Спелео

Факторы, связанные с условиями образования и развития пещер

Морфогенетические особенности пещер. Одним из основных условий протекания карстового процесса и образования пещер принято считать трещиноватость горных пород. Вода завершает дело, начатое глубинными силами земли, растворяет вокруг трещин породу и вымывает ее, создавая большие полости, ориентированные в различных направлениях. Действие тектонических сил и воды, а также температурные колебания среды разрушают породы, выстилающие стенки пещер, в результате чего возникают обвалоопасные участки, завалы, осыпи, глинистые наносы, карнизы различной конфигурации, уступы, навесы и другие формы подземного рельефа. Наиболее трещиноватым участкам пород сопутствуют обвалы. Чаще всего это выпадения отдельных или целой группы глыб со свода и со стен пещеры, либо со скальных уступов. Некоторые глыбы могут достигать веса десятков и сотен тонн.

Скопления упавших глыб и камней в галереях и залах пещер образуют глыбовые навалы, которые могут достигать громадных размеров - высоты нескольких этажей. Такие глыбовые навалы можно встретить в обвальных залах пещер Абрскила, Новоафонской, Снежной на Кавказе, Кубинской и Баджейской в Саянах, Красной в Крыму и других. В Скельской пещере в Крыму глыбовый навал занимает около двух третей полости пещеры и образует "пол" больших залов этой пещеры. Часто навал сцементирован натечными отложениями, внутри него можно найти проходы. Однако многие глыбы в навале могут оказаться "живыми" и легко смещаться при неосторожном прохождении спелеотуриста. В некоторых случаях особенно большие навалы полностью перекрывают входы в пещеры, как это произошло с небольшими пещерами на склонах горы Демерджи в Крыму. Глыбовые навалы образуются также на уступах, и тогда они становятся особенно опасными, так как срыв отдельных камней приводит к камнепаду, а всего навала - к обвалу.

Скопление глыб и камней, полностью закрывающих вертикальные и перегораживающих горизонтальные ходы пещеры, называется завалом. Завалы могут держаться на одном или нескольких заклинившихся камнях и легко рухнуть при удалении или смещении последних. Скопления мелких обломков и наносной земли на склонах образуют осыпи, которые иногда легко приходят в движение и могут засыпать нижние ходы или лазы. Смещение осыпи может привести к образованию новых препятствий, например, на пути может возникнуть порог высотой до нескольких метров там, где раньше был плавный спуск или подъем.

Показательно возникновение аварийной ситуации, к счастью, окончившейся благополучно, в Болгарии в пещере Человечница. Во время работы экспедиции болгарских и советских спелеотуристов на глубине более 40 м проводились археологические раскопки. Работы велись в одном из нижних залов пещеры в щебеночной осыпи; неожиданно подкопанная осыпь двинулась и начала засыпать зал. Группе удалось вовремя выбраться через узкий лаз в безопасное место. Оказалось, что осыпь занимала два этажа пещеры и поползла, когда было насушено ее основание.

Пещеры часто развиваются по двум и более системам пересекающихся трещин, и если трещиноватость проявляется в нескольких направлениях, то могут возникнуть лабиринты. Лабиринтами могут быть также ходы внутри глыбового навала, как например, в Скельской и Снежной пещерах. В сложных лабиринтных системах типа Оптимистической и Озерной (Подолия), Одесских катакомб или других искусственных каменоломен легко заблудиться при отсутствии соответствующих опыта и навыков.

Очень часты происшествия с неорганизованными туристами в катакомбах Сьянова и Подольска под Москвой и Саблино под Ленинградом. Почти каждый год кто-нибудь там остается без света и не может найти выхода. В Сьяновских катакомбах один турист оставался 18 дней, и его нашли случайно спасатели московской секции спелеотуристов во время поиска другого "романтика" и искателя приключений. В этих же катакомбах погибли два человека, заваленные обрушившимся сводом. В Саблинских пещерах двое подростков заблудились и, оставшись без света, отсиживались несколько дней до прихода спасателей.

Серьезную опасность в пещерах представляют узкие труднопроходимые лазы и выклинивающиеся трещины, при прохождении которых возникает реальная возможность застревания. Из аллювиальных наносов в пещерах наибольшую опасность представляет глина. Спелеотуристам приходится перемещаться по влажным, обычно покрытым мокрой глиной камням и склонам. Особенно неприятны крутые глинистые склоны крутизной более 10°.

