В последнее время тема льда в пещерах стала вновь довольно популярна в спелеологических публикациях. Появился целый ряд статей, сборников и диссертаций, упоминающих о пещерных льдах. Читая эти статьи и материалы, я чувствую, что не всё в них правильно. Я здесь не буду разбирать конкретные статьи, часть из которых перечислена в списке литературы, а постараюсь разобраться в проблеме в целом. Обычно на эти несуразности я не реагирую, откладывая реакцию в долгий ящик, потом это забывается. Мне бы очередной раз промолчать и забыть, да вот не могу. Видимо наболело. Да и статьи не про что-нибудь, а про лёд в пещерах. А лёд - это своё, светлое и святое. Мне скажут, что критика это хорошо, но авторы могут и обидеться. По этому поводу я скажу вот что. Я так думаю, что если кто свои мысли про какой ни есть предмет опубликовал, то, значит, выставил их на обсуждение публики (это касается всех, в том числе и меня), и тогда не обижайся, если кто-то в ответ свои критические соображения выскажет. А если эти соображения неправильные, автор и ответить может. Никто ему в этом не мешает. Ведь критикующий тоже человек, значит, тоже может ошибаться. А это уже научная дискуссия, которая была очень популярна в XIX веке, а сейчас почему-то сошла на нет. А жаль, очень это плодотворная штука…

Начнём разговор о пещерном льде с самого начала. Иногда некоторые авторы пещерные льды называют "подземными льдами". А это не совсем правильно, поскольку пещерные льды это нечто промежуточное между наземными и подземными льдами и, соответственно, обладают свойствами и тех и других. Потому их выделяют в качестве особой группы льдов как пещерные льды. Еще иногда пишут, в частности, говоря о Пинеге, что развитие пещерных льдов определяется расположением карстующегося массива в северной зоне. Но ведь, извините, и в подмосковных катакомбах бывает лёд, а это далеко не северная зона. Да и среднегодовая температура воздуха местности здесь около 3 °С, а температура в катакомбах и вовсе более 5 °С. А вот что касается низких температур в полостях Пинеги - так это 1,5-2 °С, что для льда, вроде, не очень гоже. А если вспомнить пещеры Кунгурская и Сумган-Кутук на Урале, то в них температура и вовсе 6 и 6,5 °С, соответственно. И лёд в этих пещерах даже не временный, как в Подмосковье, а постоянный, многолетний. И до северной зоны эти пещеры тоже не дотягивают. Так что не с "северной зоной" связано накопление льда в пещерах Пинеги. А с особенностями строения пещер, которые определяют специфические законы движения воздуха в них.

Теперь несколько слов скажу по поводу зон льдообразования в пещерах. В некоторых работах предлагается выделение зон льдообразования на основе гидрологического деления карстовых водоносных горизонтов: верхняя зона - зона аэрации или вертикальной циркуляции, средняя зона - зона горизонтальной циркуляции и последняя, нижняя - зона сифонной циркуляции. Вроде бы всё просто - в нижней зоне льда нет, выкинем ее, а вместо нее добавим зону атмогенной циркуляции - вот и готова новая классификация зон льдообразования в пещерах. Вы спросите: почему эта классификация мне не нравится? Отвечу. Во-первых, это никакая не классификация зон льдообразования, так как чисто вертикальное и чисто горизонтальное движение воды в пещерах можно найти довольно редко, а уж, чтобы это происходило в безвоздушном пространстве и просто себе представить нельзя (атмогенная циркуляция-то из них выделена!). То есть это не есть классификация, но она, увы, положена в основу некоторых работ...

Теперь вернемся к терминологии. Говорить об этом можно много, благо есть за что зацепиться. Сначала поговорим о Пинеге, ведь настоящая статья написана для "Северного СпелеоАльманаха". Поэтому начнём с "экранов". Интересно, что они попали в зону вертикальной циркуляции. Еще понятно, когда в эту зону относят сталактиты или сталагмиты, но экраны растут у водопадов и переходят в наледи (а если сказать точнее, то это просто участки наледей). То есть если небольшой водопад находится на ручье или реке, то это кусок зоны вертикальной циркуляции посреди зоны горизонтальной циркуляции (река). Уж больно заковыристо получается.

Оказывается, что некоторые исследователи в пещерах выделяют натечный покров и кору обледенения. Но остается не ясным, чем кора отличается от покрова. Возникает ощущение, что это одно и то же. Я понимаю, что авторы следуют классификации пещерных льдов Максимовича, в которой одни и те же типы льдов названы разными именами. В целом все это наледи. При этом все равно, из каких вод образовался натечный лед в пещере - конденсационной или инфильтрационной. Ведь, согласно Максимовичу, сталактиты из обоих типов вод это сталактиты, а лед на стенах это уже два разных вида льда. А это не правильно. Путаница тут возникает и потому, что не совсем ясно, что такое покров. Покровом называют и озёрный лёд, и наледи. Так что же такое покров?

Очень интересное образование "ледяная пробка", которое довольно широко распространено на Пинеге. Но некоторым исследователям не совсем понятно, что это - не кора и не покров, тогда что же это? Как образовалась? Внимательное рассмотрение объекта показывает, что ледяная пробка это всё-таки часть наледи, закупоривающая пещерную галерею. Но самое интересное, что некоторые умудряются эту пробку называть еще и ледяной жилой! Как же тут читателям разобраться, что же это: наледь, пробка или жила?

Теперь о самом интересном для меня - о ледниках. Начнём с того, что существование ледников в пещерах Пинеги не доказано, да и нет для их появления никаких физических и природных предпосылок. Ведь ледник образуется при перекристаллизации толщи снега в лёд под действием своей тяжести, да ещё когда эта толща (с размерами отнюдь не маленькими) обладает собственным движением. Отсюда следует, что если лёд в пещере движется, то это ещё не обязательно ледник. Иначе все скопления льда в пещерах, обладающие движением, вплоть до упавшей со свода сосульки, нам придётся называть ледниками. А это вряд ли уместно. Могу высказать предположение, что все, что на Пинеге называют пещерными ледниками, может быть является наледями, движущимися по каким-то причинам.

