-Базарова Е.П. Криоминеральные образования Иркутской и Читинской областей // Спелеология и спелестология: развитие и взаимодействие наук. Сборник материалов международной научно-практической конференции. – Набережные Челны: НГПИ, 2010. С. 35 – 38.

Е.П.Базарова

кандидат геолого-минералогических наук

Институт земной коры СО РАН, Иркутск

КРИОМИНЕРАЛЬНЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ ПЕЩЕР

ИРКУТСКОЙ И ЧИТИНСКОЙ ОБЛАСТЕЙ

E.P.Bazarova

Institute of the Earth Crust, Irkutsk

CRIOMINERAL FORMATIONS FROM CAVES

Criomineral formations from two caves of Irkutsk region and one cave of Chita region are distinguished. In the mineralogical relation collected powder material was submitted by calcite and ikaite. Impurities are submitted by clay and organic material. Ikaite was found in freezing caves for the first time.

В настоящее время в литературе, посвященной подземному криоминерагенезу, под криоминеральными образованиями понимаются вещественные образования, связанные с криохимическими процессами [Андрейчук, Галускин, 2008: 68]. Вследствие переохлаждения водного раствора происходит изменение химического равновесия его составляющих, что приводит к кристаллизации ранее растворенных минеральных компонентов. В подземных полостях на криогенное происхождение минеральных отложений может указывать нахождение материала на поверхности ледяных образований или на месте исчезновения последних.

Криоминеральным образованиям пещер уже посвящен ряд публикаций [Андрейчук, 1989; Андрейчук и др., 2001, 2004, 2005; Потапов и др., 2008, 2009; Andreychouk, 2009; Lacelle et al., 2009; Potapov et al., 2008; Zak et al., 2004, 2008], в основном описывающие образования Кунгурской ледяной пещеры, Пинежских и зарубежных пещер. Найти упоминание о находках подобного рода в пещерах Читинской области пока не удалось. Что же касается пещер Иркутской области, то криоминеральные образования были обнаружены в п. Бол. Байдинской (кальцитовая «мука») [Филиппов, 1989: 584], Таловской, Бол. Онотской и Загадай («пудра», сложенная кальцитом, доломитом, либо их смесью, иногда с примесью гипса; в п. Таловской, кроме того, в составе пудры с ледяного сталагмита присутствовал деспюжолсит) [Филиппов, 1997: 14].

При исследовании пещер Монасатуйская (Читинская область) и Хрустальная и Охотничья (Иркутская область) на поверхности подземного льда, а также у подножья ледяных сталагмитов нами были обнаружены скопления минерального материала различного состава. Ниже данные образования будут рассмотрены подробно.

Пещера Монасатуйская расположена в пределах Кличкинского хребта в районе г. Краснокаменск и заложена в верхнепротерозойских породах нортуйской свиты, представленных доломитами и доломитовыми известняками с прослоями и линзами филлитовых сланцев и алевролитов. Пещера имеет длину 60 м. при глубине 12 м. и состоит из трех небольших гротов, соединенных короткими коридорами. Ледник начинается в 13 метрах от входа. В плане он имеет вытянутую языкообразную форму, частично перекрыт обвальными отложениями и принесенной с поверхности почвой. Площадь открытого льда составляет около 6 м² при видимой мощности льда около 2,5 м. Проба криоминеральных образований, внешне представленных радиально-лучистыми агрегатами размером до 1 – 2 мм золотистого цвета, рассеянными по поверхности ледника, была отобрана в его краевой части на расстоянии около 0,5 м. от стены грота.

