Дипломная работа: Микроклимат пещеры "Мраморная" и формы антропогенного влияния
Перенос различных воздушных масс, их трансформация и фронтогенез являются основными циркуляционными процессами формирования климата Главной гряды , в т.ч. Чатырдагского массива. Атмосферная циркуляция характеризуется преобладанием западного переноса, обусловливающего приток воздуха из Атлантики. Периодически вторгаются холодные воздушные массы с северных широт, теплые и влажные со Средиземного моря, сухие - с территории Азии.
Главная гряда, способствуя усилению динамической турбулентности воздуха и создавая условия для подъема воздушных масс, формирует собственный режим увлажнения. Возрастание до 6,1 - 9.8 мм.рт.ст. летом способствует конденсации влаги в трещинно-карстовых коллекторах. Суточный ход абсолютной влажности на яйле выражен слабо.
Годовая амплитуда относительной влажности составляет в среднем 12 - 15 %. Максимальная относительная влажность за счет большой повторяемости циклонических явлений отмечается зимой (78 - 85% при максимуме в январе). Минимальные значения характерны для августа ( 30 - 66%), суточный ход относительной влажности на плато наиболее четко проявляется летом (колебания около 10 - 20 %).
Режим осадков обуславливается преимущественным воздействием юго-западного и северо-восточного типов синоптических ситуаций. Плювиометрический градиент в среднем достигает 60 мм на каждые 100м. Среднемесячное количество осадков в теплый сезон составляет приблизительно 60 мм. Снежный покров устанавливается на яйле в среднем первой-второй декаде ноября и держится от 30 до 150 дней.
В целом климатические условия Главной гряды и Чатырдагского массива в теплый период года неблагоприятны для питания подземных вод и развития карстовых процессов,. Большая часть выпадающих осадков расходуется на испарение. Запасы подземных вод пополняются только за счет конденсации и ливневых осадков с интенсивностью более 20 мм/сут. В холодный период, напротив, происходит питание подземных вод за счет продолжительных дождей, снеготаяния, а также активизация карстовых процессов.
Физико-географическое положение пещеры Мраморная.
Пещера расположена в прибровочной части северо-западного замыкания плато Чатыр-Даг. Обнаружена Симферопольскими спелеологами в 1987 году. Близкое расстояние от г. Симферополя ( 32 км ) и трассы Симферополь-Ялта ( 16 км ) делает ее легко доступной. Первоначальный вход в нее ввиде пятиметрового естественного колодца, расположен на высоте 918 метров над у.м. и находится на плоском водоразделе между двумя балочными системами ( Чумнох на западе и Безымянная на востоке ) . Верховья этих балок глубоко врезаны в северные склоны и плато Чатыр-Дага . Однако, в связи с тем, что эти балочные системы являются более молодыми формами рельефа, чем сама карстовая полость, какая-либо связь между ними отсутствует.
Морфогенезис пещеры Мраморная.
Участок плато, на котором расположена пещера, сложен грубослоистыми и крупноплитовыми нижнетитонскими известняками, которые под углом 20 - 30 град. падают на запад ( непосредственно над пещерой : Ап 270 - 280 град. угол падения 20 - 22 град.). На западном склоне массива эти известняки со структурным несогласием ложаться на двухсотметровую толщу оксфордских конгломератов и песчаников, смятых в широкие складки. Конгломераты и песчаники также со структурным несогласием налегают на отложения таврической серии (1) .
Участок , в котором заложена пещера, ограничен тектоническими нарушениями, которые имея широтное и меридиональное простирание , выкраивают крупный тектонический блок с урочищем Чумнох и прилегающими водоразделами. Уточнения сбросов и зон тектонической трещиноватости будет производится в процессе дальнейшего научного изучения.
В настоящее время в процессе поверхностных маршрутных исследования и наблюдений в полости установлено наличие двух нарушения, определяющих морфологию и направление подземных ходов на участках пересечения ими полости. Первое нарушение фиксируется в южной части участка стенкой срыва с Апр 310 град. Здесь на контакте слоистых и массивных известняков прямо над полостью сформировалась крупная карстовая воронка. В полости вдоль плоскости сброса развит крутонаклонный ход вверх, выполненный рыхлым обломочным материалом, часть которого вывалилась в пещеру.
Второе нарушение, выраженное зоной трещиноватости с Апр 285 град. находится в северной части участка. В пещере нарушению этой зоны соответствует колодец, соединяющий два этажа пещеры (верхний и нижнюю галерею ).
Сама полость вытянута вдоль меридианального разлома , проходящего вдоль всего западного борта Чатыр-дага. Этот сброс севернее уходит под нижнемеловые отложения и достигает Аянского источника, вытекающего из пещеры Аянская.
Гидрогеологическая роль этого разлома весьма велика. Он переориентирует практически весь подземный сток Нижнего плато Чатыр-Дага с западного на северное и выводит его в Аянский источник.
История открытия и оборудования пещеры Мраморная.
Пещера обнаружена в 1987 году Симферопольскими спелеологами. В течении этого и последующего года была взята под охрану Симферопольского клуба спелеологов (председатель А.Ф.Козлов ) . Вход в полость был закрыт решетчатым люком , над входом в пещеру велость постоянное дежурство членов клуба. Эти меры были необходимы , так как великолепному натечному убранству пещеры ( как позднее выяснилось уникальному ) угрожало варварское разграбление.
В течение полутора лет ( конец 1987 - начало 1989 ) пещера оборудовалась ( главным образом первая привходовая галерея Сказок ) и была введена в эксплуатацию в апреле 1989 года. Первая очередь экскурсионного маршрута составила 180 метров. Организация. которая занялась охраной и оборудованием пещеры был Симферопольский клуб спелеологов, в последствии реорганизованный в Центр спелеотуризма «ОНИКС-ТУР». Первоначально Центр имел подчинение Объединению молодежных клубов по интересам , а затем Госкомитету по делам молодежи, На сегодняшний день Центр является самостоятельной организацией с коллективной формой собственности.
