Приведенная ниже статья написана автором 15 лет назад и, естественно, отражает его представления по затрагиваемой теме именно на тот период. В последние годы в Кулогорах была проведена значительная работа, результаты которой принесли новые знания, уже не очень согласующиеся со старой концепцией, изложенной в данной статье. Но свежие идеи пока что проходят обязательную стадию поиска доказательств и проверки новых гипотетических построений, поэтому мы сочли неправильным полностью отвергать старую "парадигму". Подумали, что, наверное, нелишне будет сначала рассказать читателю про то, как мы все это себе раньше представляли, а уже потом, в следующий раз, поделиться результатами исследований последних лет и нашим новым видением вопроса - морфогенетической концепцией "кулогорского масштаба" уже нового, XXI, века.

Чтобы достаточно уверенно говорить о морфогенезе Кулогорской карстовой водоносной системы (КВС), необходимо располагать материалами геологических, геоморфологических, гидрогеологических, палеонтологических, геохимических и прочих исследований данной территории и, кроме того, иметь большой багаж непосредственных карстолого-спелеологических наблюдений в этих пещерах. К сожалению, спелеолог-любитель не имеет доступа к материалам вышеперечисленных специальных исследований территории, в которую входит Кулогорская КВС.

В своих рассуждениях мы можем опираться, увы, только на результаты гидрологических, морфогенетических и топографических работ, проведённых нами в Кулогорских пещерах и на прилегающих участках поверхности. Поскольку эти исследования проводились на любительском уровне (не делались, например, соответствующие анализы для определения возраста ярусов карстовых полостей и рыхлых отложений на поверхности и под землёй; все работы проводились неспециалистами), то наши выводы могут носить только предположительный характер, что нашло отражение в названии данной статьи. Несомненно, что, опираясь на данные серьёзных научных исследований, можно с лёгкостью опровергнуть многое из приведённого ниже, но пока это не сделано, рассматриваемый здесь возможный вариант истории развития Кулогорских пещер имеет право быть предложенным вниманию заинтересованного читателя.

Итак, рассмотрим морфологическое строение Кулогорской КВС. В плане система представляет собой сложный площадной лабиринт, основные магистральные галереи которого ориентированы с юга на север. Значительная часть площади пещер постоянно обводнена. В вертикальном разрезе всё многообразие сечений образовано сочетаниями трёх основных морфологических ярусов.

Верхний ярус в настоящее время относится, почти исключительно, к зоне вертикальной нисходящей циркуляции (ВНЦ) и имеет характерное "готическое" сечение, верхняя часть которого, сужаясь, уходит вверх и в узловых точках имеет связь с поверхностью массива (карстовые воронки). Ярус имеет прямую генетическую связь с формами вертикальной проработки и повсеместно гармонично переходит в них. В формировании ходов этого яруса - "меандр" - участвовали как нисходящие воды, поступающие с поверхности карстового блока, так и воды зоны горизонтальной циркуляции. Причём, влияние вод вертикальной нисходящей циркуляции наиболее сильно вблизи питающего вертикального канала и постепенно убывает по мере удаления "меандрирующего" хода от него (постепенно убывает и высота сечения хода). Этот ярус наиболее древний из трёх выделенных. Он формировался в условиях, когда базис эрозии имел значительные (для местных условий) колебания уровня, а горизонтальная циркуляция была затруднена подпором поверхностных вод. Не очень активные застойные воды медленно прорабатывали первичные каналы, вертикальные перемещения уровня подземных вод способствовали формированию ходов, ориентированных преимущественно по вертикальным трещинам.

Развитию каналов вертикальной проработки благоприятствовало отсутствие в то время покровных четвертичных отложений, ныне сплошным ковром покрывающих весь карстовый массив. В этих условиях развивался голый карст с множеством вертикальных каналов, по мере развития которых в систему ходов ЗГЦ переносился карбонатный щебень вышележащих слоёв. Вся поверхность плато была покрыта густой сетью суффозионно-просадочных воронок, каждая из которых имела прямой выход в систему горизонтальных ходов. И думается, что уже в тот период - период развития голого карста - большинство вертикальных каналов достигли в своём развитии стадии, когда вышележащий карбонатный щебень мог свободно достигать дна полости и постепенно заполнять весь объём вертикального канала. Именно тогда и образовались первые "конусы" из чистого карбонатного щебня. Они существенно затрудняли горизонтальное движение воды, препятствуя её оттоку из массива и, как следствие, замедляя процесс проработки ходов в зоне горизонтальной циркуляции.

