Пещера - Cave

Пещера Лечугилла, Нью-Мексико, Соединенные Штаты

А пещера или же пещера естественная пустота в земля,^[1][2] в частности, пространство, в которое может войти человек. Пещеры часто образуются выветривание скалы и часто уходят глубоко под землю. Слово пещера может также относиться к гораздо меньшим отверстиям, таким как морские пещеры, каменные убежища, и гроты, хотя, строго говоря, пещера экзогенна, то есть она глубже, чем ширина ее отверстия,^[3] а каменное укрытие - эндогенное.^[4]

Спелеология это наука исследования и изучения всех аспектов пещер и пещерной среды. Посещение или исследование пещер для отдыха можно назвать обрушение, спелеология, или же спелеология.

Типы формаций

Формирование и развитие пещер известно как спелеогенез; это может произойти в течение миллионов лет.^[5] Пещеры могут быть самых разных размеров и образованы различными геологическими процессами. Они могут включать сочетание химических процессов, водной эрозии, тектонических сил, микроорганизмов, давления и атмосферных воздействий. Методы изотопного датирования могут быть применены к отложениям пещер, чтобы определить временную шкалу геологических событий, которые сформировали и сформировали современные пещеры.^[5]

Подсчитано, что пещера не может находиться более чем на 3000 метров (9800 футов) по вертикали под поверхностью из-за давления вышележащих пород. Это, однако, не требует максимальной глубины для пещеры, которая измеряется от ее самого высокого входа до самой нижней точки, поскольку количество камней над самой нижней точкой зависит от топографии ландшафта над ней. За карст пещеры максимальная глубина определяется исходя из нижней границы карстообразующих процессов, совпадающей с основанием растворимых карбонатных пород.^[6] Большинство пещер образовано в известняк к растворение.^[7]

Пещеры также можно классифицировать по-разному, включая контраст между активными и реликтовыми: в активных пещерах протекает вода; реликтовые пещеры - нет, хотя в них может оставаться вода. Типы активных пещер включают входные пещеры («в которые тонет поток»), выходящие пещеры («из которых вытекает поток») и проходные пещеры («пересекаемые потоком»).^[8]

Speleothems в Зале Горного Короля Огоф Крейг а Ффиннон, решающая пещера в Южный Уэльс.

Решение

Решающие пещеры или же карстовые пещеры пещеры встречаются чаще всего. Такие пещеры образуются в растворимой породе; большинство происходит в известняк, но они также могут образовываться в других породах, включая мел, доломит, мрамор, соль и гипс. Камень растворяется естественной кислотой в грунтовых водах, которые просачиваются через плоскости подстилки, недостатки, суставы и аналогичные функции. Со временем трещины расширяются, превращаясь в пещеры и пещерные системы.

Самые большие и самые многочисленные растворенные пещеры расположены в известняке. Известняк растворяется под действием дождевой воды и грунтовых вод, заряженных H₂CO₃ (угольная кислота ) и встречающиеся в природе органические кислоты. В процессе растворения образуется характерная форма рельефа, известная как карст, был характеризован воронки и подземный дренаж. Известняковые пещеры часто украшают карбонат кальция образования, образовавшиеся в результате медленных осадков. К ним относятся Flowstones, сталактиты, сталагмиты, геликтиты, соломинки с содовой и столбцы. Эти вторичные месторождения полезных ископаемых в пещерах называются образования.

Части пещеры растворения, расположенные ниже уровень грунтовых вод или местный уровень грунтовых вод будет затоплен.^[9]

Пещера Лечугилла в Нью-Мексико и рядом Карловы Вары в настоящее время считаются примерами другого типа пещер растворения. Они были сформированы H₂S (сероводород ) газ поднимается снизу, где резервуары с нефтью выделяют сернистые пары. Этот газ смешивается с грунтовыми водами и образует H₂ТАК₄ (серная кислота ). Затем кислота растворяет известняк снизу, а не сверху, под действием кислой воды, просачивающейся с поверхности.

Начальный

Изучение лавовая труба в Гавайи.

Пещеры, образовавшиеся одновременно с окружающей скалой, называются первичные пещеры.

