Записки Российского минералогического общества, 2022, T. 151, № 4, стр. 70-86

ВВЕДЕНИЕ

Подземные карстовые ландшафты характеризуются специфическими процессами минералообразования, которые тесно связаны с микроклиматическими обстановками внутри подземных полостей. Сформировавшиеся в ходе преобразования вмещающей породы отложения могут служить индикаторами микроклимата пещер, который, в свою очередь, контролируется климатическими условиями на поверхности. В Байкальском регионе в настоящее время известно более 300 пещер, многие из которых приурочены к литологически схожим породам, но расположены в различных географических зонах, что дает возможность проследить специфику минералообразования и выделить минеральные индикаторы для различных микроклиматических условий. Одной из крупнейших пещер Байкальского региона является пещера Гребневская. В статье рассматриваются отложения этой пещеры: минеральный, химический и изотопный состав, генезис и последовательность их формирования, а также зависимость минералообразования от микроклиматических условий. Исследование минералогии пещеры с применением современных аналитических методов проведено впервые.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ

Пещера Гребневская является восьмой по длине пещерой Байкальского региона (Осинцев, 2010) и находится в Нижнеудинском районе на западе Иркутской области. Климат района резко континентальный, средняя температура января –20…–25 °С, июля +15…+18 °С (Объяснительная записка..., 2012). Пещера расположена на расстоянии 40 км от пос. Порог, на правом берегу р. Уды, в зоне сплошного распространения многолетнемерзлых пород мощностью более 100 м (Иркутская область, 2004). Протяженность пещерных ходов составляет 1120 м при амплитуде 28 м. Вход приурочен к нижней части утеса, обрамленного осыпью (рис. 1).

Рис. 1.

Утес, в основании которого расположена п. Гребневская (а); вход в пещеру (б). Автор фотографий А.Г. Докучаев. Fig. 1. Cliff, at the base of which is the Grebnevskaya cave (a); the entrance to the cave (б). Photo by A.G. Dokuchaev.

Пещера заложена в породах тагульской свиты верхнего рифея. Толща представлена переслаиванием доломитов, алевритистых доломитов, песчаников и алевролитов. Полость развивалась, вероятно, по трещине бортового отпора и тектоническим трещинам, в местах пересечения которых сформировались обвальные залы. Сечения ходов по большей части остроугольные, для наиболее промытых участков наблюдаются сложные очертания: в верхней части ход щелевидный, ниже расширяется, затем резко сужается и вновь расширяется (рис. 2, а). Такая морфология вызвана неравномерным составом вмещающих пород, которые включают в себя как карбонатные, так и менее растворимые терригенные отложения. В формировании состава ледяных образований в пещерах принимают участие инфильтрационные воды гидрокарбонатно-кальциевого и гидрокарбонатно-магниево-кальциевого состава.

Рис. 2.

Пример характерного сечения наиболее промытого хода пещеры (а) и ледяные образования конжеляционного генезиса (сталагмиты) (б). На полу и выступах стен отмечается слой рыхлых отложений смешанного остаточного и водно-механического происхождения. На поверхности и у основания ледяных сталагмитов виден белый налет криогенных минеральных образований (б). Автор фотографий С.Ю. Пономарев. Fig. 2. An example of a typical cross-section of the most washed passage of a cave (a); ice formations of congelation genesis (stalagmites) (б). There are a layer of loose sediments of mixed residual and water-mechanical origin on the floor and on the ledges of the walls. On the surface and at the base of the ice stalagmites, a white coating of cryogenic mineral formations is visible (б). Photo by S.Yu. Ponomarev.

По сообщению А.Г. Докучаева, температура в разных точках пещеры изменяется от 3 до 4 °С. Неравномерность микроклимата обусловлена сильным током воздуха вследствие близости пещеры к поверхности и большого влияния на подземный микроклимат атмосферных температурных условий.

