Почти на всю поверхность Земли составлены более или менее подробные карты, но во многих областях до сих пор не исследованы обширные лабиринты подземных пещер. Известно несколько типов пещер, в том числе прибрежные, ледяные и лавовые. Однако самые крупные пещеры, целые подземные системы, связаны с карбонатными породами – известняками и доломитами. Большая их часть образовалась в массивных толщах известняков.

Образование пещер

Известняки – это довольно прочная порода, состоящая из карбоната кальция. Нерастворимый в чистой воде известняк поддается воздействию дождевой воды, так как в ней растворен углекислый газ из воздуха и почвы. Такая вода вступает в химическую реакцию с известняком и превращает его в растворимый бикарбонат кальция. Растворение происходит по вертикальным трещинам, рассекающим известняки, и по горизонтальным плоскостям напластования. Дождевая вода превращает трещины в щели и разделяет породу на блоки, или клинты. Когда такие блоки выходят на поверхность, образуется «каменная мостовая». Это характерная черта карстового ландшафта, название которого проиоходит от района Карст в Динарских Альпах на востоке Югославии.
Некоторые исследователи считают, что пещеры в известняках образуются в процессе медленного понижения уровня грунтовых вод. Трещины, постепенно расширяемые дождевыми водами, используются водотоками, возникают воронки и провалы, через которые поверхностные потоки уходят под землю. Такие подземные реки могут течь под землей многие километры, вырабатывая вертикальные колодцы и горизонтальные галереи. А некоторые ученые образование пещерных лабиринтов с высокими подземными залами объясняют более высоким уровнем земной поверхности этих районов в прошлом, когда известняки были полностью насыщены грунтовыми водами. Эти исследователи полагают, что грунтовые воды под напором просачивались через породу и выходили на поверхность в виде источников. Затем, в процессе срезания земной поверхности эрозией, уровень грунтовых вод понижался и в пещеры, образовавшиеся в результате растворения, проникал воздух. При обрушении потолка пещер возникали провалы. Крупнейшая в мире сеть пещер – Мамонтовый пещерный национальный парк в штате Кентукки, США. Общая длина его закартированных ходов 231 км. Эта система соединяется с другой системой пещер – Флинт-Ридж. Одной из глубочайших известных пещер является пропасть Пьер-Сен-Мартен в Западных Пиренеях, Франция, глубина которой 1174 м. Крупнейшая подземная полость – Большой зал в Карлсбадских пещерах в штате Нью-Мексико, США, лежит на глубине 400 м, протяженность его 1300 м при высоте 100 и ширине 200 м.

Пещерные образования

Для известняковых пещер характерны специфические натечные образования, состоящие из карбоната кальция, – сталактиты, имеющие форму сосулек, и сталагмиты, имеющие форму столбов. Сталактиты растут там, где вода, насыщенная бикарбонатом кальция, просачивается через отверстия в своде пещеры. Капля за каплей, набегая, испаряются, оставляя за собой на потолке мизерное количество карбоната кальция – так постепенно растет сталактит. Падающие на пол капли тоже, частично испаряясь, оставляют там небольшой осадок карбоната кальция, который постепенно вырастает в столбик сталагмита. Нередко выпадению карбоната из раствора способствует удар падающей капли об пол. Разбрызгивание приводит к образованию сталагмитов, по форме напоминающих стопку блюдец. Иногда сталактиты и сталагмиты соединяются, образуя колонну, – сталагнат.
Растут сталактиты и сталагмиты очень медленно. Порой, чтобы удлиниться всего на 2,5 см, им требуется 4000 лет. Но известны и случаи, когда рост таких образований происходил чрезвычайно быстро. Так, в одной из пещер в графстве Йоркшир сталактиты за десять лет выросли на 7,6 см. При просачивании воды через длинные трещины в потолке пещеры образуются целые сталактитовые занавеси. На стенках и полу пещеры текущая вода создает натеки. Местами со сталактитов свешиваются очень тонкие нити, или бахрома; их происхождение вызывает споры. А в некоторых пещерах встречаются ветвистые образования, напоминающие цветы. В чистом виде карбонат кальция бесцветен или имеет белый цвет, но в пещерных образованиях он часто бывает окрашен примесями.

Жизнь в пещерах

Пещеры дают убежище многим видам животных, приспособившимся к жизни в темноте, в том числе слепым бесцветным почти прозрачным червям, насекомым и рыбам. Эти существа никогда не выбираются из пещер на свет. Обычными обитателями подземного мира являются и летучие мыши. У них весьма плохое зрение, ориентироваться в темноте им помогает система локаторов. Из уже упоминавшихся Карлсбадских пещер каждую ночь вылетают сотни тысяч летучих мышей. Они охотятся на насекомых в долине, расположенной в 15 мин. лёта, и тут же возвращаются обратно.
В доисторические времена обитателем пещер был и человек. Археологи находят в пещерах много следов его стоянок – каменные орудия, кости, следы очага и наскальные рисунки.