Каверна — полость в горной породе¶

Каверна — полость в горной породе или массиве, образовавшаяся естественным путём (выветривание, растворение, карст) или в результате техногенных процессов (добыча полезных ископаемых, строительство, аварии). Термин происходит от лат. caverna — «пещера, полость». В зависимости от контекста кавернами называют как крупные природные пустоты (от метров до десятков метров), так и микроскопические поры в породе, влияющие на фильтрационные свойства массива.

¶Природные каверны

¶Карстовые каверны

Наиболее распространённый тип — карстовые полости, возникающие в растворимых породах: известняках, доломитах, гипсах, солях. Подземные воды, насыщенные углекислым газом, постепенно растворяют породу вдоль трещин, образуя сеть каналов, залов и галерей. Крупнейшие карстовые комплексы мира расположены в Словении (пещера Постойна), Мексике (система Сак-Актун), Китае (карст Юньнань и Гуйчжоу). В России значительные карстовые районы приурочены к Уралу, Предуралью, Кавказу и Донбассу.

¶Лавовые каверны

В вулканических районах лавовые трубки образуются при застывании поверхности потока, пока под ней продолжает течь расплав. После излияния лавы на поверхность остаётся полая труба. Крупнейшая известная лавовая трубка — Трубка на Пике (Pit of the Tube) на Гавайях; в России подобные структуры встречаются на Камчатке и в горном Крыму.

¶Каверны выветривания

В тропических и аридных регионах химическое выветривание создаёт сети полостей в коре выветривания. В пустыне Сахара, на Аравийском полуострове и в Центральной Австралии такие каверны иногда достигают значительных размеров.

¶Техногенные каверны

¶Каверны при добыче полезных ископаемых

При подземной добыче руд (например, калийных солей на Урале и в Поволжье, каменной соли в Подмосковье и Оренбургской области) образуются выработки — искусственные каверны, которые со временем могут обрушиваться, провоцируя просадки поверхности. В угольных шахтах аналогичные процессы приводят к образованию газовых каверн, опасных скоплениям метана.

¶Каверны в строительстве

При строительстве тоннелей, метро и подземных сооружений нередко выявляются скрытые полости, заполненные водой, глиной или газом. Их обнаружение — важная задача инженерной геологии. В Москве при строительстве линий метрополитена неоднократно сталкивались с древними руслами рек, превратившимися в каверны, заполненные водонасыщенным песком.

¶Термокаверны

В вечномерзлых грунтах (Якутия, Таймыр, Норильский промышленный район) таликовые полости — термокаверны — образуются при оттаивании льда в грунте вокруг теплотрасс, скважин и зданий. Их рост может приводить к деформации и разрушению построек.

¶Каверны в нефтегазовой отрасли

В нефтегазодобыче термин «каверна» имеет специальное значение: это полость в призабойной зоне пласта, искусственно созданная перфорацией, гидроразрывом или кислотной обработкой для увеличения притока углеводородов. Каверны также используются для подземного хранения газа — в соляных куполах (например, в Германии, США, России) вымываются соляные каверны, в которые закачивается газ.

¶Каверны в медицине и биологии

В медицинском контексте каверной называют полость в органе, образовавшуюся при распаде тканей. Кавернозный туберкулёз лёгких характеризуется распадом лёгочной ткани с формированием полостей (каверн), видимых на рентгене и КТ. В кардиологии кавернозная гемангиома — сосудистая аномалия, при которой вместо нормальных капилляров формируются расширенные полости. В стоматологии кавернами называют полости в костной ткани челюсти.

¶Каверны в технике и промышленности

В литейном производстве кавернами (или усадочными раковинами) называют полости в отливке, возникающие при затвердевании металла из-за уменьшения объёма. В строительных материалах — пустоты в бетоне, кирпиче, камне, снижающие прочность. В электротехнике кавернами называют дефекты в диэлектриках и полупроводниках, вызывающие пробой.

¶Изучение каверн

Изучением природных каверн занимается спелеология — наука, объединяющая географию, геологию, биологию и физику. В России крупнейшие исследовательские центры спелеологии работают в Москве, Санкт-Петербурге, Екатеринбурге и Перми. Каталогизация каверн ведётся в рамках национальных и международных проектов; в России учёт подземных полостей ведётся Государственным фондом данных о движении и развитии территории.

Источники:

• Энциклопедия спелеологии
• Геологический энциклопедический словарь
• Справочник «Горная энциклопедия»
• Материалы Всероссийского спелеологического конгресса