Гидрохимическая и температурная характеристика вод пещеры

Гидрохимическая и температурная характеристика вод пещеры.

Пробы воды отбирались из струй, стекающих со сводов или стен пещеры в разных ее точках. Результаты анализов показывают . что воды в пещере относятся к обычным карстовым с гидрокарбонатным- кальциевым составом. средней минерализации 365 мг л. Точки отбора проб указаны на рисунке Выделяются две группы анализов одна в Галерее Сказок пробы 1-8 со средней минерализацией 0,4 г л и другая в Обвальном зале или Зале Перестройки пробы от 9 -15 со средней минерализацией 0,35 г л. В первом случае средняя мощность перекрывающих пород составила 16,7 м, глубина от поверхности 25,6 м, во втором 33 и 36 м соответственно. Таким образом отмечается снижение минерализации с увеличением глубины и мощности перекрывающих пород.

Соответственно минерализации изменяется агрессивность подземных вод по отношению к кальциту.

В первой группе все воды слабо перенасыщены - индекс насыщения колеблется от 0,02 до 0,19 , во второй группе воды в основном недонасыщены, индекс насыщения изменяется от - 0,08 до 0,08 . Распределение агрессивности подземных вод соответствует распределению натечных образований внутри пещеры в верхнем этаже. Так, большая часть натечных образований сосредоточена в галерее сказок, в то время как и в Обвальном зале имеются участки аккумуляции карбонатного материала в виде крупных сталактитов, сталагмитов, гуров, так и участки коррозионного выщелачивания.

Температура подземных вод изменяется весьма незначительно, как в разных точках пещеры так и во времени. Так , 16 июля 1992 года температура воды в разных точках пещеры изменялась от 8,4 до 8,5 гр. С при температуре воздуха 9,2 - 8,6 гр. С .Другой замер, 11 сентября, показал, что температура воды в тех же точках 8,3 - 8,6 гр. С температура воздуха 9,2 до 8,8 гр. С . 4.2 Температура воздуха При описании следующих результатов микроклиматических наблюдений необходимо указать следующее.

Из-за отсутствия приборов - самописцев и полной невозможности их получения, изучение микроклимата производилось маршрутными методами. Замеры температуры и влажности воздуха производились аспирационными психрометрами. Наблюдения велись в постоянно закрепленных точках, количество которых менялось от 9 до 37. После двух циклов наблюдений выяснились наиболее оптимальные 16 точек, которые достаточно характеризовали всю пещеру в целом.

На первоначальном этапе исследований 1990 год было проведено 6 серий замеров температур апрель - октябрь данные замеров сведены в таблицу 3. Температура на поверхности менялась от 11 до 19 градусов С, среднее значение 19,5 гр С. Наблюдается последовательное снижение температуры от поверхности к основной части пещеры от 14,5 до 8,8 грС и небольшое повышение ее от основной части к Тигровому ходу и нижнему этажу.

От участка к участку изменяется и амплитуда изменения температур от 8,1 на поверхности от 0,2 - 0,6 гр. С на Нижнем этаже. Как и в любой пещере в Мраморной четко выделяется уравнивающая и нейтральная зоны. В уравнивающей зоне хорошо выражены как сезонный, так и суточный амплитуда 2,5 гр. С ход температуры воздуха. В исследуемой полости уравнивающая зона распространяется приблизительно на расстояние 25 - 30 метров от входа. Значительное влияние на микроклимат уравнивающей зоны оказывает второй старый колодцеобразный вход в пещеру.

Благодаря наличию двух входов в привходной части пещеры в пределах 5 - 6 метров от входной двери образуется локальная циркуляция воздуха и тепла. При этом между привходовой частью пещеры и основной ее частью образуется небольшая буферная подзона, на которую оказывает влияние как привходовая, так и основная нейтральная части пещеры. Иначе говоря, в структуре уравнивающей зоны выделяется две подзоны привходовая и буферная.

Их наличием объясняется такой феномен, как снижение температуры между точками 3 8,3 гр. С и точками 5 8,4 гр. С до 8 гр. С в точке 4 , которая наблюдалась 6 апреля 199о года. Эта аномалия наблюдалась в 10.45 утра, когда воздух на поверхности уже нагрелся до 12,8 гр. С, но в буферной подзоне сохранились температуры затекшего в привходовую часть холодного ночного воздуха. В нейтральной зоне выделяется 3 участка с разными средними температурами и амплитудами их изменения. Галерея сказок и Зал Перестройки обладают практически одинаковой средней температурой равной 8,8 гр. С, на 0,1 гр. С температура выше в Нижнем этаже, на 0,2 в Тигровом ходе в его ближней части. Указанное увеличение температур связано, по видимому, с большей степенью изолированности от поверхностных условий.

