Лаборатория геологии техногенных процессов
Горбунова К.А., Дорофеев Е.П., Минькевич И.И., Максимович Н.Г. Исследование процесса растворения гипса и ангидрита в пещере // Карстово-спелеологические исследования, использование и охрана закарстованных территорий и пещер Западного Кавказа: Тез. докл. 2 регион. карстолого-спелеологического совещ.- Сочи, 1988.-С.16-17. /0,1/
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАСТВОРЕНИЯ ГИПСА И АНГИДРИТА В ПЕЩЕРЕ
К. А. ГОРБУНОВА, Е. П. ДОРОФЕЕВ, И. И. МИНЬКЕБИЧ, Н. Г. МАКСИМОВИЧ
Лабораторные эксперименты не учитывают изменение условий и факторов, влияющих на растворение породы в течение длительного времени. В 1983 г. в Кунгурской ледяной пещере Пермским университетом и Кунгурским стационаром УНЦ АН СССР начато исследование условий растворения образцов гипса и ангидрита карстовыми водами, близкими к насыщению их сульфатом кальция. Проводимые в пещере режимные метеорологические, гидрогеологические и гидрохимические наблюдения позволили учесть влияние сезонных факторов на процесс растворения породы.
Горизонтальная с ветровым режимом пещера приурочена к гипсоангидритовой ледяно-пещерской пачке иренского горизонта кунгурского яруса. Гидрохимический фон ее охарактеризован более чем 500 химическими анализами воды и льда. Минерализация капели составляет 0,7—2,3 г/л, озерных вод 2,0—2,4 г/л при значительном преобладании сульфата кальция. Аналогичный состав и минерализацию 2,2 г/л имеет вода из скважины в гроте Руины.
Образцы монолитных, не подверженных выщелачиванию и выветриванию гипсо-ангидритовых пород иренского гори зонта кунгурского яруса размером 5x5x1,5 см были подвешены на капроновой леске в подземно-проточном озере грота Длинный на глубине 0,5—0,7 м. Минеральный состав образцов определен рентгенометрически. Описание шлифов выполнено 3. А. Созыкиной. Взвешивание образцов производилось перед установкой 01.06.83 и в последующие периоды после двух- трехдневного высушивания при комнатной температуре.
За период наблюдений, равный 1473 суткам, вес всех образцов уменьшился на 15—24% первоначального. Наименьшая потеря веса отмечена для гипса (100%) равномерно-зернистого, мелкозернистого, плотного; наибольшая — для ангидрида (92%) с доломитом (18%), разнозернистого, в основной массе мелкозернистого с включением зерен размером до 3 мм. На скорость растворения в данном случае влияют структура и минеральный состав образцов. Минеральные неоднородности (наличие доломита в ангидрите) являются причиной избирательного растворения. На поверхности таких образцов появились каверны глубиной до 0,5 см, поперечником более 3 см.
Растворение образцов происходило в сульфатно-кальциевой воде с минерализацией 2,1—2,5 г/л, содержанием сульфатного иона 1,3—1,6 г/л. Соответственно изменяется и дефицит насыщения карстовых вод сульфатом кальция. Температура воды составляла от +3,0 до +4,4° С. Эти параметры подвержены сезонным колебаниям.
В результате проведенных исследований установлено, что процесс растворения гипса и ангидрита подземными водами носит сезонный характер и контролируется изменениями величины дефицита насыщения воды сульфатом кальция. Скорость растворения возрастает во времени. Растворение породы имеет избирательный характер и определяется структурой, текстурой, составом минеральных зерен, включением менее растворимых примесей. Одновременно с растворением протекают гидратация ангидрита, гидрогенное минералообразование и залечивание микротрещин селенитом.
В карстующемся массиве процесс растворения изменяется с глубиной: в зоне вертикальной циркуляции — эпизодический слабоминерализованными водами, зоне сезонных колебаний уровня карстовых вод — сезонный водами колеблющейся минерализации и зоне карстовых вод — постоянный, периодически затухающий, водами, близкими к насыщению их сульфатом кальция. Длительный эксперимент в Кунгурской пещере позволил выявить некоторые природные факторы, влияющие на растворение пород, что может быть использовано при прогнозе активности карста.
|
|
|
