Пещера мечты. Пещера судьбы

НАУКА ДИЛЕТАНТОВ

Хоть книга у нас и более приключенческо-философская, чем научно-популярная, без научно-популярной главы все равно не обойтись. Пещеры для этого — чрезвычайно благодатная почва, про них мало кому известно достаточно, а реально интересного, и в то же время понятного любому, даже не просто хватает, а прямо-таки навалом. Мне всегда было удивительно, почему вся популярная литература о пещерах пишется в расчете на полных кретинов, а просто даже в геологии взять того же Обручева или Ферсмана — и в популярной книге, интересной и понятной любому, обнаруживается чуть ли не весь объем университетского курса. Не мне судить, что у меня получится, но все-таки попробую взять один из разделов спелеологической науки и изложить его понятным образом. Не то, чтобы в совсем полном виде, но в достаточно развернутом. И — с несколькими примерами углубленного анализа, демонстрирующими как наиболее интересные аспекты предмета изучения, так и наиболее интересные аспекты методологии исследования.

Пожалуй, минералогия пещер — самое интересное, что есть в спелеологии для не-спелеологов. Фантастических размеров и форм минеральные агрегаты, зачастую больше похожие на кораллы тропических морей — своеобразная визитная карточка пещер и спелеологии. Они являются основным привлекающим фактором равно для тех, кто просто хочет увидеть и почувствовать подземный мир, и для профессиональных геологов, для которых это просто как красная тряпка для быка — то, что мало кто видел, еще меньше, кто исследовал, совсем мало, кто понял, а образцов в музеях тоже нет.

Смешно, но эффективные занятия минералогией пещер практически не требуют специальной подготовки. В девяносто пяти процентах случаев, в том числе весьма экзотических и чрезвычайно интересных, мы имеем дело с одним-тремя минералами (кальцит, реже гипс, еще реже арагонит) чрезвычайно простого и не представляющего ни малейшего интереса химизма. Минералогия пещер — это отнюдь не область геохимии, к которой относится «нормальная» минералогия. И даже не кристаллографии — редкие кристаллические формы хоть и встречаются, но достаточно редко. В большинстве случаев интерес представляют только хитрые закономерности срастания отдельных кристаллов в агрегаты. Вообще-то этим занимается такой раздел минералогии как онтогения минералов, но в отсутствии значимой роли химии он вырождается в самую обычную физику. Уровня примерно старших классов средней школы. Которую большинство геологов и минералогов почему-то предпочитают не помнить.

Отсюда и проистекает особая привлекательность исследования минеральных агрегатов пещер, так как это есть решение задач на наблюдательность и сообразительность, а отнюдь не на объем знаний. По типу шахматных задач. Объема знаний средней школы хватает на выдвижение практически любой гипотезы, а также на доказательство более чем половины из них. Естественно, при умелом применении. Это дает массу приятных и интересных возможностей, причем сразу по двум линиям.

Во-первых, минералогия пещер вполне может процветать как наука любительская. Таких возможностей на свете осталось очень и очень мало — большинство наук требуют многолетней специальной подготовки и дорогостоящей аппаратуры, то есть могут развиваться только в профессиональной среде. А профессиональная наука — вещь, безусловно необходимая, но уж больно скучная для всех, кроме единиц, достигших вершин. Сто-двести лет назад в электротехнике или той же обычной минералогии происходило примерно то же, что сейчас в минералогии пещер — это было хобби интеллигентных и обеспеченных людей. Работающих в удовольствие. Не грызущих друг другу глотки за гранты и ученые степени. Умеющих описать свои результаты так, что ими мгновенно заинтересуется студент младшего курса, и уже через считанные месяцы сможет начать свои собственные продуктивные исследования.

Последнее соображение и есть вторая приятная возможность. Пещеры — уникальные природные лаборатории с многотысячелетними совершенно стабильными условиями, и всегда можно найти минеральные агрегаты, демонстрирующие возможности какого-либо одного физического процесса в изолированном виде (например, акустических волн от падающих в озеро капель). А сочетание невероятной красоты с легко объяснимыми процессами образования — очень мощный способ подтолкнуть начинающего и сомневающегося к интеллектуальной деятельности. Причем, что особенно важно — наглядно продемонстрировать ему значимость точных наук: физики, химии, логики, математики, в любых отраслях знания. Что греха таить, огромное количество вполне уважаемых исследователей как в геологии, так и в других естественных науках этого не осознают, и чуть ли не половина научных публикаций не выдерживает никакой критики либо с точки зрения формальной логики, либо физики школьного уровня. Чтобы не быть голословным, упомяну книгу Шарапова «Логический анализ некоторых проблем в геологии», в которой утверждается, что плотность грубых логических ошибок практически во всех геологических публикациях превышает три на страницу. А заодно отмечу, что в упомянутом труде (по моим подсчетам) плотность ошибок хоть и пониже, но все равно недопустимо высока. Так вот — именно минералогия пещер позволяет на самой ранней стадии заложить будущим исследователям привычку проверять себя точными науками. Получая в награду интереснейшие идеи. А как сказано классиком, что может быть интереснее, чем ловить жар-птицу голыми руками?

Безусловно, в минералогии пещер встречаются и реально сложные ситуации, не поддающиеся элементарному физическому объяснению, но это только делает ее еще интереснее. В особенности — потому, что эти ситуации зачастую тоже могут быть поняты без привлечения «тяжелой артиллерии» — через параллели с другими естественно-научными дисциплинами. Не зря же еще Карл Линней, затевая свою «Систему Природы», понимаемую в наше время как прототип современной биологической классификации, включил в нее и минералы, и горные породы — природа едина и разные ее подсистемы зачастую подчиняются одним и тем же закономерностям.

Наша книга — о пещерах, причем о минералогически наиболее интересных пещерах страны, а возможно, что и континента. В моих собственных исследованиях минералогия занимает очень существенное место. Казалось бы — проблем с популярным обзором быть не должно. Пять раз ха-ха! Вопреки тому, о чем я уже пару страниц распинаюсь (простота, полезность, общеинтересность и т. д.), — до сих пор не существует ни одного более или менее вразумительного популярного трактата по минералогии пещер. И даже — не только популярного, а и вообще никакого. Все, что есть — отрывочные статьи плюс некоторое количество откровенной ерунды. Еще отдельные популярные книжечки уровня детского сада, почему-то никогда не использующие современные представления о предмете. Иногда просто жалко смотреть, как многообещающие молодые спелеологи тратят годы на попытки выловить рациональное зерно из этого винегрета.

Последнее вдвойне обидно, потому что один из лучших спелеоминералогов всех времен, который просто обязан был такой трактат написать — Виктор Иванович Степанов — не так давно ушел из жизни. Он был ученым того сорта, кто физически не может опубликовать что-либо не доведенное до абсолютного блеска, и потому — оставил после себя очень мало публикаций и очень много коллекций, фотографий, зарисовок, черновиков. И нечто гораздо более важное — несколько десятков студентов, которых он смог заинтересовать, которым смог привить хороший стиль и которым рассказал свои не доведенные до ума работы.

В том, что Степанов был профессиональным минералогом, нет конфликта с моим утверждением, что минералогия пещер — наука любительская. Он был по всему складу именно любителем, тратя на исследования все силы, не скрывая никаких своих данных, ни с кем не конкурируя, даже не удосужившись защитить кандидатскую. И как результат — он оказался единственным из своего поколения, получившим всеобщее международное признание и во многом предопределившим современное развитие как отечественной, так и зарубежной минералогии пещер.

Степанов активно сотрудничал на любых уровнях со всеми интересующимися спелеологами — давал консультации, устраивал лекции, участвовал в экспедициях. Я с ним пересекался трижды. Первый раз — когда еще в школе мы развлекались в катакомбах и нашли щель с интересностями. Мы как-то всегда были ребятами без особых комплексов — и увидев странное, пошли прямо в минералогический музей и начали спрашивать. А сотрудник музея отправил нас прямиком к Степанову в его институт. И тот не пожалел половины своего дня, объясняя элементарщину двум любопытным восьмиклассникам. Второй раз я с ним пересекся на геологическом факультете МГУ — он курировал некоторые студенческие исследовательские проекты. И уже тогда меня поразило, что подход к студентам и к тем салагам, в качестве которых нам когда-то пришлось выступить, был одинаков. Степанов рассказывал и объяснял все с ровно той же степенью увлеченности.

Наконец, третья наша встреча произошла, когда мы затеяли войну с самоцветчиками — Степанов включился в борьбу с увлечением и яростью, не ограничиваясь полуактивной ролью уговаривания всевозможных академиков к поддержке газетной кампании, а даже приняв участие в одной из наших экспедиций того времени. И именно тогда я и понял, что минералогия пещер не только для избранных. Степанов был самой популярной фигурой этой экспедиции, и его вечерние рассказы-лекции слушали все: и геологи, и биологи, и просто молодые ребята самых различных интересов. Причем — не только на темы минералогии. Например, весьма любопытна была двухвечерняя дискуссия на космологическую тему. С сутью, что теория расширяющейся Вселенной методологически ошибочна. Так как красное смещение не обязательно имеет своей причиной эффект Допплера, а может быть объяснено существенно проще — постепенной потерей фотонами энергии. И — согласно бритве Оккама — ведущей должна быть именно эта гипотеза, как объясняющая эффект без введения излишних сущностей.

Не могу утверждать, что я и другие ребята из моей команды, занимающиеся минералогией пещер, являются учениками Степанова в полном смысле этого слова, да таких у него и не было — с учеными подобного типа нужно общаться только на кратковременной основе, и избави бог попасть к ним в подчинение. Однако мы считаем, что сам стиль мы усвоили именно у него.

Я так много рассказываю о Степанове, потому что как только перейду к собственно минералогии, буду пользоваться достаточно нестандартным подходом к вводу понятий и гипотез, равно как и столь же нестандартной классификацией минеральных агрегатов пещер, сильно отличающимися от тех, что обычно используются как в специальной, так и в популярной литературе. Этот подход и эта классификация заложены именно Степановым, хотя и существенно расширились за последние годы.

А нестандартный подход необходим совершенно. Во всех известных мне попытках написания чего-либо популярного обычно излагается одна из классификаций однотипных с классификацией Максимовича. Подобные творения подробно рассматривают два десятка типов сталактитов и сталагмитов, сваливая все остальное в единую кучу «эксцентрических экссудатов», к которым скопом относят все геликтиты, кораллиты и прочие экзотические формы кристаллизации. Основная ошибка этой классификации, как, впрочем, и практически всех незрелых классификаций в науках о Земле — ее полное противоречие такой давно известной штуке, как логическая теория таксономии. Согласно которой следует выделять классы достаточно «равноправными» в свете тех факторов, которые определяют особенности классифицируемых объектов.

Отметим — именно незрелых. Подобные классификации более или менее работали, пока изучались главным образом пещеры Крыма, Кавказа или Урала — в которых любой минеральный агрегат сложнее сталактита был большой редкостью. Но в случае пещер, подобных Кап-Кутану, где сталактит любого типа — редкость, а в пещере растут именно всевозможные эксцентрики сотен разновидностей, попытка использовать нечто в этом роде обречена с самого начала. Рассмотрим небольшую аналогию. Пусть, скажем, некий биолог, описывая млекопитающих, начал с составления подробной и разветвленной классификации пород собак, оставив одну зарезервированную породу для всего того, что собаками не является. Что делать второму биологу, пытающемуся достроить остальную классификацию млекопитающих? Да еще чтобы она была равномерно столь же подробной, как для собак.