Полученные характеристики требуют их уточнения в процессе дальнейших наблюдений. Таблица 3. Средние температуры в разных участках пещеры Мраморная, в градусах С. Участки Отдельные галереи Средняя температура Амплитуда Количество замеров С v Поверхность 14,7 8 6 0,2 Вход, перед дверью 13,6 8,1 7 0,21 Уравнивающая зона 9,6 2,3 7 0,1 Нейтральная зона Галерея сказок и Зал Перестройки 8,8 0,5-0,8 50 0,3 Нейтральная зона Тигровый ход 9,0 0,6 12 0,03 Нейтральная зона Нижний этаж 8,9 0,2-0,6 19 0,01 Результаты измерения температуры в пещере за период 1996 - 1997 год отражены на графике Пещера Мраморная, среднемесячная температура, построенном с помощью специальной компьютерной программы. Анализируя получившееся графическое изображение изменения среднемесячных температур в пещере можно сделать выводы о степени влияния антропогенных факторов, которые будут рассмотрены ниже. 4.3 Влажность Так же как и температура воздуха распределяется влажность внутри пещеры таблица 4 . При этом наиболее высокая влажность закономерно соответствует нижнему этажу пещеры, средняя величина ее здесь равна 11,1 Мб, в остальных подзонах нейтральной зоны и в уравнивающей зоне средняя влажность практически одинаковая - 16,9 Мб Таблица 4 , однако амплитуда Сv здесь значительно отличаются друг от друга.

Средняя влажность на поверхности значительно ниже таковой в пещере - 9,6 Мб. Это свидетельствует о преимущественном испарении из пещеры в исследуемый период, что связано с экстремально сухим и жарким летом и осенью.

Только в один из замеров 30 июня влажность на поверхности 14,6 Мб была выше таковой в пещере 11,6 Мб. Это хорошо согласуется с визуальными наблюдениями, свидетельствующими о значительном испарении пещеры стенки и натеки сухие, большинство ванночек высохло и т.д Более конкретные данные о режиме влажности можно почерпнуть из графика Средняя месячная влажность воздуха в пещере Мраморная за период 1996-1997 года. Ощутимое увеличение влажности наблюдается в средней части Тигрового хода, и уменьшается к дальней его части.

Ход влажности в переходной зоне в грубо сглаженном виде повторяет ход влажности на поверхности, он практически никак не влияет на таковой во внутренних зонах пещеры.

На суточный и возможно, сезонный ход влажности во внутренних частях пещеры не влияет также ход этого метеоэлемента на поверхности, а также изменение давления.

Таблица 4 Средняя влажность в разных участках пещеры Мраморная, Мб. Участки Средняя влажность Амплитуда Количество замеров Сv Поверхность 9,9 8,8 6 0,27 Вход, перед дверью 9,0 10,6 7 0,39 Уравнивающая зона 10,9 1,9 7 0,05 Нейтральная зона Галерея сказок и зал Перестройки 10,9 0,9 50 0,02 Нейтральная зона Тигровый ход 10,9 1,1 12 0,03 Нейтральная зона Нижний этаж 11,1 0,3 19 0,011 4.4 Содержание СО2 в воздухе пещеры В различных точках пещеры отобрано 26 проб. Пробы отобраны в стеклянные пипетки по методике ИГН АН Украины и проанализированы в лабораторных условиях на хроматографе Виру-Хром детектор-катерометр, газ - носитель - гелий, колонка - 1 - полисорб, колонка 2 - молекулярные сита СаА. Кроме этого, произведено 37 измерений СО2 на месте портативным хроматографом Поиск - 1 , детектор - катарометр, газ - носитель - аргон. Содержание азота в воздухе пещеры колеблется от 78,45 до 79,11 об кислорода от 20,16 до 21,19 об. из-за близкой теплопроводности кислород выходит вместе с аргоном. Метан и другие тяжелые углеводороды в концентрациях свыше 1 х 10 не обнаружены.

Наиболее изменчивым компонентом пещерного воздуха является углекислый газ. Его содержание колеблется от 0,03 об. ближняя часть пещеры, рядом со входом до 1,0 об. тупик внизу основной галереи. Содержание углекислоты в воздухе пещеры не смотря на значительный размах значений в воздухе пещеры в разные сезоны, обнаруживает четкую закономерность, увеличение углекислого газа от входа в пещеру к более отдаленным в плане и по глубине участкам ее. Содержание углекислоты плавно увеличивается от 0,67 об. возле поверхности до 0,82 об. в тупиковой части Зала Перестройки, и до 0,82 - 0,84 об. в залах нижнего этажа. Такое распределение свидетельствует об эндогенном происхождении СО2 , однако, отсутствие в составе воздуха сколько-нибудь значительных количеств тяжелых углеводородов противоречит этой гипотезе.

Окончательное решение этой проблемы будет возможным только после проведения изотопного изучения воздуха пещеры, которое запланировано ввести в состав работ по наблюдению микроклимата пещеры в будущем.

Изучение состава воздуха в одних и тех же точках, но на разной высоте и в разных гидрогеологических условиях показало при отсутствии воды, значительных отличий в содержании СО2 на разных высотах не обнаруживается.

Так в зале Перестройки, в заплотинной части содержание углекислого газа на высоте 0,1 м - 0,87 об. 1,0м - 0,87об. 2,0 м - 0,86 об. в глыбовом навале Зала Перестройки содержание СО2 под глыбами - 0,73, над глыбами 0,41 об Этот факт свидетельствует в пользу эндогенного происхождения в Балконном зале, замеры внизу у воды показали содержание СО2 - 0,71 об. -0,76 об вверху - 0,95об 1,0 об это подтверждает гипотезу об активном растворении углекислого газа в пещерных условиях.

Отбор и анализ проб производился сотрудниками Киевского карстолого-спелеологического центра и инструкторами Центра спелеотуризма ОНИКС-ТУР . 4.5 Результаты газортутной съемки.

В пещере верхнем этаже проведена