logo
Главная История Структура Разработки Лаборатории Контакты

Лаборатория геологии техногенных процессов
Cотрудники Список публикаций Места работ
Молоштанова Н.Е., Максимович Н.Г., Назарова У.В. Минеральный состав отложений Кунгурской ледяной пещеры // Пещеры: Межвуз. сб. науч. тр. / Перм. ун-т. - Пермь, 2001. - Вып.27/28. - С.116 - 128.

МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ ОТЛОЖЕНИЙ КУНГУРСКОЙ ЛЕДЯНОЙ ПЕЩЕРЫ
Н. Е. Молоштанова, Н. Г. Максимович, У. В. Назарова

MINERAL COMPOSITION OF KUNGUR ICE CAVE DEPOSITS

N. Е. Moloshtanova, N. G. Maksimovich, U. V. Nazarova

Research of minerals in deposits Kungur ice cave has allowed to place (install), that the character of processes formation minerals in modern cfve to circumstances is a parameter of activity karst. Processes of dissolution, gidratation carbonat and sulfat formation minerals in Kungur cave specifies an active phase of its evolution.
Минералого-петрографические исследования отложений Кунгурской пещеры, проводившиеся в 60-90-е гг. [1-20], позволили установить, что их основная часть формировалась за счет разрушения материнских пород (ангидритов, известняков, доломитов). Второстепенным источником их образования в пещере служат рыхлые покровные отложения, поступающие через органные трубы и, возможно, речные отложения, попадающие в пещеру в половодье. Часть отложений имеет антропогенное происхождение [6].
Согласно классификации К. А. Горбуновой [7] все минеральные образования в составе пещерных отложений можно подразделить на слабо преобразованные коренные породы (следы физико-химического выветривания отмечаются только на их поверхности или по трещинам), и сильно измененные породы (первичные структуры, текстуры и минеральный состав сохранились в виде реликтов). Физико-химическое преобразование пород в процессе формирования пещеры сопровождается появлением новых отложений, при изучении генезиса которых необходимо установить источники компонентов осадка, способы их переноса и механизм осадконакопления.
В Кунгурской пещере распространены обломочные, глинистые, химические и в меньшей степени, биохимические, органические и техногенные отложения. Преобладают гравитационный, водный и криогенный способы переноса компонентов осадка, а механизм осадконакопления определяется фациальной обстановкой пещерного пространства.
С известной долей условности можно выделить гроты или зоны гротов с различным механизмом осадконакопления и минералообразования: зоны обрушения; зоны гротов под органными трубами; зоны контакта коренных пород с отложениями, сформировавшимися в процессе физического выветривания; зоны гротов с насыщенными растворами; гроты с озерами; гроты с отрицательной температурой; зоны гротов с интенсивной капелью; зоны гротов с повышенной концентрацией аэрозольных частиц; зоны гротов с проложенными туристическими маршрутами. Каждая фациальная обстановка характеризуется определенным набором минералов.
Зоны обрушения. Для них характерны в основном гравитационные отложения разной размерности (глыбы, щебень, дресва), в той или иной мере обогащенные глиной [9, 20]; в настоящей работе они не рассматриваются.
Зоны гротов под органными трубами. Отложения осыпей под органными трубами формируются под влиянием гравитационных процессов (обрушение обломков пород, слагающих стены и потолок органных труб, перемещение их под влиянием собственной силы тяжести); механического воздействия капающей воды на обломочный материал; частичного растворения минералов в горных породах под влиянием агрессивных растворов; физико-химического выветривания обломочного материала; кристаллизации новообразований в пустотах и в кавернах, возникших в процессе частичного растворения, а также на поверхности обломков; заполнения каверн глинистым и другим материалом. В результате всех этих процессов в осыпях формируются конкреции и связанные с ними секреции, а также «окатыши» — обломки пород размером меньше 5 см, возникшие под воздействием капающей воды. Для них характерна округлая или неправильная форма со сглаженными поверхностями и пористо-кавернозная текстура. Состав окатышей доломитовый или известковый с пелитоморфной или микрозернистой структурой.
