24 апреля 2007 г.

Спелеология. Подводные исследования

Подводные исследования - наиболее перспективное направление современной спортивной и научной спелеологии, сулящее открытия во всех звеньях коррозионно-эрозионных и коррозионно-абразионных полостей.

В то же время это и самое опасное из направлений технической спелеологии, часто сочетающее трудности всех остальных ее видов. Можно выделить семь типичных ситуаций, в которых приходится работать спелеоподводникам.

Субгоризонтальные сифоны малой и средней протяженности (5-100 м, при глубине до 5 м).
Если они начинаются с поверхности (выход карстового источника), то их преодоление представляет наименьшие технические трудности, связанные в основном с морфологией полости (узости, резкие повороты, завалы), скоростью потока и мутностью воды. Несмотря на это, большинство несчастных случаев происходит именно в таких сифонах. Это объясняется недостаточной подготовкой аквалангистов для работы под землей, усталостью (в особенности - при возвращении), невнимательностью и расслабленностью, вызванной кажущейся легкостью объекта исследований.

Субвертикальные сифоны малой и средней глубины (5- 60 м).
Исследование таких сифонов производится с обычными аппаратами, работающими на сжатом воздухе. На этих глубинах уже сказываются специфические опасности - баротравмы (повреждение барабанной перепонки при быстром подъеме), "опьянение глубиной" (поглощение тканями тела кислорода и азота). В зависимости от глубины погружения, температуры и времени пребывания под водой необходимо проведение декомпрессии разной продолжительности. Спелеологи бывшего СССР пока работают именно в пределах этих глубин. Ими пройдены сифоны 240/-63, 340/-48, 240/-45 (в числителе - протяженность, м; в знаменателе - глубина, м) в пещере Мчишта (Бзыбский массив, Грузия); 150/-60 в пещере Кара-Булак (массив Кугитанг-Тау, Туркменистан); 220/-55 в пещере Гегская (массив Арабика, Грузия); 130/-54 в пещере Глубокий яр (Дзыхринский массив, Россия); 200/-48 в пещере Подземная Хоста (Воронцовский массив, Россия). Рекордное (для обычного оборудования) погружение в сифоне 125/-75 совершил французский подводник К. Тулумджан в пещере Мчишта. Трудности и опасности, возникающие при практической работе под водой, описаны спелеологом А. Нором.

Субгоризонтальные сифоны большой протяженности (более 100 м).
Мировые достижения в этой области впечатляют. Спелеоподводник О. Ислер (Швейцария) прошел сифон Ду де Коли (Франция) 4055/-30 (1991); несколько ранее в пещере Кафедрал (Флорида, США) американцем Ш. Эксли преодолен входной сифон 3292/-40. Подобные погружения требуют усилий больших коллективов: создания промежуточных складов баллонов (для прохождения трехкилометрового сифона необходимо 20-25 баллонов), баз для декомпрессии (иногда для них используют воздушные пузыри). Для ускорения прохождения уже известной части пещеры используют подводные скутеры. В бывшем СССР и в этой области пока успехи более скромны: сифоны 340/-48, 300/-38 и 240/-45 пройдены в пещере Мчишта (Грузия); 250/-10 в пещере Железные ворота (Пинего-Кулой, Россия); 230/-48 в пещере Победы (или Киндерлинской, Башкортостан); 230/-30 в пещере Глубокий яр (Дзыхринский массив, Россия); 220/-12 в пещере Сумган-Кутук (Урал, Россия). В 1997 г. сифон протяженностью 635 м пройден в Ордынской пещере (Приуралье).

Субвертикальные сифоны большой глубины (свыше 60 м).
Самые глубокие погружения совершены в 1983 г. в источнике Воклюз (-200 м, Франция), в 1993 г. в пещере Бушменсгат (-283 м, Ю. Африка) и в 1989 г. в пещере Мантле (около -265, Мексика). В пещере Бушменсгат открыт крупнейший подводный зал в мире объемом 4,4 млн. м3 (рис. 35), Второй по размерам подобный зал в пещере Деанс Блю Хоул (Багамские о-ва) в четыре раза меньше. В Драконовой пещере (Намибия) находится самое большое по площади подземное озеро (1,9 гектара). Оно имеет длину 200 м, ширину 80-105 м и глубину от 0 до 98 м. Значительная его часть уходит под своды, сложенные доломитами. Именно здесь и была достигнута максимальная глубина. Объем озера составляет 0,64 млн. м3.