Если кто-то подумал, что я здесь по обыкновению утрирую — хрен там. Все обычные сталактиты, равно как и все сталагмиты, не говоря уж о «драпировках», стенных и покровных корках, и прочем разном — продукты одной и той же среды кристаллизации. А вот, скажем, «гипсовые цветы» — антолиты — уже существенно другой. Кораллиты — совсем третьей. И так далее. Не только струящаяся и капающая вода, но — тонкие пленки, «управляемые» капиллярными силами, тонкопористые субстраты, накапливающие и отдающие влагу по ходу сезонных циклов влажности, и многое другое. И особая ценность Кап-Кутана — в том, что в нем встречаются практически все возможные продукты практически всех известных сред и процессов. И это — обязывает.

В Степановском подходе равномерность построения классов выдерживается строго, за счет привязки к физике среды. Причем — только если им пользоваться «в чистом виде». Более или менее общепринятая сейчас за пределами нашей страны классификация Хилл и Форти, включившая в себя некоторые основы Степановской, в случае Кап-Кутана оказалась тоже бессильной. Если в классификации Максимовича удовлетворительно описываются «обычные» пещеры, то в этой — впридачу к «обычным» еще и пещеры так называемого рудного карста — маленькие полости в пределах рудных месторождений, в которых велико разнообразие минералов, но определяющую роль играет не физика, а химизм процессов. Степановский универсализм здесь потерялся за химическим разнообразием, а для описания того, что мы видим в пещерах Кугитанга, нужен именно универсализм.

Итак, вернемся к нашим баранам. То есть натекам. А еще точнее, совсем даже не к натекам — настоящие натеки образуются исключительно из расплавов, которые для пещер (кроме ледяных) крайне нехарактерны. Тем не менее, придется пользоваться именно термином «натеки», потому что в русском языке нет такого удобного термина, как международный «speleothems» (который тоже весьма некорректен, но древнегреческое звучание — замечательная маскировка), а именовать их всякий раз чем-то типа «минеральных агрегатов пещер» просто неуклюже. Тем более, что реально корректная формулировка еще втрое более громоздка.

С термином самого верхнего уровня разобрались. Теперь разберемся с последовательностью. Здесь несколько проще — можно идти по пути природы. Кроме нескольких редчайших исключений, все, что растет в пещере, — растет из водных растворов. А по мере развития пещеры количество воды в ней постепенно уменьшается: сначала пещера затоплена целиком, потом остаются реки, потом — капель и лужи, потом — свободная вода исчезает, но остается связанная капиллярными силами, наконец — исчезает и она. То есть имеется заданная последовательность смены состояния среды кристаллизации — то, что и задает основную иерархию натеков. Разумеется, не все в природе линейно — во многих пещерах эта последовательность возникает неоднократно, причем на одних циклах она полная, на других — частичная, но особой роли это уже не играет.

Первой «остановкой» на нашей цепочке будет пещера, затопленная целиком. Как известно из обычной минералогии, в полостях, целиком залитых питающим раствором, могут расти либо друзы кристаллов, либо друзы расщепленных кристаллов (обычно сферолитов). Рост сферолитов вместо кристаллов может возникать либо из-за примесей в растворе (как химических, так и механических), либо из-за высокой степени пересыщения. Друзы сферолитов (или сферолитовые корки) чаще всего называют почками — потому, что аналогия во внешнем облике со свиными почками возникает сразу. Друза — агрегат характерный. Кристаллозародыши, вначале хаотично нарастающие на субстрат, при росте стесняют друг друга, и — в их соревновании «выживают» только индивиды, направленные осью наискорейшего роста перпендикулярно поверхности. Этот конкурентный механизм, сразу отметим — лишь один из многих возможных — называется геометрическим отбором.

В принципе каждый минеральный агрегат растет на фоне так или иначе организованной конкуренции между слагающими его индивидами. При этом механизмы конкурентного отбора «консервируются» в структуре и текстуре агрегата, и — позволяют очень точно «вычислить» материнскую среду роста. Потому что в этом механизме всегда отображается структура массопереноса питающей среды. Если мы видим геометрический отбор в чистом виде, без всяких выделенных направлений, тенденций к ветвлению и др., - значит, массоперенос в материнской среде организуется исключительно путем диффузии. То есть — мы имеем дело со статичным раствором.

Красиво и здорово — но не для пещер. В общем случае. Потому, что в общем случае в затопленных пещерах может расти только минерал кальцит. А кальцит — минерал хитрый. Будучи по составу карбонатом кальция, он сам по себе в воде практически не растворим, а вот если в доступности найдется углекислый газ — расклад уже другой. Карбонат в реакции с водой и углекислым газом переходит в бикарбонат, растворимость которого выше на несколько порядков. При кристаллизации происходит обратный процесс — раствор должен иметь контакт с воздухом, содержащим меньше углекислого газа, чем было при создании раствора. Тогда и только тогда начнется дегазация — и начнет расти кальцит. Разумеется, все это верно для обычных температур. Для горячих растворов все по-другому.

Осмыслим. Скорость диффузии в неподвижном растворе мала, поэтому в обычной затопленной пещере кристаллизация кальцита не может происходить глубже нескольких метров под зеркалом воды (которое обязано присутствовать) — не позволит скорость газообмена. И потому — если мы видим друзы крупных кристаллов кальцита, целиком покрывающие затопленную галерею, — можно поручиться, что они выросли из когда-то затоплявших пещеру глубинных горячих вод. И то же самое — с друзами малорастворимых минералов.

Теперь пора взять назад оговорку насчет общего случая. Прорывы гидротермальных растворов в пещеры — явление не такое уж и редкое, и в Кап-Кутане мы видим следы подобных процессов в изобилии. Выраженные в реликтах почти растворенных друз кальцита с кристаллами размером до метра и флюорита с кристаллами размером до пятнадцати сантиметров.

И — в порядке лирического отступления — можно припомнить, сколько копий было сломано (да и сейчас ломается) в спорах, не являются ли натеки в той или иной пещере термальными. Непосредственно это определить не так просто. То есть, технология замера температуры кристаллизации по газово-жидким включениям известна давно. Но — пару лет назад выяснилось, что с такими минералами, как кальцит и флюорит (с их высокой спайностью), — необходима и специальная технология подготовки препаратов, иначе анализ покажет год рождения бабушки. А просто посмотрев в лупу на механизм отбора и прикинув глубину под поверхностью — в трех четвертях случаев вопрос можно решить мгновенно и однозначно.

Пока — в одну сторону. То есть — установить термальность. В обратную — установить «холодное» образование — тоже можно, хоть и несколько реже. Исследовав в ту же лупу уже не закономерности срастания кристаллов, а сами кристаллы. Рост в приповерхностной зоне озер (а озера в пещерах почти всегда «холодные» — термальные раствор, как правило, заполняет пещеру целиком) имеет интересную особенность. Конвективные течения, удаляющие углекислый газ, резко ослабляются в зазорах между растущими кристаллами. Возникает конфликт между способностью кристалла к быстрому росту (общее пересыщение) и способностью среды к поддержке этого быстрого роста (скорость конвекции). Получается быстрый рост, но с малым отложением материала — то есть рост по остриям вершин и ребер, но не по плоскостям граней. Вроде роста сорной травы, которая для победы в условиях жесткой конкуренции за почву становится тонкой и ветвистой. И результат подобного роста — так называемые скелетные кристаллы. Каждый кристалл оказывается построен из тонких иголок и пластинок строго по его ребрам и граням. Если кальцитовая друза оказывается состоящей из скелетных кристаллов, то почти наверняка она выросла в приповерхностной зоне холодного озера. Кроме того — если убрать лупу в карман и взглянуть пошире — сразу становится видно быстрое убывание толщины друзовой корки по мере удаления от поверхности воды в озере.

А дабы не создалось впечатления, что разобраться можно всегда и легко — приведу пример с пещерой Фата-Моргана, расположенной на соседнем с Кугитангом хребтике. И — с тем самым Степановым. Заметившим в пещере крупнокристаллический друзняк гипса и объявившим о таком неслыханном чуде природы, как рост гипса в гидротермальной пещере. Как позже выяснил Белаковский, гипсовые друзы оказались действительно выросшими из горячих растворов, но — безо всякого гидротермального процесса в пещере. Да и природа оказалась ни при чем. А при чем оказался тогда еще экспериментальный метод добычи серы из Гаурдакского месторождения подземной выплавкой. Вместо проходки карьера бурили несколько скважин, в одну закачивали кипяток, а из соседних — откачивали водно-серную эмульсию. И когда закачную скважину умудрились зафитилить прямо в пещеру, не заметить этого и недельку гнать в нее кипяток — в пещере появилась удивительная и даже поразительная минералогия.

Следующую остановку сделаем на поверхности озера, куда мы уже и так почти добрались. Забереги. Пожалуй, единственные натеки, размеры и красота которых в Кап-Кутане уступают тому, что можно видеть в пещерах Гваделупских гор в США.

Вполне естественно, что кристаллизация путем газообмена сквозь поверхность резко усиливается на самой поверхности, — и возникают тончайшие кальцитовые корочки, удерживающиеся на плаву силой поверхностного натяжения. Там, где корочка примыкает к берегу (или затопленному сталагмиту, или доросшему до воды сталактиту), она не тонет несколько дольше — и успевает обрасти снизу скелетными кристаллами из озера, а сверху — покровным натеком из раствора, стекающего с берега или сталактита. И — уже не утонет, а к ней начнет прирастать следующая корочка. Получается до удивления похоже на листья кувшинок. Подобные забереги, достигая в некоторых пещерах многометровой ширины (правда, в гваделупских пещерах механизм роста гигантских заберегов чуть сложнее — с берега стекает раствор другого состава, непосредственно дающий кристаллизацию при смешении с раствором в озере), являются наиболее «видимым» украшением пещерных озер. Иногда они срастаются, покрывая озера как бы каменным «льдом», подчас не уступающим в прозрачности обычному.

Вдали от берега плавучие корочки принимают участие в образовании еще одного интересного агрегата. Если в озеро падают капли, то (в пещере все настолько стабильно, что даже капли тысячелетиями падают в одни и те же точки) плавающие пленки в точках капели тонут, собираясь на дне в холмы или даже колонны. Потом, после осушки озера, такая колонна обрастет (из тех же капель) покровной корой — и станет удивительно похожей на обычный сталагмит. В Кап-Кутане такие «конуса» невелики, но в некоторых пещерах Северной Америки они достигают десятка метров высоты. И состоят внутри из этих тончайших корочек, утопленных каплями.

Корочки в том или ином виде распространены чрезвычайно широко, хотя их нужно уметь увидеть. Пожалуй, можно даже сказать, что их образование сопровождает любой «пещеро-подобный» процесс, даже если самой пещеры и нет. Погода — штука неустойчивая. Сухие годы сменяются влажными — и под землей сухие полы сменяются озерками, с соответствующей сменой роста натеков любого типа на рост корочек. Любой натечный пол содержит в себе включения корочек, но пока нет излома — их не увидеть. Очень показательные вещи можно наблюдать, например, в Крыму. Во многих местах южнобережная дорога проложена сквозь оползни — и во вскрытых щелях между глыбами масса совершенно «пещерных» натеков, причем весьма разнообразных. Но больше всего — именно корочек.

