Hydrothermal caves in athos mt

Хидротермални пещери на п-в Атон (Света гора) Лазаридис, Георгиос 1,a; Жалов, Алексей 2,a; Макростергиос, Лампрос 3; Генков, Антон 2,b; Гьорев, Ваньо 3,c ; Стоичков, Константин 2,d; Радулеску, Антонис1,b; Агапов, Иля 5,a; Каминский, Сергей 5,b 1 Факултет по геология, „Аристотелов университет”, Солун, Гърция a geolaz@math.auth.gr, b fenderman4tele@gmail.com 2 Пещерен клуб „Хеликтит”, София, България, 3 Пещерен клуб „Кейвинг”, София, България a alex.1953@abv.bg, b TheLastGuard@gmail.com, c vanjobg@gmail.com, d danailspeleo@abv.bg 4 Планинарско-спелеоложкообщество, Кардица, Гърция, info@lmakro.com 5 Руско географско общество, Санкт Петербург, Русия, a agapov_ilya@mail.ru, b intuzazist@mail.ru

Реюме Статията описва за първи път наскоро идентифицирана хидротермална пещерна област на п-в Атон (Света гора). Представя се моделът на пещерната и мезо-и микро-морфология и се дават предварителни минералогични доказателства.

Abstract A newly identified field of hydrothermal caves in Athos Mt. (Agion Oros) is described here for the first time. The cave pattern and the meso- and micro-scale morphology is given and discussed. Mineralogical evidence is preliminarily presented.

1. Въведение От пещерите в района на Петралона вече е позната хипогенно-хидротермалната спелеогенеза на п-в Халкидики, Северна Гърция, (Лазаридис, 2009 г.; Вени и сътр., 2009 г.; Лазаридис и Мелфос в процес на подготовка), която се наблюдава и в пещерите на Агия Параскеви (Лазаридис и сътр., 2011 г.). Въпреки това няма доказателства, че тези два случая представляват единен и едновременен спелеогенетичен етап от определен геотермален и геоложки режим. В момента те се изучават като отделни примери и се очакват допълнителни данни за евентуалната взаимовръзка. В останалата част на Халкидики (освен Атон) се наблюдава голямо количество пещери, проучени основно от експедициите на клона на Гръцката спелеоложка асоциация в Северна Гърция през летния сезон на 2012 година. Въпреки че в някои от тези пещери присъстват морфологични признаци, наподобяващи тези с хипогенен произход, няма достатъчно минераложки или други доказателства, за да бъдат класифицирани (Лазаридис, лични наблюдения). Полуостров Атон е системно изследван от международния проект „Пещерите на Света Гора Атон”, който до момента е провел три експедиции (Жалов, и др, 2011, и непубликуван доклад за 2011 г.: https://sites.google.com/site/athosmistery/home). По време на третата проектна експедиция е идентифицирано ново поле от хидротермални пещери. В тези пещери, както и в малки пукнатини, се формират фреатични (грундови) калцитни кристали на височина от около 1000 метра надморска височина (н.в.), почти до върха на Атон (2033 м н.в.). Там планинският наклон се увеличава, а гората свършва в околностите на църквата „Панагия”. Пещерите са разположени в триаски рекристализирали варовици и мрамори, принадлежащи към Циркум-родопския пояс (напр. Георгиадис и сътр., 2007 и посочените там препратки).

В настоящото изследване описваме наскоро идентифицираната хидротермална пещерна област, пещерния модел, както и мезо- и микро- морфологичните характеристики на разтваряне, установени в тези пещери.

2. Местоположение на пещерите. Морфология. Минералогия По-долу са представени местоположението и описанието на проучните пещери на п-в Атон. На фигура 1 е представен типичният пещерен модел в наземни планове, надлъжни и напречни сечения. Фигура 1. Характерната морфология на пещерите на п-в Атон (п. „Пахумиос Кели” и „Малката пещера”) в наземни планове, надлъжно и напречно сечение.