Лавовые трубы сформированы через вулканический активности и являются наиболее распространенными первичными пещерами. В качестве лава стекает вниз, его поверхность остывает и затвердевает. Горячая жидкая лава продолжает течь под этой коркой, и если большая ее часть вытекает, остается полая труба. Такие пещеры можно найти в Канарские острова, Чеджу-до, базальтовые равнины Восточный Айдахо, и в других местах. Пещера Казумура возле Хило, Гавайи это удивительно длинная и глубокая лавовая труба; это 65,6 км в длину (40,8 миль).

Лавовые пещеры включают, но не ограничиваются ими, лавовые трубы. Другие пещеры, образовавшиеся в результате вулканической активности, включают трещины, формы лавы, открытые вертикальные каналы, инфляционные образования, пузыри и другие.^[10]

Море или побережье

Расписная пещера, большая морская пещера, Остров Санта-Крус, Калифорния

Морские пещеры встречаются на побережьях по всему миру. Особый случай - прибрежные пещеры, которые образуются в результате воздействия волн в слабых зонах морских скал. Часто эти слабые места являются разломами, но они также могут быть дайками или контактами плоскостей напластования. Некоторые изрезанные волнами пещеры сейчас находятся над уровнем моря из-за более позднего подъема. В других местах, например, в Таиланде. Бухта Пханг Нга, растворные пещеры были затоплены морем и теперь подвержены прибрежной эрозии. Морские пещеры обычно имеют длину от 5 до 50 метров (от 16 до 164 футов), но могут превышать 300 метров (980 футов).

Корразионный или эрозионный

Соль пещера в Гора Содом, Израиль.

Корразионные или эрозионные пещеры - это пещеры, которые образуются полностью в результате эрозии текущими потоками, несущими камни и другие отложения. Они могут образовываться в любом типе породы, включая твердые породы, такие как гранит. Как правило, должна быть какая-то слабая зона, чтобы направлять воду, например, трещина или стык. Подтип эрозионной пещеры - ветровая или эоловая пещера, высеченная порожденными ветром осадками.^[10] Многие пещеры, первоначально образованные процессами растворения, часто подвергаются последующей фазе эрозионного или водяного расширения, когда через них проходят активные ручьи или реки.

Ледник

Ледниковая пещера в леднике Большой Четверки, Гора Большой Четверки, Вашингтон, ок. 1920

Ледниковые пещеры образуются в результате таяния льда и текущей воды внутри и под ледниками. На полости влияют очень медленный поток льда, который имеет тенденцию снова разрушать пещеры. Ледниковые пещеры иногда ошибочно определяют как "ледяные пещеры ", хотя этот последний термин правильно зарезервирован для пещер с коренными породами, которые содержат круглогодичные ледяные образования.

Перелом

Пещеры трещин образуются, когда слои более растворимых минералов, таких как гипс, растворяются между слоями менее растворимой породы. Эти породы разрушаются и разрушаются в каменные блоки.^[11]

Талус

Пещеры Талуса образованы отверстиями среди больших валунов, которые упали в беспорядочную кучу, часто у подножия скал.^[12] Эти нестабильные отложения называются осыпью или осыпь, и может часто подвергаться камнепады и оползни.

Анхиалин

Анхиалиновые пещеры - это пещеры, обычно прибрежные, содержащие смесь пресной и соленой воды (обычно морской). Они встречаются во многих частях мира и часто содержат узкоспециализированную и эндемичную фауну.^[13]

