Сталактиттердің өсуіне не әсер етеді

Жер асты үңгірлерінің әлемі ғалымдар ғасырлар бойы ашып келе жатқан таңғажайып құпияларды бойында сақтайды. Табиғаттың ең тамаша туындылары арасында үңгірлердің төбесінен салбырап тұратын және жер астында фантастикалық пейзаждар жасайтын тас «мұзтіктер» — сталактиттер ерекше орын алады. Бұл құрылымдардың қалыптасуы химия, физика және геологияның қатаң заңдарына бағынады, бірақ сыртқы көрінісі жағынан процесс거의 сиқырлы болып көрінеді. Әрбір сталактиттің өсу жылдамдығы мен сипаты бірқатар факторларға байланысты — тауқыметтің химиялық құрамынан бастап нақты үңгірдің микроклиматына дейін. Осы механизмдерді түсіну жер асты залдарының сұлулығын түсіндіріп қана қоймайды, сонымен қатар мыңдаған жылдан кейін олардың кейпі қалай өзгеретінін болжауға мүмкіндік береді.

Тау жынысы мен судың химиялық құрамы

Сталактиттер түзілуінің негізін карбонатты жыныстар — әктас, мәрмәр және доломит құрайды. Жер асты құрылымдарының өсу процесі қаншалықты белсенді жүретіні дәл осы минералдық құрамға байланысты.

Сталактиттің қалыптасу механизмі қарапайым химиялық реакцияға негізделген. Топырақ арқылы өтетін жаңбыр суы көмірқышқыл газымен қанығып, сілті қышқылының әлсіз ерітіндісіне айналады. Бұл ерітінді жыныстағы кальций карбонатын ерітеді, содан кейін үңгір төбесіндегі жарықтар арқылы сүзіледі, мұнда көмірқышқыл газы ұшып кетеді де кальцит кристалданады.

Бұл процестің жылдамдығына судың бірнеше негізгі параметрлері әсер етеді:

• сүзілетін судағы көмірқышқыл газының концентрациясы — ол неғұрлым жоғары болса, соғұрлым кальций еріп, төмен тасымалданады;
• су ерітіндісінің pH деңгейі — қышқыл орта жыныстың еруін жеделдетеді, бұл минералдардың түсуін күшейтеді;
• магний мен басқа қоспалардың мөлшері — олар кальциттің кристалдануын баяулатуы немесе өсіп жатқан құрылымның пішінін өзгертуі мүмкін;
• судың қаттылығы — жерасты суларында кальций мөлшері жоғары аймақтарда сталактиттер байқалуынша белсендірек өседі.

Осылайша, судың химиялық құрамы бүкіл процестің бастапқы нүктесі болып табылады және ондағы тіпті болмашы өзгерістер жер асты құрылымдарының өсу қарқынын түбегейлі өзгерте алады.

Үңгірдің температурасы мен ылғалдылығы

Үңгірдің микроклиматы сталактиттердің қалыптасуына орасан зор әсер етеді. Температуралық режим мен ылғалдылық деңгейі судың буланау жылдамдығын және минералдардың кристалдану қарқындылығын анықтайды.

Ортаның нақты параметрлері кальцитті құрылымдардың өсуіне қалай әсер ететінін қарастырайық.

1. Үңгірдегі ауа температурасы сталактиттің ұшындағы ылғалдың буланау жылдамдығын реттейді. Жылы үңгірлерде су тезірек буланады, бұл кальциттің тұнбаға түсуін жеделдетіп, жер асты құрылымдарының белсендірек өсуін ынталандырады. Мысалы, Вьетнам мен Малайзияның тропикалық карст үңгірлерінде сталактиттер Скандинавияның суық үңгірлеріне қарағанда әлдеқайда жылдам өседі.
2. Ауаның ылғалдылығы керісінше әсер етеді — жоғары ылғалдылықта булану баяулайды, сталактиттің ұшындағы тамшы ұзақ ұсталып, кальцитті молырақ беруге үлгереді. Ылғалдылығы 100 пайызға жақын үңгірлерде бұл процесс оңтайлы тепе-теңдікке жетеді. Дәл сондықтан сыртқы ауа ағындарынан оқшауланған терең үңгірлерде көбінесе ең ірі және дұрыс қалыптасқан құрылымдар кездеседі.
3. Маусымдар арасындағы температура ауытқулары өсу режимін айтарлықтай өзгерте алады. Қоңыржай климатта қыста сталактиттердің өсуі су ағынының азаюына және үңгірдің өзіндегі температуралық тепе-теңдіктің өзгеруіне байланысты баяулайды. Мұндай маусымдық тербелістер сталактитте көрінетін қабаттарды — геологтар осы құрылымның жасын анықтайтын өзіндік «жылдық сақиналарды» қалдырады.
4. Температуралық режимнің тұрақтылығы сталактиттің дұрыс, симметриялы пішінінің кепілі болып табылады. Кенеттен болатын температуралық секірістер кальцит құрылымының біркелкі емес өсуіне, жарықтарға және деформацияларына әкеледі. Дәл сондықтан туристік үңгірлерге орнатылатын жасанды желдету жүйесі бұл нәзік құрылымдарға елеулі зиян тигізеді.