В бывшем СССР такие глубокие сифоны пока неизвестны. Наибольшие перспективы имеются в пещере Мчишта, где с глубины -75 м, достигнутой К. Тулумджаном, открывается вертикальный колодец большого диаметра. В 1989 г. Б. Лебьян прошел в Ново-Афонской пещере стометровую затопленную галерею, которая вывела его в огромный подводный зал. С глубины -35 м он не смог просветить мощным фонарем ни его дно, ни стены. Погружения с поверхности возможны в провальных карстовых озерах северного Кавказа. Озеро Цирик-Кель имеет площадь 160 тыс. м2 и представляет собой вскрытую провалом свода 258-метровую карстовую шахту с отвесными стенами. Из него вытекает речка с расходом 0,8 м3/с. Температура воды в озере 9,3 °С, минерализация - 1,2 г/л.

Погружения на глубину свыше 60 м требуют не только специального оборудования, но и глубоких знаний физиологического воздействия сжатого воздуха, кислорода, азота и гелия. В таких случаях используются специально подобранные дыхательные смеси, состав которых нередко защищен патентами. Их действие на человека регулируется тончайшими биологическими процессами, происходящими на клеточном уровне. Ученые считают, что управляет ими структурированная вода, образующая с газовыми смесями кристаллогидраты. Этой проблемой занимаются целые научно-исследовательские институты.

Погружения в глубоких карстовых полостях.
Подводные исследования, проводимые непосредственно с поверхности земли, неизмеримо легче, чем такие же погружения, но осуществляемые из карстовых полостей. В мировой практике известны погружения с аквалангом в системах Гуффр Берже (Франция), где пройден сифон на отметке -1122 м и совершены погружения в сифоны на -1141 и -1191 м; Жан Бернар (Франция), где пройдены сифоны на -1358, -1400, -1455 м и совершено погружение на -1494 м; Илламина (Испания), где преодолены сифоны на -1325, -1330, -1335. В бывшем СССР пока цифры поскромнее: в шахте Алексинского (Бзыбский массив, Грузия) совершено погружение на -463 м, в шахте Парящая птица (массив Фишт, Россия) на -500 м, в шахте Весенняя (Бзыбский массив) на -550 м. Выделяются отважные погружения московских спелеологов в системе Илюхина (массив Арабика, Грузия). Первый сифон (40/-10) ждал исследователей на глубине 950 м. За ним были последовательно пройдены второй (60/-15), третий (60/-13) и четвертый (110/-20) сифоны, разделенные короткими наклонными галереями и каскадом колодцев. Конечная глубина полости, достигнутая Владимиром Киселевым в последнем сифоне,- 1240 м...

Что стоит за этими цифрами? Сложные спуски в вертикальные шахты, утомительная транспортировка взрывоопасных баллонов и упакованных в специальные боксы легочных автоматов, тяжелый, изнуряющий, кажущийся иногда бесконечным труд. И лишь потом, когда для обычного спелеолога маршрут уже закончен, начинается работа для спелеоподводника. Например, в далеко не самой сложной и глубокой шахте Солдатская (Крым) погружение в сифон на глубине 500 м началось через 65 (!) часов после начала спуска...

Погружения в карстовых системах.
Во Флориде, на Багамских о-вах (США) и в Австралии известны сложные системы пещер, полностью заполненные водой при колебаниях уровня мирового океана. Их исследования, выполненные в основном американскими и французскими аквалангистами, дали удивительные результаты: система Леон Синкс во Флориде имеет 26 входов и общую протяженность затопленной части 16 724 м; а система Нараньял - 15 360 м.

В бывшем СССР такие протяженные обводненные пещеры пока неизвестны. Пещера Черная в Крыму, имеющая длину около 1300 м, обычно полностью затоплена водой и недоступна для исследований. Лишь в самые маловодные годы (один раз в 10-15 лет) понижается уровень воды в ее входном колодце. Работа буровых скважин в Байдарской котловине вызывает общее понижение уровня карстовых вод, прекращение работы Скельского источника и кратковременное (1- 10 дней) осушение дальней части пещеры. Именно в это время она и была исследована севастопольскими и киевскими спелеологами. До недавнего времени был почти полностью затоплен огромный (88 км) лабиринт пещеры Золушка (Украина, Молдавия). Он частично осушился в результате откачки воды из гипсового карьера. В декабре 1997 г. свыше 1 км сифонных ходов прошли российские спелеологи в Ордынской пещере (Приуралье).