Физические модели

• Разветвленные пещеры напоминают образцы поверхностных дендритных потоков; они состоят из проходов, которые соединяются вниз по течению как притоки. Пещеры с разветвленными ветвями являются наиболее распространенными из пещерных образований и образуются вблизи воронки куда подпитка подземных вод происходит. Каждый проход или ответвление питается от отдельного источника пополнения и сходится в другие ответвления более высокого порядка ниже по потоку.^[14]
• Угловые сетевые пещеры образуются из пересекающихся трещин карбонатной породы, трещины которых расширились за счет химической эрозии. Эти переломы образуют высокие, узкие, прямые проходы, которые сохраняются в широко распространенных замкнутых петлях.^[14]
• Анастомотические пещеры в значительной степени напоминают поверхностные плетеные потоки, их проходы разделяются, а затем встречаются с дренажом. Обычно они образуются вдоль одного слоя или конструкции и лишь изредка переходят в верхние или нижние слои.^[14]
• Губчатые пещеры образуются при соединении полостей раствора путем смешения химически разнородной воды. Полости образуют трехмерный и случайный узор, напоминающий губку.^[14]
• Ramiform пещеры образуют неправильные большие комнаты, галереи и переходы. Эти случайные трехмерные комнаты образуются из поднимающегося уровня грунтовых вод, который разрушает карбонатную породу водой, обогащенной сероводородом.^[14]
• Ямы пещеры (вертикальные пещеры, выбоины или просто «ямы») состоят из вертикальной шахты, а не из горизонтального прохода через пещеру. Они могут быть связаны или не быть связаны с одним из вышеуказанных структурных паттернов.

Географическое распространение

Пещера Домица в Словацкий карст (Словакия )

Пещеры можно найти по всему миру, но только небольшая их часть была исследована и задокументирована спелеологами.^{[нужна цитата ]} Распространение задокументированных пещерных систем сильно смещено в сторону стран, где спелеология была популярна на протяжении многих лет (таких как Франция, Италия, Австралия, Великобритания, США и т. Д.). В результате исследованные пещеры широко распространены в Европе, Азии, Северной Америке и Океании, но немногочисленны в Южной Америке, Африке и Антарктиде.

Это грубое обобщение, поскольку на больших просторах Северной Америки и Азии нет задокументированных пещер, тогда как такие области, как Сухие лиственные леса Мадагаскара и части Бразилия содержат много задокументированных пещер. По мере того как спелеологи исследуют просторы растворимой коренной породы, распределение зарегистрированных пещер может измениться. Например, в Китае, несмотря на то, что в нем находится около половины обнаженных известняков в мире - более 1 000 000 квадратных километров (390 000 квадратных миль) - имеется относительно мало задокументированных пещер.

Рекорды и превосходная степень

• Пещерная система с наибольшая общая длина исследуемого отрывка Мамонтова пещера в Кентукки, США, в 652 км (405 миль).^[15]
• Самый длинный опрошенный подводная пещера, и второй по величине в целом, это Sistema Sac Actun в Юкатан, Мексика в 335 км (208 миль).^[15]
• В самая глубокая известная пещера - измеряется от самого высокого входа до самой низкой точки - Пещера Веревкина в Абхазия, Грузия, глубиной 2 204 м (7 231 фут).^[16] Это была первая пещера, которую исследовали на глубину более 2 км (1,2 мили). (Первая пещера, спустившаяся ниже 1 км (0,62 мили), была Гуфр Бергер во Франции.) Сарма и Иллюзия-Межонного-Снежная пещеры в Джорджии (1830 м или 6000 футов и 1753 м или 5751 фут соответственно) являются вторыми и третьими по глубине пещерами.^[16] Самая глубокая за пределами Грузии Lamprechtsofen Vogelschacht Weg Schacht в Австрии, глубина которого составляет 1623 м (5,325 футов).^[16]
• В самый глубокий вертикальный вал в пещере 603 м (1978 футов) в Пещера Вртоглавица в Словения. Второй по глубине - Гар-э-Гала на высоте 562 м (1844 фута) в массиве Парау около Керманшах в Иран.^[17]
• Самое глубокое подводная пещера на дне дистанционно управляемый подводный аппарат на высоте 404 метра (1325 футов) Граница Бездна в Чехия.^[18]
• В самая большая известная комната является Зал Саравака, в Национальный парк Гунунг Мулу (Мири, Саравак, Борнео, Малайзия ), наклонная, усыпанная валунами камера площадью примерно 700 на 400 м (2297 на 1312 футов) и высотой 80 м (260 футов). Рядом Система пещер Клируотер считается миром самая большая пещера по объему, расчетным объемом 3 800 000 м³ (130000000 куб футов).^[19] Самая большая комната в показать пещеру это Salle de La Verna на французском Пиренеи.
• В самый большой проход когда-либо обнаруженный находится в Пещера Сон Дунг в Национальный парк Фонгнякобанг в Провинция Куангбинь, Вьетнам. Он составляет 4,6 км (2,9 мили) в длину, 80 м (260 футов) в высоту и ширину на большей части своей длины, но более 140 м (460 футов) в высоту и ширину на части своей длины.^[20]

