Материалы школьного научно-исследовательского проекта Кунгурская ледяная пещера глазами туриста и химика

ГКБС(К)ОУ

«Школа - интернат для незрячих и слабовидящих детей»

г. Пермь

Кунгурская

ледяная пещера глазами туриста и химика

Реферат выполнил

ученик 10б класса

ЕршовАртем

Руководитель:

Л.Ю. Захарова,

учитель химии

2015г.

СОДЕРЖАНИЕ

3

I.

ИСТОРИЯ ОБАЗОВАНИЯ ПЕЩЕРЫ

4 - 5

II.

ИЗУЧЕНИЕ И ОСВОЕНИЕ ПЕЩЕРЫ

6 - 7

III.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КУНГУРСКОЙ ЛЕДЯНОЙ ПЕЩЕРЫ

8 - 10

1.

Географическое положение и размеры пещеры

8 - 9

2.

Основные характеристики пещеры

10

IV.

ТУРИСТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ПЕЩЕРЫ

11 - 20

1.

Гроты

11- 17

2.

Озера

18

3.

Органные трубы

19

4.

Легенды пещеры

20 - 21

V.

КУНГУРСКАЯ ПЕЩЕРА ГЛАЗАМИ ХИМИКА

22 - 31

1.

Химический состав пещерного льда

22 - 24

2.

Химический состав и природа образования сталактитов и сталагмитов пещеры

25 - 27

3.

Кристаллические минеральные породы пещеры

28 - 31

VI.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

32 - 34

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

35

ИСТОЧНИКИ

36

ВВЕДЕНИЕ

На земле очень много красивых и загадочных мест,многие из них имеют интересную историю и легенды. Наиболее загадочными местами, на мой взгляд, являются пещеры.

При слове "пещера" в голове человека складывается образ холодного, безжизненного, мрачного грота, из дальнего уголка которого так и вглядываются в тебя чьи-то светящиеся глаза. На самом деле, пещера - это чудо! И такое чудо есть в нашем крае!

Кунгурская ледяная пещера - уникальный природный феномен, одна из главных «визитных карточек» нашего Пермского края. Ни одна другая российская пещера не имеет столь богатой истории и не является такой известной, как Кунгурская.

Это - одно из самых известных, красивейших, загадочных и популярных туристических достопримечательностей Урала.

Я убедился в этом, побывав на экскурсии в пещере в 2014 году. Впечатление потрясающее! Меня поразили таинственные гроты с загадочными сталактитами и сталагмитами, необыкновенно глубокие и прозрачные озёра, разнообразные минералы, из которых сформирована пещера. Рассказ экскурсовода был интересным, но у меня возникло ощущение недосказанного.

Я решил познакомиться с этим природным объектом глубже.

Цель работы: показать уникальность Кунгурской ледяной пещеры, посмотрев на некоторые её чудеса глазами химика.

Для достижения цели в работе я решил изучить следующие вопросы:

1. Как образовалась Кунгурская ледяная пещера, какова её история?

2. Каковы геологические, климатические и другие характеристики пещеры?

3. Каков туристический потенциал Кунгурской пещеры?

4. Каков химический состав и природа образования знаменитых сталактитов и сталагмитов?

5. В чем особенности воды подземных озер и пещерного льда?

6. Какие химические вещества образуют твердые породы пещеры?

В экспериментальной части своей исследовательской работы я хочу доказать, что в домашних условиях можно вырастить «сталактиты и сталагмиты», ведь интересно продемонстрировать это уникальное явление.

I.ИСТОРИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ПЕЩЕРЫ

Пещера находится в гипсах и ангидридах кунгурского яруса пермской геологической системы, которые чередуются с пластами известняков и доломитов.

Эти породы образовались 260 миллионов лет назад в пермский период геологической истории Земли. В те далекие времена здесь располагалось море, которое тянулось вдоль западного склона Уральского хребта до нынешнего Каспийского моря.

В воде и на дне моря в несметном количестве обитали морские организмы.Отмирая, они оставляли скелеты и раковины, которые смешивались с донным илом, постепенно образуя огромные залежи.Так возникли пласты известняков в основании пещеры. В связи с новым поднятием Уральского хребта море обмелело, оставив большие заливы.

Климат в Предуралье в те времена был теплый, и вода в заливах испарялась.По мере того, как рассолы сгущались, на дно выпадал белый гипсовый осадок, ставший впоследствии горной породой - гипсом. На это ушел не один миллион лет.

Во второй половине пермского периода море ушло из пределов нынешней Пермской области. Дождевые и снеговые воды проникали в толщу пород, растворяя их, создавая при этом многочисленные пустоты. В разработке гротов и галерей участвовали и воды реки Сылвы, вторгаясь во время паводков в глубину Ледяной горы.

Это был длительный процесс, который тянулся сотни тысяч лет.

Последующие периоды геологической истории были отмечены новыми поднятиями земли, в результате реки углубили свои долины и врезались в толщу окаменевших морских осадков.По крутым берегам выступали белые гипсовые и известняковые скалы, которые и ныне украшают природу Кунгурского района.Вслед за углублением речного русла снижался и уровень подземных вод.При этом старые пещерные галереи обрушивались и заполнялись обломками пород и глиной.

Этот процесс растворения горной породы с выносом растворенного вещества называется карстом.

По определению ученых, возраст пещеры 10-12 тысяч лет.

За это время в результате многочисленных обвалов своды большинства гротов пещеры приобрели куполообразную форму.

Обвалы наблюдаются и в наше время, особенно после наводнения.

Например, в 1983г. в гроте Данте упал камень, сломав при этом глыбу гипса, которая запомнилась многим туристам тем, что напоминала чудовище.

Однако за последние 80 лет посещения пещеры туристами не наблюдалось ни одного несчастного случая, хотя по ней прошли миллионы людей. Во многом благодаря горной службе, которая проверяет своды над тропой.

II. ИЗУЧЕНИЕ И ОСВОЕНИЕ ПЕЩЕРЫ

До сих пор неизвестно, кто открыл Ледяную пещеру, если не принимать за научный факт легенду о Ермаке, согласно которой он со своей дружиной в ней перезимовал.

Науке она известна со времен Семена Ульяновича Ремезова, который был в Кунгуре в 1703г. и составил Подробный план пещеры.