Во многих пещерах стены "изъедены водой" (в них образуются ячейки с острыми краями) или покрыты множеством мелких твердых острых останцев, что приводит к образованию огромных "терок" или "рашпилей". Неосторожное проскальзывание по такой стене может привести к травме поверхности тела, повреждению верхней одежды и гидрокостюма. В верхних участках шахт и колодцев в зимнее время может намерзать лед. Иногда ледяные наросты образуют массу в несколько тонн. Во время оттепели оцепление льда с породой ослабляется, и тяжелые куски могут обрушиваться. Лед намерзает в глубине некоторых пещер и летом. На дне шахт накапливается снег, который превращается в фирн. Если лед и фирн покрывают наклонные участки, то при их преодолении возникает угроза срыва. Внизу у подножия скользкого склона иногда могут оказаться опасные колодцы или шахты. Наличие ледовых колодцев или обледенелых участков требует специальной подготовки спелеотуристов.

В ледяной пещере Большой Бузлук группа туристов из Днепропетровска, не имевшая спелеотуристского опыта, спустилась по веревкам в нижний 19-метровый обледенелый колодец и оказалась в ловушке. Подняться туристам не удалось, и они сидели там несколько дней, пока не были случайно обнаружены.

Обводненность пещер. Происхождение пещер обычно связано с деятельностью воды, поэтому во многих пещерах непосредственно вода - потенциальная причина возникновения аварийной ситуации. Подземные озера, водопады и сифоны - неожиданные естественные препятствия. Озера, одиночные или расположенные цепью, часто многометровой глубины, могут не иметь обходов. В этом случае преодолеть их можно только с применением плавательных средств. Водопады часто срываются с разных уровней в вертикальных полостях и служат серьезным препятствием при передвижении в шахтах и колодцах. В наклонных пещерах с текущей водой водопады могут располагаться каскадами. Спелеотуристам приходится их преодолевать при движении как вниз, так и вверх. Мощность водопада неодинакова и колеблется в зависимости от времени года и метеорологических условий. Сифоны можно условно подразделить на полузакрытые, закрытые и потенциальные. К полузакрытым сифонам относятся заполненные водой ходы, в которых между поверхностью воды и каменным сводом остается небольшая воздушная прослойка. В закрытых сифонах свод галереи полностью погружен в воду. Потенциальные сифоны - галереи и ходы, которые перекрываются при подъеме уровня подземных вод. Полузакрытый сифон иногда удается преодолеть в гидрокостюме без применения аппаратов автономного дыхания или в надувной лодке, закрытый сифон - только с помощью легководолазного снаряжения.

Однако основной потенциальной причиной возникновения аварийной ситуации в обводненных пещерах следует назвать непрогнозируемые и непредсказуемые колебания уровня подземных вод, в частности, паводки. "Подземный паводок - кошмар спелеологии, грозная опасность, одна из самых коварных и страшных, которая может встретиться под землей, где всяческих козней и так достаточно". Кастере Н. Моя жизнь под землей.

Часто бывает трудно, а порой и невозможно определить величину подземного и поверхностного водосбора, питающего подземную реку, расход воды в которой может определяться таянием снегов или дождями в десятках километров от места расположения пещеры. Время прохождения подземных вод из областей питания до пещеры может быть самым различным - от нескольких часов до суток и недель. При паводках значительно увеличивается мощность водопадов, возникают новые водопады, обводняются сухие галереи, маленькие ручьи превращаются в бурные реки, полузакрытые сифоны закрываются, по ходу подземной реки возникают новые сифоны. Во время паводков некоторые сухие и легкопроходимые галереи могут перекрываться водой на несколько дней, недель и даже месяцев. Так, галереи нижних этажей Красной пещеры весной иногда оказываются перекрытыми по два-три месяца. Во время весеннего таяния снега уровень вод в Скельской пещере поднимается на два десятка метров и в некоторые годы из входа в пещеру бьет полутораметровый столб воды. В этих случаях группа людей, оказавшаяся в пещере, может быть отрезана от выхода.