Частным случаем является последовательное прохождение нескольких сифонов в одной полости. За рубежом широкую известность получили исследования пещеры Вуки-Хоул (Англия) с 25 сифонами и экспедиции в пещеру Налларбор (Австралия) с 6,5 км сифонов. В бывшем СССР пройдено довольно много пещер с несколькими сифонами. В Крыму это Красная общей протяженностью 13,7 км с шестью небольшими (2-8 м) сифонами, Алешина вода - общей протяженностью 3,2 км с шестью сифонами на главном водотоке (3/-1, 25/-5, 90/-8, 25/-3, 80/-17, 100/-10) и двумя - на притоке; на Кавказе - Глубокий яр, начинающийся 10-метровым водопадом, с серией сифонов 60/-34, 230/-30, 130/-20, 30/-54; Мчишта с пятью сифонами на основной и боковой ветвях: 90/-32, 240/-45, 125/-75, 320/-48, 300/-38, увеличившими общую протяженность системы до 4 км; Сакишоре с пятью сифонами, между которыми располагается более 2 км сухих ходов, и, наконец, таинственная Хабю, где за тремя небольшими (до 10 м) сифонами скрывается более 11 км галерей и ответ на вопрос, откуда получают питание подземные озера Ново-Афонской пещеры...

Погружения в особых условиях.
Спелеоподводнику нередко приходится работать в необычных условиях, осложняющих и без того достаточно напряженную обстановку. На выходе из-под земли карстовые источники иногда имеют такую местную скорость движения воды, что аквалангист не может проникнуть в пещеру (Красный ключ на Урале, сифон -35 м) или же делает это, но с огромным трудом (Шавцкала, Грузия, 50/-4). В источнике Мчишта спелеолог П. Миненков при подъеме едва не был затянут в непроходимые для человека щели между первым и вторым сифонами. Необычно проходят также погружения в искусственные сооружения (каптажи источников). Это пришлось испытать московским спелеологам в 1963 г. при исследовании Аянской пещеры (Крым). Сперва они обработали дезинфицирующим раствором гидрокостюмы и акваланги. Затем спустились в 5-метровый бетонный колодец и потом, через щель в его стене, неизвестно зачем перекрытую железной балкой, попали в затопленную галерею. Вздохнули они с облегчением только через 40 м, вынырнув в одном из подземных озер пещеры... Аналогичные ощущения испытал В. Киселев, погружаясь из гидротоннеля Ткибульской ГЭС в сифоны Шавцкалы (Грузия). Их исследования привели к открытию пещеры протяженностью 1,5 км и существенно уточнили представления о гидрогеологии района.

Особый случай спелеоподводных работ - исследования затопленных бункеров и укрепленных районов (УРов). Здесь спелеолога могут поджидать различные опасности, вплоть до мин-ловушек 50-летнего возраста... Вероятно, поэтому остаются неразгаданными многие тайны этих сооружений, в том числе - печально известного убежища Гитлера "Вольфшанце" в Польше.

Спелеонавты обычно работают в холодной воде (0-20 °С). Но бывают и исключения. У. Холлидей описал работы американских подводников в системе Девилс-Хоул, заполненной субтермальными водами (33 °С). Еще более высокая температура (36 °С) отмечена в подземном озере Бахарденской пещеры (Туркменистан), а также в термальных пещерах Венгрии (40 °С). В 1993 г. погружение в озеро на дне провала у пещеры Границе провели чешские спелеологи. Температура воды в озере около 20 °С, но подводникам удалось опуститься только до 110 м (замер лотом дал глубину 175 м). Погружения были прекращены, так как вода, насыщенная СО2, начала взаимодействовать с материалом аквалангов. Подводные работы в термальных пещерах и пещерах с минеральной водой предъявляют особые требования к обеспечению безопасности спелеолога (защита акваланга от СО2, H2S и микрокомпонентов, содержащихся в воде, в отдельных случаях охлаждение гидрокостюма и пр.).

Подводные исследования предъявляют повышенные требования не только к оборудованию, но и к физической и психологической подготовке спелеологов. Они должны пройти специальный курс обучения, до автоматизма отработать элементы работы под водой ("продувание" ушей, снятие и одевание под водой акваланга, переключение на другой аппарат, декомпрессия, работа с ножом при освобождении от мешающих предметов и пр.). Знание этих приемов, обязательное и на открытой воде, в пещерах является вопросом жизни или смерти. Спелеонавт должен уметь работать быстро: то есть не спешить, а делать медленные движения без перерывов между ними. Он должен обладать высокой устойчивостью к глубинному опьянению, которое совершенно заглушает инстинкт жизни. Оказывается, физически сильные люди поддаются ему не так легко. Люди умственного труда "пьянеют" легче, но быстрее приходят в себя, чем спортсмены... Спелеонавт должен быть уверен в себе и в то же время - коммуникабелен, чуток к состоянию и поведению своих коллег.