Страленберг, пленный швед, бывший в составе Сибирской экспедиции Мессершидта, находясь в Тобольске, заходил к Ремезову и там снял копию плана.

На нем у Ремезоваотмечены "...большая площадь с травой и цветами, низвергающийся со скал поток. " Тот, кто побывал в пещере, знает, что ничего подобного там нет. Эти неточности и ошибки в плане заметил историк и горный инженер Василий НикитичТатищев. Получив книгу Страленберга, скоторым Татищеву приходилось встречаться, он нашел в ней описание Кунгурской пещеры.Книга вызвала у него много критических замечаний и поправок, которые он отправил в Академию наук. По поводу пещеры Татищев писал: «Описует пещеру весьма неправильно, ибо, видимо, сам в ней не был, но слыша написал. Я же сам в ней был и ныне нарочно посылал чертеж уточнить. После того оное описание и чертеж особо сообщу».

Здесь же на Урале Татищев услышал легенду о пещерном звере - мамонте:"Будто живет под землей зверь-мамонт, громаден, черен и страшен, и два рога имеет и может двигать этими рогами как захочет.Пища зверя-мамонта - эта самая земля, и ходит он под землей, то земля от того подымается великими буграми, а позади его остаются глубокие рвы, и леса рушатся наземь.И целые населения проваливаются в эти рвы, и люди гибнут.И нет спасения остягам, вотягам, тунгусам, когда зверь тот под землей идет, как только выйти с поспешностью из жилища на поляну и лечь наземь лицом вниз и ждать, покуда земля замрет..."

Дав впервые научное объяснение карстового процесса и происхождения пещеры, Татищев, видимо под впечатлением от легенды, назвал свой труд "Сказание о звере-мамонте". Но именно Татищеву принадлежит наиболее достоверное описание Кунгурской пещеры.

В августе 1770г. пещеру посетил академик И. Лепехин, который также осмотрел воронки на Ледяной горе. Он дошел в пещере до Большого озера, указал на наличие осыпей, труб, ледяных образований, озер. Судя по его данным, оледенение пещеры было значительнее современного: "Отверстие в оную весьма малое, заплыло толстым льдом и совсем пещеру сделало невозможным". Лед в пещере тогда был значительно дальше современной границы оледенения.

В первой половине XIX века пещеру обследовал профессор Казанского университета М.Я.Киттара. При этом он выполнил съемку подземных ходов и дал яркую характеристику каждого грота. В 1879г. в Кунгурской пещере работал известный археолог И.С. Поляков, который пришел к выводу, что пещера не служила убежищем древнего человека.

В советское время пещере очень много уделял внимания профессор Пермского университета Г.А. Максимович, который в 1947 году опубликовал работу "Пещерные льды", где рассматривались различные виды льдов Кунгурской и других пещер.

Многие другие ученыетакже вложили свой вклад в изучение пещеры. Сейчас она служит постоянным объектом исследований для научно-исследовательской лаборатории Горного института УрО РАН.

Уже в середине XIX века жители села Банного (Филлиповка) водили по пещере первых любопытствующих. Профессионально экскурсионной деятельностью стал заниматься А.Т. Хлебников, арендовавший в 1914 году Ледяную пещеру у местной общины крестьян. Таким образом, Кунгурская Ледяная пещера является пионером пещерного туризма в России.

III. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

КУНГУРСКОЙ ЛЕДЯНОЙ ПЕЩЕРЫ

1. Географическое положение и размеры пещеры

Кунгурская ледяная пещера - одна из самых популярных достопримечательностей Урала, является памятником природы всероссийского значения. Пещера находится в Пермском крае, на правом берегу реки Сылвы на окраине города Кунгур в селе Филипповка, (в 100 км от Перми).

Уникальный геологический памятник - одна из крупнейших карстовых пещер в Европейской части России, седьмая в мире гипсовая пещера по протяжённости.

Пещера представляет собой лабиринтовую систему, ее протяженность 5,7 км,из них 1,5 км оборудовано для посещений туристами. Высотная отметка входа 119,99 м. Амплитуда 32м, площадь 65 тыс. м², объем около 206,0 тыс. м³.

Кунгурская пещера является одной из самых крупных по протяженности среди гипсовых пещер России и самой крупной по объему. На долю Кунгурской пещеры приходится около 50% общей длины и объема и более 60% площади всех 158 гипсовых пещер Приуралья.

Экскурсии по кунгурской пещере проводятся с 1914 года.Наиболее красивая часть пещеры благоустроена для проведения экскурсий.

Для посетителей в кунгурской ледяной пещере созданы специальные туристические маршруты: Большое кольцо (протяженность около 1500 метров) и Малое кольцо (1250 метров), время прохождения их с экскурсоводом составляет примерно 1 час 20 минут.

Большое кольцо - это основной маршрут, по которому следуют туристы во время экскурсии. Посетители проходят через гроты Бриллиантовый, Полярный, Данте, Крестовый, руины, Морское Дно, Скульптурный, Метеорный, Коралловый, Центральный, Эфирный, Мокрая Кочка, Дружбы Народов, Заозерный, Хлебниковых, Романтиков, Длинный, Великан, Лукина, Вышку, Татищева. Большое кольцо кунгурской ледяной пещеры включает наиболее благоустроенные для туристов гроты и переходы.

Экскурсия по Малому кольцу кунгурской пещеры не менее интересна. Её особенность - минимальное вмешательство человека в жизнь пещеры: отсутствует бетонное покрытие тропы, минимум освещения и подпорных сооружений. Из грота Центрального тропа идет через гроты Колизей, Смелых, Геологов, Атлантида, Грозный и Западный, проход Горе Толстякам и Высоким и выходит в грот Крестовый и на вход в пещеру.

2.Основные характеристики пещеры

Особенность Кунгурской пещеры - преобладание крупных гротов; менее распространены мелкие гроты, совсем мало узких ходов.

Кунгурская пещера содержит:

- около 50 гротов (самый крупный - грот Географов, 50 тыс. м³, а на маршруте - грот Великан, 45 тыс. м³;самый длинный грот - 200 метров, он так и называется - Длинный),

- 70 подземных озер разных размеров, различающихся условиями питания и режимом, глубина достигает 5 м (самое крупное Большое озеро, пл. 1460 м²),

- 146 штук «органных труб» (самая высокая - в гроте Эфирный, 22 м) - это высокие шахты, доходящие почти до поверхности.