Водотоки отсутствуют, но на отдельных участках пещеры отмечается капеж конденсационного и инфильтрационного генезиса. В привходовой части, а также на участках, сообщающихся с поверхностью по системе трещин, в зимний период формируются ледяные образования конжеляционного генезиса: сталагмиты и ледяные коры на стенах и на полу (рис. 2, б), а также кристаллы атмогенного льда.

Отбор образцов проводился в ходе исследовательских выездов в январе 2017 г. (руководитель А.Г. Докучаев) и 2019 г. (руководитель Э.А. Силушкина). Были взяты образцы вмещающих пород и вторичных образований, упавшие или сломавшиеся естественным путем.

Определение минерального состава образцов проводилось в ЦКП Института земной коры СО РАН в г. Иркутске М.Н. Рубцовой. Пробы, истертые в агатовой ступке со спиртом, были исследованы методом порошковой дифракции на рентгеновском дифрактометре ДРОН – 3.0. Условия съемки: излучение – СuKα, Ni – фильтр, V = 25 кВ, I = 20 мА, шаг сканирования – 0.05°, угловой диапазон: 5°–60°. Фазовый состав проб расшифрован с помощью программы EVA (Diffrac^plus, PDF–2, 2007 г.).

Исследование морфологии и химического состава вторичных минеральных образований проводилось на сканирующем электронном микроскопе VEGA 3 LMH с системой рентгеновского энергодисперсионного микроанализа INCA Energy 350/X-max 20 в Горном институте УрО РАН в г. Пермь. Образцы после высушивания при комнатной температуре напылялись углеродом и исследовались в камере с высоким вакуумом.

Изотопные анализы углерода и кислорода выполнялись в Innsbruck Quaternary Group при Инсбрукском университете (руководитель – академик Австрийской академии наук, профессор К. Шпетль) на масс-спектрометре Delta V (Thermo Fisher Scientific), оснащенном автоматической линией для анализа карбонатов на основе интерфейса GASBENCH (Thermo Fisher Scientific) по методике изложенной в работе (Spotl, Vennemann, 2003). По 7 образцам было сделано 67 анализов, после чего для каждого образца были выбраны репрезентативные анализы. Результаты приведены в шкале VPDB, реализуемой посредством двух стандартных образцов NBS 19 и LSVEC (аналитическая погрешность на уровне 1σ составляет 0.1 ‰ для изотопов С и О).

МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ ОТЛОЖЕНИЙ

В пещере наблюдается пять генетических типов (Максимович, 1963) отложений: обвальные, водные механические, остаточные, водные хемогенные, а также криогенные образования.

Обвальные образования представлены двумя разновидностями (Дублянский, 2000): термогравитационной и обвально-гравитационной. Обе разновидности сложены обломками вмещающих пород, обрушившихся со сводов пещер. При этом термогравитационные отложения, сформированные за счет колебаний суточных температур, обильны в привходовой части, которая подвергается сильному выветриванию вследствие колебания температуры на поверхности. Обвально-гравитационные отложения распространены на всем протяжении пещеры и особенно характерны для обвальных залов.

Водные механические осадки, сформированные древними водотоками, представлены толщей тонкозернистых рыхлых отложений, наибольшая мощность которых наблюдается в привходовой части (рис. 2, а).

Остаточные образования, состоящие из нерастворимого остатка вмещающих пород, находятся в пещере совместно с водными механическими и обвальными отложениями.

Водные хемогенные образования представлены агрегатами гравитационных и кораллитовых кор в соответствии с классификацией, основанной на способе подачи питающего раствора (Степанов, 1971; Мальцев, 1993) и образуют мелкие сталактиты, маломощные коры на стенах и кораллиты (рис. 3, а, б). Cталактиты сложены кальцитом. В составе кор и кораллитов был отмечен арагонит (табл. 1, рис. 4).

Рис. 3.

Минеральные образования п. Гребневской: а – кальцитовые коры, б – коры и кораллиты арагонит-кальцитового состава, в – слой гидромагнезитовой пещерной “пудры” на стене пещеры и гидромагнезитовые покровы (г), стрелкой показано положение покровов относительно скопления пещерной “пудры”. Fig. 3. Mineral formations of the Grebnevskaya cave: a – calcite flowstone, б – flowstone and corallites of aragonite-calcite composition, в – a layer of hydromagnesite cave “powder” on the cave wall and hydromagnesite covers (г), the arrow shows the position of the covers relative to the accumulation of cave “powder”.