Пятерка самых продолжительных опрошенных

1. Мамонтова пещера, Кентукки, НАС^[15]
2. Sistema Sac Actun /Sistema Dos Ojos, Мексика^[15]
3. Пещера драгоценностей, южная Дакота, НАС^[15]
4. Система Ox Bel Ha, Мексика^[15]
5. Оптимистичная пещера, Украина^[15]

Экология

Ушастые летучие мыши Таунсенда в пещере в Калифорнии

Olms в словенской пещере

Обитающие в пещерах животные часто относятся к троглобиты (виды, обитающие в пещерах), троглофилы (виды, которые могут прожить всю свою жизнь в пещерах, но встречаются и в других средах), троглоксены (виды, которые используют пещеры, но не могут полностью завершить свой жизненный цикл в пещерах) и случайные (животные, не относящиеся к одной из предыдущих категорий). Некоторые авторы используют отдельную терминологию для водных форм (например, стигобиты, стигофилы, и стигоксены ).

Из этих животных троглобиты, пожалуй, самые необычные организмы. Троглобитические виды часто демонстрируют ряд характеристик, называемых трогломорфными, связанных с их адаптацией к подземной жизни. Эти характеристики могут включать потерю пигмента (часто приводящую к бледному или белому окрашиванию), потерю глаз (или, по крайней мере, оптических функций), удлинение придатков и усиление других органов чувств (например, способности чувствовать колебания в воде). Водные троглобиты (или стигобиты), например находящиеся под угрозой исчезновения Пещерные креветки Алабамы, живут в водоемах, найденных в пещерах, и получают питательные вещества из детрита, смытого в их пещеры, а также из фекалий летучих мышей и других обитателей пещер. Другие водные троглобиты включают пещерных рыб и пещерные саламандры такой как олм и Техасская слепая саламандра.

Пещерные насекомые такие как Oligaphorura (ранее Archaphorura) schoetti - троглофилы, достигающие 1,7 миллиметра (0,067 дюйма) в длину. Они имеют обширное распространение и достаточно широко изучены. Большинство особей женского пола, но особь мужского пола была собрана из St Cuthberts Swallet в 1969 г.

Летучие мыши, такой как серая летучая мышь и Мексиканская летучая мышь со свободным хвостом, являются троглоксенами и часто встречаются в пещерах; они добывают корм вне пещер. Некоторые виды пещерные сверчки классифицируются как троглоксены, потому что днем ​​они обитают в пещерах, а ночью кормятся над землей.

Из-за хрупкой природы пещерной экосистемы и того факта, что области пещер, как правило, изолированы друг от друга, в пещерах обитает ряд исчезающих видов, таких как Зуб пещерного паука, Liphistius паук-люк, и серая летучая мышь.

Пещеры посещают многие живущие на поверхности животные, в том числе люди. Обычно это относительно непродолжительные вторжения из-за отсутствия света и средств к существованию.

Входы в пещеры часто украшены типичной флорой. Например, в восточной части Соединенных Штатов с умеренным климатом входы в пещеры наиболее часто (и часто густо) населены луковичным папоротником, Цистоптерис луковичный.

Археологическое и культурное значение

Taíno петроглифы в пещере в Пуэрто-Рико

На протяжении всей истории первобытные народы использовали пещеры. Самый ранний человек окаменелости найденные в пещерах происходят из ряда пещер около Крюгерсдорпа и Мокопане в Южной Африке. Пещерные участки Стеркфонтейн, Сварткранс, Кромдраай B, Дримолен, Малапа, Cooper's D, Gladysvale, Gondolin и Makapansgat дали ряд ранних человеческих видов, относящихся к периоду от трех до одного миллиона лет назад, в том числе Австралопитек африканский, Австралопитек седиба и Paranthropus robustus. Однако обычно не думают, что эти древние люди жили в пещерах, а что они были принесены в пещеры хищниками, которые их убили.