Подтверждают это утверждение и то, что в образовании этих "ледников" значительную роль играет приток талых снеговых вод, а в меньшей степени, дождевых вод. Ведь из текущей воды могут образоваться исключительно наледи. В качестве примера можно назвать пещеру Ледяная Волна, где мы имеем дело, скорее всего, с движущейся наледью. Выяснить причины её движения - это особый предмет для исследований.

Особо хочется сказать о термине "ледовый". Хотелось бы сразу сказать, что "ледовыми" могут быть явления, обстановка на море, а формы изо льда в пещерах - они "ледяные". К сожалению, не все придерживаются этой терминологии. Вот, например, главный редактор сборника "Пещеры" без согласования со мной переправил в моей статье прилагательное "ледяные" на "ледовые" и получился казус: я сам критикую использование этого термина по отношению к пещерным льдам, и сам же его использую! Я считаю, что такие "исправления" лежат не только на совести редактора, но, к сожалению, будут иметь последствия и в будущем. Ведь не объяснишь каждому читателю, что автор хотел использовать другой термин, а редактор его изменил…

Если термин "ледовый" является старым и его значение понятно, то встречаемые порой в работах новые термины могут иногда просто поставить в тупик. Одно из таких новых слов - это "коры-потоки". Первая часть слова обозначает нечто статическое, неподвижное, а вторая часть, наоборот, это нечто динамическое, очень подвижное. Получается как бы "перемещающаяся" или, иными словами, "текущая ледяная кора". Вот бы посмотреть! А ведь всё на самом деле много прозаичней, поскольку речь идёт о покровной наледи, по форме напоминающей водный поток. Почему же нельзя так и сказать, а не придумывать новый термин, который вообще непонятно что обозначает? А как вам нравится новый термин ничуть не хуже предыдущего - "ледники-занавеси"? Прочитав это, я живо представил себе горный ледник в виде занавески, да ещё хлопающей на сквозняке… Хотя речь, конечно, идёт всего-навсего о наледи, вернее - о висячей наледи (в эту группу входят ледяные сталактиты, каскады и гребешки). Необычное словосочетание и "сегрегационные полигоны". Ни в гляциологии, ни в мерзлотоведении они не известны. Поэтому о чём собственно идёт речь не понятно. Теперь о термине "ледопад". Как известно, это явление встречается исключительно на ледниках, причём, чаще всего, это нечто грандиозное, когда ледник разбит множеством глубоких вертикальных поперечных трещин. Да оно и понятно, ведь ледник спускается здесь со ступени, которая имеется на ложе ледника, и потому ледопад, в зависимости от высоты ступени, может иногда иметь высоту до нескольких сот метров. Признаюсь честно, в пещерах мне такого видеть не доводилось. Так что речь идёт, скорее всего, о замёршем водопаде или наледи в форме водопада. У меня есть предложение: давайте не будем придумывать новых терминов, ведь для описания любого ледяного образования в пещере терминов уже вполне достаточно. И еще если мы используем какой-то термин, то лучше все-таки знать, что он обозначает.

Хотелось бы добавить в скобках, что сегрегационный лёд при образовании не выдавливается на поверхность из рыхлого заполнителя, как представляют себе некоторые авторы, он скорее растёт на фронте кристаллизации льда, который, чаще всего, и находится на контакте воздуха и рыхлого заполнителя. Вода к фронту кристаллизации поступает по капиллярам заполнителя.

Теперь мне хотелось бы остановиться на вопросе метаморфизма льда в пещерах. Почему-то иногда исследователи говорят о "метаморфизме льда". Но метаморфизм подразумевает изменение структуры льда под действием температуры и/или очень большого давления. Типичный пример метаморфизма - перекристаллизация снега в лед под действием вышележащей толщи. Но ведь лёд - это не снег и перекристаллизоваться под действием температуры воздуха он не может, а давления на лед здесь никакого также нет. Так что остаётся загадкой, что подразумевают авторы под словом "метаморфизм". Я специально консультировался по этому вопросу с известным японским специалистом по метаморфизму льда по фамилии Маено. По его прикидкам, изменение размеров кристаллов пещерного льда (например, сталактита) на 1 мм в условиях пещер может произойти, но за 100 и более лет. Но, как известно, льды пещер так долго не живут (по крайней мере, нигде, кроме пещер Кузнецкого Алатау, возраст льда более 500 лет у нас в стране не встречен). Поэтому нет никаких оснований говорить о метаморфизме натечного льда в пещерах, если его возраст всего несколько лет.

Хотелось бы здесь выступить в защиту схемы образования сталактитов и сталагмитов в пещерах, предложенной ленинградцами (В.М. Голод и М.П. Голод, 1972) для пещер Пинежья. Напомню, что во время промерзания пещерного туннеля у фронта отрицательных температур сначала растут сталагмиты, а при проникновении холодного воздуха к своду начинают расти и сталактиты. Эта схема определена законами физики и выполняется во всех пещерах, так как холодный внешний воздух тяжелее более лёгкого и тёплого пещерного и движется у пола галереи. Даже непонятно, почему эта схема не нравится некоторым из авторов. Мало того, в высоких залах рост сталагмитов может идти всю зиму, при полном отсутствии сталактитов в верхней части свода. Кстати, приведённый пример не имеет аналогов в образовании водно-хемогенных образований. И это понятно, ведь образование минерала льда является климатически обусловленным. От климата в пещере будет зависеть величина водопритока, а уже от него зависит образование сталактитов и сталагмитов.

В некоторых работах предполагается существование трёх периодов сублимации льда в пещерах, что вызывает сомнение. Чаще всего (и это выявлено во многих пещерах) отмечается массовая зимняя и очень небольшая летняя сублимация льда. Выделение именно двух периодов определяется уж больно разными условиями сублимации льда. При этом зимняя сублимация льда может менять свою интенсивность в течение зимы из-за изменений погоды на поверхности. Она происходит при наличии подтока тёплого воздуха из глубин пещеры или боковых притоков - всё-таки там температура воздуха 2 °С, да и влаги в воздухе много. Летняя сублимация связана с притоком тёплого воздуха опять же из глубины пещер ко входам, когда рост кристаллов происходит на промороженном за зиму основании (порода или лёд, но чаще последнее). Запас холода в них, по сравнению с зимним холодом, довольно мал, поэтому летом сублимационные кристаллы невелики и чаще всего имеют форму мелких пластинок (см., например, статью Мавлюдова Б.Р. в ССА №4).