Пещера является старейшей в мире экскурсионной гипсовой пещерой с многолетним оледенением.

Средняя температура воздуха: +5,0°С.

Минимальная температура воздуха в гротеБриллиантовый: -32,0°С.

Средняя температура воды в Большом озере: +5,2°С.

Средняя влажность воздуха: абсолютная 8,3 мб, относительная - 100%.

Средний состав воздуха:О₂ - 20,47%; N₂ - 78,38%; СО₂ - 1,15 %.

В пещере отмечена эталонная для пещер система печной тяги воздуха, которая определяет ее климатические особенности, т.е. имеется полный набор климатических зон: зоны постоянно отрицательных температур, зоны постоянных положительных температур и зоны положительных температур с большими колебаниями значений.

Интересный факт: живая елка в пещере стоит круглый год.1 апреля 1999г. поставили елку, мужскую особь, вскоре обнаружили на ней свежие иголки, а на женских особях иголки не падают, но и новые не вырастают.Отсюда ученые сделали вывод, что мужчины в пещере молодеют, а женщины не стареют.

Искусное сочетание разноцветного электрического и естественного освещения подчеркивает причудливые ледяные нагромождения, создавая неповторимое сказочное впечатление.

IV. ТУРИСТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ

КУНГУРСКОЙ ЛЕДЯНОЙ ПЕЩЕРЫ

1.Гроты

Гроты Кунгурской пещеры имеют различную текстуру стен, расположение и особенности. Интересно, что все гроты находятся на одной высоте. Несмотря на то, что подробные исследования пещеры начались еще в конце XIX века, до сих пор есть не до конца обследованные гроты и переходы. Здесь же наиболее красивые ледяные образования.

Для осмотра туристам предоставлено 20 гротов.

Красота, величие и история исследования пещеры отражены в названиях гротов: Бриллиантовый, Космический, Данте, Руины, Геологов, Смелых, Великан, Полярный и другие. Подземное царство сталагмитов и сталактитов, застывшая музыка льда и камня, грандиозность и космическая тишина - все это оставляет незабываемые впечатления.

После прохода по 40-метровому бетонному тоннелю начинается настоящая сказка. Кстати вход в Кунгурскую пещеру, по которому в нее попадают посетители, искусственный. 40-метровый тоннель был пробит в горе в 1937 году.

Первый грот называется Бриллиантовый. Он особенно славится своей красотой. В лучах прожекторов вспыхивают и переливаются разноцветные огоньки, снежные кристаллы сверкают как алмазы. В конце зимы в нем самые красивые кристаллы лотковой и игольчатой формы. Потолок и стены грота покрыты густой бахромой изморози. Сверкающие друзы кристаллов достигают в поперечнике 10-15 см. Пышное убранство подземного зала не исчезает и летом. Здесь же в первом гроте находится естественный лаз в пещеру, ныне уже заросший льдом высотою до метра. По нему пробирался Хлебников с туристами.

В толще голубого слоистого льда вырублен проход в Полярный грот. Он имеет длину 50м, среднюю ширину 19м и высоту 3м, площадь грота - 980м². Раньше, сто лет назад, Бриллиантовый и Полярный составляли один большой грот, который разделялся лишь каменной осыпью. За красоту и тонкость снежных кристаллов он назывался манжетным.

В гипсе стен видны слои доломита и селенита. Грот Полярный - один из наиболее богатых ледяными формами. В течение зимы толщина зернистого и кристаллического покрова на своде грота достигает 0,2-0,3м. Эти ледяные образования сохраняются все лето. В каменной нише Полярного грота скрывается массивная ледяная колонна, напоминающая застывший водопад. Больше всего сталактитов и сталагмитов появляется именно в начале пещеры, а также на выходе из нее.

Грот Данте. Каменный хаос, ледяное безмолвие напоминают фантастическую картину ада, описанную средневековым итальянским поэтом Данте Алигьери в "Божественной комедии". Вот его строки: Древней меня лишь вечныесозданья, И с вечностью прибуду наравне. "Входящие, оставьте упованье» - Я прочитал над входом, в вышине... (Ад, песнь3.)

Далее следует грот Склеп, где тропа делает развилку на Большое кольцо и Малое. По Малому кольцу туристов водят, когда разливаются озера, и заливает Большое кольцо. Это как бы запасной вариант, где нет благоустроенной бетонной тропы, но есть трудные проходы, такие как "Горе толстякам и высоким", где немолодым людям приходится достаточно тяжело. Иногда, по заявкам туристов, там водят экскурсантов со свечами, что создает особыйнастрой таинственности и романтичности. Название же грота Склеп связано с тем, что когда М.Я. Киттара составлял план пещеры, то на берегу Большого озера он изобразил жертвенник, а в гроте Крестовом, который следует за Склепом, - убежище, сложенное из камней, "каменный домик", "склеп", о котором упоминают многие исследователи пещеры. После разрушения каменного домика название "Склеп" перенесли на небольшой грот, расположенный ближе к выходу.

Дальше путь следует в грот Крестовый, названный так за деревянный крест, найденный здесь. Иконы, крест, жертвенник и каменный домик-склеп послужили основанием легенды о том, что здесь жили отшельники-старообрядцы, скрывавшиеся от преследования официальных властей после реформы патриарха Никона в царствование Алексея Михайловича Романова, тогда же и был построен город Кунгур.

После петляющих "Озорных поворотов", которые действительно подтверждают свое название, туристы вступают в грот Руины Помпеи. Нагромождения камней и гипсовых глыб может напомнить судьбу города Помпеи после извержения вулкана Везувия. Среди хаоса камней даже детский взгляд легко находит силуэт черепахи и крокодила. Эта скульптура нерукотворна. Работники пещеры нашли их и умело подсветили, вычленив из нагромождения камней.

Продолжим наше путешествие. Следующий грот называется Морское дно. Вязь из гипса напоминает картины подводного мира.

Вслед за гротом Морское дно, следует грот Скульптурный. В центре этого грота восседает каменная царевна-лягушка.

