Карстові печери - це підземні порожнини, що утворилися і товщі земної кори, в районах поширення легкорозчинних карбонатних і галогенних гірських порід, піддаючись вилуговування і механічної дії, ці породи поступово руйнуються, що призводить до утворення різних карстових форм. Серед них найбільший інтерес викликають підземні карстові форми - печери, шахти і колодязі, які характеризуються іноді вельми складною будовою.
Одним з основних умов утворення карстових печер є наявність карсту гірських порід, що відрізняються значним литологическим різноманітністю. Серед них виділяються карбонатні породи (вапняки, доломіт, писальний крейда, мармур), сульфатні (гіпси, ангідриту) і галоїдні (кам'яна, калійна солі). Карстен породи мають досить широке поширення.
У багатьох місцях вони перекриваються малопотужним чохлом піщано-глинистих відкладень або безпосередньо виходять на поверхню, що сприяє активному розвитку карстових процесів і утворення різних карстових форм. На інтенсивність карстоутворення значний вплив робить також потужність порід, їх хімічний склад і особливості залягання.
Вода - будівельник карстових печер
Як вже говорилося, будівельником карстових печер є вода. Однак щоб вода могла розчиняти гірські породи, вони повинні бути водопроникність, т. Е. Трещиновати. Тріщинуватість порід є одним з основних умов розвитку карсту. Якщо карбонатний або сульфатний масив монолітний і складається з твердих різниць порід, позбавлених трещиноватости, то він не піддається впливу карстових процесів.
Однак таке явище зустрічається рідко, так як вапняки, доломіт і гіпси трещиновати за своєю природою. Тріщини, що розсікають вапнякові масиви, мають різне походження. Виділяють тріщини літогенетіческіе, тектонічні, механічного розвантаження і вивітрювання. Найбільш поширені тектонічні тріщини, які зазвичай січуть різні шари осадових порід, які не заломлюючись при переході з одного шару в інший і не змінюючи своєї ширини.
Тектонічна тріщинуватість відрізняється розвитком складних взаємно перпендикулярних тріщин шириною 1-2 мм. Найбільшою роздробленістю і трещиноватостью гірські породи характеризуються в зонах тектонічних порушень.
Випадаючи на поверхню карсту масиву, атмосферні опади по тріщинах різного походження проникають в глиб цього масиву. Циркулюючи підземними каналами, вода вилуговує гірську породу, поступово розширює підземні проходи і утворює іноді величезні гроти. Рухома вода є третьою обов'язковою умовою розвитку карстових процесів.
Без води, розчинну і руйнує гірські породи, не було б карстових печер. Ось чому особливості гідрографічної мережі і своєрідність гідрогеологічного режиму значною мірою визначають ступінь каверзності карстующихся товщ, інтенсивність процесів вилуговування і умови розвитку підземних порожнин.
Дощові і талі снігові води
Основну роль у формуванні багатьох карстових порожнин грають інфільтраційні і інфлюаціонние дощові і талі снігові води. Такі печери - корозійно-ерозійного походження. оскільки руйнування породи відбувається як за рахунок її хімічної вилуговування. так і шляхом механічного розмиву. Однак не слід думати, що ці процеси протікають одночасно і безперервно.
На різних стадіях розвитку печер і на різних їх ділянках домінує зазвичай один із зазначених процесів. Освіта деяких печер цілком пов'язано або з корозійними, або з ерозійними процесами. Зустрічаються також нивально-корозійні печери, своїм походженням зобов'язані діяльності талих снігових вод в зоні контакту снігової товщі з карсту порід. До них відносяться, наприклад, порівняно неглибокі (до 70 м) вертикальні порожнини Криму і Кавказу.
Багато печери виникли в результаті обвалу покрівлі над підземними корозійно-ерозійними порожнечами. Деякі природні порожнини утворилися шляхом вилуговування гірських порід висхідними по тріщинах артезіанськими, мінеральними й термальними водами. Таким чином, карстові печери можуть мати корозійне, корозійно-ерозійне, ерозійне, нівальнокоррозіонное, корозійно-гравітаційне (провальне), гидротермальное і гетерогенне походження.
конденсаційні води
Крім інфільтраційних, інфлюаціонних і напірних вод в освіті печер певну роль відіграють також конденсаційні води, які, збираючись на стінах і стелі печер, роз'їдають їх, створюючи химерні візерунки. На відміну від підземних струмків конденсаційні води впливають на всю поверхню порожнини, в зв'язку з чим мають найбільший вплив на морфологію печер.
Особливо сприятливими умовами для конденсації вологи характеризуються невеликі порожнини, розташовані на значній глибині від поверхні, оскільки кількість конденсаційної вологи знаходиться в прямій залежності від інтенсивності повітрообміну і в зворотному від обсягу порожнини. Спостереження, проведені в Гірському Криму. показали, що в досліджених карстових печерах протягом року конденсується 3201,6 м3 води, а в підземних порожнинах всієї головної гряди в 2500 разів більше (т. е. 0,008004 км3). Ці води відрізняються великою агресивністю.
Жорсткість їх перевищує 6 мг-екв (300 мг / л). Таким чином, за рахунок інфільтраційних вод печери Гірського Криму, як показують нескладні розрахунки, збільшуються в порівнянні із загальним обсягом приблизно на 5,3%. Середня мінералізація конденсаційних вод близько 300 мг / л, отже, вони виносять протягом року 2401,2 т (8004 • 106Л X 300 мг / л) вуглекислого кальцію.
Сумарний винос карбонату кальцію карстовими джерелами Гірського Криму становить близько 45 000 т / рік. Отже, роль конденсаційних вод у формуванні підземних порожнин порівняно невелика, причому вплив їх на гірську породу як агента денудации обмежується в основному теплим періодом.