Замечательные геологические явления нашей страны

Тюя-муюн

Полвека тому назад с северных предгорий Алая в лабораторию Геологического комитета в Ленинграде был доставлен кусок известняка с вкрапленностью зеленовато-желтых чешуек медной руды.

Красивый, не известный до того времени минерал приняли за медную руду потому, что в Средней Азии часто встречаются зеленый малахит и синий лазурит — окисленные руды меди. Их добывали в средние века и еще раньше, о чем говорят так называемые китайские выработки.

Пробитые ручным (способом, повидимому, с помощью железных клиньев, такие выработки оказались и на известняковом гребне Тюя-муюн в предгорьях Алая, где был найден новый зеленовато-желтый минерал.

Исследования желтых пластинок нового минерала в лаборатории показали, что это не медная, а урановая руда, в которой содержится окись урана.

Этим открытием очень заинтересовались, так как в рудах урана всегда есть радий, и в пещерах Тюя-муюна, стенки которых были покрыты коркой известняка с вкрапленностью желтого минерала, начали добычу радиевой руды.

Мраморовидные известняки Тюя-муюна выдаются в виде узкого гребня из зажимающих их углистых, кремнистых и глинистых сланцев. Основание известнякового гребня уходит на неисследованную глубину и остается пока нам неизвестным. Длина гребня 6–8 км, а ширина в среднем около 600 м. Вытянутый по широте гребень с почти отвесными склонами пересекается ущельем р. Ара-ван глубиной около 300 м.

Район предгорий Алая, где лежит гребень Тюя-муюн, имеет характер полупустыни; количество осадков, выпадающих в течение года, не более 400–500 мм. Однако дожди идут почти исключительно в марте и апреле, а потому в этот период создаются хотя и кратковременные, но обильные потоки воды.

В далеком прошлом, повидимому, климат в этих местах был более влажным и теплым, и на гребень Тюя-муюн выпадало гораздо большее количество осадков, чем в наше время. Как мы увидим ниже, талые снеговые воды и дождевые потоки послужили причиной образования в Массиве гребня Тюя-муюн большого количества пустот.

В некоторых из таких пустот, на их стенках, образовались скопления особого вида породы — «рудного мрамора», пронизанного жилками и вкрапленностью зеленовато-желтого минерала, о котором было сказано выше, названного тюямунитом. Удлиненные, уходящие в глубь массива скопления «рудного мрамора», покрывающие стенки трубчатых пустот, получили название жил.

На небольшом пространстве, длиной около 2,5 км и шириной 600 м, было найдено несколько таких жильных образований. Наибольшее значение имела Главная жила, но кроме нее был разведан ряд других.

Исследование жил Тюя-муюна показало, что они образовались путем заполнения рудной массой и баритом уходящих вниз вертикальных или наклонных и изломанных каналов — трубок — в известняковом массиве гребня.

Тюямуюнский гребень, прорезанный ущельем Танге.

Вид на юг из долины р. Араван

Фото Д. И. Щербакова

Объяснение происхождения трубок и процессов заполнения их рудным веществом имело очень большое значение для определения возможных запасов руды и надежности всего месторождения; оно оказалось возможным лишь после изучения всех минеральных образований, покрывающих стенки пещер и трубок. Только после того, как было установлено, что стенки пустот сперва: были когда-то покрыты шестоватыми натечными корками кальцита, стала ясна причина образования полостей в массиве Тюя-муюна, так как подобные отложения образуются в пустотах, связанных с растворением толщ известняков поверхностными и отчасти грунтовыми водами. По своей форме и происхождению пещеры и трубки Тюя-муюна относятся именно к таким, как их называют, карстовым пустотам.

Процесс образования карста рисуется обычно в таком виде. В зоне поглощения поверхностных вод, богатых углекислотой, происходит растворение известняка и возникают большей частью колоколообразные пустоты — пещеры. Когда воды спускаются сравнительно быстро по трещинам вниз, размывая и растворяя известняк, образу; ются вертикальные или наклонные трубки диаметром до нескольких метров; в местах поворотов или колен они; расширяются в колоколообразные пещеры. Трубки мо: гут на глубине оканчиваться слепо пещерой, сетью узких. трещин — в массиве известняка или в зоне постоянного, спокойного течения переходить в горизонтальные ходы. Нижние пещеры, большей частью колоколообразной формы, соединяются между собой наклонными ходами; они обычно завалены упавшими сверху обломками и целыми глыбами камня. Нижние пещеры служат связывающим звеном между вертикальными трубками и самыми глубокими карстовыми образованиями — горизонтальными ходами. По горизонтальным ходам, лежащим на уровне грунтовых вод, нередко текут ручьи и даже реки; выходя в пониженных частях рельефа на поверхность земли, горизонтальные ходы, по которым текут ручьи, дают источники воды.

Карстовые образования развиваются в определенной последовательности, в течение достаточно длительного времени. Зрелый карст должен иметь все элементы — верхние пещеры, вертикальные трубки, нижние пещеры и горизонтальные ходы, которые не должны оканчиваться слепо.