Вряд ли можно согласиться и с таким утверждением, что в пещерах возможно интенсивное механическое разрушение льда во время паводков. Все-таки во время паводков главная причина разрушения льда - его термическое разрушение. А механическим наверное может быть только отрыв льда от ледяных массивов, что вряд ли возможно, если только речь не идёт об обрушении подвешенного льда водоёмов после ухода воды.

Интересна информация о том, что в Кумичевской пещере обнаружены очень древние льды. Но из описаний, приведенных в статьях, вовсе не следует, что пещерная полость промерзала длительно. Нет даже доказательств, что обнаруженный вскрытый лёд является многолетним. Выводы о многолетности льда основаны на находках валунов во льду. Однако вполне возможно образование и погребение толщи льда с валунами внутри всего за один холодный сезон. Поэтому вывод о длительном сохранении льда в этой пещере неправомерен. Для этого требуются дополнительные доказательства. Тем более, что нет ни каких оснований говорить о том, что лёд в пещере сохранился со времени последнего оледенения. Заметим, что ещё в 50-х годах, когда учёных очень занимал вопрос о возможности сохранения льда в пещерах с последнего оледенения, для Альп было доказано, что это невозможно. Точно так же это невозможно и на Пинеге. И вот почему. Мы знаем, что температуры пород вокруг пещер достигают 2 °С, значит, как только лёд отделится от зоны охлаждения пород внешним воздухом, то есть выйдет за пределы холодной температурной аномалии, он тут же окажется в окружении тёплых пород и очень быстро растает. Сохранение многолетнего льда в пещерах возможно только при постоянной подпитке полости внешним холодным воздухом. Наглядный пример - катастрофическое уменьшение оледенения в известной Кунгурской пещере на Урале в последние годы, что связано с почти полным прекращением искусственного пополнения запасов холода в пещере (путём зимнего проветривания), как это делалось ранее. Еще один пример - пещера Мариинская в Губахе на Урале. В ней после установки бетонной пробки в одном из ходов, сезонная наледь стала многолетней. Но через некоторое время вход в пещеру заплыл льдом и вскоре многолетняя наледь начала катастрофически уменьшаться в размерах - ведь она потеряла источник холода.

Так что консервация пещер льдом надолго невозможна (исключение - пещеры внутри толщи многолетнемёрзлых пород). Об этом говорят наблюдения во многих пещерах, в том числе и на Пинеге (см., например, статью Н. Франца в ССА № 3).

Ещё несколько слов о возрасте льда в пещерах. В публикациях промелькнула информация, о том, что возраст льда в пещере С-26 не менее 200 лет. Позвольте в этой цифре усомниться. И вот почему. Во-первых, насколько я понимаю, это возраст куска дерева во льду, а не льда, а оно могло быть занесено в пещеру когда угодно, даже в прошлом году. К тому же, радиоуглеродный метод (а только при его помощи мог быть получен возраст дерева во льду) далеко не всегда точен, и некоторые исследователи, при возрасте объекта менее нескольких тысяч лет, предпочитают им не пользоваться. Поэтому вопрос о возрасте льдов в Пинежских пещерах остаётся открытым. Следует добавить, что и очаги мерзлоты, обнаруженные в Архангельской области вовсе не являются основанием для выводов о большом возрасте льда в пещерах. Напомню, что лёд в пещерах может образоваться в условиях динамических, когда имеется хорошая связь с поверхностью, а мерзлота - в статических.

Теперь мне хотелось бы обратиться к одному вопросу, касающемуся микроклимата пещер (для меня ближе название - климатические системы пещер). А именно мне хотелось поговорить о так называемой "компенсационной зоне" в пещерах. К сожалению, многие исследователи клюнули на эту классическую ошибку В.Н. Дублянского, который выделил эту зону в пещерах. Особенно прискорбно слышать об этой зоне в Пинежских пещерах. Какая уж тут, извините, компенсационная зона (то есть зона выравнивания между наружным и пещерным воздухом), когда существуют многолетние льды в пещерах? Если исходить из идеи выравнивания, то поскольку в глубине пещер льда нет и там тепло, значит, на поверхности у входа в пещеру льды должны лежать круглогодично, и так же круглогодично там должен свирепствовать мороз. Иначе с зоной выравнивания не получается. Однако этого не наблюдается. Значит, идея о компенсационной зоне не верна. Хотелось бы обратить внимание исследователей на то, как получены данные о компенсационной зоне. То есть обратить свой взгляд в прошлое. Дело в том, что в распоряжении Виктора Николаевича оказался массив данных по примерно 800 пещерам Крыма. Были в этом массиве и микроклиматические наблюдения. Но вот беда, пещеры Крыма посещались и исследовались в основном летом, потому зимних наблюдений почти не было. Обработка этого массива данных статистическими методами не дала в пещерах Крыма отрицательной температурной аномалии. Но зато появилась "компенсационная зона".

Ещё в 1960-х годах В.С. Лукиным было доказано, что в пещерах с двумя входами на разных высотных уровнях с циркуляцией воздуха обязательно имеется зона отрицательной температурной аномалии, в которой температура воздуха ниже температуры пород в глубине пещеры. В некоторых пещерах среднегодовая температура в этой зоне отрицательная. Именно в таких пещерах и сохраняется многолетний лед. Напомню, что ни в глубине пещеры, ни на поверхности такой температуры нет (ни на Пинеге, ни в Кунгуре). Об этом писал и В.М. Голод (1972). Кстати, отрицательная температурная аномалия была найдена в пещерах такой формы и в Европе, и в Австралии.

Поэтому не правы те авторы, которые без учета данных, приведенных выше, пишут, что со льдом в пещерах связаны особенности их микроклимата, хотя всё совсем наоборот - с климатическими особенностями пещер связано появление сезонных и многолетних льдов в них.