Суженная верхняя часть сечений, видимо, сформировалась в зоне сезонных колебаний уровней подземных вод. (Чем дольше активная вода соприкасается со стенками полости, тем больше величина проработки: в верхней части сечения вода работала относительно мало - только во время паводков; проработка нижней части сечения обычно замедляется наличием экранирующего слоя водно-механических отложений; в средней же части условия для растворения были наиболее благоприятными. Возможно, именно таким образом сформировались каналы с характерным "готическим" сечением. Поэтому ярус получил название "готический".

Далее в развитии спелеосистемы наступил продолжительный перерыв. Причиной его явилось, скорее всего, Валдайское оледенение. Плато было покрыто льдом и сковано тысячелетним холодом. Система карстовых каналов и пустот была законсервирована льдом до лучших времён.

Ледник, постепенно растаяв, дал обильное водное питание и, кроме того, оставил после себя большое количество ледниковых и водно-ледниковых отложений. Последние сплошным покровом закрыли всю поверхность плато, заполнив все понижения карстового рельефа и таким образом сгладив его. Водно-ледниковые отложения характеризуются неоднородностью состава. Данное обстоятельство привело к тому, что одни участки первичного карстового рельефа были погребены под слоем водоупорных суглинков, другие же были покрыты песчано-супесчаными отложениями, хорошо проницаемыми для воды. Так отдельные участки системы были поставлены в различные условия: вертикальные каналы, перекрытые суглинками, оказались законсервированными и не получили дальнейшего развития; каналы, получающие достаточное водное питание через толщу песка, продолжили своё развитие.

Базис эрозии в это время сместился на более низкий - относительно периода голого карста - уровень и стабилизировался на какой-то значительный срок. В таких условиях начал формироваться новый ярус пещерных ходов (примерно на один метр ниже "готического" яруса). Достаточное питание за счёт атмосферных осадков и малая амплитуда колебаний уровня базисного водоёма привели к формированию системы "блинов" - широких, но низких ходов. Росту ходов вширь способствовала и обильная аккумуляция тонких водно-механических отложений на дне обводнённых каналов, несомненно, затрудняющих доступ активных вод к поверхности гипсов в этой части сечения.

В состав выделенного морфологического яруса входят заложенные по соседствующим трещинам напластования "блины", перепады высот между горизонтальными осями которых составляет обычно 0,3-0,5м. Этот ярус, получивший условное название "плоский", типичен для Кулогорской КВС и наиболее развит по площади.

Скорости движения вод в ЗГЦ в этот период были невелики, о чём красноречиво свидетельствуют тонкие водно-механические отложения, сплошь покрывающие пол ходов "плоского" яруса. По мере медленного, но неуклонного роста ходов этого яруса вверх происходило "съедание" межъярусной перемычки с последующим вскрытием "готического" яруса снизу. Сливаясь, два морфологически и генетически разнородных канала образовывали новый тип сечения: широкий низкий "блин" с высоким треугольным пропилом в своде. Если вскрытие гипсовой перемычки происходило под заполненной щебнем вертикальной "трубой", то щебень высыпался в "плоский" ярус, формируя конусы выноса, которые и сейчас можно наблюдать повсеместно в пределах Кулогорской КВС.

В местах, где вертикальные трубы активно работали, проводя атмосферную воду с поверхности плато к ходам "плоского" яруса, слияние ярусов происходило иначе: от этих очагов происходила постепенная переработка близлежащих фрагментов каналов "готического" яруса, их гармоничный переход в ходы "плоского" яруса. Отсюда, собственно, начинали своё развитие и сами "блины".

Поскольку изменился состав покрывающих гипсовую толщу отложений, изменился и состав материала, слагающего конусы под "живыми" вертикальными каналами: к карбонатному щебню прибавился более тонкий материал, вымываемый из рыхлого четвертичного покрова и способный проникнуть сквозь щебнистый заполнитель "трубы".

