Кулогорский пещерный участок

На территории Архангельской области по данным на начало 2005 года было зарегистрировано 434 пещеры, большинство из которых находятся в гипсовых отложениях нижнепермского возраста в нижнем течении реки Пинеги. На схеме (рис.1) показано расположение спелеомассивов и крупных пещер в этом районе.

Кулогорский пещерный участок является частью Кулогорского спелеомассива и пространственно ограничен: с юга – рекой Пинега у деревни Кулогоры, с запада – руслом Пинего-Кулойского канала, с севера – карстовым логом; восточная граница может быть условно определена известными на настоящий момент пределами распространения подземного карста (рис.2).

На участке в настоящее время известны 7 карстовых пещер (с Ю на С):

• Кулогорская-1
• Кулогорская-2
• Троя

Пещеры Кулогорская-1, Кулогорская-2 и Троя соединены в одну пещерную систему длиной более 16 400 м.

• Водная (К-4) – более 2600 м.
• Архангельская – 209 м.
• Кулогорская-8 – 642 м.
• Кулогорская-5 – 2035 м.

Кроме того, на участке есть другие интересные карстопроявления: карстовая полость Архангельская, крупный понор К-3 (между К-13 и К-4), озеро-источник Южная Калевица (в устье лога между пещерами К-8 и Архангельской) и постоянный источник Цирк (недалеко от К-5). А также многочисленные старичные озера, цепочкой протянувшиеся вдоль Кулогорского уступа, значительная часть которых имеет непосредственную гидрологическую связь с зоной карстовой сифонной циркуляции.

Все известные здесь карстовые полости заложены в неоднородной толще гипсов нижнепермского возраста мощностью около 20м, перекрытой сильно трещиноватыми доломитами и рыхлыми четвертичными водно-ледниковыми отложениями. Карстовый массив с западной стороны имеет четкую естественную границу в виде 20-метрового уступа, являющегося склоном древней эрозионно-ледниковой долины. Поверхность массива носит платообразный характер и очень сильно закарстована: плотность воронок здесь неоднородна и на отдельных участках достигает величин более 10 000 форм на квадратный километр. Наиболее широко распространены суффозионно-просадочные воронки, но встречаются и провальные формы с обнажением скальных пород. Крупные поверхностные карстовые формы представлены небольшими карстовыми логами длиной от 50 до 700 метров.

Большой интерес представляет гидрологическая обстановка участка. Все известные пещеры могут быть отнесены к паводково-транзитному типу. В период весеннего паводка (апрель-май) вода из Пинеги через русло Пинего-Кулойского канала заливает высокую пойму в пространстве между Кулогорским уступом и каналом, образуя здесь, всего на несколько дней, одно большое озеро. При этом часть воды из этого временного паводкового водоема через многочисленные поноры в основании уступа, а также через сифонные каналы во впадинах старичных озер, поглощается внутрь карстового массива. Все известные кулогорские пещеры играют при этом единую роль транзитных гидрогеологических коллекторов, отводящих агрессивные талые воды от края плато вглубь массива и далее – генеральным направлением на север. На предложенной схеме (рис. 5) можно увидеть, что подземные паводковые водотоки, по мере продвижения на север, постепенно все дальше отходят от края плато, унося огромные массы воды к зоне гидрологической разгрузки, пространственное положение которой до сих пор остается загадкой. Достоверно известно, что поглощаемые пещерами массы воды никогда не выливаются через те же поноры обратно после осушения поверхности поймы под Кулогорским уступом. Исследованиями последних лет установлено, что медленная меженная разгрузка заполненных паводком подземных водоемов осуществляется путем субгоризонтальной пластовой фильтрации через речной аллювий в русла Пинеги и Пинего-Кулойского канала.

Тот факт, что все 7 известных пещер участка играют роль транзитных коллекторов для временных водотоков паводковой волны, позволяет нам предполагать, что все они образуют единую спелео-гидрогеологическую систему значительной протяженности.

Пещерная система Кулогорская-Троя

Пещерная система Кулогорская-Троя включает в себя 3 пещеры, имеющие в настоящее время 4 входа. В начальный период исследований (ленинградские спелеологи в 60-70 годы прошлого века) здесь были известны только два из них: в пещеры Кулогорская-1 и Кулогорская-2. Первая из них имела длину изученной части немногим больше километра, а вторая – всего пару сотен метров. С середины 70-х годов изучением этих пещер занялся Карстовый отряд геологоразведочного треста «Архангельскгеология» с привлечением к работам спелеологов Ленинграда, Новомосковска и, позднее, Архангельска. Их усилиями до 1980 года пещера Кулогорская-1 была картирована на длину более 2 км, а протяженность пещеры Кулогорская-2 превысила 3 км.