Следуя схеме спелеологического районирования, предложенной Филипповым А.Г. [Филиппов, 1993], пещеры Хрустальная и Охотничья расположены в единой спелеологической области Прибайкальских гор. Пещера Хрустальная находится на юго-восточном склоне Приморского хребта в районе с. Бол. Голоустное и приурочена к среднерифейским породам улунтуйской свиты – известнякам и доломитам онколитовым и строматолитовым, битуминозным, с прослоями глинистых сланцев и алевролитов. Пещера имеет длину 170 м. при амплитуде 37 м. и представляет собой шесть этажей, имеющих вид меандров, разделенных висячими завалами. Наиболее широким, с наиболее высоким потолком, является нижний этаж. Ширина меандра здесь составляет 1,5 - 4 м., высота достигает 15 м. Пол этого этажа полностью покрыт льдом, толщина которого по предварительному промеру около 0,5 м. На верхних этажах лед практически не наблюдается, если не считать небольших участков на полу. Проба была взята с полочки вытаивания в нижней части ледопада во входном колодце в 0,5 м. от пола. Криоматериал влажный, золотистого цвета, мощность слоя на поверхности льда достигает 3 мм.

Пещера Охотничья находится на северном склоне отрога Приморского хребта, разделяющего бассейны рр. Угловая и Еловка. Вход приурочен к скальному выходу онколитовых и строматолитовых известняков и доломитов улунтуйской свиты верхнего протерозоя. На сегодняшний день длина закартированных ходов составляет 5650 м. при амплитуде 77 м. В крупном привходовом гроте на момент обнаружения пещеры (2006 г.) существовал многолетний ледник [Клементьев и др., 2007: 146]. В настоящее время ледник отсутствует, но на его месте в привходовом гроте в зимнее время и весной отмечаются сезонные ледяные сталагмиты высотой до 0,4 м (состояние на начало мая). Проба была взята у подножия подтаявшего сталагмита и представляет собой порошок сероватого цвета, с редкими золотистыми и золотисто-коричневыми частицами. Отдельные сростки золотистого цвета имеют величину до 0,3 см. Каменная поверхность вокруг сталагмита засыпана слоем порошка мощность до 0,2 см. Подобный порошок также наблюдается в местах других растаявших сталагмитов.

Анализ криоминеральных образований проводился на дериватографе Q-1500D (термический анализ) и на дифрактометре ДРОН-3 (рентгено-фазовый анализ) в Институте земной коры СО РАН (Иркутск).

Минеральное вещество из п. Монасатуйская представлено в основном кальцитом (85 – 86%) и глинистым материалом (10%), а также органическим веществом (4%). Кроме того, отмечаются следы кварца, фатерита и, возможно, доломита и цеолита.

Минеральный состав пробы из п. Хрустальная являет собой икаит с большим содержанием воды.

При рентгено-фазовом анализе образца из п. Охотничья состав его был определен как смесь кальцита и гексагидрата кальцита - икаита, а термический анализ показал икаит (рис. 1).

Известно, что характер криоминеральных образований зависит от химического состава вод, связанного с литологией вмещающих пород [Андрейчук, Галускин, 2008: 71]. Следует отметить, что трещинные и трещинно-карстовые воды, которыми, по-видимому, был сформирован ледник п. Монасатуйской, в данном районе имеют гидрокарбонатный магниево-кальциевый или кальциево-магниевый состав, что не объясняет присутствия в криоминеральных образованиях магния в чрезвычайно малых количествах. Так как пополнение запасов подземных вод этого типа происходит в основном за счет атмосферных осадков, то присутствие глины и органического вещества может быть следствием просачивания воды сквозь толщу. Глинистое вещество, вероятно, представляет собой нерастворимый остаток размывания подземными водами пород, а органическое вещество может иметь как автохтонное происхождение (остатки жизнедеятельности летучих мышей), так и быть принесенным водами. Следы кварца могут быть объяснены примесью кремнезема, которая характерна для доломита.