Дважды группы спелеотуристов, будучи застигнуты паводком, вынуждены были отсиживаться в верхних участках трещинных ходов пещеры Назаровская-Осенняя. В сентябре 1970 года во время поохождения этой пещеры уровень подземной реки после выпавшего дождя поднялся на несколько метров, и группа спелеотуристов вынуждена была пережидать в распорах более двух суток, пока не спала вода, и лишь потом смогла выйти на поверхность. Летом 1971 года другая группа спелеотуристов была застигнута паводком и вынуждена была около суток ждать спада воды. Такая же репутация и у пещеры Величественной, в которой уже трижды группы оказывались отрезанными от поверхности низвергающимися в пещеру потоками воды.

Во время экспедиции в пещеру Ткибула-Дзеврула выпавший в горах ливень вызвал резкое увеличение расхода потока. При возвращении группа была застигнута паводком в верхней части пещеры. Небольшой в обычных условиях каскад превратился в ревущий водопад, который можно было обойти лишь под потолком на крючьях. Несколько мужчин, закрепившись выше водопада, пытались поднять через водопад на веревках единственную женщину в группе. Все попытки заканчивались неудачей, при этом последний срыв оказался роковым. Наиболее целика вероятность возникновения аварийных ситуаций при преодолении сифонов с применением специальных аппаратов автономного дыхания. С использованием легководолазного снаряжения связаны все те опасности, которые хорошо известны спортсменам-подводникам: возможность получения кессоной болезни, баротравмы уха или легких, обжима водолаза и другие. Если водолаз в гидрокостюме работает перед входом в пещеру при относительно высокой температуре, возможен и перегрев.

Однако есть и специфические особенности, связанные с подводными работами в пещере. Основная из них - отсутствие над головой свободного воздушного пространства, куда можно легко подняться в случае неполадок, Подводнику приходится работать в узких тесных ходах и лазах, в условиях легкой взмучиваемости воды. Малейшая неосторожность может привести к повреждению легочного автомата или дыхательных шлангов. Острые режущие края на стенах ходов легко приводят к повреждениям гидрокостюма. Изгибы и разветвления подводного хода в этих условиях очень затрудняют ориентировку, в аварийной ситуации часто оказывается невозможным вытащить подводника за сигнальный конец. Так как работа происходит в темноте при искусственном освещении, также опасно повреждение фонаря. Ходовой конец, предназначенный прежде всего для обеспечения ориентировки при возвращении водолаза, может при продвижении вперед запутаться и вызвать дополнительные затруднения.

В Польше получили широкую известность несколько аварийных ситуаций в пещере Зимней (Татры). Две из них с разницей в несколько месяцев произошли в одном и том же сифоне, получившем название по имени одного из участников прохождения - сифона Огазы. История с Огазой происходила следующим образом. Группа должна была преодолеть новый сифон. Первым через сифон пошел подводник - спелеолог Мачек, ему нужно было погрузиться на глубину 4 м и проплыть по подводному ходу 7 м. Мачек во время проплыва потерял ласт и, пытаясь его отыскать, ударился аппаратом о скалу. Воздушная система аппарата оказалась поврежденной, в чем подводник убедился на другой стороне сифона. Захлебываясь, Мачек сумел преодолеть сифон в обратном направлении. В эти минуты под воду ушел второй подводник - Огаза. Дело в том, что Мачек во время поисков ласта несколько раз дернул сигнальный конец, и это было понято как сигнал о прохождении сифона. Под водой два водолаза разминулись. Огаза благополучно проплыл сифон и стал взбираться на возвышавшийся над водой скальный порог. При этом он тоже повредил аппарат и упустил сигнальный конец, а когда попытался двинуться назад - потерял еще и фонарь. Оказавшись в полной темноте и сидя на скользкой скальной полке, спелеолог стал ждать помощи. Запасных аппаратов не оказалось, и оставшаяся группа в ожидании дополнительного снаряжения и людей пыталась вычерпать сифон. В спасательной операции приняло участие около ста человек. Прошло двое суток, прежде чем подошедшая группа подводников, обеспеченная снаряжением, сумела извлечь Огазу из-за сифона.

Известную опасность представляют подводные камнепады в наклонных подводных ходах и веточные завалы, в которых легко запутаться.

Особое внимание следует обратить на возможность переохлаждения в обводненных пещерах (особенно текущей сверху водой). При длительном нахождении под холодным душем, работе в холодной воде без гидрокостюма или при попадании в него холодной воды возникает угроза холодового шока. Холодная вода может вызвать ряд нарушений в психическом и физиологическом состоянии человека. Замерзший человек зачастую перестает контролировать свои действия. При попадании холодной воды в наружный слуховой проход может произойти сильное раздражение вестибулярного аппарата, приводящее к временной потере пространственной ориентации, головокружению, тошноте. Эти явления усиливаются у людей, которые перенесли в прошлом заболевания вестибулярного аппарата или у которых вообще его чувствительность повышена. В таком состоянии возможны различные ошибочные действия.