Некоторые окатыши под влиянием эффекта слипания глинистых частиц, насыщенных доломитовой «мукой» или кальцитом, образуют непрочные стяжения неправильной формы. Иногда в промежутках между слипшимися окатышами в стяжениях формируется гипс пластинчатой формы. Пустоты пор и каверн окатышей, расположенных в верхней зоне осыпей, заполнены глинистым материалом иногда с примесью гидроокислов железа и терригенного материала в виде единичных окатанных и полуокатанных зерен кварца размером 0,01 -0,05 мм.
По мере смещения окатышей вниз по склону осыпей из зоны капели в менее влажные зоны в полостях начинается процесс кристаллизации кальцита, гипса, реже — целестина.
Изучение отложений осыпей проводилось визуально, с помощью рентгеноструктурного анализа (РСА) и под микроскопом в шлифах. При визуальном описании образцов отмечались окраска, внешний облик, крепость, трещиноватость, и другие признаки. Под микроскопом определялись структуры исследуемых образцов, уточнялся их минеральный состав, форма и размер зёрен породообразующих минералов, их взаимоотношение и особенности преобразования минералов (следы растворения, перекристаллизация, отложение новообразований и т. д.).
На поверхности осыпей наблюдаются новообразования, состоящие из мелких угловатых обломков размером от 2-12 мм, слабо сцементированные глинисто-карбонатным материалом, гипсом, реже — кальцитом. Состав обломков разнообразный: ангидрит, доломит, известняк, иногда — комочки глины, насыщенные алевритистой примесью. Эти новообразования описаны нами как стяжения [7]. При исследовании в шлифе под микроскопом установлено, что обломки доломита и известняков чаще всего характеризуются оолитовой структурой. Строение ооидов однородное или зональное. Зональность обусловлена чередованием пелитоморфных и мелкозернистых концентрически расположенных слойков карбонатного материала. Центральная часть ооидов иногда пустая.
В одном из стяжений, обнаруженном Е. П. Дорофеевым в гроте Крестовый, установлены новообразования целестина. Он приурочен к желвакообразной кальцитовой секреции неправильной формы размером 21×32 мм. Структура стяжения изменяется от мелкозернистой до пелитоморфной, текстура пористо-кавернозная (размеры пустот 0,3-2,5 мм), комковатая, участками брекчиевидная. Стяжение представляет собой брекчию, сложенную несколькими окатышами коренных пород, сцементированных новообразованиями мелко- и микрозернистого кальцита. На это указывают пелитоморфные структуры отдельных комочков в центральной части, постепенно переходящие в микрозернистый кальцит на периферии, где размер зерен кальцита составляет 0,005-0,01 мм.
Рис.1. Электронная микрофотография. Четко видны рельефные зерна целестина

Рис.1. Электронная микрофотография. Четко видны рельефные зерна целестина

На фоне кальцита четко выделяются неправильные агрегаты, вероятно, заполнявшие часть пористо-кавернозного пространства (до 30%), представленные кристаллами целестина столбчатой, короткопризматической или, реже, неправильной формы размером 0,2-0,4 мм (рис. 1). Ранее возможность нахождения целестина в отложениях Кунгурской пещеры только предполагалась [14], так как в зонах гипергенеза и эпигенеза стронций обладает высокой подвижностью, по химическим свойствам он близок к кальцию и часто его изоморфно замещает. Выделения целестина в форме новообразований установлены еще в четырех пробах, отобранных из отложений Кунгурской пещеры.
Зоны контакта коренных пород с отложениями, сформировавшимися в процессе физического выветривания. Рыхлые грубодисперсные псаммито-мелко-псефитовые осыпи, накапливающиеся в трещинах и нишах у подножия стенок гротов, представляют собой полиминеральные образования. Они состоят в основном из остаточных продуктов физико-химического выветривания пород, слагающих стены и своды полостей.
В стенах гротов хорошо видны контакты гипса и доломитовых пачек. Здесь встречаются прослои селенита толщиной до 2-5 см. Формирование кристаллов гипса в твердой среде происходило на участках, где давление окружающих пород было меньше критического, гидратация вызывала увеличение объема исходного вещества — «разбухание», сопровождающееся пластическими деформациями, расслоением, образованием трещин. Зарождающиеся вторичные таблитчатые кристаллы гипса росли, отодвигая посторонние включения на периферию. В результате появлялись прозрачные и полупрозрачные пластины до 10 см и более в поперечнике, вкрапленные в белый мелкозернистый гипс (ход Хрустальный). К западу от грота Вышка разрушенные прослои селенита образуют на полу некоторых ходов блестящие россыпи шестоватых кристаллов.