А в следующем Метеорном гротееще в начале века Хлебников подымался на осыпь и зажигал факел, чтобы посетители могли представить летящий по небу метеор или комету. Теперь эту роль выполняет прожектор, но ощущение падающего метеора ли звезды остается. Здесь же туристам показывают абсолютную темноту, где даже кошки ничего не видят. И проверяется это очень просто: достаточно поднести к лицу ладонь и будет видно, что... ничего не видно. Впрочем, люди с нечистой совестью могут увидеть в темноте силуэт Белого спелеолога.

При входе в следующий грот Коралловый все легко узнают силуэт бесхвостого носорога на красном фоне, это тоже причудливая работа воды. А выше носорога можно увидеть профиль графа Дракулы.

Прежде чем войти в грот Центральный, предстоит преодолеть трудные ступеньки из ангидрита, так называемые Дамские слезки. Дело в том, что Александр Хлебников в 1914 году пригласил посетить пещеру немецкую принцессу Викторию фон Баттенберг с дочерью Луизой. И на этих ступеньках принцессы не раз подымались и падали и, конечно, плакали. Поэтому Хлебников и назвал их "Дамские слезки". Мало того, как гласит предание, принцесса Луиза на этих ступеньках себе разбила коленку, но зато позже, когда выросла, то вышла замуж за шведского короля и стала настоящей королевой. С тех пор существует примета, что та молодая особа, которая разобьет себе коленку на этих ступеньках, может претворить в жизнь мечту каждой девушки - найти принца!

Грот Центральный интересен тем, что является серединой пути и в нем находится развилка троп на Большое и Малое кольцо. Именно здесь поворачивают туристы на Малое кольцо, когда весной, в середине мая, во время паводка разливаются озера, затопляя Большое кольцо.

Следующий грот Эфирныйназван так за постоянную капель, которая, как звуки в радиоэфире, звучит постоянно, и зимой, и летом. Здесь можно хорошо рассмотреть закрытые и открытые органные трубы. В гроте Эфирном можно наблюдать одну из самых крупных "органных труб", высотой с пятиэтажный дом - 18 метров! Прямо под ней находится большая глыба гипса, борозды на которой подтверждают пословицу: "Капля за каплей - камень точит".

В очередном гроте Мокрая кочканаходится другая "органная труба". Когда не было бетонной тропы, этот грот назывался "Держи калоши". В нем было так грязно, что туристы привязывали галоши бечевками, чтобы не оставить их на глиняной тропе.

С другой "органной трубой", которая размещается в гроте Титаническом, связана легенда «О Пещерном Духе». Грот Титанический интересен еще и Большим подземным озером. Кому-то озеро, благодаря отражению потолка в чистой воде, напоминает затонувшую Атлантиду или легендарный город Китеж, ушедший под воду. А кому-то неподвижные воды напоминают реку Стикс, которая отделяет мир мертвых от мира живых, согласно греческой мифологии. И, кажется, вот-вот послышится всплеск весел и появится на лодке Харон, перевозчик душ умерших через реки подземного царства до врат Аида. Впрочем, лодка на озере иногда появляется, но плавают в ней не туристы, а ученые Академии наук, что проживают и работают в двухэтажном здании недалеко от выхода из пещеры.

Раньше, до 1982 года, экскурсанты шли до Большого озера и поворачивали обратно, возвращаясь по Малому кольцу, а в заозерную часть могли только проникнуть ученые и спелеологи на лодках. Но когда в 1967 году шахтеры из г. Кизел пробили 16-метровый тоннель в заозерную часть, а потом в 1972 году 110-метровый тоннель на выходе из пещеры, туристы стали проходить по Большому кольцу. Благодаря этому теперь они могут полюбоваться Большим озером с другой стороны в гроте Хлебниковых, где лучше видна глубина озера. В этих местах женщины по традиции бросают в озеро на счастье... кольца, браслеты, сережки. Но бросать надо умело: надо встать спиной к озеру и кинуть колечко правой рукой через левое плечо, загадав при этом желание. Можно использовать и монетку, но главное: никому о своем желании не говорить и следить, чтобы монетка не отскочила от свода, а упала и пропала в глубине.

В другом гроте, гроте Романтиков, экскурсанты могут любоваться небольшим озером с так называемым сифоном - подводным каналом, который спускается ниже уровня озера и выходит в другом месте. Озеро неглубокое, чуть больше метра, а глубина сифона достигает 4-5 метров. Однако он до конца еще не изучен, хотя по нему пытались проплыть спелеологи с аквалангами, но размеры его не позволяют до конца провести эту рискованную операцию. Иногда сифон называют "Синюшкин колодец", вспоминая сказы Бажова, в котором живет бабка Синюшка. С этим сифоном связана легенда Синюшкин колодец.

Дальше находится самый длинный грот в пещере - длиной 200 метров, с целым рядом небольших озер. Здесь располагается вход в заповедную часть пещеры, которую оставляют нетронутой для будущих поколений и научных изучений. В заповедную часть пещеры могут проникать только группы спелеологов под руководством проводника. В одно из озер грота Длинного капает вода, создавая иллюзию течения. Хотя озер в пещере больше 60, именно это озеро носит название - Озеро девичьих слез. С этим озером тоже связана легенда.

Следующий грот путешествия - грот Великан. Здесь детей встречает Дед Мороз и Снегурочка. Интересно, что елка здесь стоит круглый год. Все это благодаря влажности и стабильной температуре. Отсюда, наверное, и пошло предание, что мужчины в пещере молодеют, а женщины просто не стареют.

Пора волнений для туристов наступает в следующем гроте Шахтеров, где слева от тропы большое нагромождение камней, словно отвалы из шахты. Да и тропа называется не просто - "Тропа обреченных".

Грот Вышка - последний грот. Его назвали так потому, что он выше всех остальных гротов над уровнем реки. Длина грота 121м, средняя ширина 28м, высота 17м, площадь 3370м². Зимой его называют "Сказочным", когда он, напоминая первый "Бриллиантовый" грот, покрывается снежными кристаллами, а на его полу, словно грибы, растут сталагмиты. Лучшим временем для посещения пещеры считается февраль, март, апрель. В мае это убранство начинает таять, хотя летом в нем все же достаточно холодно: от 0 до -1 градуса. Поэтому его и называют в летнее время - грот "Холодрыга". У западной стены грота имеется временное озеро площадью 40м². Это самое к реке пещерное озеро, находящееся от нее на расстоянии 110м.