Трагический случай произошел в группе спелеотуристов в конце марта 1967 года при прохождении пещеры Кутук-Сумган. Группа в составе пяти человек, никого не оставив на поверхности, спустилась в пещеру и работала в ней четыре дня. Подойдя при возвращении к последнему 70-метровому колодцу, участники обнаружили, что лестница и две веревки, которые оставались навешенными все эти дни, обмерзли и покрылись льдом. Первым начал подниматься наиболее опытный участник, цепляясь за ступеньки лестницы поочередно двумя карабинами, привязанными к беседке и обвязке, и обивая лед скальным молотком. За два часа он поднялся на 50 м; в этот момент сверху по лестнице пошел небольшой поток воды, вызванный таянием снега. На поднимающемся не было гидрокостюма. Со дна колодца, благодаря проникающему через широкую горловину шахты дневному свету, было видно, как спелеотурист проработал еще некоторое время, затем перестал работать. Ответа на оклики снизу не последовало. После того как он перестал отзываться, подъем начала девушка - наиболее опытный спелеотурист в оставшейся группе. Она поднималась тем же способом, что и первый участник, надев на себя рваный самодельный гидрокостюм, склеенный из полиэтиленовой пленки. Вода текла уже по всей лестнице. Через 50 мин снизу услышали крик и увидели, что луч фонаря, раскачиваясь, скользит по стене.

Как оказалось, перед входом в шахту в углублении скапливалась талая снеговая вода, которая к концу дня переливалась через край и начинала течь в пещеру. Первый спелеотурист с момента начала душа поднялся еще на 13 м и был около самого карниза, за которым начиналась катушка в виде закругляющегося склона. Там лестница лежала в желобе и полностью покрылась льдом, что существенно затрудняло подъем. Первый участник не видел этого и, по-видимому, рассчитывал быстро подняться. Девушка не дошла до него около 4 м. Когда их вытащили наверх, они были покрыты льдом. Медицинское освидетельствование установило смерть от переохлаждения. Оставшиеся в пещере участники поднялись на поверхность с помощью местных жителей. Если бы спелеотуристы поднимались в этих условиях с верхней страховкой, то время пребывания даже на обмерзшей лестнице сократилось бы во много раз и удалось бы избежать длительного воздействия ледяной воды. Ситуация была бы иной, если бы лестница висела в стороне от желоба, по которому сбегала вода.

Загазованность пещер. В большинстве пещер, связанных с поверхностью множеством воздухопосных путей, идущих по трещинам, вентиляция удовлетворительная. Однако в плохо вентилируемых карманах, тупиках, слепо оканчивающихся шахтах возможно накопление вредных газов - углекислоты и метана. Опасность загазованности пещер возрастает при нарушении естественной циркуляции воздуха в связи с появлением и особенно уплотнением снежного покрова, закрывающего трещины и щели в породах над пещерой или при подъеме подземных вод. Углекислого газа в атмосфере содержится около 0,03%. В таких небольших количествах он стимулирует кровообращение и обмен веществ. При повышении концентрации углекислого газа учащаются дыхание и пульс. Концентрация 7-12% оказывается гибельной. Нужно отметить, что довольно опасная концентрация СО2 (более 0,5%) обнаружена почти во всех пещерах Крыма.

Опасная загазованность может быть вызвана и искусственным путем. Разжигание костров в пещерах приводит к задымлению ходов и накоплению в них угарного газа. Даже длительное горение большого числа свечей в слепо заканчивающихся ходах с плохой вентиляцией создает чад, после которого люди выходят на поверхность с головной болью. О горящих факелах и говорить не приходится. Так, группа спелеологов, разбившая лагерь в верхних этажах пещеры Зимней, была отрезана от выхода и потеряла связь со своими товарищами из-за сильного задымления колодцев, соединявших верхние и нижние лабиринты. Как оказалось, они на биваке оставили горящий примус, который поджег их снаряжение (по другой версии сожгли мусор). Освободить спелеологов удалось только после вызова отряда горноспасательной службы с кислородными аппаратами для преодоления задымленных участков.