Микроклиматтық жағдайлар — бұл бүкіл процеске қарқын беретін дирижёр іспеттес. Тұрақты және ылғалды орта сталактиттердің біркелкі және үздіксіз өсуі үшін ең қолайлы жағдайларды жасайды.

Су ағынының қарқындылығы

Үңгірге түсетін судың мөлшері сталактиттердің өсу жылдамдығын тікелей анықтайды. Бұл фактор жер бетіндегі климатқа, маусымдылыққа және үңгірдің үстіндегі жыныстың геологиялық құрылысының ерекшеліктеріне байланысты.

Су ағынының әсері бірден бірнеше аспектіде байқалады:

• жер бетіндегі жауын-шашын мөлшері — жаңбыр мол аймақтарда су жыныс арқылы белсендірек сүзіледі, үңгірді минерал ерітінділерімен қамтамасыз етеді;
• жыныс арқылы сүзілу жылдамдығы — кеуекті әктастар тығыз жыныстарға қарағанда суды жылдам өткізеді, бұл сталактиттің ұшына тұрақты ағын қамтамасыз етеді;
• тамшы жиілігі — баяу тамшылауда әрбір тамшы жұқа кальцит қабатын қалдыруға үлгереді, ал тым жылдам ағыста минерал кристалдануға үлгермей жай ғана жуылып кетеді;
• су ағынының маусымдық өзгерістері — көктемгі қар ерісі су ағынын кенет арттырады, бұл кейде өсудің қысқа мерзімді «секірістерін» тудырады.

Оңтайлы режим деп баяу, бірақ тұрақты тамшылауды санайды — дәл осындай жағдайда сталактиттер ең тығыз және берік құрылымды қалыптастырады. Назар аударарлығы, тіпті бір үңгірде де әртүрлі құрылымдар түбегейлі өзгеше жылдамдықта өсе алады — бәрі де судың олардың әрқайсысына қай жарық арқылы түсетіне байланысты.

Геологиялық және тектоникалық процестер

Жер қыртысында болып жататын тереңдегі процестер үңгір құрылымдарының дамуына ұзақ мерзімді әсер етеді. Тектоникалық белсенділік, жер сілкінісі және жыныстардың баяу жылжулары сталактиттердің өсуін де жеделдете алады, да мүлдем тоқтата алады.

Геологиялық факторлар бірнеше деңгейде жұмыс істейді.