После ухода больших озер пещера вступает в эпоху подземных рек и ручьев. В струях которых механизмы кристаллизации, связанные с потерей углекислого газа, становятся предельно наглядны.

Хотя камни преткновения и не входят в компетенцию минералогии, поговорим немного и о них. Если такой камень оказывается в ручье, около него создаются турбулентные завихрения. Впрочем, тот же эффект возникает и от любых других препятствий, даже просто уступа дна. А что такое турбулентность? В частности — быстрое создание маленьких зон повышенного давления, и таких же — разрежения. А разрежение ведет к сильной разбалансировке раствора по углекислоте. И — выделение углекислого газа происходит взрывным порядком, с образованием пузырьков, вызывая столь же взрывную кристаллизацию. А обратное растворение в соседних зонах повышенного давления отстает — обратная диффузия из пузырька происходит гораздо медленнее. Разумеется, кристаллизация происходит на препятствии, вызвавшем турбулентность, и — увеличивает его. Возникает положительная обратная связь. Так вырастает каменная плотина — гур. Гур растет вширь и вверх, дорастает до поверхности воды и подпруживает ручей. Течение в образовавшемся озерке становится совсем спокойным, и натеки в нем расти перестают, а на самом гуре рост в зоне перелива идет очень быстро, поднимая и поднимая его. Опять же, для Кап-Кутана гуры не характерны за недостатком рек, но, тем не менее, несколько внушительных каскадов имеется. В некоторых же пещерах каскады гуров достигают многосотметровой длины с отдельными плотинами высотой в десятки метров. И — подчас создают труднопреодолимые препятствия, поднимая воду до потолка. Образованные таким образом цепочки сифонов проходятся единственным разумным способом — переливанием воды между озерами посредством системы клистирных трубочек. С многочасовым ожиданием (сидя в луже) на каждом этапе.

Вооружимся опять лупой и посмотрим, как устроен гур внутри. А ведь совсем не похоже на озерные агрегаты. Никакой упорядоченности мы не обнаружим — все кристаллы будут очень мелкие, скелетные, и — хаотически расположенные. Это — так называемый известковый туф, возникающий при кристаллизации не только на поверхности роста, но и в объеме раствора. Верный признак механических причин — либо турбулентности, либо вызванных иными причинами резких скачков давления.

Так. Подводные пещеры позади, озера позади, ручьи позади. Что еще у нас осталось из возможных водоемов? Правильно. Лужи. Заглянем. Если повезет — увидим редчайшие образования — пещерный жемчуг, он же пизолиты. Это — иногда правильной, а иногда неправильной формы кальцитовые шарики, свободно лежащие в маленьких озерках и имеющие точно такое же строение, как обычный жемчуг — песчинку или маленький камешек посередине, на которые правильными тонкими слоями нарастает кальцит. Правда, в отличие от настоящего жемчуга, в пещерном практически отсутствует органика, а потому — перламутрового блеска он не имеет.

Пещерный жемчуг является одним из лучших примеров многолетних заблуждений в науке, порожденных чрезмерной специализацией и неумением мыслить системно. А заодно — нашим первым достижением в минералогии пещер. Известный еще в прошлом веке, пещерный жемчуг всегда считался классикой — что в раковине жемчужницы, что в пещерной лужице, вертится случайно попавшая песчинка — и законы обрастания ее кальцитом одни и те же. В раковине ее вертят и не дают прирасти к стенке движения моллюска, а в пещерной ванночке — ручеек, через эту ванночку текущий.

Еще не чувствуете, что что-то не так? Правильно. Источников, откладывающих разные минералы, и на поверхности земли полно, ванночек в них много, песчинки тоже есть, а вот жемчуг-то именно пещерный. Не встречается он в этих источниках. Потому что ручеек-то здесь как раз и ни при чем.

На самом деле, когда теорию его образования стали переосмыслять, соображения были совсем другие. Главное из них — то, что ручеек, достаточно сильный для того, чтобы вращать жемчужины в сантиметр ростом, имеет очень высокую турбулентность, то есть движение воды в ванночке должно быть не спокойным, а вихревым. Иначе жемчужина очень быстро найдет себе устойчивую точку и прирастет. А турбулентность Вот именно. Уже проходили. Вызывает рост не структурированных агрегатов, а известкового туфа. И другое соображение — что в тех ванночках, где жемчуга много, при вращении он должен стачиваться друг об друга быстрее, чем расти.

То, что жемчуг часто находили там, где ручья нет, а только капель, было известно давно, но в расчет практически не принималось. Просто вместо слова «ручеек» стали употреблять «ручеек или капель». А именно капель и оказалась единственным фактором.

Когда мы заинтересовались этой проблемой, то концепцию ручейка исключили из вышеизложенных соображений сразу. Остались падающие капли, которые падают как в изолированные ванночки, так и в ванночки на ручьях. Капли в пещерах падают практически везде. Элементарный расчет энергии показал, что падения капли с высоты всего двух-трех метров вполне достаточно, чтобы произвести в такой несжимаемой среде как вода, сотрясение, достаточное для отрыва от субстрата начавшей прирастать жемчужины размером даже более сантиметра.

Несколько сложнее было с механизмом передачи энергии. Энергия капли делится на пять составляющих — энергию брызг, акустической волны (продольной), поверхностной волны (поперечной), ламинарных потоков и турбулентных потоков. То, что только волны, причем только акустические, могли донести энергию на требуемое расстояние и глубину и передать ее жемчужине без создания излишней турбулентности, было совершенно очевидно. Но — очевидность еще не означает истинности. Нужно было доказать, что они получают достаточную часть общей энергии. Смешно, но общего решения сей тривиальной задачи в современной физике не обнаружилось. Зато — в одной из книг по фотографии обнаружилась реклама новой аппаратуры скоростной съемки, на которой в качестве иллюстрации возможностей приводилась серия фотографий этапов падения капли красной воды в стакан с синей водой. И просто замерив хорошо видимые на фотографиях высоты разлета брызг и фронты течений и волн, мы получили все нужные соотношения даже не прибегая к высшей математике.

Вот мы и добрались до того состояния пещеры, при котором вода уже только капает и струится по стенам — состояния, образующего «классическую пещеру» со сталактитами и сталагмитами, столь любимыми в большинстве классификаций и популярной литературы. На первый взгляд разнообразие форм здесь грандиозно — это и покровные коры, и разнообразные сталактиты подчас многометровой длины, и сталагмиты, и всевозможные драпировки и занавеси. И в то же время структурно все это практически одно и то же — сферолитовая корка, загнанная геометрией потоков в разные формы. И главное отличие от форм подводной кристаллизации состоит в том, что там толщина коры постоянная, а здесь — переменная. Каждая струйка воды имеет свою специфику стекания, образуя совершенно индивидуальной формы сталактит или драпировку.

Разумеется, есть и другие отличия. Вызванные участием уже знакомой нам механики. Если капель и струйки сильны — появляется турбулентность, и — вместо структурированных сталактитов появляются туфовые. Между прочим, практически все гигантские натеки в основной массе приспособленных к туризму пещер относятся к этому типу — и потому у них нет ни чистоты, ни прозрачности, ни звонкости.

Но и при медленном поступлении воды без механики не обходится. Присмотримся к любому чистому сталактиту, лучше — к так называемой «макаронине», тонкому и почти прозрачному трубчатому образованию. На первый взгляд все просто. Вода поступает из дырочки в потолке, вокруг дырочки начинается кристаллизация, постепенно геометрический отбор уменьшает количество кристаллов, и — остается единственный кристалл в форме тонкостенной трубочки. Собственно, до самого недавнего прошлого их рост именно так и трактовался. Только вот почему дырочка в потолке всегда оказывается именно в той точке, откуда воде удобно капать? Статистически не проходит. Достанем лупу и внимательно посмотрим на кончик сталактита. Ага На кончике-то не грани головки, а целая поросль уже знакомых нам скелетных кристаллов, свидетельствующих о разбалансированной среде кристаллизации. Откуда дисбаланс степени насыщения и скорости перемешивания? Из той же механики — гидродинамический удар при отрыве капли. А монокристаллическое тело трубочки? Оттуда же. Пульсация давления в канале, вызываемая отрывом капель, вызывает собирательную перекристаллизацию — растворение мелких кристаллов с одновременным ростом крупных. Вот и получилась вся структура сталактита. А куда делось питание по каналу? Да оно просто не нужно — центральный канал сталактита есть не причина, а следствие. Кстати, можно заметить, что диаметр трубки — прекрасный индикатор изменения состава растворов. Ничтожные вариации отображаются в поверхностном натяжении, которое контролирует диаметр капли — и трубка заметно меняет свой диаметр. Между прочим — пора восстановить некоторую справедливость, а то уж больно получается, что всех ругаю, а себя хвалю. Так вот на тему макарон — в первом черновике этой главы я привел именно ту теорию, которую сейчас и раздолбал. И подобных мест в этой главе, где трактовка с момента написания первого черновика изменилась радикально — не менее четырех. Собственно, именно из нежелания пичкать читателя устаревшими представлениями, эта глава — единственная во всей книге — практически полностью переписана в последний момент перед печатью. Хотя — как там у Савченко сказано в «советах начинающему гению»? Кажется, так: «Не спеши объяснять другим то, что сам только что понял: ты понял далеко не все». Проигнорирую. Ибо гениев здесь нет, а у него же сказано: «Доставляет удовольствие еще раз вникнуть в дело, растолковывая его другому».

На сталагмитах происходит примерно то же самое: рост мелких скелетных кристаллов на ударах капли с их последующей перекристаллизацией. Но здесь перекристаллизация уже устроена по-другому, так как может происходить только на поверхности — у сталагмита нет канала. И потому при перекристаллизации возникает ориентированный геометрический отбор, при котором лучше выживают вертикальные индивиды. И — достаточно высокий и тонкий сталагмит, начиная с некоторой высоты, тоже становится монокристаллическим.

Сталактиты и сталагмиты, несмотря на свою очевидную простоту, вообще чрезвычайно поучительны в смысле всевозможных заблуждений. Один пример я уже привел, приведу и второй. Если кто уже читал что о пещерах, даже в специальной литературе, — помнит наверняка. На потолке растет сталактит, на полу под ним — сталагмит, дорастая друг до друга, они срастаются, и получается колонна — сталагнат. Опять вопрос на засыпку: а почему же там, где растут самые крупные сталагмиты, никаких сталактитов над ними нет и в помине? И наоборот — под макаронами не бывает сталагмитов. Тот же Максимович, классификацию которого я охаял, еще в шестидесятых додумался померить расходы воды — и обнаружил, что сталактиты растут при меньших расходах, чем сталагмиты. Причем — и для тех и для других есть жесткая корреляция формы с интенсивностью питания. По мере убывания интенсивности выстраиваются сталагмиты-холмы, потом сталагмиты-пагоды, потом сталагмиты-палки, дальше идут конические сталактиты, и наконец — макароны. Остается лишь добавить, что сталагмиты первых двух типов — туфовые, и часть конических сталактитов — тоже. Так вот до сих пор практически везде описывается опровергнутая схема с одновременным ростом. И — на экскурсионных маршрутах в оборудованных пещерах предлагается представить себе, за какой срок мог вырасти вот этот вот десятиметровый сталагмит из тех вон изредка падающих капель. А из капель-то в действительности вырос только крошечный сталактитик над ним. Сам же сталагмит давно прекратил свой рост, а когда рос — с потолка шла довольно мощная струя.