На контактах гипсов с известняково-доломитовыми породами встречены вкрапления таблитчатого гипса размером до 2 см. В гротах Бриллиантовом. Полярном, Вышка II, Хрустальный обнаружено марьино стекло. Отдельные кристаллы достигают 30 см в длину. Цвет белый, розовый, зеленоватый, серый. Некоторые кристаллы представляют чистый оптический гипс.
В гротах Географов, Перепутье, Вышке, Великан и в проходе за Бирюзовым озером обнаружены игольчатые кристаллы гипса. Длина их достигает 3 см, толщина 0,2 см. Чаще встречаются плоские иглы с прямоугольной вершиной. Они обычно нарастают друзами на корочках перекристаллизованного гипса. Конкреции со щетками игл длиной в 0,5 см найдены в гроте Руины. В гроте Колизей обнаружены чешуйчатые кристаллы гипса светло-коричневого цвета; в гротах Вышка, Космический, ходе Хрустальном — шестоватые кристаллы длиной 2-4 см, белые, полупрозрачные. В гротах Колизей, Великан и в ряде ходов часто встречаются двойниковые светло-коричневые кристаллы, иногда образующие сплошной слой, замещающий глину. В гроте Колизей, в ходах к западу от грота Смелых и к юго-западу от грота Грязного в глине обнаружены светло-коричневые дендриты, имеющие до 10 см в поперечнике. Наблюдаются случаи взламывания глинистой корочки растущими дендритами. Во влажную глину, заполняющую трещины или осевшую на обломках ангидрита и гипса, прорастают пучки полупрозрачных кристаллов, образующие коры толщиной до 3 см. Некоторые трещины, заполненные в прошлом глиной, полностью «залечены» вторичными кристаллами.
В гротах Грязный. Смелых, Геологов, Вышка поверхность стен местами покрыта корочками перекристаллизованного гипса, состоящего из мелких (0,05 см) кристаллов. В трещинах на кристаллической коре вторичного гипса, покрывающей стенки, встречаются призматические удлиненные и прозрачные игольчатые кристаллы гипса длиной до 3 см и толщиной до 0,2 см.
На стенках других трещин в гроте Грозный обнаружены коры из полупрозрачных гипсовых кристаллов. Длинные оси кристаллов ориентированы к поверхности коры, на которой выступают острые вершины. Над корой поднимаются кораллитовые наросты высотой до 4 см. образованные агрегатами гипсовых кристаллов с округленными вершинами. В изломе обнаруживается характерное двойниковое срастание кристаллов.
При инфильтрации атмосферных осадков глинистые частицы поступают по трещинам из вышележащей толщи, а также с поверхности. По данным РСА в составе глинистых отложений установлены: кварц, плагиоклазы, микроклин, доломит, кальцит, гипс, ангидрит, смектиты, иллит, хлорит, каолинит и другие более редкие минералы (аллофан, целестин и флюорит). Часто в них наблюдаются новообразования гипса.
Зоны гротов с насыщенными растворами. Кристаллические новообразования гипса, описанные Е. П. Дорофеевым [10] как хемогенные вторичные кристаллы, характеризуются разнообразием форм: игольчатой, таблитчатой, шестоватой и двойниковой. Встречаются агрегатные образования гипса в виде конкреций, дендритов, друз, прослоек, корочек. Иногда отмечаются россыпи мелких кристаллов гипса.
В дополнение к уже известным можно добавить следующие формы новообразований гипса. При испарении конденсационных и инфильтрационных вод зарождаются и растут кристаллы в виде отдельных индивидов или их агрегатов на гипсово-ангидритовом основании. В северо-западной части грота Великан на стене описаны одиночные прозрачные кристаллы гипса удлинённо-призматической формы с ромбовидным сечением длиной до 8 мм. Между гротами Крестовый и Руины на стене около органной трубы обнаружен «гипсовый ёж» — радиально-лучистый агрегат, выросший из разноориентированных иголочек. Из сульфатных растворов, медленно стекающих по стенкам трещин, кристаллизуется гипс-селенит. В гроте Грязный на северной стене описана трещина, заполненная гипсом: в основании видны удлинённые кристаллы пластинчатой формы размером до 6 мм по длинной оси, ориентированные перпендикулярно основанию. Верхняя граница кристаллов закруглена и селенит сменяется мелкозернистым сахаровидным гипсом типа «алебастра», загрязнённым серой глинистой пылью. Кристаллизация селенита на поверхностях наслоения или по трещинам придает породам полосчатые или сетчатые текстуры. Такие же образования наблюдались в гроте Крестовый в стене у потолка над осыпью.