Лед в п. Хрустальная, скорее всего, был образован исключительно за счет атмосферных осадков. Снег, накапливаясь во входной воронке, в летнее время таял, и вода стекала в пещеру, действующую как холодовой мешок. Учитывая то, что во входной воронке наблюдается кайма старого льда выше современной протаявшей ледовой пробки примерно на 3 м., можно предполагать, что в течение длительного времени пещера была «запечатана» им. Во время посещения пещеры летом (июль) на стенках входной воронки в 10 – 12 м от ее дна наблюдались ледяные образования в виде отдельных покровов и небольших сталактитов, которые, вероятно, указывают границу промерзания окружающих пород.

Ледяные образования п. Охотничьей сформированы инфильтрационными водами, просачивающимися сквозь кровлю привходового грота.

Наиболее интересным и необычным представляется присутствие в криоминеральных образованиях п. Монасатуйской фатерита, а пп. Хрустальной и Охотничьей – икаита, так как «эти метастабильные минералы никогда не были идентифицированы в замерзающих пещерах» [Lacelle et al., 2009: 48].

Фатерит µ-CaCO₃ является гексагональной модификацией кальцита, полученной искусственно, а в природе возникающей при образовании раковин гастропод и по мере строения переходящей в арагонит, а позднее – в кальцит. Согласно [Hill, Forti, 1997: 143] фатерит может формироваться в пещерах, но из-за высокой метастабильности быстро переходит в кальцит или арагонит.

Природный гексагидрат карбоната кальция CaCO₃∙6H₂O, названный икаитом по месту находки, был открыт в 1963 г. Паули [Pauly, 1963: 263] в Икка-фьорде в Гренландии. В Икка-фьорде был найден и изучен пока единственный в мире «минеральный лес», представленный колоннами высотой до 20 метров и диаметром от нескольких сантиметров до нескольких метров. В последующие годы появились другие публикации, в которых описывались находки икаита, его реликтов и псевдоморфоз по нему, известных под названием ярровита, глендонита, тинолита и др. [Ito et al., 1999; Omelon et al., 2001], но до сих пор нет упоминаний о находках этого минерала в условиях подземных пустот. По мнению исследователей [Каплан, 1978: 70; Suess et al., 1982: 1130], икаит и кальцитовые псевдоморфозы по нему являются климатическими индикаторами, указывающими на низкие, близкие к нулевым, температуры в период седиментации осадков, первоначально содержащих икаит.

Таким образом, криоминеральные образования из исследованных пещер имеют разнообразный и необычный состав и заслуживают дальнейшего рассмотрения. Опираясь на минеральный состав образований из п. Монасатуйская, можно предположить, что при криохимических процессах происходит вынос магниевой составляющей с отложением только кальцита. C другой стороны, доломит в криоминеральных образованиях отмечался в п. Загадай [Филиппов, 1997: 14].

Изучение криоминералогии пещер данных регионов представляется важным также и потому, что в Иркутской и Читинской областях подземное оледенение распространено достаточно широко.

Автор выражает благодарность аналитикам Института земной коры СО РАН Нартовой Н.В. и Ущаповской З.Ф. за проделанные анализы.

Литература

Андрейчук В.Н. Некоторые своеобразные отложения в Кунгурской ледяной пещере, связанные с ее оледенением // Минералы и отложения пещер и их практическое значение. – Пермь. 1989. – С. 22-23.

Андрейчук В., Галускин Е. Криоминеральные образования пещер: введение в проблематику // Спелеология и карстология, -№1. – Симферополь. – 2008. С. 67-80.

Андрейчук В., Галускин Е. Криогенные минеральные образования Кунгурской Ледяной пещеры // Пещеры. Пермь. 2001. Вып. 27-28. С. 108-116.

Андрейчук В., Галускин Е., Ридуш Б. Криогенные минеральные образования из гипсовых пещер Буковины // Северный спелео альманах. 2007. Вып. 7. С. 40-52.

Каплан М.Е. Кальцитовые псевдоморфозы в юрских и меловых отложениях севера Восточной Сибири // Геология и геофизика. 1978. №12. С. 62-70.