А еще интереснее становится, когда вмешивается химия. Понятно, что описанный механизм имеет смысл только для кальцита. Если же обратиться к сталактит-сталагмитовым агрегатам других минералов, для которых газовый обмен не актуален, так их большинство спелеоминералогов вообще за таковые не признает — настолько разительна разница.

Например, знаменитые гипсовые «люстры» из Кап-Кутана, Фата-Морганы, Lechuguilla Cave и Torgac Cave. Трудно в этих висящих с потолка кустах трех-четырехметровых ограненных кристаллов опознать обычные сталактиты. Но — тем не менее. Гидродинамика не работает, и сталактит растет за счет постепенного испарения струящейся по его поверхности воды. И — кристаллы начинают ограняться. А ограняясь — начинают влиять на распределение пленочных потоков на собственной поверхности. Возникает обратная связь — и сталактит «расцветает» пучком сверкающих кристаллов.

Кристаллография тоже может подбросить загадок. Взять, например, арагонитовые сталактиты. Цепочки из висящих друг на друге сферических сегментов безо всякого канала. Как в зале «Дамские Пальчики», который так и назван именно из-за их вида — непривычного, если не неприличного. Хотя химия в точности та же, что и для кальцита. А дело в том, что арагонит в обычных условиях всегда растет кристаллами, расщепленными до слабосвязанных пучков «ежей». И перекристаллизация скелетов идет не в монокристалл, а в эти пучки. Которые за счет своей пористости перераспределяют все питание (опять обратная связь), растя сегментом до тех пор, пока хватает капиллярных сил на удержание перекристаллизующего раствора, а потом — «схлопываясь» в каплю и начиная новый сегмент.

Заговорив о капиллярных силах и силах кристаллизации, мы органично дошли до той стадии в развитии пещеры, когда вода уже не течет и не капает — теперь она вся связана капиллярными силами в тонкие пленки, тем самым — практически не подчиняясь силе тяготения.

И вот здесь возникают, пожалуй, наиболее эффектные агрегаты — кораллиты и кристалликтиты. Механизм их роста — один из наиболее показательных, и он даже легко моделируется в домашних условиях (естественно, на более растворимых веществах). В наше время выращивание дома кораллитов и кристалликтитов из какого-нибудь медного купороса было весьма популярным школьным развлечением. Медленно испаряющаяся капиллярная пленка имеет очень своеобразную структуру массопереноса, управляемую законами физики испарения. Как известно, испарение с поверхности идет весьма неравномерно и зависит от локальной кривизны. Чем меньше радиус кривизны, тем интенсивнее испарение. На выступающих частях оно гораздо сильнее, чем на плоских или вогнутых. И — пленка подтягивается к ближайшему острию. Здесь уже разница между кальцитом и другими минералами нивелируется — все равно, происходит кристаллизация как непосредственный результат испарения, или опосредованно — через капиллярную пленку. Результат один — самый быстрый рост будет на самых острых выступах субстрата.

А что есть растущий кристалл? Тоже выступ, причем даже более острый. Да еще и снабженный не менее острыми ребрами по бокам. Опять обратная связь. И — на каждом гребешке, на каждом камешке расцветает ветвистый кустик — кристалликтит. С очень своеобразной конкурентной схемой, при которой выживают кристаллы, растущие с выступов в сторону самого свободного пространства. И «кустик» здесь — не аллегория, а именно аналогия. Ровно такую же геометрию конкуренции между ветвями имеет и самый настоящий живой куст какой-нибудь черники. И тоже на кочке растет. Природа едина и подчиняется одним и тем же законам физики.

Если кристаллы расщепляются, то вместо кристалликтитов растут несколько более распространенные кораллиты, более похожие на виноградные грозди. Несмотря на столь различный вид, при внимательном рассмотрении можно убедиться, что геометрическая схема у них в точности такая же.

Две ветви кораллитового или кристалликтитового куста никогда не срастаются — при их сближении получается вогнутость, в которой испарение блокировано. Словом, и в этом каменный куст ведет себя чрезвычайно похоже на обычный, живой. У того тоже там, где ветви начинают стеснять друг друга, их рост прекращается, а глобально куст растет именно собирая воду с окрестностей и испаряя ее. У морских кораллов, давших название этим агрегатам, сходства с ними как раз меньше: коралл берет материал для постройки из окружающей воды, и потому форма и поведение у него контролируются совсем другими законами.

Отдельность ветвей в кораллитах и кристалликтитах может доводить до членовредительства. Как-то раз в Хайдаркане мы отбирали по пещеркам, вскрываемым рудником, материал для музея. И — Витя Слетов, лежащий под низким потолком с роскошными кораллитами, — подозвал меня, попросив тюкнуть молотком по кустику, который он придерживал. Кустик, разумеется, откололся по самой тонкой ножке, которая оказалась гораздо глубже, чем Витя предполагал. Придавленного стокилограммовым «кустиком» Витю пришлось освобождать втроем. А потом — еще и чинить автобус. Так как Бартенев, на которого в итоге взвалили рюкзак с сим экспонатом, выйдя из штольни, так разогнался с пригорка, что не смог вовремя остановиться. Повезло, что хоть развернуться успел перед впечатыванием в крыло автобуса — иначе окончилось бы существенно хуже.

Кажется, уже образовалась некоторая традиция: в каждом разделе немного поиздеваться над недавними заблуждениями. Продолжим сие приятное и небесполезное развлечение, тем более, что кристалликтиты такую возможность подбрасывают, причем — шикарную. Особенно — Хайдарканские, на которых выпасались многие поколения подрастающих геологов и минералогов.

Понимание реальной роли гидротерм в образовании разнообразных натеков, описанной в начале главы, пришло в процессе интеллектуальной дуэли Степанова с множеством оппонентов. На тему именно Хайдарканских кристалликтитов. И, что самое существенное — как раз эта дуэль и сподвигла Степанова на углубленное изучение процессов кристаллизации в пещерах.

Долгие десятилетия никто просто не хотел верить тому, что изумительные по красоте каменные кусты, украшающие многие музеи, могут образоваться как продукты только простейших процессов. И предлагали всякие разные теории о том, что в их образовании виноваты те же горячие растворы, которые откладывали ртутно-сурьмяные руды Хайдарканского месторождения. Хотя для того, чтобы понять полную несостоятельность этих теорий, не требовалось ничего, кроме здравого смысла. Гидротермальные воды — они восходящие, и это значит, что если они есть, то полости залиты ими до потолка. А сплошная водяная среда — штука однородная, и если из нее что-то растет, то с одинаковой скоростью на всех поверхностях. В термальной пещере в принципе не может образоваться никаких выделяющихся в ландшафте кустов. Устойчивая привычка в каждом необычной формы кусте видеть гидротермальное вмешательство — примерно то же самое, что нынешняя мода винить НЛО во всем, что не есть понятно немедленно и без напряжения мозгов. Впрочем, сейчас вместо гидротермальной появилось еще две моды того же типа — во всем, что лень понять, винить радиоактивность или аэрозоли, но до этой хохмы мы еще доберемся.

Кораллит-кристалликтитовые формы иногда демонстрируют нам совершенно поразительные примеры самоорганизации минеральных тел. К примеру — комбинированные кустики (мультикораллиты), распространенные по всем северным районам Кап-Кутана. С виду — ничего особенного, хоть и красиво. Кальцитовые кораллиты, обросшие арагонитовыми[28] кристалликтитами, а на самых кончиках — маленькие шарики гидромагнезита.[29] Классическая последовательность выделения нескольких минералов. Только вот почему-то такие мультикораллиты встречаются в Снежной на Кавказе, в Carlsbad Cavern, еще в десятке пещер — и везде последовательность полная. Ни одной «незавершенки». В чем дело?

Да в том, что никакой последовательности на самом деле нет. Растущий мультикораллит взаимодействует со своей питающей средой. Двигающаяся пленка раствора по мере испарения обогащается магнием — и возникают зоны роста трех минералов. От минимума магния у корня куста (кальцит) до максимума у кончиков ветвей (гидромагнезит). А по мере роста — гидромагнезит, «ушедший» от острия, растворяется обратно, вводя магний в цикл. То есть — последовательный рост имеет место в каждой отдельной точке куста, но для куста в целом — рост сугубо одновременен. Опять похоже на биологию? Еще как!

Точно такая же самоорганизация с дифференциацией по магнию вызывает рост и псевдогеликтитов — длинных прямых кальцитовых «палочек» с арагонитовой иглой внутри. Между прочим, проклятье для спелеологов. Сколько «тупиков» в перспективных местах пришлось оставить, только чтобы не ломать сплошные заросли метровых псевдогеликтитов!

Или — арагонитовая «солома», обладающая тем же проклятым свойством расти длинной, красивой, и обязательно — в узостях. Особенности кристаллографии арагонита мы уже отмечали для сталактитов. Здесь — то же самое. Умение расщепленных кристаллов арагонита «подменять» поверхностное питание поровым — и приводит к тому, что из кораллитов «выстреливаются» во все стороны длинные и тонкие сектора-соломины.

Но, конечно, самой вершины в «умении» самоорганизоваться достигают классические геликтиты — вытянутые каменные «палочки», растущие в совершенно произвольных направлениях, причудливо и произвольно изгибающиеся и ветвящиеся. На тему роста которых было сломано рекордное количество копий, и только десять лет назад Слетов, наконец, смог разобраться. Впрочем — не только он. Несколько десятилетий подряд выяснение механизма роста геликтитов и попытки вырастить in vitro хоть один были чрезвычайно популярным видом спорта. Были выдвинуты десятки теорий. Что забавно и вообще-то нетипично для подобных развлечений — так это то, что практически все эти теории оказались верны. Как постепенно стало ясно, геликтитов как таковых нет, а есть несколько десятков типов натеков чрезвычайно различной структуры и с совершенно разными механизмами образования, обладающих весьма близкой внешней формой. Только в Кап-Кутане насчитывается более десяти принципиально разных типа геликтитов. Но речь у нас сейчас — исключительно о классических геликтитах, описанных Слетовым.

Собственно механизм зарождения классического геликтита понятен не совсем. Кроме, правда, частного случая — геликтита-шпоры, о котором чуть ниже. Но дальнейшее — красиво и просто. Пакет из трех-пяти параллельных сферолитов, между ними — очень тонкий канальчик. По канальчику идет раствор, растекаясь капиллярной пленкой вокруг устья. Опять срабатывают свойства кальцита. Точка (точнее, кольцо) окончательного испарения — снаружи, а вот кольцо максимальной потери углекислого газа — еще внутри устьевой воронки. Соответственно вектора тяги пленки и скорейшего роста не совпадают, и вот это-то несовпадение начинает творить чудеса. Вектора роста наклонены к оси — значит, канал удержится узким, пакет останется слитным, капиллярные силы — достаточными для подачи раствора. Совсем же канальчик сомкнуться не может — некуда углекислому газу выходить. Вектора тяги пленки наружу — значит геликтит «чувствует» близость препятствий. И начинает от них плавно уклоняться (или скользить по их поверхности). Попала случайная песчинка в канал — сферолиты прекрасно умеют делиться, и — геликтит ветвится. А самая изюминка — в том, что принудительное питание по этому канальчику вовсе не обязательно. Стоит геликтиту начать расти — и дальше создаваемая им капиллярность сама будет подсасывать воду с поверхности в канал. Так, в зале имени Морозова известны громадные геликтиты, по полметра длиной, которые в принципе не могут иметь принудительного питания — потому, что растут на рыхлом глиняном полу. Система не только самоорганизующаяся, но и самоподдерживающаяся.