Когда рост "плоского" яруса вверх послужил причиной широкого слияния его ходов с полостями "готического" яруса, в жизни спелеосистемы начался новый этап. Ранее рыхлый материал, поступающий с поверхности по вертикальным каналам, локализовался в пределах относительно слабо проработанного "готического" яруса и расчленял систему вертикальных и горизонтальных каналов на отдельные фрагменты посредством "пробок" из щебня. Конусы-перегородки затрудняли водообмен, скорости движения воды здесь были невелики, поэтому практически исключался перенос сыпучего материала по горизонтали. Вскрытие "готического" яруса снизу открыло широкий доступ рыхлому заполнителю в хорошо проработанные ходы "плоского" яруса, что в дальнейшем послужило причиной расчленения и этого яруса (по мере дальнейшей проработки вертикальных каналов всё больше заполнителя поступало в пещеру) на отдельные фрагменты. Постепенно создались затруднённые условия для водообмена по горизонтали в ЗГЦ ("плоский" ярус), что подняло роль каналов в зоне сифонной циркуляции - повысилась их конкурентоспособность. Каналы эти были по всему сечению практически свободны от рыхлого заполнителя. В этот период - при продолжающемся процессе омертвения ходов "плоского" яруса (чему, возможно, способствовало и смещение этого яруса, вследствие поднятия массива, в зону сезонных колебаний уровня подземных вод) - происходила интенсивная проработка ходов нижележащего яруса, в свою очередь постепенно переходящего из зоны сифонной циркуляции в зону горизонтальной циркуляции. Этот сифонный ярус получил условное название "молодой". В пользу того, что этот ярус сформировался и получил развитие в напорных условиях, свидетельствует форма его сечения, стремящаяся к кругу (обычно - овал, ориентированный горизонтально).

Пока рос "молодой" ярус, в вышележащих ходах "плоского" яруса аккумулировались водно-механические отложения, представленные ленточными глинами и суглинками. Перемычки между "готическим" и "плоским" ярусами со временем были ликвидированы растворением почти повсеместно, фрагменты первичных каналов "готического" яруса в чистом виде сохранились только в стороне от мест их планового наложения с ходами "плоского" яруса.

Развитие ходов "молодого" яруса в напорных условиях привело к постепенному вскрытию перемычки с вышележащим "плоским" ярусом. Вследствие этого начался процесс массового переноса рыхлого заполнителя в нижний - "молодой" - ярус. Постепенно это привело к расчленению естественными плотинами хорошо развитой системы ходов "молодого" яруса на отдельные сифонные бассейны, в разной степени изолированные один от другого и от общего базиса эрозии. (До этого "молодой" ярус имел прямую связь - в режиме свободного водообмена - с базисным водоёмом в ЗСЦ). Там, где произошло слияние ходов "плоского" и "молодого" ярусов, образовались глубокие пещерные озёра, нередко имеющие сифонное продолжение в одной из стен. Дно таких озёр покрыто провалившимися глинистыми отложениями "плоского" яруса, а иногда также гипсовыми глыбами обрушившейся межъярусной перемычки.

Слияние ходов всех трёх морфологических ярусов обычно образует наиболее объёмные заловидные формы с водной поверхностью вместо пола. В результате вполне закономерного (поэтапного!) процесса переноса рыхлого материала с поверхности массива в самые нижние ярусы карстовых полостей сложилась сложная система водопроводящих путей, функционирующая в настоящее время. Подробнее об этом будет сказано ниже.

Так, в общих чертах, могло происходить развитие системы ходов Кулогорской КВС. В предлагаемой схеме можно выделить несколько периодов развития с характерными для каждого особенностями водного и минерального питания, гидродинамического режима и пр. Названия периодам даны условно, чтобы как-то их обозначить.

1. Период "голого" карста.