Хотелось бы также поговорить о причинах многолетних изменений количества льда в пещерах Пинежья, отмеченных некоторыми авторами. Скорее всего, эти изменения связаны с цикличностью льдообразования в пещерах. Дело в том, что оледенение пещер напрямую зависит от характера охлаждения полости и от водопритока в неё. А характер охлаждения прямо связан с морфологией полостей, которые в отличие от поверхностных форм рельефа имеют конечный, а часто и очень небольшой объём. А значит - льду нередко ничего не стоит заполнить и запечатать собой галерею, особенно если она не очень высокая. Возникает своеобразный ледяной "сифон" (то, что некоторые авторы называют ледяной пробкой), который изменяет характер движения воздуха и препятствует не только дальнейшему росту льда, но иногда даже и проникновению воды в пещеру или из неё. После того как полость (или участок полости) заполнится льдом, начинается таяние или испарение льда, то есть уменьшение его объёма. Наиболее интенсивно эти процессы идут со стороны пещеры, так как лёд здесь зимой не подновляется, а температуры воздуха довольно высокие. Пока лёд в пещере не растает, и не возникнет проход для воздуха, новый цикл накопления льда не начнётся. Для разных пещер, имеющих различные размеры, продолжительность такого цикла различна. Например, в Кунгурской пещере это первые десятки лет, в пропасти Снежной на Кавказе - более 30 лет. А для пещер Пинежья длительность таких циклов еще предстоит выяснить.

Явление цикличности (автоколебательности) в заполнении полостей пещерным льдом открыто недавно, хотя наблюдения изменений масштабов оледенения в разных пещерах известны уже давно. Раньше им приписывались в основном климатические причины. Зная теперь о явлении цикличности льдообразования в пещерах, мы должны наложить некоторые ограничения на скороспелые выводы о связи оледенения пещер с внешним климатом, то есть если мы видим в пещерах рост или уменьшение количества льда, то это не всегда может говорить нам о похолодании или потеплении климата. Точно так же слоистость льда может быть привязана к изменениям внешнего климата только после того, как будет выяснено отсутствие или наличие цикличности накопления льда в данной полости, а при положительном ответе - и его продолжительности. В связи с вышесказанным возрастает научная ценность, казалось бы, таких простых и "никчемных" наблюдений в пещерах, как фиксирование положения границы распространения льда в полости и приблизительная оценка количества льда в ней при каждом её посещении.

Вышесказанное во многом, увы, относится и к "Азбуке Карстоеда" (см. ССА №3), поскольку познания о льдах в пещерах слабы у многих исследователей. Это, к сожалению, наша общая беда.

Начнём с терминологии. Если говорится о пещерном льде, то порой речь ведётся о криогенных образованиях, то есть о тех, что возникли под действием холода. Но ведь криогенные образования - это далеко не только лёд в пещерах, но также имеющее широкое распространение морозное выветривание и отложения, с ним связанные, промерзание стен, натёков и других отложений и связанные с этим внутренние изменения пород, а также морозные деформации отложений. Так, может быть, говоря о льде пещер, так и называть его "пещерным льдом" или "снежно- ледяными образованиями пещер"?

Хотелось бы отметить также, что "атмогенные кристаллы" образуются вовсе не конденсационной водой, а в процессе сублимации, то есть, как раз, минуя процесс конденсации, сразу из пара в твёрдое кристаллическое тело.

Наледи - это не ледники, что не "не совсем верно с геологической точки зрения", а совсем не верно (смотри выше). Кстати, наледи возникают при послойном намораживании воды на холодное основание. А путаница с ледниками пошла ещё со времён Ю. Листова, который в 1885 году писал о пещерах-ледниках, имея в виду аналог широко распространённого погреба со льдом (это старинное русское слово "ледник", в котором ударение ставится на первый слог). Кстати и писал он о погребах именно потому, что проводил в них наблюдения. А погреба эти были построены на участках отрицательной температурной аномалии, у так называемых "дующих трещин". Это слово "ледник" подхватил известный карстовед Н.А. Гвоздецкий, называя все пещеры со льдом пещерами-ледниками (ударение, опять же, на первый слог). Потом с чьей-то лёгкой руки покровные наледи в пещерах стали называть ледниками (ударение на третий слог). А вот гляциолог и спелеолог В.Е. Дмитриев предлагал настоящие ледники в пещерах называть глетчерами, чтобы избежать этой путаницы.

Гидрогенные (или, другими словами, конжеляционные) льды делятся на наледи (могут образоваться путём напуска воды - это сталактиты, сталагмиты, сталагнаты, покровы, гребешки, каскады, драпировки и ансамбли - сочетания простых форм, а также из брызг воды - это кораллиты и "экраны"), льды водоёмов (это не только "покровный", то есть поверхностный лёд на реках и озёрах, но и плавающие кристаллы, забереги, шуга, льдины, донный лёд), обвальные ледяные отложения и лёд горных пород (он может быть сегрегационный, цементный, инъекционный и погребённый).

Кстати, к наледям относятся и "коры обледенения" на полу и стенах полостей.

Нельзя обойти вниманием и гетерогенные льды. Дело в том, что в приведённом примере сталагмитов, обросших сублимационными кристаллами, очень легко обнаруживается, что сталагмиты образовались из воды, а сублимационные кристаллы из пара воздуха. Таким образом, генезис этих льдов легко определяется, и образовались они по отдельности: сначала одни, а затем вторые. Значит, в этом случае речь может идти не столько о гетерогенности, сколько об изменении характера питания при образовании льда. А вот гетерогенными льдами можно назвать, например, покровную наледь, в толще которой есть гнёзда льда, возникшие из опавших со свода сублимационных кристаллов. К гетерогенным относятся и кораллитовые сталагмиты.

Вообще-то, может быть, следовало обсудить вопрос, являются ли льды вторичными образованиями в пещерах. Почему вдруг этот вопрос возникает? А вот почему. Например, на вопрос - можно ли отнести воду в пещере к вторичным образованиям? - ответ вполне очевиден. А ведь лёд это та же вода, но только твёрдая. Особое положение пещерного льда косвенно отражено и в кадастре "Карстового отряда", где он присутствует при характеристиках не только вторичных отложений, но и при описании микроклимата и водоносности пещерного блока. К этому можно добавить, что лёд совместно с холодом моделирует пещерные каналы, изменяет другие вторичные отложения, и является, таким образом, одним из ведущих агентов спелеогенеза.

