Толща карстующихся сульфатных отложений Кулогорского спелеомассива расчленена густой сетью вертикальных тектонических трещин на отдельные блоки. В узловых точках, на пересечениях этих трещин, создаются условия, благоприятные для вертикального нисходящего движения воды. Двигаясь по такому вертикальному каналу, активные атмосферные воды (осадки) растворяют его стенки, тем самым, увеличивая его сечение и пропускную способность. Развитие вертикальных карстовых форм в этом массиве происходило с самого возникновения карстовых пустот и продолжается в настоящее время.

Первоначально вертикальные карстовые каналы выполняли только водопроводящую функцию. Когда же их сечение достигло величины, достаточной для проникновения в них карбонатного щебня, перекрывающего толщу гипсов, каналы начали также играть роль проводников нерастворимого заполнителя в систему карстовых пустот, расположенных в зоне горизонтальной циркуляции.

Когда же каналы в зоне горизонтальной циркуляции достигли вадозной стадии развития, и появились условия для формирования воздушной вентиляции "двухвходового типа", - вертикальные формы стали еще и важным элементом системы воздухообмена пещер с атмосферой. Летом через них происходит "вдох" атмосферного воздуха, а зимой - "выдох" пещерного воздуха. Кроме того, и зимой, и летом именно здесь происходит процесс конденсации влаги из охлаждающегося воздуха.

Из всего вышесказанного следует, что вертикальные карстовые формы в зоне аэрации являются важным генетическим элементом Кулогорской карстовой водоносной системы (КВС). Большинство вертикальных каналов можно считать точками инфильтрационного (атмосферные воды/осадки), конденсационного (конденсационные воды) и минерального (нерастворимый заполнитель из верхней части разреза) питания пещерной системы. Сокращенно - ТИКМП. В местах гравитационной подвижки гипсовых блоков существуют линейно вытянутые зоны высокой вертикальной проницаемости, выполняющие ту же роль, что и "точечные" вертикальные формы. Такие места можно именовать зонами инфильтрационнно-конденсационного и минерального питания - ЗИКМП.

Изучение современной вертикальной проницаемости является необходимой частью, как минимум, двух направлений спелеологических исследований - гидрологических и микроклиматических. А также для других направлений, например - морфогенетических и геологических.

Изучать вертикальную проницаемость карстового массива можно по различным методикам, используя широкий диапазон методов современной геологии, гидрогеологии и геофизики. Мы же, как спелеологи-любители, в своей исследовательской деятельности можем использовать только собственные знания, непосредственные наблюдения и простейшие эксперименты, не требующие высокой технической оснащенности. Поэтому, исходя из наших реальных возможностей, предлагается следующая методика исследования этого вопроса.

1. Изучение поверхности карстового массива

Необходимо произвести топографическую съемку поверхности карстового массива с составлением подробного плана масштабов 1:1000 и 1:2000, с сечением рельефа горизонталями через 0,5м. На плане должны быть показаны все наличествующие карстовые формы.

Все карстовые воронки, свободно пропускающие нивальные (талые) и дождевые воды, могут считаться точками инфильтрационного водного и минерального (хорошая вертикальная проницаемость позволяет воде транспортировать вниз мелкие нерастворимые частицы) питания - ТИМП.

Воронки, в летнее время частично заполненные водой (с переменным уровнем зеркала), являются источниками инфильтрационного водного питания - ИИП. Понор на дне воронки здесь заилен, вода крайне медленно фильтруется сквозь толщу суглинистых отложений, выноса минерального вещества практически не происходит, слой воды в воронке исключает воздухообмен в данной точке и, соответственно, процессы конденсации атмосферной влаги.

Воронки, имеющие явные следы провального происхождения, следует считать ТИМП.

Блюдцеобразные заболоченные поверхностные карстовые формы нельзя считать точками какого-либо современного питания. Они заполнены водоупорными отложениями, нет условий для движения воды и воздуха, вертикальный канал законсервирован и прекратил свое развитие.

Анализ поверхностных карстовых форм по уровню их связи с подземными полостями позволит составить схему, на которой каждая из этих форм будет квалифицирована по генетическому и функциональному признакам. Схема эта должна стать основой для итоговой схемы современной вертикальной проницаемости Кулогорского спелеомассива (конечно же, не всего спелеомассива, а какой-то "карстологической площадки" на его поверхности).

Каждая поверхностная карстовая форма должна получить свой номер. К схеме прилагается реестр поверхностных карстовых форм, где в соответствующих графах отражаются морфометрические, морфологические, гидрологические и прочие особенности каждой воронки.

Для изучения современной вертикальной проницаемости может быть взят как весь пещерный блок в целом, так и какая-то его часть в пределах карстологической площадки. Реальнее, конечно, второй вариант.