Поверхность карстового плато свободна от некарстующихся отложений; базис эрозии выше современного (им могла служить, например, "Прадвина"); массив разбит густой сетью вертикальных тектонических трещин; количество атмосферных осадков было небольшим, но достаточным для проработки каналов "готического" яруса (по мере их развития произошла замена поверхностного стока подземным); гидродинамическая функция карстовых каналов в этот период была классической, - они отводили воды с поверхности плато к его краю, к базису эрозии. В силу того, что хорошо растворимые гипсы в Кулогорах перекрываются менее мощными сильнотрещиноватыми доломитами, постепенная проработка вертикальных каналов в зоне аэрации привела к тому, что карбонатный щебень под действием гравитации начал переноситься в полости и постепенно заполнил весь объём вертикальных каналов, а также часть объёма каналов в ЗГЦ. Этот совершенно закономерный, обусловленный особенностями геологического разреза, процесс играл и играет важную роль в истории развития Кулогорской КВС. Первые "конусы выноса" из карбонатного щебня расчленили систему горизонтальных каналов на множество фрагментов, водообмен затруднился, скорости движения подземных вод упали. В результате переноса значительных масс карбонатного материала в карстовые пустоты на поверхности плато образовалась густая сеть поверхностных карстовых форм, причём их плотность на единицу площади тогда превышала современную (часть форм в настоящее время погребена и не проявляется на поверхности). Основные процессы периода: коррозионная проработка вертикальных каналов, формирование суффозионно-просадочных поверхностных карстовых форм вследствие гравитационного переноса карбонатного материала в карстовые полости (аккумуляция в карстовых полостях провально-гравитационных отложений), коррозионно-эрозионная проработка горизонтальных каналов. В этот период сформировалось абсолютное большинство ныне существующих вертикальных форм.

2. Период покоя.

Причиной окончания первого этапа - периода "голого" карста - послужило явление глобального характера - оледенение. По мере похолодания климата уменьшалось и постепенно сошло на нет количество жидких атмосферных осадков. Температура пород карстового массива постепенно понижалась и достигла какого-то отрицательного значения. На поверхности плато началось накопление снежно-ледовой толщи. Все карстовые пустоты, скорее всего, были полностью законсервированы льдом. Для них наступил "мертвый сезон" продолжительностью несколько тысяч лет.

3. Период стабильного базиса.

После ухода ледника в геологическом строении карстового массива произошли большие изменения: ледником были срыты с поверхности плато маломощные красноцветные отложения, которые уже в доледниковое время, вероятно, не составляли сплошного покрова (на их возможное присутствие в разрезе указывает характерный красноватый алевритовый заполнитель древнейших карстовых пустот, встречаемый практически во всех кулогорских пещерах); вся поверхность плато была нивелирована слоем рыхлых водно-ледниковых отложений, в результате чего развитой карстовый рельеф был погребён. Четвертичный покров характеризуется здесь неоднородностью петрографического состава по площади. Так, если одна карстовая воронка заполнена тяжелым водоупорным суглинком, то соседняя может быть заполнена песком с хорошими фильтрационными свойствами. Таким образом ранее "мирно" соседствующие вертикальные формы и связанные с ними участки горизонтальных ходов были поставлены в разные условия развития, что нашло закономерное отражение в их эволюциях: одни воронки так и остались погребёнными, и их существование может быть обнаружено только с помощью бурения; другие же со временем "проявились" на поверхности плато, спустив заполнявший их песчано-супесчаный материал в нижележащие карстовые пустоты. Процесс "проявления" древнего карстового рельефа начался именно в этот период и продолжается в настоящее время. В этот период в каналах ЗГЦ началась массовая аккумуляция, наряду с провально-гравитационными, водно-механических отложений.

После ухода ледника изменился рельеф прилегающих к карстовому массиву территорий. Карстовый массив получил новый базис эрозии, лежащий на 1-2 метра ниже базиса, существовавшего в период "голого" карста. Кроме того, базис этот, видимо, отличался постоянством уровня в какой-то достаточно продолжительный отрезок времени. Именно этим можно объяснить особенности морфологии заложенных в этот период каналов в ЗГЦ, - преобладают низкие широкие ходы (ширина в десятки раз больше высоты). Механизм образования подобных ходов мог быть следующим: атмосферные воды по вертикальным каналам проникали в ЗГЦ, двигались к краю массива, образуя новую систему горизонтальных каналов ниже "готического" яруса; вектор растворения был горизонтальным: каналы росли преимущественно вширь, поскольку дно их было защищено от растворения слоем глинистых водно-механических отложений, а рост их вверх ограничивался очень небольшой высотой паводков. Базисом в это время могла быть большая река с широкой поймой, обеспечивающей небольшие колебания уровня в паводок за счёт увеличения ширины русла. Более равномерно в течение года распределялись, наверное, и атмосферные осадки.