В заключение хотелось бы осветить вопрос о том, почему понимание роли льда в пещерах у многих карстоведов и спелеологов находится на недостаточно высоком уровне. Дело тут вот в чём. Специализированных работ, посвящённых льду пещер и имеющих правильную теоретическую базу не очень много. Поэтому большинство исследователей базируется на работах Г.А. Максимовича 1960-х годов (написаны они ещё раньше). В своё время, когда отечественная спелеология только вставала на ноги и ещё не приобрела достаточного багажа знаний, работ Г.А. Максимовича, который, кстати, почти не бывал в пещерах (лишь на экскурсиях), а писал про них, по большей части, на основе литературных данных, было достаточно. Но сейчас наука о пещерном льде далеко переросла рамки работ Г.А. Максимовича, и потому авторы, базирующиеся на его работах, теперь нередко попадают впросак. Поэтому авторам, прежде чем писать о пещерных льдах, нужно знакомиться с современными работами. Я бы рекомендовал читать статью В.Е. Дмитриева "Оледенение пещер как часть гляциосферы Земли" (в книге "Карст Дальнего Востока и Сибири", Владивосток, 1980, с. 130-145).

Здесь мне приходится ставить точку, хотя и не хочется, ведь о льде в пещерах можно говорить ещё очень много.

************************************************************

Когда к нам в редакцию поступила вышеприведённая критическая статья московского гляциолога Булата Мавлюдова, то отнюдь не всё в его аргументах показалось нам однозначно верным и убедительным. И мы, воспользовавшись электронной почтой, вступили с ним в дискуссию, "требуя" уточнений по некоторым позициям его статьи. В результате у нас получилась "виртуальная беседа", которая, несомненно, будет интересна также и многим нашим читателям.

Редактор ССА: "Поговорим о сегрегационном льде. Вы в своей критической статье утверждаете, что процесс образования ледяных кристаллов в этом случае происходит строго в устье питающей микротрещины, но никак не ниже? А если грунт промерзает потихоньку, то не возможно ли постепенное смещение этой зоны внутрь увлажнённой породы? Тогда вода, замерзая в микротрещине и расширяясь, начнёт, возможно, выдавливаться (в виде льда) наружу? Или она тогда просто закупорит устье трещины, и рост ледяной "ресницы" прекратится? Но если, допустим, микротрещина "тупиковая", тогда при постепенном её промерзании давление воды в ней должно повышаться, что должно привести либо к разрыву вмещающей породы (морозобойные трещины?), либо, в случае достаточной механической прочности породы (доломит, например), должно произойти именно выдавливание льда из трещины. То есть я хочу сказать, что, вероятно, в подобных случаях (твёрдая порода) возможно присутствие обоих механизмов: в начальной фазе - "пограничная кристаллизация", далее - вплоть до полного промерзания участка породы - выдавливание. Или я в чём-то заблуждаюсь?"

Б. Мавлюдов: "Ответить на этот вопрос не очень просто, поскольку изучением роста сегрегационного льда в пещерах я не занимался, а только видел результат - цветы на стенах и шестоватые кристаллы на полу. Но попробую ответить "из общих соображений" и на основании одной из фраз, которую во время лекции обронил минералог пещер В.С. Степанов. Он сказал, что характер роста ледяных "ресниц" (или цветов) ничем не отличается от роста гипсовых антолитов (цветов). Поскольку гипсовые цветы получают питание по капиллярам из пород или почвы, то можно предполагать, что и с ледяными цветами происходит то же самое. А поскольку по капилляру вода подтягивается к фронту кристаллизации, то и рост антолитов идет именно на контакте лед - порода. Вероятность перемерзания канала невелика из-за его небольшого поперечного сечения, а значит и низкой температуры перемерзания (чем тоньше капилляр, тем при более низкой температуре он замерзнет), и из-за того, что в процессе кристаллизации льда выделяется тепло, которое идет, в том числе, и на поддержание постоянной температуры на стенках канала.

По поводу промерзания поверхности. Действительно, при резких похолоданиях в очень рыхлых и сильно водонасыщенных отложениях может возникнуть промерзшая корочка. Но это не помешает дальнейшему росту сегрегационного льда под мерзлым слоем. В этом случае растет не один, а множество ледяных кристаллов, поскольку воды много и она легко подводится к фронту кристаллизации по многочисленным порам. Возникнет целый слой шестоватых кристаллов - этаких пустотелых ажурных столбиков, которые при росте раздвигают слои рыхлой породы. Резкое похолодание может отделить кристаллы от водоподводящих каналов, и вся история может повториться несколько ниже. На срезе мы увидим как бы пирог с чередующимися прослоями вертикальных слоев льда и, например, глины. Это похоже на прослойки асбеста в породе или селенита в гипсе.

О трещинах в породе. Вообще говоря, тупиковые микротрещины маловероятны, особенно если, как вы говорите, в них есть вода (иначе - откуда в ней взяться воде, если эта трещина на своде или стене?). Но даже не вода главное, она может действительно затечь. При промерзании породы сначала всё же будет выдавливаться не лед, а вода. Ее движение и замерзание будут выделять тепло. Значит, на месте выхода воды будет расти антолит. При резком промерзании породы замерзнет и вода в трещине. Возрастающее давление заставит ее двигаться вглубь породы через связанные с этой другие трещины. Если их нет, то теоретически возможно пучение поверхности льда, в некоторых случаях, вероятно, может происходить и его выдавливание. Но гораздо проще, с физической точки зрения, представить возникновение трещины во льду и выдавливание воды, то есть опять же рост антолита. Почему образование трещины предпочтительнее? Если трещина с водой узкая, то лед заполняет в ней все неровности и изгибы, так что для приведения его в движение нужно приложить колоссальное усилие, что в капиллярной трещине, как я думаю, в условиях пещеры просто невозможно. Если трещина с водой достаточно широкая, то образование во льду одной трещины для выпуска воды, вероятно, более энергетически выгодно, чем срез льда вдоль двух стен трещины (последнее необходимо для выдавливания льда, а иначе трение помешает его движению).