Кунгурская пещера не зря называется «ледяной»: в холодное время года пещера аккумулирует холод, создавая причудливые ледяные образования - свисающие с потолка сталактиты, растущие снизу вверх сталагмиты и сталагнаты (сросшиеся сталактиты и сталагмиты). Многим ледяным образованиям много лет, хотя есть и сезонные - они появляются и тают каждый сезон.

Туристам, которые хотят своими глазами увидеть сталактиты и сталагмиты кунгурской пещеры, лучше всего посетить экскурсию в феврале или марте.

2.Озера

Особую красоту придают пещере озёра. Вряд ли можно найти где-нибудь на планете пещеру с такой же высокой концентрацией озер на единицу площади? Ведь их в Кунгурской пещере целых 70, разных размеров, различающихся условиями питания и режимом.Их количество изменяется в зависимости от сезонов года.Все они соединены в единую систему и имеют сообщение с рекой Сылвой, а при подъеме в ней воды также разливаются.

Общая площадь озер около 7500 м² (11% площади всех гротов в пещере). Самое большое озеро носит незамысловатое название - Большое подземное озеро (в гроте Дружбы Народов), оно имеет объем воды 1300 куб. метров, площадь - 1460 м², его глубина достигает пяти метров.

Большое подземное озеро внешне сохраняет безжизненное спокойствие, но впечатление это довольно обманчиво. Вода, как и прежде, продолжает свою работу, неустанно врезаясь в скалу, растворяя породу и создавая необычайные скульптуры, обтачивая упавшие глыбы.

Площадь еще 12 озер пещеры составляет 100-900 м², а остальных - менее 100 м², глубина достигает 5 м, весной вода поднимается на 1-2м.

Озера Кунгурской пещеры очень красивы, с изумительно чистой водой. Вода в них такая прозрачная, что видно дно, ножесткая, пить её нельзя. Кажется, протяни руку - и коснешься камней под водой. Но это только обман зрения - глубоко. Температура воды +5 градусов притягивает любителей искупаться на Крещение.

В пещерных озерах можно увидеть водяных рачков и мелких лягушек. Экскурсоводы пещеры всегда напоминают: кидать деньги в прозрачные воды подземных озер строго запрещается. Металлические монетки губят единственного обитателя местных водоемов - полупрозрачного рачка-крангоникса Хлебникова, названного в честь первого экскурсовода пещеры. Рачки бесценные-это слепые существа, которые питаются бактериями, водятся только здесь, а первые их сородичи заселились в эти озера более 300 тысяч лет назад.

3. Органные трубы

Уникальность Кунгурской пещеры - в большом количестве особых природных образований - так называемых «органных труб». Внешне органные трубы напоминают песочные часы: на поверхности большая воронка, а в пещере осыпь из песка, глины, почвы. Вода,просачиваясь через трещины и расщелины с поверхности Ледяной горы, вымывает трубу, почва проваливаетсяв пещеру, засыпая ствол трубы.Это и есть закрытая "органная труба".

Открытая, но не сквозная. В пещере нет сквозных труб, через которые можно увидеть небо.Как только они достигают поверхности, почва проваливается, засыпая их.

Итак, «органные трубы» - это вертикальные сквозные шахты, соединяющие подземные гроты Кунгурской пещеры с поверхностью. Их можно распознать по накопившемуся под ними песку и глине, осыпавшимся с поверхности. На поверхности же выходы «органных труб» обозначены карстовыми воронками. Свое название эти специфические образования получили за постоянно издаваемые звуки, вызванные проходящим сквозь шахты воздухом.

И, хотя чудесные звуки имеют вполне естественное происхождение, в сочетании с причудливой обстановкой гротов и искусно сделанным освещением, они производят поистине фантастическое впечатление.

Самая высокая «органная труба» находится в гроте Эфирный - ее протяженность 22 метра. Всего же Кунгурская пещера насчитывает 146 «органных труб» в 48 гротах.

4.Легенды пещеры

Множество тайн и секретов хранит в своих недрах Кунгурская Ледяная пещера. Ее история полна интересных легенд и увлекательных преданий, прикоснуться к которым может каждый желающий. Вот некоторые из существующих мифов:

"О Белом спелеологе"

Однажды два товарища отправились в пещеру и стали спускаться по веревке в глубокий колодец. Веревка перетерлась, и один из них упал на дно, сломав при этом ногу. Его товарищ, пообещав привести подмогу, выбрался наружу и сбежал, забыв про раненого друга. И с тех пор ходит, бродит по пещере хромой "Белый спелеолог". И каждого, кто хоть раз предавал близкого друга или подругу, он берет за руку своей закорючкой в темноте и уводит ошалевшего от ужаса предателя в заповедные места, где таскает его до тех пор, пока у несчастного не разрывается сердце от страха.

"Часовня влюбленных"

Жила-была в нашем городе баскẚя девушка. Да полюбила на свою беду одного молодого купца. Он пообещал жениться на ней, да только у молодых слово, что воробей, вырвалось, да и улетело. Нашел он себе более богатую невесту. Тогда девушка дала себе слово никогда на земле замуж не выходить. Но как-то подъехала к ее дому кибитка. Выходит из нее молодой парень и говорит: "Выходи за меня замуж, девица, а я тебя за это осыплю всю бриллиантовыми камнями". Тогда она его спрашивает: "Ты разве не знаешь, что я дала слово при всех людях никогда на земле замуж не выходить?" "А это не страшно", - отвечает молодец. - Мы с тобой под землей обвенчаемся, в пещере. И ты будешь верна своему слову". Она и согласилась. Вот под этой "органной трубой" какой-то поп и обвенчал их. Как только они обменялись кольцами, молодой парень на ее глазах превратился в дряхлого старикашку с жидкой бороденкой. Это был Пещерный Дух.

"Синюшкин колодец"

Когда в озеро кидают камни, Синюшка, недовольная, вылезает, руки у нее удлиняются. Синюшка хватает шалуна и затягивает в колодец. Именно она и собирает золотишко туристов. Бросьте в сифон колечко, и бабка Синюшка вылезет и расцелует вас, тогда уже любое желание ваше сбудется.