Некоторые из ходов нового, "плоского", яруса в ЗГЦ могли, видимо, образоваться за счёт отвода части речных вод в толщу массива с последующим выходом их обратно в русло ниже по течению. Так сформировались параллельные руслу базисной реки магистральные водопроводящие каналы в пределах "плоского" яруса.

В этот период в процессе выноса (по мере увеличения объёма ходов "плоского" яруса) рыхлого заполнителя из вышележащих карстовых пустот началось расчленение системы ходов "плоского" яруса мощными конусами, сложенными щебнисто-суглинистым материалом и образующими водонепроницаемые плотины на путях движения подземных вод. Рост ходов вширь нередко достигал критической для устойчивости сводов величины, что приводило к обрушению больших глыб и целых блоков гипсовых пород.

Основной пещерообразующий процесс этого периода - коррозия, ибо скорости движения воды в ЗГЦ были невелики. Отложения: провально-гравитационные, обвально-гравитационные, водно-механические.

4. Период "молодого" яруса.

По мере эрозионного врезания русла реки Пинеги произошло смещение зоны наиболее активной проработки из "плоского" яруса в уже образовавшиеся к тому времени нижележащие канала в ЗСГЦ. Причины затухания проработки "плоского" яруса две: сокращение времени обводнённости (только в паводок) и увеличение сопротивления процессу горизонтальной циркуляции ввиду постепенного увеличения количества минерального заполнителя (расчленение системы ходов яруса конусами на множество фрагментов). Нижележащие напорные каналы в то время были практически свободны от заполнителя, имели устойчивое к обрушению трубообразное сечение и получали обильное инфлюационное питание из русла реки Пинеги. Каналы "молодого" яруса интенсивно развивались в напорных условиях.

К тому времени, очевидно, уже сложилась современная гидрография: между руслами рек Пинега и Кулой появился водораздельный участок, притопляемый только во время паводков. Видимо, немалая роль здесь принадлежала параллельному подземному карстовому "руслу", постепенно - по мере роста его каналов - перехватившему всю массу водного перетока из бассейна Пинеги в бассейн Кулоя.

Но пределы развития "молодого" яруса были изначально ограничены мощностью гипсовой перемычки, отделяющей его растущие каналы от ходов "плоского" яруса, где к тому времени скопилось огромное количество нерастворимых минеральных осадков. Произошло вскрытие межъярусной перемычки, и в местах планового наложения ярусов начался процесс гравитационного переноса минерального заполнителя в нижний ярус. Началось постепенное заполнение нерастворимыми отложениями ходов "молодого" яруса, так и не достигшего в "чистом" развитии вадозной стадии.

Постепенно система хорошо проработанных каналов "молодого" яруса была расчленена на фрагменты мощными плотинами из нерастворимого заполнителя. И, как следствие, изменился водный режим Кулогорской КВС, - она перестала быть постоянным отводом части стока из русла реки Пинеги в Кулой.

Прежде, чем перейти к описанию современного периода развития Кулогорской КВС, рассмотрим ещё раз все основные события предыдущего периода в их неразрывной связи с процессами и событиями на дневной поверхности.