Рис. 4.

Дифрактограмма кораллита, сложенного арагонитом. 1 – исходные данные (здесь и в дифрактограммах ниже), 2 – эталон сравнения 01-073-3251 (A) арагонит СаСО₃. Цифрами над пиками обозначены межплоскостные расстояния (Ǻ) (здесь и в дифрактограммах ниже). Fig. 4. Diffractogram of corallite composed of aragonite. 1 – original data (here and for diffractograms below), 2 – comparison standart 01-073-3251 (A) aragonite СаСО₃. The numbers above peaks indicate the interplanar distances (Ǻ) (here and for diffractograms below).

Кроме того, в пещере наблюдаются образования неясного генезиса: рыхлые осыпающиеся настенные коры, пещерная “пудра” (рис. 3, в, г) и скопление мелких агрегатов – пещерного “жемчуга” (табл. 1).

Пещерная “пудра” широко распространена в п. Гребневской на поверхности стен в их нижней части (около 0.5 м от пола). Обычно “пудра” влажная и пластичная, но на отдельных, хорошо вентилируемых, участках пещеры встречается в виде сухих осыпающихся скоплений. “Пудра” сложена гидромагнезитом Mg₅(CO₃)₄(OH)₂·4H₂O, представленным агрегатами листоватых кристаллов размером до 20 микрон (рис. 5, а; рис. 6).

Рис. 5.

Морфология кристаллов и агрегатов пещерной “пудры” (а); общий вид “жемчуга” (б); поверхность “жемчужин”, состоящая из ромбоэдрических кристаллов кальцита (в). Фотографии в обратно-отраженных электронах. Fig. 5. Morphology of crystals and aggregates of cave “powder” (a); general view of “pearls” (б); “pearls” surface, consisting of rhombohedral calcite crystals (в). BSE images.

Рис. 6.

Дифрактограмма пещерной “пудры”, сложенной гидромагнезитом. 1 – эталон сравнения 01-070-1177 (N) гидромагнезит Mg₅(CO₃)₄(OH)₂·4H₂O. Fig. 6. Diffractogram of cave “powder” composed of hydromagnesite. 1 – comparison standart 01-070-1177 (N) hydromagnesite Mg₅(CO₃)₄(OH)₂·4H₂O.

Совместно с “пудрой”, ниже участков ее развития, были встречены тонкие легко отстающие от стены коровидные агрегаты, зачастую образующие спелеотемы, получившие в зарубежной литературе (Hill, Forti, 1997) название пещерных “пузырей” размером до первых сантиметров (рис. 3, г). Данные спелеотемы сложены гидромагнезитом, так же, как и “пудра” (рис. 7).

Рис. 7.

Дифрактограмма пещерного “пузыря”, сложенного гидромагнезитом. 1 – эталон сравнения 01-070-1177 (N) гидромагнезит Mg₅(CO₃)₄(OH)₂·4H₂O. Fig. 7. Diffractogram of cave “bubble” composed of hydromagnesite. 1 – comparison standart 01-070-1177 (N) hydromagnesite Mg₅(CO₃)₄(OH)₂·4H₂O.

В пещере также были встречены минеральные агрегаты, подобные очень мелкому пещерному “жемчугу” – округлые конкреции размером до 1 мм, состоящие из ромбоэдрических кристаллов кальцита (рис. 5, б, в) длиной до 50 микрон. Скопления, насчитывающие десятки “жемчужин”, наблюдались в миниатюрных (до 10 см) гуровых ванночках. В минеральном отношении “жемчужины” сложены магнезиальным кальцитом (содержание MgO достигает 10.3 мас. %) (рис. 8).

Рис. 8.