"Озеро девичьих слез"

Вспомним невесту Пещерного Духа. Для девушки было сильным потрясением превращение молодого жениха в старого Пещерного Духа. Другим ударом для нее стало то, что бриллианты, которыми жених обещал ее всю осыпать, оказались снежными кристаллами, которые растаяли у нее на груди. Потрясенная, она подошла к озеру и увидела, что ее черные волосы поседели. С тех пор она заперлась в каменной келье над озером и, страшась показаться людям, плачет о том, что променяла свою молодость на мнимые богатства Пещерного Духа. А слезы ее капают в озеро - Озеро девичьих слез.

"Камень грешников"

Слева от тропы над каменным хаосом возвышается стоящий на торце камень, похожий на гильотину, под названием "Камень грешников" или "Чертов коготь". У него есть удивительное свойство: падать на тех, кто совершил один из семи смертных грехов: это зависть, скупость, блуд, чревоугодие, уныние, гнев и гордыня. Он словно рентген просвечивает всех проходящих туристов и если находит родственную душу, то слегка приподымается и притягивается к грешнику, подминая его под себя. Но падает он только на больших грешников, мелкие проходят с лёгкой дрожью в коленках. Поэтому всех, совершивших смертные грехи, встать в конце группы, дабы "Камень грешников" не задел праведников.

V. КУНГУРСКАЯ ПЕЩЕРА ГЛАЗАМИ ХИМИКА

1.Виды и химический состав пещерного льда

Лед пещер очень интересен.Наличие зоны постоянно отрицательных температур в пещере определило в ней богатство форм льда разного происхождения.И именно сезонные и многолетние льды являются главной достопримечательностью пещеры. В Кунгурской ледяной пещере встречены следующие разновидности льда:

Образуется пещерный лед в результате замерзания воды или перехода паров воды непосредственно в твердую фазу. Встречается лед смешанного происхождения.

Наибольший интерес представляют ледяные кристаллы, формирующиеся в результате взаимодействия относительно теплого воздуха с охлажденными предметами. Ученые выявили большое разнообразие форм ледяных кристаллов в Кунгурской пещере (листовидные, лотковые, пирамидальные, прямоугольные, игольчатые), а также сложные формы (сростки) в виде искрящихся гирлянд, ажурных кружев и прозрачных занавесей. Форма определяется режимом температуры, влажностью, направлением и скоростью воздушных потоков.Эти кристаллы эфемерны: при повышении температуры они разрушаются,они прозрачны и хрупки.

На стенах и сводах в холодной части некоторых пещер отмечается кора обледенения, которая образуется за счет застывания стекающей по трещинам воды и за счет сублимации водяных паров. Толщина ее - от долей миллиметра до 10-15 см. Лед прозрачный, иногда молочно-белый, пресный или солоноватый. Возраст различный, в отдельных случаях многолетний.

На полу гротов и проходов ледяных пещер нередко развит покровный лед. Преобладает многолетний, часто слоистый лед. Химический состав покровного льда зависит от состава карстующихся пород. Различают пресный и солоноватый лед.

Конжеляционный ледобразуются при замерзании воды подземных озер и рек в холодное время или в течение всего года. Площадь озерного льда и мощность его обычно невелики.

Пещерные льды обладают не только различным происхождением и строением, но и разнообразием химического состава.

В гидрохимической лаборатории кафедры динамической геологии и гидрогеологии Пермского университета выполнен ряд химических анализов пещерного льда. Были опубликованы химические анализы сталактитов, сталагмитов, ледяных кристаллов, а также коры обледенения и покровного льда Кунгурской пещеры.

Химический состав льда пещер КЛП(в мг/л)НСО₃^-

SО₄^2-

С1^-

Са²⁺

Mg²⁺

Na+ К⁺

Минера-

лизация

- покровный лед

- ледяные кристаллы

- ледяные сталагмиты

61

36

73

514

346

1153

71

21

14

140

140

420

7

5

55

108

23

2

871

574

1723

В пещерах в известняках преобладает гидрокарбонатно-кальциево-сульфатная гидрохимическая фракция.Лед в этих пещерах пресный с минерализацией 65-292 мг/л.

Главным фактором, обусловливающим химический состав пещерного льда, является минерализация и химизм воды, из которой лед образовался. При замерзании между кристаллами чистого льда задерживаются капли незамерзшей воды.

В дальнейшем часть ее стекает, а часть вымерзает, образуя чистый лед и твердое вещество. Последнее возникает из растворенных ранее в воде компонентов. Вследствие выделения СО₂, карбонаты Са и Mg выпадают в осадок и содержание НСО₃^-, Са²⁺ и Mg²⁺ резко уменьшается.

В результате вымораживания и стекания воды между кристаллами льда минерализация постепенно убывает. Следовательно, чем более минерализована вода в момент льдообразования и чем быстрее происходит замерзание, тем больше минерализованной воды задерживается в порах льда и тем выше минерализация пещерного льда.

Изучение химического состава пещерного льда позволяет дать объяснение происхождения маленьких кристаллов гипса, которыебыли обнаружены еще в 1879г. Когда под влиянием тока теплого воздуха лед испаряется, заключенный в нем сульфат кальция CaSO₄ концентрируется на поверхности и из него образуются кристаллы гипса. Не отрицая этот путь возникновения маленьких кристаллов гипса, необходимо учесть возможность образования их за счет высаливания при замерзании на полу пещеры воды, когда она превращается в покровный лед.

Кроме основных компонентов, пещерный лед содержит некоторые

микроэлементы.

Учеными Лаборатории геологии Пермского университета были отобраны пробы из сталагмитов и ледяных кристаллов Кунгурской пещеры на спектральный анализ. Результаты следующие:Mn

Ti

Cu

Sr

Al

Fe

Ледяной сталагмит

0,001

0,003

0,0001

>0,5

0,01

0,003

Ледяные кристаллы

0,001

0,001

0,0001

>1

0,01

0,03

Кора обледенения

0,001

<0,001

<0,001

>0,1

<0,011

0,001

Содержание Sr, Al, Fe в ледяных сталагмитах и кристаллах несколько

больше чем в коре обледенения.

2. Химический состав и природа образования сталактитов и сталагмитов пещеры

В процессе образования пещеры очень много химических процессов.

Дело в том, что даже самые высокие каменные горы на Земле не являются сплошным монолитом - в них есть микро-трещины, через которые вода просачивается с поверхности горы в пещеры.Мягкие горные породы в известняковых пещерах образуются в результате химической эрозии. Вода, просачиваясь вниз через толщу горных породочень медленно - буквально редкими каплями, образует трещины и ямы, которые открываются в пещеры.