Казалось бы, трудности и опасности подземных погружений подразумевают большое количество жертв. Однако в мировой спелеологической литературе сведений о несчастных случаях в сифонах сравнительно немного. Обращает на себя внимание малоизвестная в славянских странах книга Н. Кастере, посвященная спелеопроисшествиям в первой половине XX в. Оказалось, что временное распределение несчастных случаев в сифонах четко коррелируется с фазами Луны: максимумы их приходятся на полнолуния. Но это не мистика: лунные приливы вызывают подъем уровня воды в пещерах, еще более усиливающийся там, где имеются несколько расположенных подряд сифонов, которые могут работать как "гидравлические реле". Именно этим объясняются внезапные выбросы воды из пещер, их очень быстрое затопление и удивительный режим: например, пещера Фонтесторб (Франция) остается сухой 32 минуты 6 секунд. Затем из трещин с шумом появляется вода, через 15 минут достигает максимума, 4 минуты изливается на поверхность, 17 минут 36 секунд ее уровень постепенно снижается. Судя по имеющимся в мэрии документам, такая ритмичность наблюдается уже более 200 лет. Э. Мартель описал в Восточных Пиренеях шахту Генерест глубиной 33 метра с сечением 30 на 10,5 м. Вода в ней поднимается на 4 м за 15 минут, 4 минуты стоит спокойно, а затем 40 минут опускается.

Первый несчастный случай при использовании акваланга под землей произошел в пещере Лиру (Франция) 8 октября 1950 года: спелеолог А. Ломбар (25 лет) погиб в сифоне от гидрошока. А в 1974 г. только в пещерах Флориды, куда погружаются не только спелеологи, но и просто любители острых ощущений, утонуло 23 человека...

В двух основных спелеологических районах бывшего СССР - в Крыму и на Кавказе - за 45 лет произошло 170 несчастных случаев с последствиями разной степени тяжести. Из них только 3% связано с сифонами. Если учесть летальные последствия, то соотношение несколько иное (41 случай и 12%).

В разных районах бывшего СССР сложились свои коллективы спелеоподводников, выросли свои лидеры. В их числе, несомненно, находятся П. Миненков (Красноярск) и В. Яшкин (Ростов), А. Нор (Владивосток), В. Комаров (Рязань) и многие другие. Однако первое место по активности, знаниям, глубине научного поиска, несомненно, принадлежало В. Киселеву (Москва). В 1958-1995 гг. в бывшем СССР исследовано около 230 сифонов. Более 70 из них пройдено с участием Владимира Киселева или им одним. На счету Володи открытие за двумя сифонами 11-километрового продолжения пещеры Хабю (Грузия), соединение через сифон 250/-6 Олимпийской и Ломоносовской пещер (Пинего-Кулой), погружения на глубине -500 м в шахтах Заблудших (Алек) и Солдатской (Караби), -900 и -1260 м - в Илюхина (массив Арабика); преодоление мощного скоростного потока в пещере Шавцкала (Амткельский район); раскопки на перегибах сифонов в шахте Медвежья (Алек) и пещере Алешина вода (Крым),- десятки интереснейших погружений. Спелеоподводная деятельность В. Киселева обогатила не только спелеологию. Она дала интереснейшие материалы по гидрогеологии карста, помогла строителям Ткибульской ГЭС, пролила свет на особенности питания Ново-Афонской пещеры...

Но судьба неумолима. 8 марта 1995 г. Владимир Киселев ушел в свое последнее погружение в пещере Железные ворота (Пинего-Кулой), где в 1994 г. уже преодолел 190 метров входного сифона. С собою он взял 3 баллона (по 7 л, 160 атм.), катушку с ходовым концом, 2 фонаря, закрепленные на каске. Через 3 часа он на поверхность не вышел. Москвич Р. Прохоров прошел по его ходовому концу 220 м, где нашел незакрепленную катушку с остатками провода. В 100 м от входа он обнаружил два пустых баллона (воздушный шланг одного из них был запутан в ходовом конце), в 80 м - одну из ласт Киселева с оборванным креплением, а в 60 м - тело Володи под потолком хода с третьим, тоже пустым баллоном...

Владимир Киселев был образцом современного спелеолога, спокойным и уверенным, обаятельным и корректным, много знающим и еще больше - умеющим. Память его увековечена в названиях пройденных сифонов. Ну а его коллеги по рюкзаку, веревке и аквалангу? О них хорошо сказал спелеолог В. Михайлов:

Мы не станем гадать, кто сейчас оборвется струною,
Кто уйдет в темноту, осветив нам фонариком след.
Это будет еще. Это будет с тобой иль со мною,
Но пока мы живем - с нами живы и те, кого нет...

Дублянский В.Н.
Научно-популярная книга