Летом 1980 года спелеологами Архангельска был раскопан новый вход в неизвестную специалистам пещеру, которая впоследствии была названа Троей.

С 1982 спелеологические исследования на участке вела Архангельская городская секция спелеологии "Лабиринт", в устав которой главной задачей было вписано "изучение Кулогорской пещерной системы". Усилиями этой секции в 1983 году была сделана топографическая сбойка пещер Кулогорская-1 и Кулогорская-2, суммарная длина ходов системы на тот момент превысила 7 000 м. В 1985 году к системе была присоединена и пещера Троя, что увеличило длину системы до 11 000 м. К 1987 году суммарная длина ходов системы превысила 14 000 м.

Для облегчения доступа в дальние части пещерной системы в 1989-1991 гг. "Лабиринтом" были проведены горнопроходческие работы, результатом которых стал вертикальный 20-метровый колодец, оснащенный деревянной крепью и выходящий в одном из залов пещеры Троя в Районе Великих Озер (ныне зал Подколодезный). В период с 1991 по 1995 все работы в Трое велись только через этот новый искусственный вход. К концу тысячелетия длина спелеосистемы Кулогорская-Троя составила 16 250м.

С 1998 года Колодец был в аварийном состоянии, доступ через него в пещеру Троя отсутствовал. В 2005-2006 гг. он был укреплен новой деревянной крепью и расчищен от антропогенного мусора. Благодаря этому в августе 2006 года были возобновлены топографические исследования в самой северной части пещеры. Было отснято 310 метров частично обводненного лабиринта, из которых 200 м – с первопрохождением. Длина картированной части спелеосистемы на настоящий момент составляет 16 450 м.

Разделение спелеосистемы на 3 отдельных пещеры чисто условное, сложившееся исторически: принадлежность участков к той или иной пещере определяется тем, через какой из входов проникали в систему исследователи, чтобы произвести их картирование.

Система заложена в гипсово-ангидритной толще. Гипс представлен белыми и розовато-белыми мелко- и скрытокристаллическими формами с включениями крупных кристаллов гипса второй генерации. Ангидрит – голубовато-серый. Сульфатные породы имеют прослои и прожилки бурых и серо-зеленых глин, селенита, светло-серого доломита.

Пещера имеет сложное морфологические строение как в плане, так и в разрезе. Сложность планового строения обусловлена наложением нескольких типов проработки: векторной, площадной и лабиринтной. Строение пещеры в профиль характеризуется наличием трех ярусов, из которых наиболее молодой (современной проработки) – нижний. Ниже него находятся неизученный подводный ярус, возможно значительных размеров.

Пещерные ходы вытянуты преимущественно в северо-западном и субмеридиональном направлениях и развиты по тектоническим трещинам и трещинам напластования. Характерны сечения уплощенного характера со значительным превышением ширины над высотой. Встречаются тоннели со следами напорного движения воды на стенках и своде.

Подземная гидрография спелеосистемы характеризуется наличием большого количества озер, ванночек и притопленных ходов. Постоянных водотоков нет. Пещера Кулогорская-1 – самая сухая, небольшие ванночки в ней встречаются довольно редко, есть притопленные ходы, озер нет вообще. В соседней пещере Кулогорская-2 даже в зимнюю межень поверхность подземных водоемов составляет до 30% всей площади. Самой обводненной частью системы является пещера Троя, в которой обводненные площади явно доминируют. Глубины озер в ней порой превышают 3 метра.

Температуры воздуха и воды даже в глубинных частях системы не превышают +2,5°C. Вблизи входов наблюдаются переохлажденные участки с многолетней мерзлотой. Во всех пещерах отмечается выраженная сезонная циркуляция воздуха.

Перспективы топографических исследований

Пещера Водная (К-4) является 2-й по длине (после спелеосистемы Кулогорская-Троя) пещерой Кулогорского спелеомассива. Эта пещера была топографически "полностью исследована" к концу 80-х годов прошлого века. Наибольший вклад в ее исследование внесли спелеологи Карстового отряда и сотрудничающие с ними спелеосекции, а также Архангельская ГСС "Лабиринт". Пещера средней степени обводненности, но большая ее часть проходима как в зимнюю, так и в летнюю межень. Значительно облегчило дальнейшее прохождение максимально обводненных участков "строительство" в 1987 году Мычковского канала, благодаря которому "подвешенный" уровень воды в районе Беломорье снизился на 11 см. В результате открылись сифоны, и удалось соединить Беломорье с Южным районом пещеры.

