Сталагмиты: образование и строение¶

Сталагмиты — это натёчные минеральные образования, поднимающиеся со дна пещер и других подземных полостей вверх, навстречу растущим сверху сталактитам. Они относятся к классу карстовых и хемогенных отложений и формируются в результате осаждения минеральных солей (преимущественно карбоната кальция) из капельной воды. Сталагмиты — один из ключевых элементов подземного ландшафта, наряду со сталактитами, колоннами и другими натёчными формами.

¶Происхождение и механизм образования

Образование сталагмитов связано с движением воды через растворимые горные породы — известняки, доломиты, гипсы. Дождевая или талая вода, просачиваясь сквозь трещины, насыщается углекислым газом и растворяет карбонат кальция, превращая его в растворимый гидрокарбонат. Попадая в пещеру, вода выделяет углекислый газ, и растворённый минерал вновь переходит в нерастворимую форму, оседая тонким слоем.

Капля, падающая с потолка, часть осадка оставляет наверху (так растёт сталактит), а часть — на полу в точке удара. Именно из этого нижнего осадка постепенно формируется сталагмит. Скорость роста невелика — обычно от 0,1 до 3 миллиметров в год, что зависит от количества воды, её минерализации, температуры и влажности в полости.

¶Строение и форма

В разрезе сталагмит часто имеет концентрическое слоистое строение, напоминающее годовые кольца деревьев. Каждый слой соответствует определённому периоду осаждения. Форма варьируется от узких конусов и «свечей» до массивных столбообразных и пагодообразных построек.

Типичные разновидности:

• Конические — наиболее распространённые, с широким основанием и заострённой вершиной.
• Цилиндрические — с примерно постоянным диаметром по высоте.
• Пластинчатые и пагодообразные — с уступчатыми краями, характерные для некоторых тропических пещер.
• Кувшинообразные — расширяющиеся кверху.

Высота сталагмитов колеблется от нескольких сантиметров до десятков метров. Крупнейшие известные экземпляры достигают высоты более 30 метров.

¶Отличия от сталактитов и колонн

Сталактиты растут сверху вниз, сталагмиты — снизу вверх. Когда оба образования смыкаются, возникает колонна, или сталагнат. Сталагмиты обычно толще и массивнее сталактитов при той же высоте, поскольку капли ударяются о пол и осадок распределяется шире.

¶Условия роста

Для активного роста сталагмитов необходимы:

• наличие растворимых карбонатных пород;
• постоянное поступление воды с растворёнными минералами;
• стабильная температура (обычно близкая к среднегодовой для данной местности);
• высокая влажность воздуха, замедляющая испарение;
• отсутствие сильных сквозняков.

При нарушении этих условий рост замедляется или прекращается, а сами образования начинают разрушаться.

¶Географическое распространение и примеры

Сталагмиты встречаются в карстовых пещерах по всему миру. В России они распространены в районах развития карста — на Урале, Кавказе, в Крыму, Восточной Сибири, Архангельской области. Известны крупные натёчные образования в Кунгурской ледяной пещере (Пермский край), в пещерах Кавказского и Крымского регионов.

За рубежом крупнейшие сталагмиты отмечены в пещерах Словении, Хорватии, США (Карлсбадские пещеры), Вьетнама и Китая. В пещере Шондонг (Вьетнам) встречаются особенно массивные натёчные формы.

¶Научное значение

Сталагмиты служат природным архивом климатических данных. Соотношение изотопов кислорода и углерода, а также примеси в слоях позволяют реконструировать температуру, количество осадков и состав растительности за десятки и сотни тысяч лет. Поскольку слои нарастают последовательно, сталагмиты применяются в палеоклиматологии для датировки методом уран-ториевого анализа.

Кроме того, изучение натёчных образований помогает оценивать скорость карстовых процессов и возраст самих пещер.

¶Охрана и туризм

Сталагмиты растут крайне медленно, поэтому их повреждение практически необратимо. В туристических пещерах прокладывают специальные настилы и маршруты, чтобы посетители не касались образований. Прикосновение оставляет жировые следы, которые нарушают осаждение минералов и останавливают рост в этой точке.

Многие пещеры с крупными сталагмитами имеют статус памятников природы и охраняются государством. Незаконный сбор минеральных образований и вандализм в пещерах преследуются по закону.

¶Интересные факты

• Самые высокие сталагмиты превышают 30 метров.
• Цвет зависит от примесей: чистый кальцит белый или прозрачный, примеси железа дают красные и бурые оттенки, марганца — тёмные.
• В некоторых пещерах сталагмиты образуют целые «залы» и «леса».
• Рост крупного сталагмита может занимать десятки тысяч лет.

Источники: материалы по карстоведению и спелеологии, данные палеоклиматических исследований, описания пещер России и мира.