Дифрактограмма пещерного “жемчуга”, сложенного кальцитом (также отмечались следы кварца). 1–2 – эталоны сравнения: 1 – 01-072-4582 (A) кальцит СаСО₃, 2 – 01-089-8935 (A) кварц SiO₂. Fig. 8. Diffractogram of cave “pearl” composed calcite (also traces of quartz were noted). 1–2 – comparison standarts: 1 – 01-072-4582 (A) calcite СаСО₃, 2 – 01-089-8935 (A) silicon oxide SiO₂.

Криогенные образования, которые являются отдельным типом минеральных образований пещер, формируются вследствие кристаллизации растворенных компонентов из вод, циркулирующих в пещере. Минералообразование происходит при повышении концентрации растворов в процессе замерзания. В п. Гребневской криоминералы находятся в привходовой части пещеры в месте распространения сезонных ледяных образований и представляют собой мучнистую массу белого цвета, покрывающую сталагмиты и в отдельных случаях образующую скопления мощностью до 0.5 см возле их основания (табл. 1, рис. 2, б). По данным рентгенофазового анализа, криогенные образования сложены лансфордитом и кальцитом; также в них была отмечена аллотигенная примесь кварца (рис. 9).

Рис. 9.

Дифрактограмма криогенных образований, сложенных лансфордитом и кальцитом с небольшой примесью кварца. 1–3 – эталоны сравнения: 1 – 01-080-1641 (N) лансфордит MgCO₃·5H₂O, 2 – 01-086-2334 (А) кальцит СаСО₃, 3 – 01-089-8937 (А) кварц SiO₂. Fig. 9. Diffractogram of cryogenic formations composed of lansfordite and calcite with small amount of quartz. 1–3 – comparison standarts: 1 – 01-080-1641 (N) lansfordite MgCO₃·5H₂O, 2 – 01-086-2334 (А) calcite СаСО₃, 3 – 01-089-8937 (А) silicon oxide SiO₂.

Лансфордит MgCO₃·5H₂O представлен хорошо образованными кристаллами размером до 400 микрон (рис. 10, а, б), кальцит формирует обрастания вокруг кристаллов лансфордита (рис. 10, в). На кальците зачастую наблюдается пленка гидрооксидов железа и марганца (рис. 10, г), которая придает частицам коричневый цвет.

Рис. 10.

Морфология криогенных образований: а, б – кристаллы лансфордита (Lans) в окружении кальцитовых агрегатов (Cal); в – сросток лансфордита и кальцита; г – сростки лансфордита и кальцита с пленками гидрооксидов железа и марганца на поверхности (обведено пунктиром). Фотографии в обратно-отраженных электронах. Fig. 10. Morphology of cryogenic formations: a, б – crystals of lansfordite (Lans) surrounded by calcite aggregates (Cal); в – aggregate of lansfordite and calcite; г – aggregate of lansfordite and calcite with films of iron and manganese hydroxides on the surface (circled by a dotted line). BSE images.

ИЗОТОПИЯ КИСЛОРОДА И УГЛЕРОДА

Изотопный состав С и О “жемчужин”, криогенной муки, пещерной пудры и вмещающих пород представлен на рис. 11.

Рис. 11.

Изотопный состав “жемчужин” (1), криогенной муки (2), пещерной “пудры” (3) и вмещающих пород (4) из пещеры Гребневская. Fig. 11. Isotopic composition of “pearls” (1), cryogenic flour (2), cave “powder” (3) and host rock (4) from the Grebnevskaya cave.

Изотопный состав вмещающих пород варьирует δ¹⁸O от –11.5 до –12.6 ‰ VPDB и δ¹³C от –3.6 до +1.1 ‰ VPDB. Эти значения, в целом, соответствуют составу типичных морских осадочных карбонатов.

“Жемчужины”, отобранные в гуровых ванночках на стене пещеры, имеют значения δ¹⁸O –7.2 ‰ VPDB и δ¹³C +4.0 ‰ VPDB, их образование нами связывается с периодическим замораживанием и размораживанием питающих растворов и собирательной перекристаллизацией криогенного материала, подобно механизму, описанному для пещеры Победа (Киндерлинская), расположенной в республике Башкортостан (Кадебская, Чайковский, 2014).