1. Тектоникалық қозғалыстар су түсетін жарықтардың еңістігін өзгертеді. Жыныстың болмашы жылжуы өзен ағысын бағытын ауыстыра алады, сонда мыңдаған жылдар бойы қоректенген сталактит кенеттен «кеуіп» қалады. Кейбір үңгірлерде белсенді өсіп тұрған көршілерінің арасында «өлі» сталактиттердің — кеуіп, қараңғыланған құрылымдардың — болуы дәл осылай түсіндіріледі.
2. Жер сілкінісі қалыптасқан құрылымдарды бұзып қана қоймай, су ағыны үшін жаңа жарықтар ашуы мүмкін. Сейсмикалық оқиғалардан кейін үңгірлерде бұрын болмаған жерлерде өсудің кенеттен жанданғаны жиі байқалады. Геологтар зақымдалған сталактиттерді өткен жер сілкіністерінің іздерін зерделей отырып, өзіндік геологиялық өткеннің сейсмографтары ретінде пайдаланады.
3. Карст массивінің көтерілуі немесе төмендеуі жерасты суларының деңгейіне қатысты үңгірдің тереңдігін өзгертеді. Массив көтерілгенде су тереңірек кетеді және қалыптасқан сталактиттерге минерал ерітіндісінің берілуі азаяды. Мұндай тарих Жерорта теңізінің ежелгі үңгірлерінде жақсы байқалады, мұнда кейбір құрылымдар мүлдем басқа гидрологиялық жағдайларда қалыптасқан.
4. Астарлаушы тау жыныстарының құрамы өсу мүмкіндіктерінің «төбесін» белгілейді. Таза әктастың қалың қабаты үстіндегі үңгірлерде сталактиттер, әдетте, ірілеу және құрамы таза болып өседі. Жыныста саз немесе кремний мол болған жерде минерал ерітінділері қоспалармен ластанады да, құрылымдар ерекше түске немесе дұрыс емес пішінге ие болады.

Үңгірдің геологиялық контексті барлық басқа процестер ішінде өрбитін шеңберді белгілейді. Тектониканы және жыныс құрылысын ескермей, бір жер асты залының неге сталактиттерге тіке ұшталып тұрғанын, ал жанындағы басқасының бұл құрылымдардан іс жүзінде мүлдем айырылып қалғанын толық түсіну мүмкін емес.

Адамның және сыртқы ортаның ықпалы

Адамдардың соңғы онжылдықтардағы қызметі үңгір құрылымдарының жай-күйіне әсер ететін ең маңызды факторлардың біріне айналды. Туристік және өнеркәсіптік мақсаттарда үңгірлерді игеру табиғат мыңдаған жыл бойы жасаған нәрсеге жиі орны толмас зиян тигізеді.

Антропогендік және сыртқы ықпалдарды бірнеше санатқа бөлуге болады:

• механикалық зақымдану — туристердің ұстауы сталактит бетінде майлы шөгінділерді қалдырады, олар тесіктерді бітеп, судың ағуын бұзады;
• микроклиматтың өзгеруі — үңгірде көп адамның болуы ауа температурасын көтереді және ылғалдылықты азайтады, бұл өсуді баяулатады немесе мүлдем тоқтатады;
• жерасты суларының ластануы — жер бетіндегі өнеркәсіп ағындары мен тыңайтқыштар судың химиялық құрамын өзгертеді, бұл кальцитті құрылымдардың аномальды өсуіне немесе бұзылуына әкеледі;
• жер бетіндегі климаттың өзгеруі — орташа жылдық температураның өсуі жауын-шашын мен булану режиміне әсер етеді, бұл жер асты құрылымдарының өсу жылдамдығын жанама жолмен өзгертеді.

Испаниядағы Альтамира үңгірінің мысалы аса көрнекті болып табылады, мұнда жаппай туризм қабырғалар мен төбеде балдырлар мен зеңнің пайда болуына, сондай-ақ сталактиттер құрылымындағы орны толмас өзгерістерге әкелді. Кең аудитория үшін жабылғаннан кейін ғалымдар микроклиматтың біртіндеп қалпына келіп жатқанын және құрылымдардың қалыпты өсуінің жаңарып жатқанын тіркеді. Бұл жағдай жер асты әлемінің тепе-теңдігі қаншалықты нәзік екенін айқын көрсетеді.

Сталактиттердің өсуі — табиғат химия, физика және геология арасында таңғажайып тепе-теңдікке қол жеткізетін күрделі көп факторлы процесс. Осы факторларды зерттеу ғалымдарға планетамыздың климаттық өткеніне терезе ашады — кальцит қабаттары жүз мыңдаған жыл бойғы жауын-шашын, температура және атмосфера құрамы туралы ақпаратты сақтайды. Әрбір сталактит — жердің өзі жазған жылнама, оны сақтау ғылым тарапынан да, қоғам тарапынан да ұқыпты қарауды талап етеді. Осы құрылымдардың өсу факторларын түсіну қалыптасқан табиғи процестер күннен-күнге жылдамырақ бұзылатын жаһандық климаттық өзгерістер дәуірінде барған сайын маңызды бола түсуде.