В отличие от обычных грунтовых вод карстовые воды могут резко менять свой уровень, и иногда давно высохшие пещеры после ливня неожиданно заполняются водой.

Устья карстовых трубок в известняках Тюямуюнской гряды

Фото Д. И. Щербакова

Достигая больших глубин, карстовые воды нагреваются и всегда теплее поверхностных; с углублением через каждые 100 м их температура повышается на 2–3°.

Как известно, уровень грунтовых вод зависит не только от количества выпадающих осадков, проницаемости горных пород и тому подобных условий, но также и от высоты уровня рек данного района. По мере пропиливания реками своего русла и снижения их поверхности понижается и уровень грунтовых вод.

Поэтому наиболее характерные формы карстовых пустот соответствуют определенным уровням рек, показателями которых, как известно, являются речные террасы.

Когда вследствие понижения уровня грунтовых вод или изменения климатических условий карстовые пустоты высыхают, в них начинается процесс заполнения минеральным веществом. Из просачивающихся по мелким трещинкам в потолке пещер растворов начинает выделяться карбонат, образующий спускающуюся вниз известняковую сосульку-сталактит, который с течением времени становится все толще и толще.

Неуспевшая испариться с поверхности сталактита вода падает на дно пещеры, и на этом месте постепенно наращивается известняковый! столбик — сталагмит. Он делается все выше, пока, наконец, сливается со сталактитом, образуя колонну, подпирающую потолок пещеры.

Так постепенно происходит с помощью воды заполнение пустот, образованных ею же в массивах известняковых гор.

Полости Тюя-муюна начинаются обычно верхними пещерами, имеющими сообщение с поверхностью через извилистые, ветвящиеся ходы. Таковы, например, Желтая и сверкающая при свете фонарей Баритовая пещеры. Вследствие размывания Тюямуюнского гребня эти верхние пещеры в наше время находятся, конечно, гораздо ближе к поверхности, чем в эпоху образования их.

От верхних пещер в глубь массива идут вертикальные или коленчатые трубки, резко меняющие свое направление в зависимости от трещиноватости известняка. В местах переломов и изгибов они расширяются. Часто встречаются также вертикальные шахты («органные трубки»), отличающиеся большими размерами.

На глубине 83 м Главная жила начинает в некоторых местах расширяться. Небольшое раздутие ее в этой зоне носит название Белой пещеры, а. с глубины 114 м начинается обширная колоколообразной формы Нижняя пещера, достигающая в ширину 8 м. От верхней части Нижней пещеры уходит вверх на неизвестную высоту органная трубка, на стенках которой нет никаких отложений руды.

Кроме формы, типичной для карстовых пустот, на происхождение трубок Тюя-муюна указывает еще та связь, которая наблюдается между ними и речными террасами его района.

Самой верхней террасе правого берега р. Араван, образование которой происходило в эпоху, когда уровень реки задержался в течение длительного времени на одной высоте, соответствуют верхние пещеры — Желтая, Баритовая и др., образование которых происходило при постоянной высоте уровня грунтовых вод в течение длительного периода времени. Затем р. Араван стала быстро пропиливать русло и углубляться; с понижением реки стал снижаться и уровень грунтовых вод, расширение верхних пещер прекратилось, и вода стала уходить по трещинам вниз, образуя вертикальные, коленчатые и органные трубки.

Схематический широтный разрез через Тюямуюнскнй гребень и ущелье Танге (по А. Е. Ферсману). Картина вероятных и возможных форм карста на глубинах в связи с различными уровнями речных террас (базисами эрозии).

Образование Нижней пещеры происходило во время новой остановки понижения уровня грунтовых вод, которой на поверхности соответствует образование террас в ряде мест Восточной Ферганы, когда временно остановилось пропиливание поперечных долин. Еще ниже в долине Аравана имеется резко выраженная терраса, которой на не достигнутой разведками глубине в пустотах Тюя-муюна должны соответствовать нижележащие пещеры, заканчивающиеся трещинами или, вероятнее, горизонтальными ходами, соединенными с водоносной сетью известнякового массива.

На глубине 174,5 м горными выработками, которые велись на Тюя-муюне, был встречен обильный приток воды, а мощный источник Кок-булах, выбивающийся на склоне гребня близко к предполагаемому уровню карстовых вод, доказывает наличие проработанного горизонтального хода.

Поэтому можно считать почти доказанным, что Главная жила представляет собой зрелый карст с горизонтальной сетью подземных ходов. Действительно, выработка из Нижней пещеры пошла сперва круто вниз, а затем сделалась почти горизонтальной. Повидимому, и глубже имеется другой горизонтальный ход, связанный с сетью водоносных трещин массива, чем и объясняется встреченный шахтой обильный приток воды. Напродолжении верхнего горизонтального хода можно ожидать большие, направленные вверх колоколообразные пустоты.