В глинистом заполнителе и в обломочно-глинистых отложениях гипс кристаллизуется при испарении поровых сульфатно-кальциевых вод. Свободная циркуляция растворов практически отсутствует, а рост кристаллов гипса осуществляется за счёт диффузии, что отражается на их форме. Адсорбционные свойства глины изменяют концентрацию растворов, что приводит к смещению произведения растворимости, и кристаллизация новообразований гипса при этом возможна даже из первично ненасыщенных растворов.
В гротах Колизей и Перепутье описаны кристаллы гипса, образовавшиеся в глине, покрывающей горизонтальную полость в ангидритах. Кристаллы гипса образуют друзу из пластинчатых индивидов, размеры которых в основании не превышают 1 мм, расширяясь кверху. Размеры единичных пластинок достигают 10 мм по ширине и 25-35 мм по длинной оси. Гипс и кальцит кристаллизуются также в обломочных отложениях, цементируя их.
Кристаллизация кальцита в виде налётов и корочек наблюдается на гипсовых сильно пористых поверхностях при испарении плёночных сульфатно-гидрокарбонатных кальциевых вод на первой стадии их концентрации. Такие образования наблюдались на стенах северо-западнее грота Грязный. Они представлены тонко- и мелкозернистыми кальцитовыми корочками с сахаровидным сколом. Толщина корочек колеблется от 2-3 до 5 мм. Кальцитовые зерна светло-серого, молочно-белого цвета иногда с буровато-коричневым оттенком.
Спектрографический анализ кристаллов гипса показал постоянное присутствие в них стронция. В разных количествах имеются также Mg, Al, Fe, Mn, связанные с наличием глинисто-доломитовых частиц и придающие кристаллам серую или коричневую окраску.
Гроты с озерами. Озёрные отложения представлены различными осадками, источниками которых являются продукты физико-химического выветривания коренных пород и минералы, кристаллизующиеся из озёрной воды, а также материал, занесённый рекой Сылва в половодье.
В зависимости от условий питания, сезона года, рельефа дна, удалённости от реки вода озёр имеет минерализацию 1,8-2,2 г/л и гидрокарбонатно-сульфатный кальциевый состав. При повышении минерализации в озерах на поверхности воды, в донных осадках и на некоторых обломках начинается кристаллизация пленок.
Кальцитовые и гипсово-кальцитовые плёнки на поверхности озёр описаны рядом исследователей [8, 12]. Они встречаются на всех озёрах Кунгурской пещеры, образуя в гротах Великан, Грязный, Длинный сплошные покровы, а в других гротах — отдельные пятна. Такое неравномерное распределение плёнок объясняется различной степенью водообмена и интенсивностью движения воздуха. В некоторых случаях плёнки можно считать сезонными образованиями, так как весной, в связи с притоком менее минерализованных вод, часть их растворяется.
Рис. 2. Кальцитовая пленка с поверхности озера в гроте Великан

Рис. 2. Кальцитовая пленка с поверхности озера в гроте Великан (фото Е. П. Дорофеева)
При понижении уровня воды в озёрах плёнки остаются на прибрежных отложениях и их можно отобрать для исследования. В гроте Ночь Осенняя на высоте 3,0-3,5 м над уровнем озера отобран образец кальцитовой плёнки буровато-серого цвета, сложенный тонкими пластинками толщиной 0,01мм.
Для него характерна микрозернистая структура и пористая кружевная текстура. Плёнка имеет буровато-коричневый цвет (за счёт значительной примеси глинистого материала).
Плёнка с поверхности озера грота Великан в его центральной части на 100% кальцитовая, микропористая, тонкозернистая с зёрнами не крупнее 0,01 мм. Исследование под микроскопом показало, что в составе плёнки имеются образования кальцита двух форм: для кристалликов первой генерации, служивших «затравками», характерны хорошо образованные грани размером 0,01 мм; вторая микрозернистая генерация кальцита (с размером зёрен не более 0,005 мм) выполняет роль цементирующей массы, которая скрепляет отдельные индивиды; при этом образуется сплошная пленка толщиной 0,02 мм.