Теперь по поводу морозобойных трещин. Трещина трещине рознь. Если вода замерзает в трещине, пронизывающей выступ породы, то она вполне может отколоть кусок выступа. А вот если трещина уходит перпендикулярно поверхности породы, то на нее осуществляется значительное давление со стороны боковых поверхностей трещины. Это потому, что массив породы, в котором расположена пещера, находится в напряженном состоянии (в основном - под действием веса вышележащих пород). Поэтому давление, которое возникнет при замерзании воды в трещине в большинстве случаев гораздо меньше имеющегося напряжения в породе и никакого разрыва породы при образовании льда в трещине не произойдет. Гораздо легче оттеснить воду в глубину. А расширение льда вполне может компенсироваться за счет заполнения неровностей трещины или мелких оперяющих трещин, сжимания пузырьков воздуха во льду. То, что это не голословные утверждения, можно наблюдать ежегодно в пещерах (в том числе и на Пинеге). Холодный воздух заставляет расти ледяные сталактиты на сводах. Рост их продолжается, пока идет поступление воды. Но если питающая трещина перемерзнет, то рост сталактита полностью прекращается. (Кстати, вроде бы никто не отмечал выдавливания отмерших сталактитов из стен). В результате вода, которая раньше поступала в полость по трещине, начинает течь куда-то в другом направлении внутри блока пород. Если свод полости останется промороженным в течение нескольких лет, то и вода не будет поступать в течение всего этого времени в полость. Пример - ледяная колонна в Полярном гроте Кунгурской пещеры, которая изменялась только в результате испарения льда в течение более чем 40 лет!

Как вывод из предыдущего обилия слов (за которое извините): выдавливание льда из трещин в породе при ее промерзании вряд ли возможно, как нет выдавливания гипса при росте гипсовых антолитов.

И в дополнение - небольшая цитата из книги П.А. Шумского "Основы структурного ледоведения" (Москва, 1955):

"Первой разновидностью сегрегационного льда, образующегося в начале процесса промерзания влажной дисперсной породы, являются выцветы льда на поверхности почвы, которые многократно описывались с 1821 г. Они возникают при медленном охлаждении земной поверхности..., когда температура почвы у самой поверхности остается положительной, а температура воздуха падает ниже нуля. На переувлажненных почвах может образоваться сплошная корка шестовато-волокнистого льда, или разобщенные ледяные стебельки - столбчатые кристаллы до 10-12 см в высоту и 1-2 см в поперечнике, которые поднимают на себе камни и другие предметы с поверхности. Иногда возникает также решетка пластинчатых кристаллов с ледяной коркой наверху, описанная под названием ледяных друз, и образуются разнообразные другие формы. Все они отличаются от сублимационных ледяных кристаллов инея и изморози на поверхности почвы тем, что образуются за счет замерзания поднимающейся к поверхности почвенной воды, причем нарастание их происходит снизу, на контакте с влажной почвой, и представляет собой типичный процесс сегрегации".

Редактор ССА: "Когда я предлагал пример с трещиной в твёрдой породе, то имел в виду не питающие трещины в монолите, а микротрещины в обломках доломита. Именно такие обломки с "ресницами" я и сфотографировал в одной из боковых нишек в пещере Водная. В доломите, наверное, возможно наличие несквозных седиментационных трещин?"

Б. Мавлюдов: "Ответить на это трудно, поскольку нужно посмотреть на этот камень. Потом еще нужно иметь ввиду, что если на камне растут ледяные антолиты, - значит имеется подпитка водой по трещинам или порам в породе. В вашем случае доломит, видимо, лежал на полу, вероятно - рыхлом, может быть - на глине. Оттуда, видимо, и поступала вода. А воды, которая есть в одной маленькой трещине, боюсь, не хватит на создание ледяного цветка.

Редактор ССА: Тут я не могу не согласиться, - в том случае обломки доломита действительно лежали на глине. На ней, кстати, тоже росли "ресницы".

Второй мой вопрос по тексту Вашей статьи касается "ледников". Я сам имел удовольствие наблюдать стенку настоящего полосатого льда в пещере Малая Голубинская в 1979 году. Слоистость там была совершенно замечательная (многие десятки слоёв льда с включениями криогенно-гравитационного щебня, мусора всякого и пузырьков воздуха). Стена была давно и совершенно изолирована от снегового питания с поверхности. И лишь недавно, лет 5-6 назад протаял и провалился старый вход над ледником, до этого совершенно заросший мощной моховой подушкой и никак не выделяющийся на залесённом склоне. Сейчас вход открыт, и снег опять скапливается на поверхности ледника. Никаких, даже временных, водных потоков там нет и быть не может (дыра подвешена на довольно крутом склоне). Механизм там работает, как я понимаю, классический: зимой идёт накопление снега на верхней поверхности ледника, летом он сильно тает и перекристаллизовывается, уплотняясь постепенно, пока, с годами, ни превратится в очередной слой льда, на котором, год за годом, наметает новые слои снега. И т.д. Вы эту схему в сто раз лучше меня знаете. Так почему нельзя такое многолетнее образование называть "ледником"? Из-за малого масштаба? Из-за несолидного возраста - десятки и сотни лет? Из-за очень малой скорости перемещения ледяной массы?

Б. Мавлюдов: Вопрос этот сложный и не до конца разработанный, хотя, вроде, ничего замысловатого в нем нет. В гляциологии принято большие снежно-фирново-ледяные тела, обладающие движением, называть ледниками, а те снежно-фирново-ледяные тела (полный набор не обязателен), что по каким-то причинам не обладают движением (невелики размеры и масса снежно-ледяных накоплений, или просто некуда двигаться, когда кругом стенки) называются снежниками.

В пещерах мы чаще всего сталкивается с пещерными снежниками, в том числе и с многолетними. Конечно, жаль, - ведь когда мы снежники или наледи пещер называем ледниками, то звучит это очень солидно. (Так же как, например, принято говорить о пещерных реках, хотя, чаще всего, речь идет все же о ручьях).