Изотопный состав криогенной муки из пещеры составил δ¹⁸O от –4.6 до –6.7 ‰ VPDB и δ¹³C от +18.4 до +18.8 ‰ VPDB, что соответствует изотопному составу кальцита, который образуется в условиях быстрой (шоковой) кристаллизации. При образовании таких кристаллов главным является кинетический эффект, связанный с быстрым удалением CO₂ и неравновесным испарением воды (Killawee et al., 1998), что отражается в росте содержания ¹³C при почти постоянном значении δ¹⁸O. Замораживание происходит настолько быстро, что фракционирование изотопов кислорода между водой и льдом не происходит, а подвижный изотоп ¹²C переходит в углекислый газ (Zak et al., 2018).

Изотопный состав пещерной “пудры”, состоящей из гидромагнезита, равен δ¹⁸O ‒1.1 ‰ VPDB и δ¹³C +6.3 ‰ VPDB. Значение δ¹⁸O соответствует δ¹⁸O VSMOW и составляет 29.7 ‰. Такой состав характерен для месторождений с высоким содержанием гидромагнезита в современных эвапоритовых озерах (Zachmann, 1986; Braithwaite, Zedef, 1996) и ясно указывают на то, гидромагнезит из воды осаждается при быстром испарении (Wilson et al., 2010).

Согласно теоретическим расчетам (O’Neil, Barnes, 1971), атмосферный CO₂ имеет δ¹³C от 9 до 7 ‰. Гидромагнезит, который осаждается в равновесии с атмосферным CO₂ (с δ¹³C от 7 до 9 ‰), характеризуется δ¹³C от 1.2 до 7.6 VPDB (Clark, Fritz, 1997). Эта тенденция к обогащению ¹³C согласуется либо с очень медленной диффузией атмосферного СО₂ в раствор, либо дегазацией легкого СО₂ из раствора.

В целом отмечается обогащение δ¹³C и δ¹⁸O вторичных образований от кальцитовых “жемчужин” к пещерной пудре и криогенным образованиям.

ОБСУЖДЕНИЕ

Была построена диаграмма расчета молекулярного соотношения СаО, МgO и СO₂ во вмещающих породах, льдах и минеральных образованиях п. Гребневская (рис. 12). На диаграмме можно видеть, что при некоторых различиях содержаний СаО и MgO в составе вмещающих пород составы льда имеют весьма близкие содержания СаО и MgO и из растворов отлагаются сходные минералы. При сравнении друг с другом элементного состава минеральных образований п. Гребневская наблюдается увеличение содержания магния от кальцитовых образований (“жемчужин”) к криогенным образованиям и пещерной “пудре”.

Рис. 12.

Соотношение оксидов СаО, МgO и СO₂ в химическом составе вмещающих карбонатных пород, ледяных образований и отложений в пещере Гребневская: 1 – наледеобразующие воды, 2 – вмещающие породы, 3 – пещерный “жемчуг”; 4 – лансфордит (криогенные образования), 5 – гидромагнезит (пещерная “пудра”). Fig. 12. Ratio of oxides CaO, MgO and CO₂ in the host carbonate rocks, ice formations and sediments in the Grebnevskaya cave: 1 – ice-forming waters, 2 – host rocks, 3 – calcite aggregates, 4 – lansfordite (cryogenic formations), 5 – hydromagnesite (cave “powder”).

Обычно пещерный “жемчуг” формируется в мелких подземных водоемах со слабым движением воды (за счет падающих в водоем капель или впадающего ручья); при этом, чем быстрее циркуляция воды, тем более гладкой становится поверхность сферолитов вследствие их вращения и обтачивания (Hill, Forti, 1997). Строение “жемчужин” из п. Гребневская указывает на их формирование в условиях минимального движения воды. Учитывая морфологию, пространственное положение и минеральный состав “жемчужин”, можно предположить, что данные образования были сформированы при падении капель в наполненные водой углубления в кальцитовой коре (так называемые гуровые ванночки). При этом их изотопный состав сходен с составом мелкозернистых криогенных образований из п. Скеришоара (Zak et al., 2008). Это допускает режеляционный механизм формирования данных образований – то есть связанный с размораживанием и собирательной перекристаллизацией оттаявшего криогенного материала.