В прибрежной части озера для пленки характерен доломитово-кальцитовый состав с примесью ангидрита, гипса и глинисто-терригенного материала (от 10 до 30%). Карбонатная часть состоит из тонкозернистых агрегатов с преобладанием кристаллов ромбоэдрической, тригонально-призматической и реже скаленоэдрической формы размером 0,03-0,05 мм. Гипс представлен игольчатыми и пластинчатыми зёрнами, ангидрит характеризуется изометричным обликом зёрен размерами не более 0,01 мм и агрегатами из гипса и ангидрита, часто насыщенными глинисто-алевритовой примесью, в составе которой установлены кварц, плагиоклаз, микроклин, смектит, иллит, каолинит. По данным РСА соотношение глины и алеврита в примеси составляет 1:4,5.
Донные осадки исследованы в озёрах гротов Великан, Длинный, Лукина и Романтиков. Они представлены преимущественно обломками глинисто-карбонатного состава, в различной степени загипсованными, с примесью терригенного материала. Карбонаты чаще всего имеют доломитовый, реже кальцитовый состав, с примесью глинистого вещества и ангидрита. Иногда осадок уплотнён и собран в агрегаты, но чаще для него характерна полужидкая илистая форма с грубодисперсной структурой, с примесью алевритового материала, обломочная часть которого представлена кварцем (зерна хорошо окатаны, в некоторых случаях корродированы), микроклином, плагиоклазами (таблитчатой формы с пелитизированными или серицитизированными поверхностями), чешуйками хлорита; из минералов глин по данным РСА установлены иллиты, смектиты, каолиниты, корренсит и монтмориллониты. Обязательной примесью во всех донных осадках являются обломочки ангидрита размером 0,5-1,0 мм и новообразования гипса. Карбонатный материал характеризуется пелитоморфной структурой и чаще всего образует слабо литифицированные сгустки с примесью глины и единичных хорошо образованных ромбоэдров доломита.
Терригенно-глинистые озёрные осадки по минеральному составу близки к полиминеральным образованиям нижней части стенок полости. Они в разной степени кальцитизированы и загипсованы.
Со дна озера Великан поднят образец, который можно отнести к хемогенным образованиям. Он представлен новообразованным гипсом в виде корочки толщиной 3,5-5,0 мм с горизонтально-слоистой пористой текстурой и мелкозернистой структурой. Отмечается слабая реакция с соляной кислотой, что указывает на присутствие примеси карбонатов. На поверхности слойков отмечаются редкие обломочки ангидрита размером 0,3-0,5 мм.
В зоне периодического обводнения у основания ангидритовых стен и упавших глыб встречаются россыпи кристаллов, образующие слой до 1 см. Состоят они из отпрепарированных в процессе растворения серых кристаллов ангидрита, иногда испытавших вторичную перекристаллизацию.
Гроты с отрицательной температурой. Согласно  Е. П. Дорофееву [8] кристаллизация гипса и кальцита на поверхности льда происходит при его испарении в зимний период под влиянием потока морозного воздуха. При таянии льда остается «лунное молоко» — белая полужидкая масса, состоящая в основном из кристаллов гипса, иногда — кальцита с примесью частичек ангидрита, доломита, кварца, поступившей с капающей водой. При таянии сезонного льда полужидкая масса высыхает, превращаясь в рыхлые образования из микрокристаллов. Такие отложения установлены на полу гротов Крестовый, Руины, Скульптурный.
Россыпи кристаллов гипса с примесью кальцита на поверхности льда, вероятно, возникают в условиях режеляции. Кристаллизация начинается одновременно с замерзанием сульфатно-гидрокарбонатной кальциевой воды. При ее нулевой температуре растворимость гипса резко падает и часть сульфатов из раствора переходит в твёрдое состояние. Дальнейший рост кристаллов происходит в результате испарения льда, а также, вероятно, и в период его таяния.