По поводу пещерных ледников хотелось бы сказать вот что. Каждый поверхностный ледник - это очень сложное образование со своей зоной питания, транзита и разгрузки, в строении которого принимают участие, кроме осадочных, также конжеляционные и сублимационные льды. Но преобладают все же осадочные льды. В строении пещерных ледников, кроме осадочных и метаморфических льдов, практически всегда участвуют наледи (покровные и сталагмиты), обвальные ледяные отложения (обрушившиеся летом со сводов сталактиты), замерзшая в толще снега вода капелей и др. Но, как и на поверхностных ледниках, основой всего является снег, то есть осадочные льды. На самом деле тут есть к чему придраться. Дело в том, что все ледники Кузнецкого Алатау, на которых Дмитриев проводил измерения скорости движения льда, в нижней части сложены многолетними наледями. Конечно, эти наледи сложены талыми водами вышележащих пещерных снежно-ледяных накоплений, то есть талая вода пещерного ледника переотложилась ниже по склону. Подобные явления есть и на поверхностных ледниках, но наледи там не играют существенной роли по сравнению с метаморфическим льдом. В пещерах же получается, что вся нижележащая часть пещерного ледника постепенно переходит в наледь, которую ледник толкает впереди себя. Фактически получается, что покровная наледь здесь становится частью пещерного ледника. Но вот ведь в чем вопрос: а можно ли просто одну покровную наледь, которая движется сама по себе без толкающего ее паровоза в виде снежно-ледяного тела, называть ледником? Фактически нельзя. И вот почему. Наледи образуются при помощи совсем другого механизма подачи воды. Во-первых, она поступает в жидком виде, во-вторых, тогда, когда излияние воды имеет некоторые периодические пульсации (по разным причинам). На настоящих ледниках этого нет. Следует добавить, что поскольку многолетние наледи на поверхности земли, как правило, не обладают движением, то вопрос о движении наледей в гляциологии до сего момента не поднимался.

Теперь обратимся непосредственно к приведенному вами примеру Малой Голубинской пещеры. По вашему описанию невозможно установить, чего в строении льда больше - осадочной или наледной составляющей. Но определить это можно довольно легко. Нужно посмотреть на структуру льда. Если на боковом разрезе ледяной толщи мы видим примерно округлые кристаллы близких размеров, то это, скорее всего, перекристаллизованный снег. Но если кристаллы вытянуты перпендинулярно границам слоев в виде столбиков, то это наледный или озерный (речной) лед. Можно структуру льда определить и по фото. Мне, например, показалось (качество фото в книге отвратительное), что ледник, на котором два месяца без часов сидел Мишель Сифр, по крайней мере, в нижней части - это типичная слоистая наледь. Добавлю, что по показанной мне Мишей Кашеповым фотографии из Малой Голубинской, видно, что это наледь, но прорезанная талыми водами. (Тут я, правда, не уверен, что речь идет об одном и том же льде).

Теперь о размерах. Они не имеют значения, если снежно-ледяное тело движется. Но это еще надо доказать, что довольно трудно из-за малых скоростей. Пока не доказано движение снежно-ледяного тела, не стоит называть его ледником. Иначе не избежать путаницы. Но если движется наледь, то я назвал бы ее "движущейся наледью". Заметьте, это даже интереснее, чем ледник, поскольку существование ледников в пещерах доказано, а движущихся наледей - нет.

Приведу пару примеров к тому, что сказано несколько выше. Самый близкий мне пример - снежно-ледяной конус в пропасти Снежной. Когда я рассказывал о нем В.Е. Дмитриеву, он сказал, что это типичный ледник. Но я его ледником не называю, ходя его диаметр около 100 метров, а высота 32 метра, а в последнее время - и все 50 метров. А все потому, что не доказано его движение. Дело в том, что снежно-ледяной конус находится в коническом углублении пола зала и ему просто некуда двигаться, разве что растекаться в разные стороны. А этому мешают стены. Типичных морен тоже нет.

Другой пример. Кажется, в Канаде какое-то полезное ископаемое, рудное тело которого залегало в виде вертикального стержня, разрабатывали открытым способом. До куда могли. Дальше стало нерентабельно. Карьер забросили. Он, естественно, снизу заполнился водой, которая не преминула замерзнуть (кругом мерзлота). Рядом с карьером пробили шахту и начали выбирать полезное ископаемое из-подо льда. Через некоторое время лед стал сводом, а потом остался где-то там высоко вверху. Естественно, что лёд под своей тяжестью начал двигаться вниз. Медленно, но неуклонно. Так вот, скажите мне, это ледник или нет? Я бы назвал этот уникальный (а еще вернее - антропогенный) случай так: движущийся под действием силы тяжести озерный лед. Не очень красиво, зато верно".

Редактор ССА: "Но ведь если выбурить в "леднике" Малой Голубинской вертикальный керн, то его вряд ли внешне можно будет отличить от керна, скажем, с ледника Федченко. И если так уж важен признак "движение", то, может быть, было бы логичным выделить "ледники пещер" как особую группу, не обладающую в полной мере данным признаком?"

Б. Мавлюдов: "Во-первых, керн из пещерных ледников и снежников, конечно, будет не такой как на леднике Федченко, хотя бы из-за толщины слоев, их перемятости, моренных включений и др. Как я уже говорил выше, движение - это не самоцель. Просто ледник - это комплекс признаков, а если нет движения - это снежник. Если же есть движение, но нет осадочных льдов, то это движущийся лед, но не ледник. Так что ледники пещер - это действительно особая группа ледников, принятая нашими гляциологами только в 1980 году с подачи В.Е. Дмитриева из Томска. Другое дело, что обладающие движением наледи вовсе не характерны для поверхности Земли, и их надо бы выделить в особую группу. Но - не хватает фактических данных. Катастрофически. А некоторые люди, (не будем указывать пальцем), такие данные имеют, но почему-то не публикуют. И если перефразировать известное высказывание: "нет человека, нет проблемы", то получится такое: "нет данных (топосъемки и др.), нет факта (пещеры и др.). Итак, будут факты, будет предмет для разговора".