Клементьев А.М., Коршунов Е.О., Осинцев А.В. Пещера Охотничья – новое местонахождение ископаемой фауны в Приморском хребте (Западное Прибайкалье) // Известия лаборатории древних технологий. Иркутск: Изд-во ИРГТУ. 2007. Вып.5. С.146-153.

Потапов С.С., Паршина Н.В., Кадебская О.И. Ледяные образования и связанная с ними кристаллизация криогенного гипса в Октябрьских пещерах (Пермский край) // Пещеры. Пермь. 2009. Вып. 32. С.60-67.

Потапов С.С., Паршина Н.В., Титов А.Т. и др. Криоминеральные образования пещер Пинежья // Минералогия техногенеза – 2008. Миасс: ИМин УрО РАН. 2008. С.18-43.

Филиппов А.Г. Пещеры Иркутской области // Пещеры. Пермь. 1993. Вып. 23-24. С.71-83.

Филиппов А.Г. Геология пещер побережья озера Байкал // Proceedings, Vol. 2, 10^th International Congress of Speleology (13 – 20 August 1989). Budapest. 1989. С. 583-585.

Филиппов А.Г. Пещерные льды Иркутской области // Свет. Вестник Киевского карст.-спел. Центра. – Киев. 1997. - №2(17), С. 13-16.

Andreychouk V. Criomineral formations from Koungour Ice Cave (Russia) // 15^th International Congress of Speleology. 2009. P. 277-282.

Andreychouk V., Galuskin E., Ridush B. Criomineral formations from North Bukovinian Caves // 1st International Workshop on Ice Caves: Volume of abstracts. University of Milano. Italy. 2004. P. 36-37.

Andreychouk V., Galuskin E., Persoiu A. Criomineral formations of Scarisoara Cave (Romania) // Glacier cave and Glacial Karst in High Mountains and Polar Regions. Russian Academy of Sciences. Institute of Geography. Moscow. 2005. P. 85-86.

Hill C., Forti P. Cave minerals of the world. Huntsville, USA, 1997. 463 pp.

Ito T., Matsubara S., Miyawaki R. Vaterite after ikaite in carbonate sediment // Ganco=J.Miner. Petrology and Economica Geology. 1999. Vol. 95. №5. P. 176-182.

Lacelle D., Laurioland B., Clarc I.D. Formation of seasonal ice bodies and associated criogenic carbonates in Caverne de l,Ours, Quebec, Canada: Kinetic isotope effects and pseudogenic crystal structures // Journal of Cave and Karst Studies. 2009. Vol. 71. №1. P. 48-62.

Omelon S.R., Pollard W.H., Marion G.M. Seasonal formation of ikaite (CaCO3·6H2O) in sealing spring discharge at Expedition Fiord, Canadian High Arctic: Accessing conditional constrain for natural crystal growth // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2001. Vol. 65. №9. P. 1429-1437.

Pauly H. Ikaite, a new mineral from Greenland // Arctic. 1963. Vol. 16. P. 263-264.

Potapov S., Parshina N., Shavrina E., Maksimovich N., Kadebskaja O. Mountain flour on ice stalagmites on Pinega caves // 3-rd International Worcshop on ice Caves: Volume of Abstracts. Kungur ice Cave. Perm region. Russia. May 12-17, 2008. 2008. P.34.

Suess E., Balzer W., Hesse K.-F., Muller P.J., Ungerer C.A., Wefer G. Calcium carbonate hexahydrate from organic rich sediments of the Antarctic shelf: precursors of glendonites // Science. 1982. №216. P. 1128-1131.

Zak K., Urban J., Cilek V., Hercman H. Criogenic cave calcite from several Central European caves: age, carbon and oxigen isotopes and a genetic model // Chemical Geology. 2004. Vol. 206. P. 119-136.

Zak K., Onac B., Persoiu A. Criogenic carbonates in cave enviroments: A review // Quaternary International. 2008. Vol. 187. Issue 1. P. 84-96.