толщиной до 0,4 см, белая, местами желтоватая. Поверхность неровная.

Условия образования натеков

Рассмотренные натеки образовались в результате растворения агрессивными талыми и дождевыми водами бетона и цемента свода подвала. Проникновению воды способствовало наличие над потолком подвала мостовой, сложенной небольшими камнями, скрепленными цементом. Наибольшее количество натеков приурочено к стыку бетонных плит кровли подвала. Натеки образуются в теплый период года. В марте 1974 г. рост натеков не наблюдался - на концах сталактитов были небольшие сосульки льда. Потолок подвала в это время был покрыт ледяной корой толщиной более 1 см.

16 апреля автором была отобрана проба воды, капающей с потолка. Химический анализ воды, выполненный в лаборатории кафедры гидрогеологии МГУ Н. И. Тяпкиной, показал следующее (мг/л): Са - 6,8; Mg -0,6; Na -630,0; SO4 - 18,0; Cl -898; HCO3 -58,6; CO3 -33,6; NH4-1,1; NO2 - 1,1; Fe2+- н. о.; Вода относится к необычной хлоридно-натриево-гидрокарбонатной гидрохимической фации. Формула Курлова:

 Температура 8°С; рН-7,9

В пещере Домица (Чехословакия) натеки образуются при рН - 7,5 [1]. Высокая минерализация и преобладание ионов натрия и хлора в воде, по-видимому, обусловлено тем, что для борьбы с гололедом проезжая часть над подвалом посыпается поваренной солью.

Спектральные анализы натеков, произведенные в гидрогеохимической лаборатории Пермского университета А. Г. Ермаковой, указывают на содержание бария более 1% и стронция 1-3%.

Возраст сталактитов и сталагмитов не превышает 21 год, так как строительство Московского университета было закончено в 1953 г. Наибольшая длина сталактитов 40,5 см. Значит наибольшая скорость роста не менее 2 см/год. Для сравнения приведем данные о скорости роста сталактитов в подвалах и пещерах (табл. 3).

Таблица 3

Скорость роста сталактитов

Подвалы, пещеры, шахты	Длина или прирост, мм	Количество лет	Скорость роста, мм/год	Литературный источник
1. Подвал под зданием МГУ	405	21	19
2. Подвал дворца в Петродворце	1000	10	100	8
3. Березниковский калийный рудник (соляные сталактиты)	1-3 м	-	0,53 мм/час	4
4. Пещеры	-	-	170-350*	12
5. Пещера Нью-Митчел-стон, Ирландия	80	36	2,2	2
6. Пещера Имре Вашш, Венгрия	-	-	6	2

* По-видимому опечатка, цифры преувеличены в 10 раз.

В зависимости от источника питания (инфильтрация или конденсация), величины притока, химического состава воды, других условий, сталактиты растут с различной скоростью. Наиболее быстро образуются соляные сталактиты в рудниках. Конденсационные рассолы дают главным образом конусовидные сталактиты длиной не более 20-25 см и диаметром в основании 2-3 см. Скорость их роста 0,1-0,2 мм/час. Первичные рассолы образуют трубчатые сталактиты диаметром 6-10 мм и длиной от 0,25 до 1-3 м. Скорость роста 0,09- 0,53 мм/час [4].

В подвалах карбонатные сталактиты растут со скоростью до 100 мм/год. В пещерах скорость роста составляет доли миллиметра в год, а при наиболее благоприятных условиях у трубчатых сталактитов (брчки) она составляет несколько миллиметров в год.

ЛИТЕРАТУРА

1. Максимович Г. А. Основы карстоведения, т. 1, гл. VII, Отложения пещер, Пермь, 1963.

2. Максимович Г. А. Генетический ряд натечных образований пещер (карбонатный спелеолитогенез). Пещеры, вып. 5(6), Пермь, 1965.

3. Максимович Г. А. Морфометрическое деление натечных образований пещер. Вопросы карстоведения, вып. II, Пермь, 1970. 

4. Максимович Г. А., Бельтюков Г. В. Соляные натечные образования горных выработок. Пещеры, вып. 6(7), Пермь, 1966.

5.Савенко.Е. В. Сталактиты в Свердловске. Уральский следопыт, № 3, Свердловск, 1967.

6 Ферсман А. Е. К вопросу об образовании сталактитов. Природа №2, 1916.

7 Ферсман А. Е. К вопросу об образовании сталактитов. Избр. труды, 1, Изд. АН СССР, М., 1952.

8. Ферсман А. Е. Занимательная минералогия. Камень в пещерах. Свердловское кн. изд-во, 1954.

9. Чирвинский Н. П. К истории изучения карбонатных сталактито-сталагмитовых образований пещер. Уч. зап. Пермск. ун-та, т. 9, вып. 1, 1955.

10. Чирвинский Н. П. К петрографической характеристике сталактитов из некоторых пещер в центральной части Кизеловского каменноугольного бассейна. Уч. зап. Пермск. ун-та, т. 10, вып. 2, 1956.

11. Чураков А. Н. К вопросу о структуре и росте трубчатых сталактитов. Тр. СПб. общ. ест., т. 35, вып. 5, 1912.

12. Чухров Ф. В. Коллоиды в земной коре. Натечные агрегаты. Изд. АН СССР, М., 1955.

13. Шерстюков Н. М. Петрографические исследования карстовых образований. Тр. Всес. Пром. Акад. цветн. метал., вып. 3, 1940.