А вот с зарождением — повторюсь, что понятно только для «шпор». Последние — это геликтиты, растущие на трубчатых сталактитах — макаронах. И здесь механизм нагляден и ясен. Каждая макаронина монокристаллична, а значит — всегда имеет трещины спайности. И вот на пересечении пары таких трещин и начинает расти шпора. Само пересечение — всегда бугорок, дающий возможность испарения. Четыре чуть сдвинутых друг относительно друга блока вокруг — «затравки», на которых начинается рост в сторону максимума испарения. То есть — в двойниковой[30] позиции по отношению к исходному сталактиту. Еще до того, как может начаться ветвление образующегося кристалликтита — на первых миллиметрах — происходят два события сразу. «Отмирает» один из четырех кристаллов — потому, что система из трех устойчивее (вспомните никогда не качающиеся трехногие табуретки). И — накопившиеся к острию примеси начинают расщеплять кристаллы в сферолиты. Геликтит готов к труду и обороне.

Итак, наша следующая остановка — в той эпохе, когда пещера высохла уже настолько, что воды нет даже в пленках — она держится только в глубине тонких пор вмещающей породы. И вот теперь — вслед за льдинками заберегов, утесами сталагмитов, кустами кораллитов — наступает пора каменных цветов — антолитов. Других ассоциаций нет. Более общий русский термин «выцветы», английский «gypsum flowers», международные «antholites» и «anthodites», множество других на всех языках — все происходят от одного корня. И обозначают класс агрегатов, растущих непосредственно в порах и как бы выдавливающихся из них. Характеризующихся отсутствием конкурентного отбора между кристаллами (одна пора — один кристалл), а также тем, что рост происходит не на конце, торчащем из субстрата, а на конце, который утоплен внутри.

Разумеется, антолиты возможны только из достаточно растворимых минералов — гипса, эпсомита, тенардита, селитры.[31] Количество раствора, помещающееся в тонкой поре, просто не может удержать столько, скажем, кальцита, чтобы его хватило на что-нибудь видимое глазу.

Объяснить на словах, что такое антолит — примерно то же самое, что объяснить, что такое стакан (да простят меня Стругацкие за плагиат, но другого сравнения просто невозможно придумать). Нужно смотреть фотографию. А вкратце — это группа пучков из сросшихся нитевидных кристаллов, причем каждый пучок растет отдельно, заворачиваясь во что-то типа бараньего рога или, что более похоже, — лепестка лилии. Причем обычно он заворачивается в сторону от общего центра антолита, и с тем более крутым завитком, чем дальше от центра он находится, Получается чрезвычайно похоже именно на цветок именно лилии — круто завернутые внешние лепестки, слабее завернутые внутренние, и даже тычинки в центре — центральные пучки растут почти прямыми. И тычинки даже могут быть с «пыльниками» — прилипшими к кончикам пучков выломанными из материнской породы кусочками (вспомните про рост основанием!). Идея здесь опять же проще валенка — рост в различных порах идет с различной скоростью, причем, как правило, скорость роста довольно равномерно падает при удалении от центра. А нитевидные кристаллы в пучках между собой срастаются, и такая неравномерность «выдавливания» приводит либо к закручиванию, либо даже к расщеплению пучков. Совсем прямые они просто невозможны. Точно так же как невозможно из тюбика с зубной пастой выдавить ровную палочку — из-за неоднородности давления она обязательно закрутится.

Антолиты — одна из главных достопримечательностей пещер системы Кап-Кутан. Как гипсовые, так и эпсомитовые антолиты размером до десятков сантиметров, причем зачастую стеклянно-прозрачные, отнюдь не редкость, а местами встречаются и целые «клумбы» из них по несколько метров в диаметре. Правда, самые крупные антолиты (в зале Ямы Таш-Юрака, зале Куриной Лапы Хашм-Ойика и Змеином Промежуточной) полностью уничтожены, а ведь там были совершенно замечательные экземпляры свыше метра размером. Но и те, что остались, — весьма впечатляют.

Собственно антолиты — еще не все. В пещерах системы Кап-Кутан встречается довольно много родственных им и ничуть не менее красивых выцветов. Например — гипсовые иглы, растущие большими кустами из глины высохших озер. В некоторых кустах иглы достигают метровой длины при толщине в несколько миллиметров. А внутри самих глин — сплошь и рядом встречаются прослойки волокнистого гипса — селенита, возникающие, когда антолит начинает расти не в воздух, а в трещину. Сила кристаллизационного давления по мере роста расширяет эти трещины, «взламывая» плоский массив глины и превращая ровное озеро в кучу черепков вперемешку с кусками селенита.

Более редкие, но не менее эффектные агрегаты — не слипающиеся в пучки тончайшие нитевидные кристаллы гипса и эпсомита, космами висящие с потолка. Длиной до двух метров. Зрелище совершенно феерическое. В точности та самая паутинка из «Пикника на обочине» Стругацких, которая слабо так серебрится в углу, и то ли она есть, а то ли ее и вовсе нет. И не заметить ее вовремя — столь же гибельно. Правда — только для паутинки. Стоит быстрым шагом пройти мимо — и воздушная волна ее снесет. С расстояния в несколько метров. Из трех мест, где такая паутина была найдена, в двух ее уже нет — уничтожена неосторожными спелеологами. В третьем, слава Богу, ей ничего не угрожает — она растет в боковых нишах узкого лаза, по которому можно только очень медленно ползти. А если снесут и там — совсем катастрофа, так как это, пожалуй, единственный тип натеков, который нельзя сохранить хотя бы на фотографиях — нет в природе такого объектива и такой пленки, чтобы зафиксировать метровой длины и микронной толщины каменные «волосы». Иногда, впрочем, нитевидный гипс дает получающиеся на фотографиях полуплотные пучки — с не слипшимися, но часто растущими «волосами», Это — так называемые «гипсовые бороды». К сожалению, они были известны только из единственного зала на севере Промежуточной — и их там больше нет. Не сломали, не снесли воздушной волной. Просто штольня, пробитая в Промежуточную, изменила микроклимат — и бороды растворились.

Как известно, единство времени и пространства лучше всего чувствуется в форме приказа фельдфебеля рыть канаву от забора и до обеда. И точно так же — ряд принципиально различных свойств натеков может иметь одно и то же объяснение, причем не менее неожиданное и парадоксальное. К примеру, рассмотрим три таких закономерности:

а) всевозможные антолиты и иглы имеют любопытнейшую «привычку» расти на субстратах, неспособных поставлять материал для их роста — например, гипсовые агрегаты растут на глине или просто на известняке;

б) они же, согласно всем теориям, растут за счет фильтрации раствора сквозь поры субстрата — что по самым элементарным подсчетам скорости и продуктивности подобной фильтрации исключается категорически;

в) более или менее все прочие гипсовые образования — типа люстр и сталагмитов — тоже нарушают законы физики. При такой высокой растворимости, какой обладает гипс, погодные флуктуации не статистически запрещают многосотлетнюю стабильность состава поступающих растворов в требуемых рамках — обязаны быть и периоды интенсивной коррозии.

Казалось бы, что общего у этих трех не связанных друг с другом явлений? Только то, что во всех трех фигурируют высокорастворимые минералы. Но — очевидного физического явления, «переводящего» это свойство в столь разные формы, не просматривается.

В одной из предыдущих глав я жаловался, насколько ненаблюдательны биоспелеологи. В спелеоминералогии эта болезнь тоже есть, хотя обычно в менее острой форме. И мы более десяти лет даже не попытались систематизировать некоторые совершенно очевидные вещи. Для понимания потребовалось, чтобы спелеолог из Львова Игорь Турчинов, показывая мне пещеру Джуринская, буквально сунул меня носом в гипсовые кристаллы, которых год назад не было. И все немедленно встало на свои места.

В пещерах, имеющих несколько входов, всегда дует ветер. Зимой от нижнего входа к верхнему, летом — от верхнего к нижнему. Натеки, форма которых контролируется наличием ветра (анемолиты), были известны всегда. Но ветер — это ведь не только движение воздуха, но еще и изменение влажности. А заодно и температуры. В радиусе нескольких сотен метров от входа ветер с поверхности весьма значимо снижает влажность, подхлестывая процессы испарения, и тем самым — кристаллизации. Ветер, идущий из глубины системы, наоборот, несет с собой избыточную влагу, конденсирующуюся на стенах и легко растворяющую гипс.

В Джуринской это приводило к тому, что за сухой сезон на потолке вырастал тонкий гипсовый пушок, а во влажный он растворялся и осыпался, давая тот самый загадочный гипсовый снег, рассыпанный на полу галерей в пещерах Подолии, об образовании которого выдвигалось не меньше бредовых теорий, чем о НЛО. На Кугитанге эти формы тоже были, но не они были главным. Слегка доработанная идея прекрасно объясняла и все три вышеперечисленных феномена.

Гигантские гипсовые люстры и сталагмиты. Вспомним еще раз физику испарения и конденсации. Испарение идет преимущественно с выпуклых поверхностей и острий, и не идет во впадинах. Конденсация — строго наоборот. Возникает ориентированный сезонный массоперенос и сопутствующая перекристаллизация. А в итоге — сталагмит или люстра становятся полыми внутри, основная часть их массы выводится из прямого контакта с капелью, и — появляется своеобразный «механизм сглаживания» концентрации раствора. Сталагмит теперь начнет растворяться только если питающий раствор станет «недосыщенным в среднем». К тому же — растворение изнутри и кристаллизация снаружи превращают сталагмит в полую внутри и ветвистую «заснеженную ель», «лесами» которых и славилась в веках пещера Хашм-Ойик. Протянувшимися на километры. С «елками», достигающими десяти-двенадцати метров в высоту. И все — из-за слабенького ветерка между входами.

С антолитами — даже проще. Тот же сезонный цикл испарения-конденсации, но с участием пористого буфера. А все остальное делают капиллярные силы: загоняют конденсат в поры и вытягивают из него на поверхность все растворимые соли. В точности так же, как происходит засоление чрезмерно поливаемых почв.

Но самое интересное — так это то, что сезонный цикл делает с более рядовыми образованиями — например, просто корками на стенах. Вся конденсирующаяся во влажный сезон вода оказывается в щели между коркой и стеной. Получившийся раствор отнюдь не стекает, а впитывается в пористый гипс, далее испаряясь в сухой сезон с внешней стороны. Корка как бы отъезжает от стены, растворяясь внутри, дорастая снаружи и иногда образуя ложные стены в пещере. Это если процесс идет медленно. Если же он идет быстро, как в местах турбулентности воздушного потока (в узких «горлышках»), корочки часто отпадают, образуя целые сугробы. Поняв механизм, мы срочно приспособили сугробы из гипсовых корочек в качестве поискового признака на новые продолжения. И — одного из самых эффективных, так как картина ветров в наше время серьезно нарушена штольнями, вскрывшими пещеру, а сугробы показывают ветра, доминировавшие в недавнем прошлом.