Редактор ССА: "Но ведь схема: "снег - перекристаллизация (тепло + давление) - слоистый многолетний лёд" и там (в пещере) соблюдается? Чем же это не ледник? Зачем придумывать "ледник"?

Б. Мавлюдов: Для пещерного льда не соблюдаются два момента: нет давления вышележащей толщи и нет движения. Чтобы получить из снега фирн нужно давление не менее 20-30 метров снега сверху. При такой толщине снега на наклонных склонах будет и движение. Конечно, ледники пещер находятся в специфических условиях, - они полностью скрыты от солнечного излучения. Потому перекристаллизация снега происходит в пещерах только благодаря теплу воздуха и просачивающейся в него воде. Давление в большинстве снежно-ледяных образований пещер ничтожно и в расчет идти не может. Потому, если убрать движение, то о каких ледниках можно говорить?

Редактор ССА: Вы пишете следующее: "Но ведь лёд - это не снег, и перекристаллизоваться под действием температуры воздуха он не может..."

Когда-то мне на примере большого сталагмита в пещере Кулогорская-2 объяснили, что в его верхней части (на "нулевой" границе) образуются очень крупные кристаллы (медленная, неспешная кристаллизация). Если верхушка растёт в довольно сильно "минусовой" зоне, то образуются "быстрые" мелкие кристаллы, и лёд получается "мутным" оптически - матово-белым. А нижележащие утолщения на матовом сталагмите тоже когда-то были прозрачными головами, но, "отстав" от зоны активного роста (головки) и "опустившись" в переохлаждённую зону, перекристаллизовали большие прозрачные кристаллы в мелкие - и стали оптически матовыми. (Бывают, правда, и прозрачные утолщения в нижней части сталагмитов...) Я, честно говоря, много об этом не думал, но с тех пор где-то "внутри" имел в виду, что перекристаллизация крупнокристаллического прозрачного льда в мелкокристаллический непрозрачный под действием холода имеет место в природе. Так что же происходит с прозрачной головкой сталагмита в процессе "погружения" и последующего её пребывания в зоне отрицательных температур?

Б. Мавлюдов: Насколько я понимаю, лед все-таки не может перекристаллизоваться, если на него не действуют температура и давление. Насколько мне известно из практики, лед как образовался (крупнокристаллический или мелкокристаллический) в пещере, так и остаётся "при своих". Дело тут вот в чем. При стабильной температуре близкой к нулю (минус 1-2 градуса) в пещере растут крупные кристаллы льда (сантиметров до 10 и более). При таком медленном росте (быстрый рост невозможен из-за выделяющейся теплоты кристаллизации) все растворённые и полученные в момент удара капли газы успевают уйти, и образуется прозрачный лёд. При этом успевает произойти как бы разделение раствора, и на макушке намерзает более пресный лёд, а более соленый (минерализованный) стекает на края сталагмита. В Кунгурской пещере я не раз наблюдал сталагмиты, у которых серединка прозрачная, а края белесые. В данном случае происходит это из-за обилия солей в воде на краях сталагмита. При низкой температуре капли замерзают на верхушке сталагмита, не успев отдать растворенный воздух. Так образуются непрозрачный лед. При смене погоды (суточной или с периодом в несколько дней) на сталагмите будет видно чередование прозрачных и непрозрачных прослоев. При этом прозрачный прослой может стать непрозрачным только в одном случае - если на него намерзнет непрозрачный лед.

Для перекристаллизации льда в пещере требуется энергия. Взять ее неоткуда. Поэтому при повышении температуры воздуха лед начинает таять в основном с поверхности. При этом таяние не проникает глубоко, поскольку нет потока энергии, как на поверхности, где имеется проникающая солнечная радиация, проходящая в снегу и льду до 1,5 метров в глубину. В дальнейшем, когда поток тепла возрастет (летом температура воздуха в пещерах уже высокая), начнется таяние льда по границам кристаллов. Таяние постепенно охватывает всю толщу льда (если она невелика). В результате повторного замерзания (режеляции), в принципе, величина кристаллов льда может увеличиться, но в отличие от крупных накоплений льда в ледниках, в пещерах изменения величины зерен льда вряд ли возможны в больших размерах - слишком малые толщины льда. Поэтому скопления льда в пещерах быстро прогреваются и быстро остывают. Но в целом этот вопрос требует дальнейших исследований. Возможно, исследования слоев льда толщиной в несколько метров и позволят обнаружить явление режеляционного метаморфизма. Но, насколько я знаю, этим вопросом никто еще не интересовался, исследований не проводил, и потому говорить об этом рано.

Литература

Филиппов А.Г. Льды Аргараканской пещеры. Гидрогеология и карстоведение, вып. 12, Из-во Пермского у-та, Пермь, 1997, с. 182-184.

Червяцова О.Я. Современные изменения в пещерах Самарской области. Спелеология Самарской области, вып.2, 2002, с. 62-74.

Шаврина Е.В. Ледяные образования Пинежских пещер. Северный СпелеоАльманах, вып.3, 2000, с. 29-35.

Игловский Н.В. Автореферат канд. диссертации

Многолетняя наледь в пещере Банкетный Зал мощностью 1,5 м. 1997г. Фото Е. Гуркало

Наледь-экран перед водопадом на входе в пещеру Северный Сифон. 1983г. Фото А. Рыкова

Ледяная "снежинка" (поперечник - около 8 см), образовавшаяся в процессе "спокойной" кристаллизации на тихой поверхности паводкового водоема в переохлажденном Северном Районе пещеры К-2. После ухода воды, частично сросшиеся отдельные "снежинки", иногда достигающие поперечника в 15-20 см, легли на доломитовый щебень пола в виде очень красивого, но хрупкого ледяного "паркета". Июль 2004г. Фото С. Сорокина

Натечные ледяные формы в Большой Голубинской отличаются разнообразием: сталактиты, сталагмиты, сталагнаты, "наледь в виде водопада", натечный покров на полу. Фото Н. Франца

Спелеологическая изученность

Озера и каналы