2. Подземные наблюдения

Если для исследований поверхностных карстовых форм нам доступна вся поверхность карстового массива, то для подземных наблюдений нам доступны только те вертикальные карстовые формы, которые имеют выход в части пещер, открытые для проникновения человека. Значительная часть связанного с подземными полостями карстового рельефа, таким образом, выпадает из поля зрения подземного наблюдателя. С другой стороны, в пещере можно наблюдать вертикальные формы, не "проявившиеся" на поверхности: это молодые формы типа каминов и "органных труб", а также реликтовые законсервированные вертикальные каналы, имеющие на выходе "мертвые" конусы выноса сыпучего минерального материала.

Для подземных наблюдений по данной теме необходимо иметь точный топоплан пещеры с основными ориентирами, позволяющими уверенно и точно определять свое местоположение. Масштаб - 1:1000. При подготовке плана на нем должны быть выделены все камины, "органные трубы", конусы и осыпи рыхлого заполнителя, зоны подвижки блоков.

Для производства наблюдений достаточно бригады из двух человек. Бригада отрабатывает участки пещеры, передвигаясь от одного объекта наблюдений к другому. Каждый объект получает свой номер, который наносится на план. В специальном журнале под этим номером фиксируется вся необходимая информация по данному объекту. Журнал может включать в себя следующие графы:

1. Размеры выходного отверстия вертикального канала. Для овальных и линейных форм указывается азимут длинной оси сечения.
2. Материал, слагающий верхнюю часть конуса (нас интересуют отложения, поступающие в полость сверху в настоящее время).
3. Материал, заполняющий вертикальный канал.
4. Следы поступления инфильтрационных вод с поверхности (промоины, водобойные углубления-лунки).
5. Наличие (и интенсивность) капели в момент наблюдений.
6. Графа для примечаний и дополнений.

На основании собранной информации составляется схема выходов вертикальных карстовых форм в пещеру. На схеме все обследованные объекты показываются в системе специальных условных обозначений. К схеме прилагается реестр всех приведенных на ней объектов с характеристиками, взятыми из журнала наблюдений, и определением типа питания через данный вертикальный канал. По типу сечения вертикальные каналы можно условно разделить на "трубы" и "щели". Например, камин или заполненный канал над типичным щебнистым конусом будет именоваться "трубой", а зона гравитационной подвижки блока - "щелью".

Лучше всего проводить наблюдения в январе - марте. В это время нет инфильтрации, поэтому наличие капели свидетельствует о процессе конденсации в данном вертикальном канале и, следовательно, об активной его роли в воздухообмене с поверхностью. А если "труба" проходима для воздуха, то для инфильтрационных вод в теплый период здесь не может быть непреодолимых препятствий.

Присутствие в верхней части конуса песчано-глинистого материала (поступившего явно сверху) свидетельствует об интенсивной инфильтрации, так как эти отложения переносятся сверху водой.

Чисто "карбонатный" конус, напротив, свидетельствует о том, что "труба" еще не достигла четвертичных отложений, воды с поверхности (если есть следы ее поступления) фильтруются через слой "четвертички", слои карбонатной муки и сильно трещиноватых карбонатных отложений. Над таким конусом вполне может не быть воронки на поверхности плато. Скорее всего, такие "недоразвитые" каналы не участвуют в процессе "дыхания" пещеры.

Свободный от заполнителя камин - это молодая растущая форма, не достигшая еще слоя доломитов или забитая в верхней части крупными доломитовыми глыбами. Такие формы могут служить точками инфильтрационного питания - ТИП.

Капель (наличие) следует фиксировать в журнале, даже если она присутствует только в радиусе нескольких метров от "трубы", так как конденсационные воды, стекая по стенам вертикального канала, перехватываются и отводятся в сторону системой капиллярных трещин. Обязательно нужно отмечать на плане места интенсивного капежа с ровной сводовой поверхности. Здесь могут быть совсем юные, зарождающиеся вертикальные каналы.

В результате работ по данной методике мы должны получить итоговую "схему современной вертикальной проницаемости" на каком-то участке карстового массива. Для повышения точности весьма желательно проведение на этом участке радиозондирования.

Примечание. Приведенная методика была частично апробирована в 1988 году Леонидом Мычко в пещере Водная (К-4) (одиночная экспедиция - см. ССА №1). Результаты получились интересные, но данное направление исследований не получило у нас дальнейшего развития, поскольку с лета 1989 года все усилия "Лабиринта" были сконцентрированы на рытье колодца над пещерой Троя. Кстати, во время прохождения этой горной выработки внутри выполненного четвертичными отложениями вертикального канала наблюдалась весьма интересная картина, проясняющая несколько "странный" механизм воздушной циркуляции Кулогорской пещерной системы. Но эта тема заслуживает отдельной статьи.

Спутниковые навигаторы GPS

Опред. сумм. длины гориз. пещеры