Нахождение коровидных агрегатов и пещерных “пузырей” совместно с “пудрой” объясняется, по-видимому, перекристаллизацией и цементацией мелкокристаллических образований при сезонном увлажнении. На это косвенно указывает и приуроченность кор и пещерных “пузырей” к нижним границам скоплений “пудры”.

Гидромагнезит часто встречается в пещерах и является распространенным минералом микрозернистых образований (пещерная “пудра”, “лунное молоко”) (Hill, Forti, 1997). Его образование в основном связано с растворами, обогащенными Mg. Также высказаны предположения (Canaveras et al., 1999; Power et al., 2009) о его органическом генезисе. Рост гетеротрофных бактерий, использующих органический углерод из растворенных органических веществ вызывает повышение щелочности в их микросреде (растворах) и благоприятствует образованию гидромагнезита. Образование монокристаллических игольчатых образований связывалось всегда с присутствием органического вещества (Verrecchia, Verrecchia, 1994). Отличие морфологии и изотопного состава гидромагнезита пещерных “пузырей” и “пудры” из п. Гребневская позволяет нам отнести его к абиогенным образованиям.

В п. Гребневская вода попадает исключительно за счет прямой инфильтрации. Гидромагнезитовые спелеотемы являются агрегатами современного этапа минералообразования в пещере и образуются при быстром испарении в практически безводных условиях. К современному этапу минералообразования относится также и формирование криогенных минеральных образований, в в составе которых преобладает лансфордит. По составу криогенные образования рассматриваемой пещеры сходны с криогенными образованиями пещер Хрустальная и Онотская (Базарова и др., 2016). Лансфордитовый состав криогенных образований в п. Гребневской обусловлен высоким содержанием ионов магния в наледеобразующих растворах за счет выщелачивания вмещающих доломитов. Специфической чертой криогенного материала из п. Гребневская является примесь оксидов железа и марганца, наличие которой связано с повышенным содержанием данных элементов во вмещающих породах. Следует отметить, что в целом такие примеси не характерны для криогенных образований.

По результатам изучения отложений п. Гребневская была построена схема предполагаемых этапов эволюции подземной полости и условий формирования минеральных агрегатов в ней (рис. 13). Расположение пещеры в береговом утесе, ориентировка основного хода параллельно руслу реки, остроугольные и местами щелевидные сечения ходов с глыбовыми завалами на полу и сужениями в верхней части дают основания полагать, что полость сформировалась по трещине бортового отпора (рис. 13, а). Впоследствии исходная полость была расширена при размывании пласта наиболее растворимых карбонатных пород, зажатого между пластами песчаников и алевролитов, и частично заполнена тонкозернистыми рыхлыми водными механическими осадками (рис. 13, б). После того, как исходная полость была перекрыта обвалившимися со склона блоками вмещающих пород, скорость и объем водопритока снизились. При стекании раствора по стенам пещеры сформировались мелкие сталактиты и кальцитовые коры, в том числе ступенчатые коры с углублениями – так называемые гуровые ванночки (рис. 13, в), в которых был обнаружен пещерный “жемчуг”. Образование “жемчуга” мы связываем с изменением пещерного микроклимата, когда поступающая в пещеру вода замерзала поверх кальцитовых кор и внутри гуровых ванночек (рис. 13, г). При усилении врезания русла р. Уды произошло образование современного входа, что вызвало изменение циркуляции воздуха в подземной полости, вследствие чего наледь исчезла, а на стенах в наиболее сухих и продуваемых участках сформировались гидромагнезитовые отложения (пещерная пудра и “пузыри”) (рис. 13, д). Кроме того, в привходовой части пещеры в зимний период начали формироваться ледяные сталагмиты, на поверхности которых при испарении льда отлагались криогенные лансфордитовые образования (рис. 13, е).