Известняк - мягкая порода, которая может быть растворена слабой кислотой. Кислота, которая растворяет известняк, содержится в дождевой воде. Падающие капли дождя забирают углекислый газ из воздуха и из почвы. Этот газ превращает дождевую воду в углекислоту:

СО₂ + Н₂О ↔ Н₂СО₃.

Карбонат кальция СаСО₃ в известняке взаимодействует с дождевой водой, образуя слабую кислоту, которая постепенно растворяет горную породу. При взаимодействии известняка с водой и углекислым газом по обратной реакцииобразуется гидрокарбонат кальция.

СаСО₃ + СО₂ + Н₂О ↔ Са(НСО₃)₂

Капающая вода, представляющая собойпросачивающийся через трещины в свободах пещер раствор гидрокарбоната кальция, способствует образованию и росту сталактитов и сталагмитов.

Слово "сталактит" в переводе с греческого обозначает "натёкший по капле".Капая на пол пещеры, вода приносит с собой кристаллики кальцита, которые начинают складываться в "горку" - сталагмит. Сталагмиты обычно толще сталактитов, ведь вода при падении разбрызгивается и кристаллики рассыпаются.

Есть и иное толкование образования сталактитов и сталагмитов, более понятное.

Около миллиона лет назад одна капля дождя удержалась на потолке пещеры. Когда вода испарилась, крошечное кольцо извести закристаллизовалось на потолке. Вторая капля, а за ней третья, четвертая и пятая оставили известь на том же месте. Время шло, кольца извести образовывали маленький бугорок, «сосульку». Она продолжала расти. Другая капля воды упала на пол пещеры. И снова осталась известь. Время шло, тысячи капель падали на то же самое место. Частички извести образовывали что-то похожее на толстую каменную свечку. «Свеча» продолжала расти.

Каменная сосулька на потолке называется сталактитом. Толстая «свеча» на полу называется сталагмитом.

Если пещера не очень высокая, то сталагмиты и сталактиты со временем срастаются. Образуется сталагнат.

На отшлифованном срезе сталагмита отчетливо видны кольца нарастания.И сталактиты, и сталагмиты растут очень медленно:одни за год могут вырасти на 2-3 см, другим на это понадобится сотни лет. Сталактиты и сталагмиты бывают разной высоты, что зависит от степени сырости в пещере, температуры и толщины слоя известняка над пещерой.

Потолки некоторых гротов покрыты короткими сталактитами, которые выглядят как бахрома. В других гротах сверкают каменные иголки на стенах. Некоторые сталактиты растут в стороны и вверх так же, как и вниз.

Сталактиты, сталагмиты и сталагнаты могут достигать 10 м высоты и 3 м в диаметре. Возраст их изменяется от 2-3 месяцев до нескольких лет. В Кунгурской пещере имеется ледяной сталагмит, возраст которого превышает 100 лет. Однолетние формы прозрачны, а многолетние благодаря примесям имеют молочно-белый цвет с голубоватым или зеленоватым оттенком.

По химическому составу лед сталактитов, сталагмитов и сталагнатов может быть пресным с количеством растворимых веществ 1 г/л или солоноватым, в котором растворимых веществ больше. Пресные льды встречаются обычно в карбонатных породах, а солоноватые - в сульфатных. Но чаще лед сталактитов и сталагмитов имеет сульфатный состав и наиболее минерализован по сравнению с другими разновидностями льда.

Разновидности сталактитов и сталагмитов в зависимости от химического состава:

Соляные

Ледяные

Гипсовые

Формы сталактитов менее разнообразны: на горизонтальных сводах и выступах образуются конусовидные сосульки, на наклонных - плоские сталактиты, флаги, гирлянды, занавеси.При замерзании подземных водоемов иногда образуются кристаллы в виде шестиконечных звезд.

2. Кристаллические минеральные породы пещеры

Кунгурская Ледяная пещера заложена в толще переслаивания карстующихся карбонатно-сульфатных пород, включающей ангидриты, гипсы, гипсоангидриты, доломиты, известняки и брекчии такого же состава.

Сульфаты. В Кунгурской пещере наиболее распространены гипсовые отложения, поразительны видом и разнообразием кристаллических форм: голубоватый и серый гипс и ангидрит, в отдельных кусках которого заключаются кристаллы прозрачного гипса (Марьино стекло), а стены грота Хрустальный полностью состоят из него.

Гипс CaSO₄•2H₂O

Ангидрит CaSO4

В гротах Бриллиантовый, Западный, Полярный, Скульптурный, Скандинавский встречена серовато-белая гипсовая «мука».

В стенах многих гротов можно видеть тонкие голубовато-белые ленты селенита. Сотканный из длинных шелковистых нитей кристаллов, он сразу преображается в лучах направленного света.Селенит (от греч. selene - Луна) - минерал, структурная разновидность гипса с параллельно расположенными волосовидными кристалликами. Селенит широко используется как поделочный камень, издавна добывается в Пермском крае. Он же лунный камень, он же перламутровый и жемчужный шпат.

В Кунгурской Ледяной пещере довольно широко встречаются кристаллы и «пушистые» минеральные образования мирабилита. Мирабилит(Глауберова соль) - Na₂SO₄•10H₂O, десятиводный кристаллогидрат сульфата натрия. Применяется в стекольном и содовом производстве, в медицине.

Карбонаты. Кальцит, известковый шпат - минерал CaCO₃ из группы карбонатов, широко распространён в Земной коре, породообразующий минерал. Название кальцит произошло от греческого слова, означающего «известь». Кальцитом сложены известняки, меловые породы, мергели, карбонатиты.

На дне обмелевшего озера в гроте Длинный были обнаружены необычные трубчатые минеральные образования, диагностированные как арагонит.

Арагонит - минерал, один из естественных полиморфов карбоната кальция CaCO₃. Несмотря на одинаковый химический состав, арагонит и кальцит имеют различные кристаллические решётки, поэтому и свойства минералов различаются. Агрегаты арагонита радиально-лучистые, шестоватые, волокнистые, тонкозернистые.

В некоторых гротах карбонатные примеси накапливаются в углублениях в виде белой доломитовой «муки». Кальцит и доломит с примесью тонкозернистого кварца часто образуют кристаллы. Доломит - минерал из класса карбонатов химического состава CaCO₃•MgCO₃.