На поверхности льда в гроте Полярный, в проходах между гротами Бриллиантовый, Полярный, Данте наблюдались россыпи в виде мучнистой массы или в форме хлопьевидных образований [2]. Для них характерна мелкокомковатая текстура; комочки легко распадаются и в некоторых случаях дают реакцию с соляной кислотой. В осадке остаются иголочки и таблички гипсового состава (типа «лезвие бритвы») длиной от 0,01 до 0,13 мм по длинной оси, шириной 0,03 мм при толщине в тысячные доли миллиметра. Для табличек характерно ромбическое сечение. В некоторых случаях скопление иголочек наблюдается в форме звёздчатых агрегатов. Кальцит и доломит с примесью тонкозернистого кварца образуют сгустки округлой или неправильной формы размером 0,5-1,0 мм. Некоторые из них окрашены в тёмно-серый (за счёт примеси органики в виде волокон, напоминающих углистое вещество), другие — в слабо кремовый цвет (за счет плёнок из гидроокислов железа).
В гроте перед Вышкой обнаружены рыхлые конкреции белого цвета, похожие на россыпь гороха с поперечником около 0,5 см. Некоторые из них имеют спутанно-волокнистое строение. Хрупкие сферолиты с выступающими концами игольчатых кристаллов («гипсовые ежи») найдены в углублениях тающего льда в проходе Горе Толстяков. Материалом для образования послужила гипсовая «мука» — белая масса, оставшаяся на месте испарившегося и растаявшего льда. Первоначальные кристаллы с размерами около 0,10 мм в полувлажном состоянии перекристаллизовались в лучи — иглы, веером расходящиеся от центров сферолитов, имеющих поперечник до 2 см. Единственная находка конкреций, опушенных ореолом белых радиально вытянутых тонких игл длиной 1 см, сделана в гроте Руины. Конкреции располагались цепочкой на упавшем обломке пласта гипса вдоль «залеченной» трещины.
Зоны гротов с интенсивной капелью. В местах падения капель (грот Географов, проход между гротом Крестовый и Руины и др.) на глыбах образуются валики из мелких пластинок гипса, а на глинах — гипсовые «розы» и дендриты из полупрозрачных кристаллов (грот Колизей). Выступающие плоские заостренные вершины кристаллов располагаются концентрически, как лепестки роз; в дендритовых сростках они похожи на чешую рыб. В проходе у грота Грозного дендриты взломали наносные отложения, оставленные наводнениями прошлых лет. На выступах стен органной трубы в проходе между гротами Крестовый и Руины, в местах, где разбиваются капли воды, обнаружены сферолитовые образования диаметром 4-5 см, сложенные радиально вытянутыми белыми шестоватыми кристаллами гипса.
Зоны гротов с повышенной концентрацией аэрозольных частиц. Изучение аэрозольных образований Кунгурской пещеры начато недавно [3, 4,11, 17,18]. Установлено, что высокие концентрации аэрозолей характерны для более холодных частей гротов, при этом отмечается их значительная пульсация (до 40%). В их составе преобладают сажистые частицы диаметром до 1 мкм. Предполагается, что аэрозоли могут формироваться при отрыве мельчайших частиц породы от потолка и стенок с отрицательным уклоном, но количество их таково, что в течение года может образоваться слой толщиной в 2 мкм.
К аэрозольным образованиям нами отнесен гипсовый «мох» — сезонные новообразования тонкоигольчатых и волокнистых кристаллов длиной 1,5-4,5 см и диаметром около 0,01 мм, ориентированных относительно потолка под углом 70-85°. Кристаллы очень хрупкие, разрушаются в течение короткого времени (1-2 ч). Изучение под микроскопом, а затем исследования с помощью РСА показали, что в состав кристаллов входят: гипс — 86,8%, доломит — 10,7%, ангидрит — 2,5%. По нашим предположениям, новообразования такого типа могли кристаллизоваться в случае насыщения пещерных аэрозолей катионами кальция и сульфат-ионами, которые могли образовать твёрдую фазу на термическом барьере (при резком похолодании). Поэтому гипсовый «мох» формируется только в тупиковой части грота Полярный, там, где длительное время сохраняются низкие температуры, а сквозняки отсутствуют.
В марте 1998 г. был проведён повторный отбор волокнистых кристаллов в гроте Полярный и одному из авторов удалось привезти в герметично закрытом сосуде образцы хорошей сохранности. При исследовании волокон в иммерсионной жидкости было установлено, что показатель преломления кристаллов значительно ниже 1,541; в скрещенных николях минерал изотропен, а его параметры значительно отличаются от параметров гипса. Волокна минерала были идентефицированы методом РСА как тенардит (Na2SO4), который ранее в отложениях пещеры установлен не был (рис. 3).
