Если подземная река протекает на уровне грунтовых вод, то она точно так же дренирует их, как и река наземная. Взаимоотношение такой реки с грунтовыми водами совершенно ясно. Одновременное существование таких подземных рек и грунтовых вод (трещинно-карстовых вод) является скорее правилом, нежели исключением.

Что же касается выхода многих пещерных рек на значительной высоте над уровнем современных поверхностных рек, то и тут нет очень большой разницы между этими подземными притоками и притоками наземными. При энергичном поднятии местности последние тоже могут не поспеть за углублением главной реки и спускаться в нее стремительными каскадами. Но если они, в конце концов, пропилят и углубят свое русло, то из приподнятых подземных каналов вода также с течением времени уйдет новыми путями, оставив сухие галереи вместо площадок террас.

Традиционное выражение «подземная гидрография карста» имеет свое основание, так как в карсте действительно приходится иметь дело с «гидрографическими объектами», находящимися под землей, – реками, озерами. Следовательно, карстовед, изучающий подземный мир, должен вести под землей и гидрографические и гидрогеологические наблюдения (Гвоздецкий, 1954, стр. 139–142).

Карстовые источники характеризуются большой концентрированностью выхода вод. Особенно мощными они бывают тогда, когда на поверхность вытекают подземные реки или подземные струи, образовавшие единый водоток при выходе. Такие источники называют воклюзами.

Даже если установлена прямая связь источника с ушедшей под землю рекой, не всегда выход воды в виде воклюза служит только продолжением этой реки – под землей к ней присоединяются боковые притоки.

Источники, бьющие из глубины под напором, иногда образуют озера в устьевых воронках, разработанных коррозией восходящей струи. Эти озерца имеют постоянный отток воды в виде ручья или речки.

Поскольку режим питания карстовых вод и подземных рек изменяется по сезонам, особенно в областях со средиземноморским климатом, дебит карстовых источников, даже типов воклюз и ключевого горшка, может резко колебаться. Если же выводные каналы источника связаны с зоной периодического, а не постоянного насыщения, то образуется периодический (периодически действующий) источник. Имеются и другие типы периодических источников. Некоторые источники периодически меняют водоизливающие функции на водопоглащающие (т.е. превращаются в поноры). Большой интерес представляют выходы пресной воды на дне моря – субмаринные источники.

Реки карстовых районов создают своеобразную гидрографическую сеть. Характерны разреженность поверхностной сети, поглощение поверхностного стока понорами в карстовых логах, воронках и котловинах и перевод его в подземный сток. Карст усиливает интенсивность подземного стока, нарушает плавный зональный характер его распределения. Характерно обилие подземных, пещерных рек, исчезновение под землю поверхностных водотоков. Во многих карстовых районах наблюдаются подземный водообмен между речными бассейнами (он может быть положительным и отрицательным) и несовпадение подземных водоразделов с топографическими.

Карстовые озера заполняют отрицательные поверхностные формы карста разного размера и характера: одиночные воронки, сложные ванны и котловины, пониженные участки днищ польев.

Различны и условия заполнения озерных котловин водой. Озеро может представлять собой скопление поверхностных вод либо оно питается грунтовыми карстовыми водами и испытывает колебания уровня, соответствующие колебанию их скатерти. Наконец, озеро может представлять собой заполненную напорной водой воронку восходящего источника с постоянным оттоком. Периодическое заполнение водой и осушение озерных котловин бывают связаны на только с колебанием уровня грунтовых карстовых вод, но и с большим поступлением воды при сильных или длительных дождях, снеготаянии, когда вода не успевает поглощаться понорами и скапливается в котловине, расположенной над уровнем грунтовых карстовых вод (Гвоздецкий, 1981).

3. Карст Красноярского края

3.1 Из истории изучения карста Красноярского края

История изучения карстовых явлений и форм на территории края и в первую очередь пещер, разнообразных провалов и шахт почти не освещена в литературе. Следовательно, необходимым является систематизация накопленных данных по карсту отмеченной территории.

Разрозненный материал о карсте края, различного объема и содержания, хранится в многочисленных геологических отчетах и в большинстве своем недоступен для практических работников. Между тем, отсутствие справки об изучении карста приводит к многократному открытию одной и той же полости, затрудняет районирование территории, исключает возможность сравнивать данные настоящих наблюдений с полученными ранее, выявлять закономерности гидротермического режима и особенности циркуляции подземных вод на определенном отрезке времени, проследить за изменениями карстовых ландшафтов.

Наиболее ранние сведения о наличии пещер под Красноярском получены от русского этнографа В.В. Радлова, в течение 10 лет путешествовавшего по Сибири. В своем труде «Сибирские древности» (1888) автор рассказывает о том, как красноярский казак Иван Нашивошников нашел в 1717 году «за Саянским камнем на речке Чжакуль в каменной пещере татарских писем на синей бумаге многое число».

В записи, извлеченной из дневника Д.Г. Мессершмидта, отправленного из Петербурга для изучения Сибири, находится сообщение об этой же пещере, очевидно принадлежавшее одному из его помощников. Неизвестно, посетил ли пещеру Мессершмидт, достоверно лишь то, что в устье речки Чахоль в известняках имеется группа пещер небольшой протяженности. Некоторые из них, представляющие собой широко открытые и доступные гроты, использовались местным населением в качестве молелен и своеобразных помещений для свершения ритуальных церемоний, что подтверждается находками идолов и других предметов религиозного культа.

Ф. Сталенберг, собиравший материалы по географии, истории и этнографии Сибири, описывает пещеру между Красноярском и Абаканом: «Берег представлял здесь из себя обрывистую скалу вышиною с самую большую колокольню, на середине которой было отверстие, находящееся приблизительно на 40 сажен вверх от уровня воды; это отверстие было шириной пять сажен и пятнадцать сажен высотой».

Основываясь на личных наблюдениях и других источниках, о пещерах и подземных реках Сибири упоминает В.Н. Татищев (1736, 1744). Примерно в эти же годы во время путешествия по Сибири посетил и коротко описал несколько пещер на Енисее и Мане И.Г. Гмелин. Он, как и многие другие русские исследователи того времени, высказал в принципе совершенно верные положения о происхождении карстовых форм, указывая в свое дневнике местоположение, породу, в которой сформировалась полость, на наличие или отсутствие минеральных и ледяных образований.

Несколько позже В.Ф. Герман, И. г. Гмелин, С. Щукин констатировали различные формы карста в Минусинской котловине (бассейны рек Тубы, Абакана).

В 1809 году вышло в свет сочинение академика Севергина «Опыт минералогического описания Российского государства», которое, по замечанию Гвоздецкого, «можно рассматривать как первую региональную сводку о карстовых явлениях России». Отдельные части этого труда посвящены характеристике пещер, провалов и шахт Крыма, Урала, Алтая, Красноярских и Енисейских гор. В подробных и обстоятельных описаниях ученый указывал размеры и разветвленность полости горных пород, в которых она возникла, приуроченность к тем или иным элементам рельефа.