Впрочем, осмысление концепции переменности ветра превратило и некоторые кальцитовые натеки в указатели продолжений. Уже помянутые анемолиты — изогнутые в одну и ту же сторону геликтиты или сталактиты — всегда трактовались как растущие под контролем ветра. Первое, что приходит в голову. А если ветер сезонен? Правильно. Преимущественный рост происходит в сторону, с которой дует «сухой» ветер. То есть — в сторону ближайшего входа. И — спелеолога, заинтересованного в открытиях, должно интересовать сугубо противоположное направление. Опять проведем аналогию с живой природой. Асимметричные кроны деревьев. В которых преимущественное направление ветвей задается не просто направлением ветра, а направлениями животворного (теплого и влажного) и неблагоприятного (холодного, или наоборот, иссушающего) ветров. Законы природы — они едины.

Последнее, на чем хотелось бы остановиться, завершая описание физики в минералогии пещер и переходя к описанию химии, это, пожалуй, на одном из хорошо сохранившихся и до сих пор имеющих большую популярность мифов.

Миф об аэрозольных механизмах образования некоторых типов натеков существует уже несколько десятилетий: сейчас даже трудно восстановить, кем он был впервые предложен, и на него списывают чуть ли не все наблюдаемые феномены, разобраться в которых оказывается трудно или просто лень.

Достойно удивления, с каким упорством этот миф поддерживается и сколько сил тратится на попытки доказательства абсолютно недоказуемого. Естественно, на дневной поверхности капли дождя и тумана, находящиеся в воздухе, могут переносить вещества, не умеющие держаться в воздухе сами по себе. Например, серную кислоту — кислотные дожди широко известны. Но все это — продукт деятельности человека. Источник той же серной кислоты — исключительно дымовые трубы, и до развития индустрии кислых дождей просто не было. Дождевая вода всегда была дистиллированной, способной только к растворению минералов, но уж никак не к их образованию. Единственное исключение — соли морской воды, попадающие в туман из высыхающих на лету брызг, срываемых штормовыми ветрами с гребней морских волн. Фабрик в пещерах, слава Богу, пока нет, воздух чист абсолютно. Не зря же воздух пещер используют для лечения астматиков — он чище любого горного. Штормовых ветров тоже нет. В Кап-Кутане мне известен ровно один проход, в котором ветер так силен, что может поднять пыль с пола. Но — сухую пыль, из осаждения которой кристаллы никак не вырастут.

Впридачу ко всему пещеры — в принципе очень спокойная и стабильная среда, отнюдь не способствующая образованию каких бы то ни было аэрозолей. Даже легкий туман, наблюдаемый во многих пещерах — результат вмешательства наблюдателя. Атмосфера пещер очень тонко сбалансирована, и дыхания, да и даже просто выделения тепла от одного человека хватает на то, чтобы наполнить туманом огромный зал. Не могу, конечно, поручиться, но думаю, что именно этот туман и лежит в основе мифа. Кроме, конечно, тривиальной идеи, что если нечто смахивает на иней, то и расти должно тоже из воздуха. А в условиях ненарушенной пещеры никаких следов никаких аэрозолей никем и никогда отмечено не было, да и вряд ли это возможно — никакой физической модели для их образования нет.

Немного вру — моделей предложено более одной, но бестолковых до изумления. Просто ради анекдота расскажу одну из последних, недавно появившуюся во вполне уважаемом журнале. Дабы дать читателю понять, до чего может довести привычка не думать. Потому что эта модель по количеству логических и фактических ошибок на каждое утверждение бьет все мыслимые и немыслимые рекорды. А заодно — продемонстрировать простоту применения элементарной физики для контроля гипотез. Итак, идея заключается в том, что молекулы гипса выбиваются из стен альфа-частицами, испускаемыми при распаде радона, который в большинстве пещер присутствует в слегка повышенных против дневной поверхности концентрациях. Молекулы гипса подбираются каплями тумана, и при осаждении капель на стены происходит кристаллизация. И этим механизмом объясняются чуть ли не половина гипсовых агрегатов пещер Подолии, большие полые гипсовые сталагмиты пещер Кугитанга и многое другое.

Посмотрим на предложенную идею чуть поближе. Первое соображение. Распад одного атома радона дает одну альфа-частицу, пробег которой в воздухе не превышает двух сантиметров, а способность выбить в воздух молекулу гипса сохраняется на первых миллиметрах, и то лишь при соответствующем попадании, вероятность чего менее одного процента. Учитывая эту вероятность, а также значение числа Авогадро, получаем, что для того, чтобы выбить в воздух один грамм гипса, нужно порядка 1000000000000000000000000 распадов в непосредственной (миллиметры) близости от стены. Имея в виду, что для многих из описанных агрегатов (например, гипсовый снег) скорость роста чуть ли не грамм на квадратный метр в год, получаем, что в пещере должен быть такой радиоактивный фон, что человек помрет в ту же секунду. Как в эпицентре атомного взрыва. Второе соображение. При каждом распаде радона образуется, причем именно в аэрозоле, атом свинца, полония или висмута. Словом, тяжелых металлов. Учитывая вероятности и соотношения атомных весов, на один грамм перенесенного по воздуху гипса придется около трехсот грамм образовавшейся в воздухе смеси этих металлов. То есть — описываемые агрегаты должны получаться не гипсовыми, а свинцовыми с совсем малюсенькой примесью гипса. Пожалуй, достаточно.

В начале главы я уже отмечал, что спелеоминералогия занимается практически только минеральными агрегатами, но не самими минералами, разнообразие которых в пещерах весьма невелико. В общем случае это верно, но в отношении уникальных пещер, и, в частности, пещер системы Кап-Кутан — не совсем. В этих пещерах встречается большое количество минералов, представляющих серьезный интерес, причем не только для минералогии пещер, но и для минералогии в целом.

Не буду описывать всю чуть ли не полусотню найденных в Кап-Кутане минералов, сделавших эту систему второй в мире по минеральному разнообразию, и остановлюсь только на самых интересных и показательных.

Первая интересная находка было сделана только в 1985 году, опоздав почти на десять лет. Пещера Промежуточная сыграла со всеми нами шутку такого свойства, что до сих пор смешно и немного стыдно.

Немного выше я уже распространялся про существовавшую в недавнем прошлом моду валить на гидротермальные процессы все то, что сейчас валят на аэрозоли, и кое-что еще. Кораллиты и геликтиты Промежуточной были настолько необычны, что вызвали достаточно естественную для того времени реакцию многих исследователей срочно объявить ее гидротермальной пещерой. Долго и доблестно боролись мы на всяких конференциях и в научной периодике с этой ерундой. Пока не обнаружили, что гидротермальная активность в пещере все-таки была. Правда — существенно раньше, чем образовались все те натеки, о которых шел спор. Они-то абсолютно нормальные, и к термальному процессу никакого отношения не имеют.

Причем следы гидротермальной активности и образовавшиеся в то время натеки в Промежуточной видны настолько явственно, что, пожалуй, это чуть ли не самая показательная из гидротермально обработанных пещер мира. И мимо этих следов можно пройти, не заметив их, только в двух случаях: когда человек слеп и когда он вообще никуда не смотрит, даже под ноги.

Как это ни прискорбно, но именно второй вариант и имел место быть. Красивые залы пещеры со всякими сногсшибательными натеками — это одно. В них хочется ходить, смотреть и изучать. Галереи, по которым к ним нужно идти — совсем другое. Красот в них нет, жарко, душно. Хочется побыстрее дойти до красивых мест. Никому просто и в голову не приходило присмотреться к пустым каменным стенам или пошарить на полу. Как позднее обнаружилось, в экспедиции 1981 года, когда мы брали с собой Степанова и я ему сам показывал Промежуточную, мы с ним именно ходили ногами (в прямом смысле) по роскошным крупным кристаллам флюорита — минерала для пещер чрезвычайно редкого и, как тогда считалось, во всех случаях имеющего гидротермальное происхождение. Чрезвычайно приметного ярко-фиолетового цвета. А такие цвета в пещерах практически никогда не встречаются.

И — для того, чтобы мы все это заметили, потребовалось, чтобы меня в этот флюорит сунули носом. Для полноты картины — не иначе, как Степа Оревков, спелеолог спортивного-топосъемочного толка, принципиально не интересующийся никакой геологией. Просто когда его с напарником занесло на топосъемке в очередной тупик и напарник затеял там отрисовку пройденного, Степа с нечего делать заинтересовался, почему бы это все камешки под ногами такие прозрачные и фиолетовые. А заинтересовавшись — взял образец, привез в Москву и спросил меня. После чего и началось нормальное исследование «пустых» галерей, и находки посыпались как из рога изобилия.

Что там флюорит! Его, в конце концов, было достаточно мало, а вот то, что никто не замечал, что стены почти всех больших «пустых» галерей инкрустированы реликтовыми кристаллами заведомо гидротермального кальцита размерами до нескольких метров, да еще покрытыми металлически блестящими «зеркалами» из рудных минералов — позорище чрезвычайное. В обнатеченных галереях понятно — там все эти штуки спрятаны под современными натеками, но здесь они в такой степени на виду, что яснее просто не бывает. Словом, единственным оправданием подобной ненаблюдательности может быть разве что соображение классика физиологии Павлова, что пока в голове нет идеи — факты не видны.

Все составляющие спелеологии построены на парадоксах. Пещера опять побила нас нашим же оружием, заставив изучать следы гидротермальной активности и хитро запрятав именно среди них следы гораздо более интересных процессов так, что потребовалось еще почти семь лет, чтобы стало более или менее понятно хотя бы с чем мы имеем дело.

Несмотря на множество любопытных находок, хорошей интерпретации они долго не поддавались. Еще в 1985 году мы нашли первый странный минерал. При проползании по шкурничку между залом Варан и залом Водопадный волей-неволей приходилось задевать локтем гипсовые натеки типа крупных почек на стенке. И натеки от этого рушились. Гипсовой была только верхняя корочка, а внутри гипс был замещен чем-то другим. Вероятно, мы бы этого в жизни не заметили, не будь на полу шкурничка озера. А падающие в воду кусочки не тонули. Причем не просто плавали, а по типу пенопласта. И на ощупь были похожи на пенопласт! Что для минералов, то бишь камней, совсем даже не характерно.

Мы до сих пор не довели до ума исследование этого минерала, заведомо являющегося новым — мы любители, и получив ту сумму информации, которая наш интерес удовлетворила, продолжать дальше не стали, просто передав образец музею ВИМСа. А полученная информация была очень и очень интересной. Мы имели очень плотную и очень пористую путаницу из тончайших волокон даже не одного минерала, а двух, причем — силикатов состава, категорически исключающего их образование при температурах, допустимых даже для гидротермальных пещер. То есть — полная чушь получается! Забавно, но мы практически сразу выдвинули правильную гипотезу о том, что здесь без каких-нибудь бактерий не обошлось. Но смотрели, конечно, совсем не туда.