Тенардит — типичное осадочное образование, возникающее в процессе кристаллизации из чистых водных растворов при температуре выше 32,4°С (при более низких температурах выпадает мирабилит) Так как тенардит заведомо не мог сформироваться в условиях Кунгурской пещеры (в гроте Полярный температура не превышает 0°С), естественно предположить, что первоначальный состав волокнистых новообразований был мирабилитовый.
Мирабилит Na2S04×10хН2О образуется в виде призматических кристаллов моноклинной сингонии, вытянутых по [010] или [001], бесцветный, прозрачный или мутно-белый. Твердость 1,5-2, очень хрупкий. Оптические свойства: двухосный, отрицательный; Ng = 1,398, Nm = 1,396, Np = 1,394, Ng — Np = 0,004. Такая величина двупреломления соответствует тёмно-серым, почти чёрным цветам интерференции. Хорошо растворяется в воде, соленый на вкус.
Рис.3. Кристаллы мирабилита

Рис.3. Кристаллы мирабилита
В зимний период рассол становится пересыщенным и из него выделяется мирабилит; с повышением температуры часть его, теряя воду, переходит в тенардит. При этом волокнистые кристаллы превращаются в мучнистую пыль, отдельные кристаллы которой под микроскопом имеют игольчатую форму и оптические константы, характерные для тенардита.
Находки мирабилита и тенардита в гроте Полярный являются показателем присутствия в пещере высоко насыщенных сульфатно-натриевых растворов. Выделения мирабилита установлены в шахте Майская (Сев. Кавказ), в пещерах Соляная (Кентукки, США), Фиттон (Арканзас, США) и др., а тенардит, как продукт дегидратации мирабилита, обнаружен в пещере Винд Кейв (Южная Дакота, США [21]).
В гроте Смелых, в изолированных от потоков воздуха нишах обнаружены прозрачные нити длиной до 7 см, толщиной 0,1 -0,2 мм. В комнатных условиях они через 1-2 мин. рассыпаются в белый порошок. Здесь же встречены экссудаты — белые шарики, образующие скопления, похожие на горох или просо. Они прикрепляются к сводам, растут на поверхности сухих глинистых отложений. Под бинокуляром просматривается его спутанно-волокнистая структура. Возможно, нити и экссудаты появились в результате конденсации аэрозолей или их создают сульфатредуцирующие бактерии.
Зоны гротов с проложенными туристическими маршрутами. При оборудовании туристских маршрутов в пещеру привносят большое количество чуждых ей материалов (песок, щебень, цемент и пр. [1]). Это вызвало формирование специфических минеральных образований. Согласно рабочему журналу Е. П. Дорофеева в октябре 1975 г. в гротах Атлантида, Длинный, Романтиков, Хлебниковых проводились работы по ремонту каменной кладки. В ноябре там, где по кладке стекала вода, на выступах цемента появились белые трубчатые тонкостенные сталактиты-соломки длиной до 10 см. В апреле 1981 г. в проходе Длинный-Великан на стене ограждения обнаружены кальцитовые трубочки длиной 7-10 см и толщиной до 4 мм; на бетонной тропе появились высыпки кальцита, после высыхания обращающиеся в белый порошок; под бинокуляром в нем видны октаэдрические кристаллы кальцита. В декабре 1985 г. в проходе Резном из цемента каменной кладки вырос сталактит-трубочка длиной 30 см.
Кунгурский стационар проводил опыты по растворению в воде озера штуфов ангидрита с распилами, имитирующими залечиваемую гидратацией трещину. Через год после начала эксперимента от места распила начался рост призматических удлиненных и прозрачных игольчатых кристаллов гипса длиной до 3 см и толщиной до 0,2 см.
Минеральные образования Кунгурской Ледяной пещеры, представляя большую научную и эстетическую ценность, являются наиболее уязвимым компонентом подземного ландшафта, и поэтому нуждаются в особой охране.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Андрейчук В. Н. Антропогенные отложения Кунгурской пещеры // Минералы и отложения пещер и их практическое значение: Тез. докл. Пермь, 1989.
2. Андрейчук  В. Н. Некоторые своеобразные отложения в Кунгурской пещере, связанные с ее оледенением. Там же.