В гидрологическом отношении Водная интересна тем, что является, пожалуй, наиболее ярким примером "транзитной" пещеры, транспортирующей паводковые воды от борта вглубь карстового массива. Все значительные ходы этой полости имеют на стенах и сводах следы быстрого течения воды (эрозионные фасетки, "зализанные" течением ровные плоские потолки). На предлагаемой схеме можно увидеть, что все паводковые потоки сходятся в одной небольшой зоне, где поглощаются в непроходимые сифонные ходы, направленные в глубину массива (северо-восточное направление).

Строительство Мычковского канала, кроме понижения уровня воды в Беломорье, принесло еще один неожиданный результат. После начала действия канала были измерены расход воды в нем и скорость падения уровня озера. При расходе в 34 литра в секунду скорость падения уровня составляла всего 6 миллиметров в сутки. Путем несложных математических вычислений можно получить, что площадь поверхности озера должна составлять 489600 м2. В дальнейшем этот результат был несколько раз перепроверен, но все время получались цифры близкие к 0.5 км2, при том, что площадь известной части пещеры К-4 составляет 6540 м2. Даже если предположить большие погрешности при измерении расхода воды, представляется, что площадь "озера" Беломорье должна составлять не менее 0.35 км2. Учитывая среднюю ширину ходов в пещере равную 5 метрам, можно получить потенциальный размер лабиринта, занимаемого этим "озером" – 70 километров. Этот "теоретический" сильно обводненный лабиринт получил название "Зазеркальный Лабиринт".

Несмотря на очень хорошую изученность пещеры в последние годы удалось несколько увеличить ее длину топосъемкой привходовой части. Были обнаружены и отсняты два небольших новых района, которые либо раньше были не замечены, либо стали доступны только в последнее время.

Наибольший интерес для дальнейших исследований представляет собой попытка пройти в "Зазеркальный Лабиринт". Известная часть района Беломорья с северо-востока ограничена большим меандром, полностью перекрытым осыпями из доломитового щебня и четвертичного материала. Основной поток воды преодолевает этот барьер через Большой Сифон. Ранее уровни воды в Беломорье были подперты на высоких уровнях (для понижения которых и строился Мычковский канал), однако два года назад обнаружилось, что уровни воды упали на 20-30 сантиметров ниже старых. Видимо произошло разрушение какой-то естественной плотины, которая ранее сдерживала уровень воды. Это сделало Большой Сифон проходимым еще на несколько десятков метров, однако все кончилось новым сифонным окном.

Предпринимаются попытки прорваться через цепь завалов и посуху – южнее большого сифона была найдена перспективная щель между соседними конусами. Расширив ее, удалось выйти в низкий ход с глиняным полом. Дальнейшее продвижение по этому ходу было остановлено тем фактом, что уровень потолка понижался быстрее уровня пола, однако есть шанс продолжить движение после дальнейших раскопок.

Наиболее перспективным для дальнейших топографических исследований является Район Великих Озер в пещере Троя. После восстановления колодца в августе 2006 года этот район стал легко доступен для изучения, и в нем начались топосъемочные работы. Дальнейшее продвижение тут возможно в следующих направлениях:

1. Северное - в направлении, заданным имеющимся на старой съемке магистральным ходом (рис. 12), в глубину массива и неизвестность.

2. Западное - Кзападный Лабиринт - к пещере Водная и понору К-3.

На имеющейся карте ничего существенного к западу от магистрального хода обозначено не было, и предпринятая много лет назад попытка прорваться в находящуюся неподалеку пещеру К-4 оказалась неудачной. По факту же был обнаружен лабиринт, который пока вполне позволяет двигаться по направлению к уступу и понору К-3. Если приток из него существует (а все говорит за это!), то размеры лабиринта там должны быть ничуть не меньше пещеры Водная, что делает прорыв в этом направлении весьма привлекательным.

Можно надеяться и на соединение, или, по крайней мере, сближение с пещерой К-4, однако притока воды из нее следует ожидать дальше на север, учитывая общую тенденцию движения воды на север. Надо отметить, что проведенное в последнее время нивелирование уровней воды в Беломорье и Великих озерах показали, что они находятся на разных уровнях, и соответственно Великие озера не входят в расчетную площадь "Зазеркального Лабиринта". Имеются также ответвления от магистрального хода к востоку, но пока их исследование представляется менее приоритетным, чем исследование Кзападного лабиринта.