В пещере в больших количествах встречены игольчатые и столбчатые кристаллы доломита длиной до 3 см. Они обычно нарастают друзами на корочках перекристаллизованного гипса.

Бораты. В Кунгурской ледяной пещере обнаружен новый минерал - улексит, который ранее никогда не встречался в России. Минерал "современный", он сейчас только формируется, выглядит как светлые шарики, украшающие глину на стенах пещеры.

Улексит (боронатрокальцит, телевизионный камень) - редкий минерал подкласса водных боратов, водный борат натрия и кальция. NaCa[B₅O₆(OH)₆]•5H₂O.

Благодаря волокнистому строению, минерал обладает эффектом "кошачьего глаза". Кусок улексита, отполированный с двух сторон поперек волокон, наделен свойствами световода: передает изображение с одной полированной стороны на другую. Если его положить на строчку шрифта, буквы "появляются" на поверхности улексита. За это его называют "телевизионным камнем".

Оксиды. Во многих гротах находятся оксиды. Так в северной стене Заозёрного грота имеется ниша, заполненная чередующимися слоями отсортированного песка и тонкозернистой красной глины, состоящей из SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃.

Своды пещеры содержат ценные минералы, также содержащие оксиды.

Гематит- оксид железа Fe₂O₄. Содержание железа достигает в нём 70%. В древности и в Средние века гематит слыл лекарством, останавливающим кровь («кровавик»). Важной особенностью минерала является способность стойко хранить цвет и передавать его другим минералам. Название минерала происходит от греческого «дета» - кровь, что связано с вишнёвым или сургучно-красным цветом порошка этого минерала. Др. названия - магнетит, магнитный железняк, в быту - "красный железняк". Издавна из гематита делали красную краску, применяется он для изготовления украшений и в архитектуре.

Магнетит - оксид трёхвалентного и двухвалентного железа - Fe₃O₄. Самая богатая железная руда (72% железа).Это широко распространённый минерал чёрного цвета, обычно с металлическим блеском, но иногда бывает жирно-смоляной или матовый. Обладает сильными ферромагнитными свойствами, может изменять показания компаса.

Ильменит -минерал (титанистый железняк), оксид железа и титана - FeTiO₃. Агрегаты - зернистые массы и сплошные скопления. Непрозрачен, цвет черный с ярким металлическим блеском. Являются ценной рудой для получения титана и его производных.

Кварц - SiO₂ (диоксид кремния), один из самых распространённых минералов в земной коре, входит в состав других минералов в виде смесей и силикатов. В чистом виде кварц бесцветен или имеет белую окраску из-за внутренних дефектов. Элементы-примеси и включения других минералов, преимущественно оксидов железа, придают ему самую разнообразную окраску. Имеет много разновидностей, среди которых - почти чёрный морион, фиолетовый аметист, жёлтый цитрин и т. д.

Халцедон - минерал, микрокристаллическая разновидность кварца. Полупрозрачный минерал, цвет самый разный, чаще от белого до медово-жёлтого. Имеет много разновидностей: красноватый (сердолик или карнеол), красновато-коричневый (сардер), зеленоватый (хризопраз), голубоватый (сапфирин), непрозрачный тёмно-зелёный с ярко-красными пятнами или полосами (гелиотроп) и другие.Полосчатый халцедон, состоящий из отличающихся по оттенку, прозрачности и плотности слоёв, называется агатом. Используется в изготовлении ювелирных изделий как поделочный камень.

VI. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Цель исследования: изучение способов выращивания сосулек (типа сталактитов и сталагмитов) из неорганических веществ в домашних условиях.

Гипотеза: Считается, что в домашних условиях невозможно вырастить сталактиты и сталагмиты, т.к. для нарастания необходимы годы и определённые условия. Но если создать необходимые условия, то из концентрированных растворов некоторых солей можно вырастить в домашних условиях сталактиты и сталагмиты достаточно быстро.

Объект исследования: методики выращивания крупных кристаллов в форме сталактитов или сталагмитов.

Предмет исследования: сравнениеразличных способов выращивания сталактитов из растворов разных химических веществ.

Методы исследования: эксперимент, наблюдение, сравнение, анализ.

Опыт 1.

Приборы и реактивы: силикатный клей, пластмассовый стакан, шпатель, мерный химический стакан, картонная коробка;вода,сульфат меди, хлорид кобальта, сульфат никеля, гипс, сульфат магния.

Проведение опыта.

- Подготовил небольшую картонную коробку.

- Замешал в чашке немного гипса с небольшим количеством воды до получения вязкой однородной смеси.

- Обмазал этой смесью все стенки коробки и оставил её сушиться. Это «пещера».

- За основу для сталактитов взял простой силикатный клей, т.к. он является силикатом, а земная кора как раз и состоит на 50% из силикатов.

- Приготовил смесь силикатного клея и воды в отношении 1:1 в сосуде, в который поместил пещеру так, чтобы уровень воды не доходил до её свода.

- С помощью шпателя внес в пещеру MgSO₄ (белые кристаллы), CuSO₄ (голубые кристаллы), NiSO₄ (зеленые кристаллы), CoCl₃ (розовые кристаллы). Через день в пещере начался рост «сталагмитов».

- Осторожно вынул пещеру из раствора, перевернул её на 180◦ и снова опустил в него. Снова внёс в пещеру кристаллики MgSO₄, CuSO₄, NiSO₄, CoCl_3. И вскоре опять началось образование причудливых наростов.

- Вынул пещеру из сосуда, осторожно промыл водой и оставил сушиться.

Результат опыта: Теперь в пещере есть «сталактиты и сталагмиты»

Опыт 2.

Проведение опыта.

- Приготовил перенасыщенный раствор соли в большом стакане.

- Распределил раствор на 2 стакана поровну.

- Поставил стаканы на поднос и в течении роста не трогал.

- К концам нитки длиной примерно в 50 см привязал грузики.

- Смочил нитку водой, опустил один конец нитки в один стакан, а другой, - вовторой.

- Расположил стаканы на расстоянии 15 см, немного прогнул дугой нитку, подложил под ниткой блюдце.Изготовленная установка имитирует падение капель воды в пещере.

Через день увидел первый результат.Тонкий кристаллический слой вырос только снаружи, а внутри так и остался насыщенный раствор соли.