3.Андрейчук В. Н. Аэрозоли в воздухе пещер: происхождение, распределение, эффекты //Свет. 1999. № 1 (21).
4. Андрейчук  В. Н., Лукин  В. С. Естественные предпосылки самоочищения подземной атмосферы // Свет. 2000. № 1 (21).
5. Горбунова  К. А., Кунц  Э. В. и др. Изучение состава акцессорных элементов в отложениях Кунгурской пещеры // Пещеры / Перм. ун-т. Пермь, 1970. Вып. 8-9.
6. Горбунова  К. А., Максимович  Н. Г., Шлыков  В. Г. Минералы инфлювия Кунгурской пещеры // Современные проблемы геологии Западного Урала: Тез. докл. / Перм. ун-т. Пермь, 1995.
7. Горбунова  К. А., Молоштанова  Н. Е. и др. Геохимически измененнные породы и вторичные минеральные образования Кунгурской пещеры // Кунгурская ледяная пещера / Перм. ун-т. Пермь, 1995. Вып. 1.
8. Дорофеев  Е. П. Кальцитовые пленки и кристаллы гипса в Кунгурской пещере // Пещеры / Перм. ун-т. Пермь, 1966. Вып. 6(7).
9. Дорофеев  Е. П. Обвалы в Кунгурской пещере и мероприятия по обеспечению безопасности экскурсий // Практическое использование пещер гипсового карста и их охрана в свете задач основных направлений народного хозяйства. Пермь, 1987.
10. Дорофеев  Е. П. Кристаллические новообразования в Кунгурской пещере // Минералы и отложения пещер и их практическое значение: Тез. докл. Пермь, 1989.
11. Климчук  А. Б., Наседкин  В. М., Каннингем  К. И. Пещерные вторичные образования аэрозольного генезиса // Свет: Вести. Киев. Карстол.-спелеол. центра. 1993 № 3 (9).
12. Кропачев  А. М., Лунев  В. Г. и др. Геохимия пещер. Сообщ.4. Геохимия марганца и титана в карстовом ландшафте Кунгурской ледяной пещеры // Пещеры. Пермь, 1974. Вып. 14/15.
13. Максимович  Г. А. Кальцитовые пленки водоемов пещер гипсового и карбонатного карста // Пещеры / Перм. ун-т. Пермь, 1972. Вып. 12-13.
14. Молоштанова  Н. Е. Минералого-петрографические исследования отложений Кунгурской ледяной пещеры // Научные чтения. IV Всеуральское совещание по подземным водам Урала и сопредельных территорий, посвященное 90-летию со дня рождения профессора Г. А. Максимовича: Тез. докл. Пермь, 1994.
15. Молоштанова  Н. Е., Шлыков  В. Г., Максимович  Н. Г. Новообразование целестина в ледяной пещере // Кунгурская ледяная пещера / Перм. ун-т. Пермь, 1995. Вып. 1.
16. Молоштанова  Н. Е., Шлыков  В. Г., Яцына  И. И. Минералы глин в отложениях Кунгурской ледяной пещеры // Современные проблемы геологии Западного Урала: Тез. докл. / Перм. ун-т. Пермь, 1995. С. 141.
17. Пащенко  С. Э., Андрейчук  В.Н, Дубля иски й Ю.В. Аэрозоли в Кунгурской пещере // Пещеры. Итоги исследований: Межвуз. сб. науч. тр. / Перм. ун-т. Пермь, 1993. Вып. 23-24.
18. Пащенко  С. Э., Сабельфельд  К. К. Атмосферный и техногенный аэрозоль (кинетические, электронно-зондовые и численные методы исследований). Новосибирск, 1992.
19. Старков  Н. П., Горбунова  К. А. К минералогии глин Кунгурской пещеры // Пещеры / Перм. ун-т. Пермь, 1971. Вып. 10-11.
20. Ферсман  А. Е. К минералогии пещер// Природа. 1926. № 1-2.
21. Hill  К., Fоrti  P. Cave Minerals of the World. Sec. ed. Huntswille, Alabama, 1997.
22. Klimchouk  A., Andrejchuk  V. Breakdown development in cover beds, and landscape features induced by intrastratal gypsum karst // Gypsum karst of the World. International Journal of Speleology. 1996. Vol. 25 (3-4).


назад