Какое-то время существовал постоянный переток вод реки Пинеги в русло, занимаемое ныне Кулоем. Скорее всего, Пинега просто текла на север от места, где теперь находится деревня Кулогоры, и впадала в Белое море. Затем она была перехвачена ближайшим притоком Северной Двины, использовавшим древнее русло "Прадвины", и отведена на запад. Перехват этот, ясно, произошёл не вдруг. Какое-то время вода делилась на две части и текла в двух направлениях: на север - к морю, на запад - к Двине. У "северной" ветви, видимо, ещё в предыдущие периоды сложилась система наземных и подземных водотоков: часть стока из основного наземного русла отводилась через входы-поноры (по крайней мере - на всём протяжении известной нам части КВС) вглубь массива, транспортировалась по подземным каналам на север и разгружалась где-то в русле, занимаемом современным Кулоем. Возможно, постепенный перехват системой подземных каналов всё большего процента стока послужил одной из причин прекращения существования постоянного наземного водотока вдоль Кулогорского уступа. Ведь свободные от заполнителя каналы в ЗСГЦ залегали ниже уровня речного русла, и по мере эрозионного врезания Пинеги становились всё более конкурентоспособными. В конце концов, поверхностный водоток перешёл в режим периодического - стал выполнять роль "канала сброса" излишка паводковых вод из русла Пинеги в Кулой. Подземные же каналы ещё некоторое время продолжали постоянный забор пинежской воды. Но обильное инфлюационное питание из русла Пинеги способствовало быстрому росту каналов "молодого" яруса, что привело к вскрытию ими вышележащих полостей и к прорыву рыхлого заполнителя в пределы яруса. Образовались многочисленные "пробки". Водопропускная способность системы пошла на убыль. Поскольку раньше всего достигли фазы прорыва заполнителя каналы в зоне насыщения инфлюационных вод (участок "у магазина"), система лишилась главного питающего понора на берегу Пинеги. Теперь только в паводок, когда Пинега выходила из берегов и заполняла русло вдоль Кулогорского уступа, инфлюационные воды могли через другие входы-поноры проникать в подземное "русло". Дальнейший эрозионный врез русла Пинеги привёл к полной потере роли основного питающего понора "у магазина" и полному гидрологическому отрыву реки Пинеги от спелеосистемы. Пинега, образно выражаясь, перестала платить Кулою постоянную водную дань. Перешла на "паводковый оброк".

5. Современный период.

В настоящее время Кулогорская КВС работает в двух гидрологических режимах. Большую часть года она собирает атмосферные осадки с поверхности плато и транспортирует их в Кулой, а некоторую их часть - в Пинего-Кулойский канал. Во время весеннего паводка происходит поглощение талых вод через входы-поноры на всём участке вдоль Пинего-Кулойского канала, транспортировка их на север и разгрузка в Кулой.

В паводок Кулогорская КВС получает обильное инфлюационное питание. Поскольку каналы всех ярусов расчленены завалами и осыпями, ни один из них в зоне подтопления не может в полной мере взять на себя всю работу по транзиту весенних вод. Поэтому потоки паводковой волны вынуждены использовать на своём пути фрагменты всех морфологических ярусов. То есть, встречая тупик в "молодом" ярусе, поток вынужден искать дальнейший проход в пределах "плоского" яруса, и наоборот. Таким образом, в паводок получают преимущественное развитие смежные фрагменты "плоского" и "молодого" ярусов, объединённые в водопроводящую магистраль. Происходит постепенное пространственное слияние ходов этих двух ярусов в местах их планового наложения. Фрагменты, не вошедшие в водопроводящую магистраль, имеют более застойный водный режим и развиваются медленнее. В настоящее время идёт процесс аккумуляции рыхлого заполнителя в ходах "молодого" яруса, что повышает роль "плоского" яруса, получающего всё больше паводкового питания.

В современный период в морфогенезе Кулогорской КВС активно участвуют все основные карстообразующие процессы: коррозия, эрозия и гравитационный перенос. Откладываются водно-механические, провально-гравитационные и обвально-гравитационные отложения.

Анализируя историю развития каждого из трёх описанных выше морфологических ярусов, можно выделить некую общую для них всех схему развития - коррозионно-гравитационный цикл, включающий в себя три фазы:

1. Коррозионная проработка горизонтальных каналов вплоть до вскрытия ими снизу вышележащего яруса.
2. Гравитационный перенос сыпучего (рыхлого) материала из вышележащего яруса вниз - расчленение конусами выноса системы каналов яруса на фрагменты - затруднение водообмена в пределах яруса - повышение конкурентоспособности нижележащих напорных каналов.
3. Переработка фрагментов первичных каналов яруса в новых гидрологических условиях.

Понятие "коррозионно-гравитационный цикл" в представленном здесь виде применимо только для конкретных геолого-гидрогеологических условий Кулогорской КВС, ни в коей мере не является универсальным и не может быть использовано при изучении морфогенеза, к примеру, пещер Голубинского карстового участка.

Озера и каналы

Спутниковые навигаторы