3. Еще одно перспективное направление для топосъемки находится восточнее зала Тектоника.

Известно (но не отснято), что восточнее Тектоники существуют параллельные "трубы", свидетельствующие, что здесь проходит транзит паводковой воды с юга на север. Продвижение далее на восток и север по этим ходам в данный момент ничем не ограничено.

Вполне возможно здесь и движение навстречу водному потоку – на юг, и, по всей видимости, с потенциальной возможностью выйти с другой стороны к Большому Сифону пещеры К-2.

Другие виды исследований

Кроме картирования новых частей пещер, ведутся и другие исследования. Проводятся микроклиматические наблюдения, а также ряд исследований, направленных на изучение скорости современной карстовой проработки (денудации), а также влияния на нее различных факторов.

Для измерения скорости проработки были оборудованы так называемые посты СКД. Каждый пост состоит из трех рядов контрольных точек (один на своде и два на стене, на разной высоте). Каждый ряд контрольных точек задается двумя шурупами, ввинченными в стену пещеры. Для выполнения измерений используется алюминиевая трубка квадратного сечения, в которой через 30 мм просверлены отверстия. Конец трубки совмещается с центром одного из шурупов, а второй конец кладется на второй шуруп, после чего штангенциркулем через отверстия замеряется расстояние до стены.

Согласно первоначального плана измерения на постах СКД должны проводится раз в три года, и первые измерения должны были быть проведены летом 2007 года. Однако нетерпеливые товарищи провели измерение на одном из постов в ноябре 2006 года, так что у нас имеется возможность наблюдать полученные данные на графиках (рис. 15). Можно видеть, что после двух паводков (паводок весны 2006 года не затопил этот пост СКД) среднее значение «углубления» составило 1.92 мм (1.73 мм если отбросить наименьшие и наибольшие значения по каждому ряду). Можно надеяться, что ближайшим летом мы сможем получить большее количество данных, в том числе показывающих скорости растворения, как в условиях сильного течения, так и в тупиковых камерах, растворение в которых происходит чисто за счет коррозионных процессов.

Пока мы можем продемонстрировать зависимость проработки от скорости течения воды на иллюстрациях. На рис. 16 показано типичное состояние стен и потолка в районе с чисто коррозионной проработкой. На вертикальных поверхностях имеется крупный и хорошо выраженный рельеф с острыми гранями. Для горизонтальных поверхностей характерна мелкоячеистая структура. Следующая пара фотографий (рис. 17) снята в трубе с большой скоростью течения. Как можно видеть, в таких местах характерны фасетки, имеющие явные следы сглаживания водой, следы обтекания водой крупных кристаллов. При этом глубина проработки мезорельефа на потолке меньше, чем на стенах, хотя структура рельефа схожа со стенами.

Кроме того, нами предпринимаются попытки измерить насыщенность минеральными солями паводковой воды и ее изменение по мере продвижения потока от понора вглубь карстового массива. Для этого устанавливались «гидрологические ловушки», одну из которых можно наблюдать на рис. 18. На каждой ловушке использовались две пластиковые бутылки – у одной срезалось горлышко, и она должна была захватить воду, соответствующую окончанию паводка, а также механические отложения, переносимые водой. У второй бутылки предполагалось оборудовать клапан, который бы давал возможность заливания в нее первой паводковой воды, а затем изолировал бы ее от окружающей ловушку воды, тем самым сохраняя внутри сосуда начальный уровень минерализации воды, пришедшей в эту точку пещеры. Первая версия клапана представляла собой пенопластовый шарик, который вставлялся в горлышко бутылки. Как оказалось, такая конструкция не обеспечивала полной изоляции воды в бутылке, и этот эксперимент не удался. В прошлом году мы применили вместо пенопластовых шариков воздушные шарики, что несколько подняло процент «успешных срабатываний», однако полного эффекта добиться не удалось. На рис. 19 показаны данные по гидрологическим ловушкам в пещере К-4. К сожалению, ненадежность срабатывания клапанов затрудняет интерпретацию данных, поскольку непонятно, является ли высокая минерализация на расположенных далеко в пещере точках результатом неполной изоляции содержимого бутылки или же соответствует реальному уровню начала паводка.

Фотографии

Весной 2006 года был необычайно низкий паводок, так что большая часть пещер осталась незатопленной. Поскольку паводковая вода является основным переносчиком тепла в пещеру, то в этом году в пещерах осталась необыкновенно большая зона отрицательных температур. Более того, та вода, которая сумела затечь в пещеру, там и замерзла, перекрыв образовавшимся массивным льдом многие ходы нижнего яруса.