Первый ранний гоминид, найденный в Африке, Таунг Чайлд в 1924 году также считалось, что много лет он произошел из пещеры, где он был отложен после нападения орла. Однако сейчас это обсуждается (Hopley et al., 2013; Am. J. Phys. Anthrop.). Пещеры действительно образуются в доломитах плато Гаап, включая участки раннего, среднего и позднего каменного века. Пещера Wonderwerk; однако пещеры, которые образуются по краю откоса, как и предполагалось для Таунг Чайлд, образуются внутри вторичного известнякового месторождения, называемого туф. Существует множество свидетельств того, что в пещерах обитали другие ранние человеческие виды, по крайней мере, один миллион лет назад в различных частях мира, в том числе человек прямоходящий в Китае на Чжоукоудянь, Homo rhodesiensis в Южной Африке в Пещере очагов (Макапансгат ), Homo neandertalensis и Homo heidelbergensis в Европе на Археологические раскопки Атапуэрка, Homo floresiensis в Индонезии и Денисовцы на юге Сибири.

В южной части Африки ранние современные люди регулярно использовали морские пещеры в качестве убежища, начиная примерно 180000 лет назад, когда они впервые научились эксплуатировать море (Marean et al., 2007; Nature). Самый старый известный сайт - PP13B по адресу Pinnacle Point. Это могло способствовать быстрой экспансии людей из Африки и колонизации таких областей мира, как Австралия, 60–50 000 лет назад. На юге Африки, в Австралии и Европе люди раннего современности использовали пещеры и каменные убежища в качестве мест для наскальных изображений, например, в Замок гигантов. Пещеры, такие как Яодун в Китае использовались для жилья; другие пещеры использовались для захоронений (например, высеченные в скале гробницы ) или религиозных объектов (например, Буддийские пещеры). Среди известных священных пещер - Китайская пещера Тысячи Будд.^[21] и священные пещеры Крита.

Пещеры и акустика

Важность звука в пещерах предшествовала современному пониманию акустики. Археологи обнаружили взаимосвязь между картинами из точек и линий в определенных резонансных областях в пещерах Испании и Франции, а также между инструментами, изображающими палеолитические мотивы.^[22] индикаторы музыкальных событий и ритуалов. Группы картин часто находили в помещениях с примечательной акустикой, иногда даже копируя звуки животных, изображенных на стенах. Предполагалось, что человеческий голос будет использоваться в качестве устройства эхолокации для навигации в более темных областях пещер, где факелы были менее полезны. ^[23] Точки красной охры часто встречаются в помещениях с наибольшим резонансом, где создание картин было слишком трудным. Здесь пение - самый эффективный способ исследовать пещеры. ^[24]

Пещеры по-прежнему используются современными исследователями акустики. Сегодня Камберлендские пещеры представляет собой один из лучших примеров современного музыкального использования пещер. Пещеры используются не только для реверберации, но и для смягчения их ненормальных лиц. Неровности в стенах пещер Камберленд рассеивают звуки, отражающиеся от стен, и придают помещению качество, напоминающее звукозаписывающую студию. ^[25] Пещеры одинаково важны как для их эха, так и для их тишины. В течение 20-го века музыканты начали исследовать возможность использования пещер в качестве клубов и концертных залов, в том числе подобных. Дина Шор, Рой Акафф, и Бенни Гудман.^{[нужна цитата ]} В отличие от сегодняшнего дня, эти ранние представления обычно проводились в устьях пещер, поскольку из-за отсутствия технологий глубины интерьера были недоступны для музыкального оборудования. ^[26] В одном случае сталагмит, свисающий с потолка пещеры, был превращен в действующий орган. В отличие от органа, этот инструмент реагирует на ударные как фортепьяно, используя молотки для ударов по сталагмитам для создания различных звуков. ^[27]

Смотрите также

Рекомендации