Рис. 13.

Схема предполагаемых этапов эволюции подземной полости и условий формирования минеральных агрегатов в ней: а – формирование исходной полости, б – расширение исходной полости и частичное заполнение ее рыхлыми осадками, в – уменьшение водопритока и образование кальцитовых кор, г – образование наледи в центральной части пещеры поверх кальцитовых кор и формирование режеляционного пещерного “жемчуга”, д – образование современного входа, изменение циркуляции воздуха в пещере и формирование гидромагнезитовых отложений, е – формирование современного облика пещеры и образование ледяных сталагмитов в привходовой части, на поверхности которых наблюдаются лансфордитовые отложения. 1 – вмещающие породы (переслаивание доломитов, песчаников и алевролитов), 2 – водные механические осадки (а) и обвальные отложения (б), 3 – кальцитовые коры и пещерный “жемчуг” в углублениях кор, 4 – вода (а) и лед (б), 5 – пещерные “пузыри” (а) и скопления пещерной “пудры” (б). Fig. 13. Scheme of proposed stages of the evolution of the cave and conditions of the formation of mineral aggregates inside it: a – the formation of the original cavity, б – expansion of the original cavity and its partial filling with loose sediments, в – decrease in the water inflow and the formation of calcite crusts, г – formation of the ice in the central part of the cave on top calcite crusts and the formation of the regelation cave “pearl”, д – the fprmation of a modern entrance, a change in air circulation in the cave and the formation of hydromagnesite deposits, е – the formation of the modern appearance of the cave and the formation of ice stalagmites in the entrance part, on the surface this stalagmites lansfordite deposits are observed. 1 – host rocks (interbedding of dolomites, sandstones and siltstones), 2 – water mechanical sediments (a) and landslide deposits (б), 3 – calcite crusts and cave “pearl” in the depression of the crust, 4 – water (a) and ice (б), 5 – cave “bubbles” (a) and accumulation of cave “powder” (б).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Особенностью минерализации п. Гребневской является слабое развитие кальцитовых и арагонитовых образований и широкое распространение гидромагнезитовых образований в форме мелкокристаллических покровов (пещерная “пудра”), тонких кор и агрегатов (пещерные “пузыри”). В привходовой части пещеры распространены лансфордитовые образования.

Кальцит и арагонит слагают маломощные коры, небольшие сталактиты и кораллиты, которые были сформированы при слабом, но постоянном притоке раствора. Их наличие указывает указывают на существование в пещере в прошлом условий частичной обводненности и, по-видимому, теплый климат.

Что касается кальцитового “жемчуга” режеляционного генезиса, то эти образования были сформированы после отложения кальцитовых кор, в условиях повторяющихся процессов замерзания и оттаивания раствора, при более холодном климате на поверхности.

Производными современных процессов минералообразования являются гидромагнезит и лансфордит. Лансфордит имеет криогенное происхождение и приурочен к зоне отрицательных температур. Гидромагнезитовые агрегаты формируются при быстром испарении раствора в практически безводных условиях в зоне положительных температур в пещере. Вероятно, гидромагнезит следует считать индикатором сухих хорошо вентилируемых условий в подземных полостях. Захороненные залежи этого материала могут указывать на существование таких условий в прошлом.

В работе задействовалось оборудование ЦКП “Геодинамика и геохронология” Института земной коры СО РАН в рамках гранта № 075-15-2021-682.

Изотопные исследования были выполнены при поддержке гранта РФФИ № 16-55-14002 “Миграция границы многолетней мерзлоты на границе Европа-Азия в плейстоцене” и гранта FWF № I027070 “Pleistocene permafrost boundary shifts at the Europe-Asia border”.

Авторы благодарят Э.А. Силушкину за помощь в отборе образцов, а также А.Г. Докучаева и С.Ю. Пономарева за предоставленные образцы и фотографии.