Второй звонок прозвенел, когда мы откопали район Зеленых Змиев в Промежуточной — и там вперемешку с нормальными росли натеки из совершенно удивительных минералов, к тому же окрашенных в чрезвычайно редкий для пещер зеленый цвет. Два из них определили почти сразу — соконит и фрепонтит. Оба тоже силикаты, но из той группы, которая особо высоких температур не требует. Но — требует исходных материалов, напрочь в пещере отсутствующих. К тому же — первый из них никогда и нигде не встречался иначе, чем в виде тонких примесей в глинах, а здесь — крупные мономинеральные агрегаты. А второй и вовсе известен из менее чем десятка мест на Земле.

Стало совсем очевидно, что химия в Кап-Кутане даже не просто весьма своеобразная, но скорее уникальная, и даже какая-то непостижимая.

Находкой, которая должна была все расставить на свои места, стало опять же обнаружение флюорита, но уже не гидротермального, и даже не просто образовавшегося в «нормальных» условиях, а образовавшегося очень недавно и очень быстро. Кристаллы размером до миллиметра были рассыпаны на поверхностях кальцитовых геликтитов и гипсовых кристаллов. Естественно, всего в нескольких залах. Если бы обнаружилось, что мы проворонили и такую вещь, я бы бросил спелеологию. Но углядеть эти кристаллы было действительно трудно.

Химически флюорит — фтористый кальций. То, что кристаллы росли на гранях гипсовых кристаллов, подверженных сезонным изменениям, давало возраст не более пятидесяти лет. В воде он растворим очень плохо и единственный способ образования этих кристаллов с такой скоростью — тройное взаимодействие гипсовых и кальцитовых натеков, содержащих кальций, пленки воды на их поверхности и плавиковой кислоты в воздухе. Плавиковая кислота — штука жутко агрессивная, и ее подток из глубины по трещинам просто невозможен — она бы прореагировала со стенками вся, причем очень быстро. Следовало сразу же задуматься, откуда она может взяться, но опять-таки этого сделано не было. Тем не менее, выстроилась некоторая концепция о присутствии в пещере сильных кислот. Доказать ее прямым способом невозможно — плавиковую кислоту в малых концентрациях никакой анализ не берет, но косвенных данных уже хватало.

Второй конец палки — то, откуда берутся кислоты, оказался прост. Решение давно уже свербило в носу, скрипело на зубах и валялось под ногами. И то, и другое, и третье в самом буквальном смысле. Но для того, чтобы все это выстроилось в одну цепочку, ни у кого из нас мозгов не хватило. Для начала нужно было поверить в совершенно сумасшедшую теорию проработки пещер на серном цикле, которую мне еще в ранге гипотезы рассказал на перекуре между заседаниями международного спелеологического конгресса ее автор — Паоло Форти, один из лучших спелеоминералогов мира. А еще нужно было сообразить, что Форти зацепил не просто некоторый конкретный механизм, совершенно невозможный в Кап-Кутане (нужны были очень большие озера), а нечто гораздо более универсальное, могущее проявляться в совершенно различных ипостасях.

Идея была проста, как все гениальное. В природе существуют две совершенно особые группы бактерий — сульфатредуцирующие и сероокисляющие. Первые умеют разлагать минералы — сульфаты и сульфиды, выделяя газ сероводород. Вторые умеют из сероводорода делать серную кислоту. Которая, реагируя уже по собственной инициативе с известняком (карбонатом кальция), дает гипс (сульфат кальция). Который опять может быть пожран бактериями, и так далее.

То есть, если занести в пещеру достаточное количество серы, а также культуры этих бактерий (нужно еще некоторые мелочи, типа органики, железа, марганца, но этого во всякой пещере хватает), и пойдет циклический процесс, построенный на сере и превращающий известняк в гораздо более растворимые вещества. И — пещера, в которой все вышеописанное есть, может наращивать свои объемы очень быстро, практически без участия воды.

Мы давно уже заметили, что потревоженные рукой стены пещер начинают пахнуть сероводородом. Равно как и то, что вообще все стены Кап-Кутана, не покрытые натеками, покрыты очень специфической субстанцией — чрезвычайно пушистой и окрашенной в ярко-красные цвета глиной. Все это по традиции валилось (увы, и нами) на гидротерму, пропитавшую известняк вокруг пещеры рудными минералами. Конденсирующаяся вода растворяет известняк и стекает тонкой пленкой, оставляя «на месте» привнесенные гидротермой силикаты и сульфиды. А те в свою очередь окисляются, выделяя и сероводород, и красные окислы железа. Глинка эта в просторечии (хотя мы сейчас это вводим в качестве вполне научного термина) называется «охерь», ибо красная как охра, да не охра. А от того, что в нее намешано, так и просто охереть можно.

До некоторых пор это почти все объясняло, но после идеи Форти все самые разнообразные вещи связались воедино. Если в пещере действительно работают бактерии, то:

— Охерь должна пахнуть сероводородом — имеем.

— В охери должен образовываться и сыпаться вниз гипсовый песок — имеем.

— Висящие на стенах реликты гигантских кристаллов гидротермального кальцита должны не просто растворяться, а переходить в гипс — мы как раз долго удивлялись гипсовым оторочкам вокруг них.

— Серная кислота должна растворять рассыпанный по полу «старый» флюорит, а также флюорит, высыпающийся из прожилков в известняке. Что и наблюдается — весь такой флюорит сильно растворен.

— При растворении флюорита серной кислотой выделяется плавиковая кислота — имеем.

— При реакции плавиковой кислоты с силикатами, содержащимися в охери, кремний и алюминий захватываются в легко растворимые и даже летучие соединения. При достижении газами или растворами с этими соединениями имеющихся в некоторых уголках свинцово-цинковых сульфидных жилок, на них должны образовываться силикаты, обогащенные свинцом и цинком — имеем (соконит, фрепонтит и некоторые пока не определенные минералы).

— И многое, многое другое.

Объяснялись и другие странные явления — например, почему приколоченные к потолку алюминиевые топографические бирки могут полностью исчезнуть за два-три года, а на их месте окажутся гроздья стеклистых сферолитов аллофана (гидроокись алюминия). Плавиковая кислота съедает защитную окисную пленку на алюминии, и он немедленно начинает «ржаветь». И срок жизни фотоаппарата под землей, исчисляемый несколькими месяцами, и свойство лестниц, собранных на стальном тросе, рваться так часто, что нам пришлось перейти на использование лестниц, собранных на тянущемся как сопля капроновом шнуре, и всякие разноцветные поросли на валяющихся старых батарейках, от которых у человека, разбирающегося в химии, волосы дыбом встают — все вставало на свои места.

То есть — за немногими исключениями оказались одновременно объяснимы все химические фокусы пещеры. Оставалось найти колонии бактерий и оценить по их размерам, могут ли они давать такие мощные эффекты.

Вот здесь и возник вопрос. Предложенный Форти вариант возможен только в пещерах с затопленным нижним этажом. Сероокисляющие бактерии могут быть обнаружены где угодно, в том числе и в охери, но все сульфатредуцирующие бактерии — анаэробны, то есть они не могут жить в присутствии газообразного кислорода. Обычно они живут в воде, с которой в Кап-Кутане большая проблема. Да и если бы где-то на нижних этажах и были бы озера с колониями сульфатредуцентов, запах сероводорода чувствовался бы повсеместно. То есть — было абсолютно очевидно, что серный цикл работает, но самой его «машины» не просматривалось. Эстафету приняло следующее за нами поколение спелеоминералогов. В 1993 году ребята из студенческой группы Виктора Коршунова предложили рассмотреть вариант, что именно охерь и является местом обитания и тех и других бактерий, но что сульфатредуцирующие живут «внутри», и тем самым отрезаны от кислорода воздуха колониями сероокислителей, живущих в верхнем слое.

Доводить модель до ума пришлось совместными усилиями. И все сработало. Частичную разомкнутость цикла (гипс уносится конденсирующейся водой, и тем самым нужен компенсирующий источник серы) восполняли включения битумов в известняке, а также гипс из перекрывающих известняк гипсоносных толщ в сочащихся по трещинам водах. Все механизмы работали.

Теперь объяснился даже цвет охерей — красный с чернотой верхний слой, желтый средний и черный нижний. В биохимический цикл сероокисляющих бактерий, живущих в верхнем слое, в обязательном порядке входят железо, дающее желто-красные цвета, или марганец, дающий черный цвет. Эти бактерии способны улавливать их из растворов и накапливать в себе. И то, что отвалившиеся с потолка корки охерей быстро теряют цвет, — объяснялось именно тем, что при гибели колоний железо и марганец, присутствующие в виде растворимых соединений и удерживаемые только живыми клетками, немедленно уносились водой. Даже то, что известняк под охерями был на несколько сантиметров в глубину разрыхленным, оказалось совсем даже не гидротермальным эффектом, как раньше думали, а эффектом частичного проникновения колоний сульфатредуцентов в толщу известняка.

Лучшее мерило любых теоретических построений — эксперимент. И он был поставлен. Та же группа Коршунова взяла с многих мест пробы охерей и попыталась на специальных питательных средах вырастить из них чистые колонии тех и других бактерий. Это была рискованная затея — идентификация подобных бактерий обычно занимает месяцы, да и очень часто встречаются новые виды — словом, все шансы были за то, чтобы сил и энтузиазма студенческой группы не хватит. А хватило. Колонии дружно взошли, и бактерии оказались даже не просто известными, но чуть ли не самыми распространенными, и их определение не составило никакого труда.

Возникает любопытный вопрос. Насколько атмосфера, в которой присутствует сероводород, серная и плавиковая кислоты, да еще и четырехфтористый кремний, безопасна для здоровья спелеологов — вроде бы все эти вещества страшно ядовиты?

На самом деле не особенно. Плавиковой кислоты и четырехфтористого кремния, возникающего при ее реакции с остаточным материалом в охерях, в воздухе чрезвычайно мало — они настолько агрессивны, что немедленно (в пределах минуты) реагируют со всем окружающим, а скорость их поступления более или менее понятна и низка. В самых фтористых районах системы (например, районе Зеленых Змиев), количество «старого» флюорита на полу — единственного источника плавиковой кислоты — не превосходит килограмма на квадратный метр, возраст его россыпи не менее миллиона лет, а растворено не более пятой части его количества. То есть — в самых «опасных» участках на квадратный метр пола пещеры за миллион лет образовалось около ста грамм плавиковой кислоты. Пересчитав на время пребывания спелеологов в пещере, получаем исчезающе малые и совершенно не опасные цифры.

Сероводород поопаснее, но в нормальных условиях он за пределы охери не выходит, да и опасные его концентрации просто чувствуются по мощному запаху. А то, что получает спелеолог за месячную экспедицию, примерно соответствует тому, что он вдохнет, разбив на сковородку одно тухлое яйцо.

С серной кислотой еще проще. Она не летуча и потому, если охерь не кушать, попадает только на кожу, причем в абсолютно не опасных количествах. Кушать охерь, правда, приходится — она вездесуща — но весьма понемногу. И это уже не так безобидно. Хотя дело тут скорее даже не в серной кислоте, а в том, что местами в охерях все-таки немало гидротермальных продуктов, в том числе минералов, содержащих весьма не безобидные металлы, вплоть до свинца и ртути.

Так что страхи по поводу того, чем мы в пещере дышим, не обоснованы совершенно. Но — разумная осторожность в районах с хорошо сохранившимися гидротермальными продуктами — абсолютно необходима. А при наличии оной — порядок, и залог тому — например, мое собственное здоровье, на котором почти двадцать лет экспедиций в Кап-Кутан отразились только в лучшую сторону.