Первым этапом оборудования пещеры для экскурсионного посещения было устройство пешеходных дорожек и оснащение их удобными перилами в Галерее сказок.
Следующий этап включал в себя прокладку удобного горизонтального тоннеля в Тигровый Ход и оборудование его галерей экскурсионными дорожками приблизительной протяженностью 200 метров.
Повышение количества экскурсантов и все возрастающем интересе к карстовым пещерам, как уникальным объектам природы выявило необходимость оборудования экскурсионными маршрутами Зала Перестройки, что представляло для работников Центра наибольшую сложность. ( Огромный глыбовый завал на протяжении всего зала).
В перспективе планируется оборудование экзотических экскурсионных маршрутов для ограниченного количества экскурсантов ( в основном спелеологов) в Нижних галереях пещеры.
Исследования пещеры не прекращалось со дня ее открытия симферопольскими спелологами. В первые же месяцы открытия (ноябрь-декабрь 1987 года) была сделана полуинструментальная съемка пещеры. Сейчас планы и разрезы полости постоянно уточняются, проводится теодолитная съмка основных ходов пещеры.
На сегодняшний день пещера оборудована по мировым стандартам, за год ее посещает более 100 тыс.человек. Пещерный комплекс Мраморная является единственным в странах СНГ, вошедшим в качестве действительного члена в Международную ассоциацию посещаемых пещер ( ISCA ).
3.Методика микроклиматических наблюдений.
Методика микроклиматических исследований в карстовых полостях разработана слабо. Этот раздел вообще отсутствует в общих методических руководствах по изучению карста ( Методы..., 1963г.; Чикишев, 1973 г.). В 1950 - 1980 годах в СССР и за рубежом появились многочисленные публикации, в которых, наряду с изложением регионального фактического материала , затрагиваются и методические вопросы ( Голод, 1976 г ; 1978 г; Дублянский, 1977 г. и др.; Соцкова , 1981 г. и др). В 1981 году во Всесоюзном институте карстоведения и спелеологии состоялась заседание рабочей группы , которая подготовила методику микроклиматических наблюдений в естественных и искусственных полостях трещиноватых, закарстованных породах и во льдах ( Методика ...1982 г.). Эти материалы вошли также в первую в СССР методическое руководство по изучению карстовых полостей ( Проблемы... ,1983 г.). Ниже кратко изложены основные положения методики микроклиматических исследований.
3.1 Используемая терминология.
Термины « пещерная погода» и «микроклимат пещер» ввел в научную литературу Г.Кирл ( Kyrle, 1922 ) . До 1960 года термин «микроклимат пещер» использовался отечественными, и , в особенности зарубежными исследователями без всяких оговорок и ограничений. В 60 - 80 -х годах , в связи с развитием общей климатологии появились тенденции, осложняющие ситуацию.
Так Б.А. Алисов и другие ( 1952 г., ) понимает микроклимат как местные особенности климата, обусловленные строением подстилающей поверхности. И.А. Гольцберг (1987 г) считает микроклиматом климат небольшой территории, возникающий под влиянием различий в рельефе, растительности , состояния почвы и других факторов. Она выделяет микроклимат поля, болота, опушки леса, города. М.И. Щербань (1972 г) считает, что микроклимат как климатические особенности небольших участков земной коры непосредственно связан с климатом. Таким образом, понятие «местный климат» не является общепринятым. Медики и архитекторы говорят о климате замкнутых пространств, созданных человеком : микроклимате квартиры, подземного сооружения и пр. (Шаповалов, Мицкевич, 1975 ) . С этих позиций применение термина « микроклимат карстовых полостей» вполне оправдано, так как их климат это климат небольших территорий, представляющих собой замкнутое пространство.
В карстологии наблюдается примерно такая же картина. Часть исследователей рассматривает микроклимат пещер как распределение и изменение давления, температуры, и влажности воздуха под землей под влиянием изменения этих факторов на поверхности, в открытой атмосфере ( Trimmel, 1968 ;Wwigley, Brown, 1978 и др.). Р.Гейгер (1960 ) определил микроклимат пещер как климат их приземного слоя. Наиболее детально разработал эту проблему Кл.Андрио ( Andrieux, 1971 ). Он считает, что на поверхности следует выделить макроклимат ( больших территорий), мезоклимат ( климат местности ) и микроклимат ( климат подстилающего слоя ) . Их совместное влияние передается через микроклимат на подземный климат, который в свою очередь делится на топоклимат ( климат отдельных галерей, завалов, колодцев ) и климат лимитируемого слоя ( особенности зоны контакта пещерного воздуха с полом, стенками и потолком пещеры ) . Очевидно , введение этих понятий и терминов имеет смысл только при очень детальном стационарном изучении климата карстовых полостей.
Автор понимает под микроклиматом карстовой полости режим метеорологических элементов ( атмосферное давление, движение воздуха, температура, влажность, газовый состав воздуха ) внутри пещеры или шахты определенного морфогенетического типа.
3.2 Цели и задачи исследований
Целью микроклиматических исследований в карстовой полости пещеры Мраморная является определение суточных , недельных, месячных, годовых особенностей воздушной циркуляции ( напрвление , скорость движения воздуха) , термовлажностных характеристик воздуха ( атмосферное давление, температура, абсолютная и относительная влажность) и его газового состава.
Основными задачами микроклиматических наблюдений являются
характеристика микроклимата карстовой полости;
определение влияния микроклиматических условий карстовых полостей на формирование подземных вод, карстовых микроформ и различных пещерных отложений,;