Забавно, но, как я уже отмечал, все эти перипетии вокруг охерей были абсолютно излишни: в отличие от геологов и минералогов, для биологов было абсолютно очевидно наличие чего-либо в этом роде. По зияющим дырам в кормовой цепи биоценоза пещер. Чрезвычайно прискорбно. Спелеология тем и приятнее других наук, что в ней еще не совсем потерялось из-за чрезмерно узкой специализации понимание того, что все в природе взаимосвязано и что нельзя изучать минералы отдельно, а животных отдельно. И вместо привноса узкой специализации из других наук очень хотелось бы видеть некий органичный сплав, в котором подобные «очевидности» не терялись бы на долгие годы.

Микробиологические аспекты геологии и минералогии пещер только недавно начали изучаться, и похоже, что скоро станут одним из важнейших и интереснейших направлений. Вероятно, что описанный вариант серного цикла отнюдь не уникален для Кап-Кутана. Сходные с охерью субстанции имеются, например, на верхних этажах пропасти Снежная на Кавказе и в нескольких других пещерах.

Причем серным циклом дело не ограничивается. Чуть ли не во всех пещерах, и даже в катакомбах Подмосковья, образуется исключительно любопытная субстанция, называемая лунным молоком, или горным молоком, натеки консистенции примерно воска, при сильном нажатии превращающиеся в совсем жидкую белую кашицу. Полвека назад ее трактовали как загустевший коллоидный раствор кальцита, но за последние двадцать лет обнаружилось, что в большинстве исследованных случаев без деятельности бактерий также не обошлось. Причем следы бактериальной активности совершенно явственны, но что за бактерии поработали, кажется, до сих пор не выяснено.

Что любопытно — еще в античные времена отмечались лечебные свойства лунного молока, и чуть ли не Гален всячески его пропагандировал как средство от довольно многих болезней. И, похоже, что это действительно так — когда мы еще в студенческие времена заинтересовались лунным молоком из Никитской катакомбы, мы были поражены, насколько его структура и химический состав похожи на уникальные лечебные грязи Крымских лиманов (типа озера Саки). Тот же спутанно-волокнистый каркас из нитевидных кристаллов гипса и кальцита, заполненный высокожелезистым коллоидом, обогащенным всевозможными микроэлементами, да еще и с какими-то органическими примесями. Ни в коем случае не призываю пробовать — лунного молока в природе существенно меньше, чем идентичной ему вышеуказанной грязи, а свойства должны быть чрезвычайно близки. Возможно другое. Пещеры — система простая и потому легко моделируемая. Вполне реально создать искусственные условия роста минерально-бактериальных субстанций типа лунного молока, причем с управляемыми свойствами. Это было бы гораздо интереснее.

Еще раз вернувшись к нашим баранам, то бишь минералам пещеры Кап-Кутан, стоит отметить, что далеко не все найденные минералы исследованы. Пещерному минералогу каждый раз приходится решать для себя нравственную задачу: брать или не брать образец для исследования или для эталонной коллекции. Натеки — штука слишком красивая и слишком редко встречающаяся, чтобы рушить их для удовлетворения собственного любопытства или страсти коллекционирования.

В обычных спелеологических кругах бытует мнение, что при проведении спелеологических экспедиций из пещеры нельзя выносить ничего, кроме фотографий, а если пещера интересна минералогически — то нужно запустить в нее команду профессиональных ученых с общепризнанным авторитетом, чтобы они сделали все сборы.

Против первого тезиса возразить трудно — людей, интересующихся минералогией, среди спелеологов хватает, но способных провести систематическое исследование — единицы. Образец же, отобранный абстрактно взятым спелеологом, практически наверняка разрушится еще в пещере за отсутствием упаковки и навыков транспортировки, а если вдруг и доедет — поваляется лет десять на серванте, а потом отправится на помойку. Чего допускать нельзя категорически.

Второе же соображение неверно в корне. Во-первых, минералог, не являющийся спелеологом, будь он трижды доктором наук, видел в своей жизни одну, две, максимум три пещеры, причем все уникальные — в другие он не полезет. У него нет и не может быть системы ориентиров в уникальности тех или иных образований. У него на глазах не разрушались красивые залы — а ведь подчас достаточно отломить пяток натеков, чтобы изумительной красоты подземный дворец превратился в рудник. И наконец, то, что мы неоднократно испытывали на собственной шкуре, — красота некоторых натеков, представляющих весьма слабый научный интерес, может полностью затмить собой не очень красивые, зато совершенно уникальные. Для того чтобы замечать их, нужно так привыкнуть к красотам, как это возможно только для опытного спелеолога.

Более того — минералогия пещеры теснейшим образом связана с ее геологической историей, флорой и фауной. Вероятно, описанная выше история с серным циклом достаточно хорошо иллюстрирует, что узкому специалисту в минералогии пещер делать нечего.

В нашей команде выработалось собственное понимание этих проблем, и, соответственно, собственный стиль действий. Не скажу, что он так уж уникален — как я понимаю, у исследователей практически всех уникально красивых пещер есть нечто подобное, но почему-то держится «за пазухой». По моему разумению, это — совершенно страусиная политика, ни к чему хорошему, кроме плохого, не приводящая — каждой новой команде, откопавшей интересную дыру, приходится все постигать на собственных ошибках, что для пещеры далеко не всегда полезно.

Мы считаем, что образец может быть взят только при одновременном выполнении следующих условий. Первое. Образец может быть взят только с такого места, где вероятность его уничтожения (например, сшибания чьей-либо головой) достаточно высока, или же — с такого, где он валяется отломившийся и упавший. Если образец, который берется, представляет собой нечто большее, чем маленький кусочек для анализа, то его допустимо брать только с расчищаемой тропы. Второе. Должна быть полная гарантия, что образец будет вынесен и довезен. Если это — не просто аналитический материал, должна быть обеспечена гарантия его попадания в крупную коллекцию типа музейных, открытую для изучения всеми желающими. Третье. Должно быть понимание, зачем образец отбирается.

Последнее необходимо пояснить. Обычно в геологии и минералогии образцы берутся по первому подозрению, что там может оказаться что-то новое. В пещерах так нельзя. Образец следует брать не с подозрением, а с уверенностью в новом, причем только в том случае, если это новое нельзя понять неразрушающими способами. И более того — желательно составить некоторые представления о том, чем это может оказаться, и брать образец уже под готовую программу его лабораторного изучения.

Разные команды действуют слегка по-разному. За рубежом сейчас популярна аппаратура для предварительного анализа на месте по спектрам люминесценции. У нас такой аппаратуры нет, и нам пришлось восстановить методики начала века экспресс-анализа минералов методами прокрашивания и травления поверхности. Во всяком случае, суть одна — всемерное использование неразрушающих экспресс-методов и взятие минимального количества образцов для принятия или отвержения уже готовой гипотезы.

У читателя могло сложиться впечатление, что мы против сотрудничества с профессиональными минералогами. Это глубоко не так. Без их знаний, без их аппаратуры, без их возможностей обойтись нельзя. Мы сотрудничаем с несколькими музеями, и еще более тесно сотрудничаем с отдельными их сотрудниками — так, Дмитрий Белаковский из Минералогического музея Академии наук регулярно участвует в наших экспедициях. Просто нас интересует гораздо более широкий круг вопросов, чем того же Белаковского, но те вещи, которые оказываются в пределах его компетенции — он решит и сделает гораздо лучше любого из нас.

Собственно, я все это излагал, чтобы читателю стало понятно, почему самые интересные минералы, найденные в Кап-Кутане, остались не исследованы совсем. А их немало.

Приведу в качестве примера один из шести не определенных до сих пор минералов — тот, про который нет ни одной идеи, чем он может быть. Кустик кристаллов, самый большой из которых — размером примерно с фильтр от сигареты. Растет в самом центре огромного и невероятно красивого куста кальцитовых геликтитов в галерее ОСХИ. Блеск этих кристаллов многократно сильнее, чем любых других в пещере, так что мы впервые обратили на них внимание именно из-за блеска. Сверкающий кустик был виден даже при очень слабом свете уже с пятидесяти метров. При близком рассмотрении прекрасно видно, что кристаллы, просто по своей форме, не могут быть ни одним минералом, известным в Кап-Кутане. Более того — ни одним минералом, известным в пещерах мира. Ни один минерал, обладающий такой формой кристалла (например, скаполит), по своим условиям образования в пещерах встречаться не может. Этот кустик кристаллов висит на своем месте. Иметь такую роскошную загадку гораздо приятнее, чем добавить к списку минералов пещер еще один, а потом долго раскаиваться в порушении такой красоты. И мы — будем ждать, пока не найдем еще один такой кустик. В допустимом для отбора пробы месте.

Вполне естественно, что описанный подход к минералогическим исследованиям не совершенен, — достаточно часто весьма интересные минералы вызывают только легкое подозрение, и потому не исследуются.

Так, мы чуть ли не пять лет подряд прицельно искали в пещере эпсомит (водный сульфат магния). Судя по химическому составу воды в некоторых озерах, он должен был быть не особо редким минералом в Кап-Кутане, но как-то все не попадался в руки. Найден он был опять-таки случайно, хотя предсказать именно такой способ его нахождения было легко. Андрей Марков, отдыхая во время топосъемки в одном из верхних лабиринтов Кап-Кутана Главного, заинтересовался обсосанным видом висящих над головой кристаллов, и ради интереса тоже пососал один. Потом долго плевался — у эпсомита чрезвычайно неприятный, да еще и жгучий, вкус. А все было просто до чрезвычайности. Эпсомит еще более растворим, чем гипс, и потому растет полностью аналогично гипсу, но в несколько более сухих местах. Точно такие же корки, мелкие люстрочки, антолиты, иглы. Единственное визуальное отличие — то, что поверхность кристаллов эпсомита выглядит всегда обсосанной (у гипса это тоже бывает, но редко) из-за его чрезвычайно высокой растворимости и гигроскопичности. Эта обсосанность позволила его обнаружить, и она же долгое время препятствовала обнаружению, скрывая небольшие различия в форме кристаллов.

Точно так же от нас долго скрывался церуссит — карбонат свинца. Тоже было понятно, что он должен быть — геохимия пещеры этого прямо-таки требовала, но где и как — тот еще вопрос. А растет он в северных районах Кап-Кутана вперемешку с арагонитом, от которого по форме кристалла практически не отличается. Прошла пара лет, пока мы обратили внимание, что остатки арагонитовых кустов в одном из залов хрустят под ногами гораздо громче, чем в соседних. На чем он и попался — особо громкий, специфического тембра хруст при раздавливании является одним из главных его диагностических признаков.

И точно так же от нас до сих пор скрывается карбонат стронция — минерал стронцианит. Про который понятно даже не только то, что он есть в пещере, но даже и то, в каких районах его следует искать. Однако прошло уже пять лет, а находки так и нет. Стронцианит визуально еще сложнее отличим от арагонита, чем церуссит, а выкашивать все арагонитовые газоны опять же не хочется.

Рано или поздно попадется все. В том и есть еще одно преимущество существования спелеологии как науки любительской, что спешить некуда. Диссертация не уплывет, потому что ее и так не будет, конкуренты открытие не перехватят, потому что они не конкуренты, а друзья и коллеги — так что ни одного основания для спешки нет. Спустимся с пригорка медленно-медленно и переоплодотворим все стадо.