1. Южно от църквата „Панагия”, на 1476 м. н.в. се намира малка пещера (N40 08 58.3, 38.1 E24 19), образувана в почти вертикална стена от карбонатни скали (мрамори). Формата на входа на пещерата е почти кръгла и доста симетрична. Вътрешната морфология също е симетрична, като обемите постепенно намаляват. Няколко метра след входа хоризонталната част преминава във вертикален пасаж (фиг. 2а) с морфология от типа „комин” (по смисъла на Климчук, 2007 г.). Най- вътрешната хоризонтална част и вертикалният комин са облицовани със скаленохедронни калцитни кристали, с дължина до няколко сантиметра. Техният цвят е жълт до кафяв поради примесите. Страничните джобове в хоризонталната част също са облицовани с тези фреатични кристали (Фиг. 2б). Освен това се наблюдават малки извити стенни джобове, които завършват с плосък таван, независимо от геоложката структура на стените, и приличат на „фасети на Кемпе” (Кемпе и др, 1975; или „корозионни скосявания” по терминологията на Форд и Уилямс, 2007). Морфологията е характерна за спелеогенеза под въздействието на водна конвекция.

2. Пещерата „Пахумиос Кели” (фиг. 2в, г) се намира на 1074 м н.в. (N40 08 54.8, 02.2 E24 20) и може да се разглежда като типична за района хидротермална пещера. Развитието й е предимно вертикално и може да се определи като реликтен комин. Долната част на пещерата е разделена на две частични зали, които се сливат в горната си част. Стените са покрити с калцитни скеленохедронни кристали, по-дълги, отколкото в гореспоменатата пещера, надвишавайки 5 см на дължина. Представляват съчетание от островен силикат в сърцевината и жълт до кафяв калцит. В пещерата са установени три етажа. Въз основа на исторически данни е много вероятно тези етажи да са изкуствено изградени от монаха Пахумиос и неговите ученици по време на отшелничеството им в пещерата. Това предположение се подкрепя от липсата на калцитни кристали или наличието на счупени такива в тези етажи. В изкуствени джобове на пещерните стени са били поставени дървени колони, стълби и конструкции.

3. В същия район, на 1076 м н.в. (N40 08 55.1, 05.3 E24 20), е открто малко пещерно образувание, което има стенни джобове с „фасети на Кемпе” (фиг. 2д).

4. На около 100 м. източно от пещерата „Пахумиос Кели” се намира „Малката пещера” (фиг. 2е) на 1083 м н.в. (N40 08 54.0, 03.8 E24 20). Два входа водят до малка зала, в която се срещат прегради (вид пещерни образувания). Пещерата е малка, но морфологията й е сходна с тези, в които се наблюдават калцитни кристали.

5. Пещера „Атон”, (фиг. 2ж), както е наречена от предишни посетители, се намира на 1128 м н.в. ( N40 08 57.2, E24 20 04.7) и е най-най-голямата известна пещера на целия полуостров. Има голяма зала с два входа и е ограничена от скален мост. Горната част на залата преминава в много по-малка галерия и вертикална част, която, доколкото може да се види, завършва с комин. Последният е частично проучен по време на тази проектна експедиция. В комина морфологията на пещерата е в съответствие с останалата част от областта. Спелеотеми бяха намерени само в най-дълбоките части на пещерата, далеч от входовете. Те са като цяло интензивно корозирали и покрити със слой от закален материал. Въпреки това на много места (особено в малките джобове) някои образувания не са ерозирали. Тук се наблюдават драперии, пещерни корали, сталактити, сталагмити, сталактони, големи хеликтити и миниатюрни сталактити, дълги няколко сантиметра. Този факт е в контраст с останалите пещери където по принцип пещерните образувания са слабо развити. Един счупен калцитен кристал от стената на „Пахумиос Кели” беше тестван на място с фотолуминисценция, записана на видео. Това беше направено с помощта на външна светкавица и цифров фотоапарат (виж Шопов, 1997 и препратки там). От анализа на видеото се вижда, че исландския шпат в ядрото на кристала излъчва червена светлина в продължение на около една пета от секундата (фиг. 3), докато най-външният жълт слой излъчва синя светлина, която

продължава около една секунда. Подобни резултати бяха наблюдавани при жълти калцитни кристали, намерени в малката пещера в близост до църквата „Панагия”, въпреки че в тях не се срещаше исландски шпат.. Подобна луминисценция се наблюдава при хидротермични калцитни кристали, които се образуват при > 60 ° С (Dublyansky, 2000).

3. Заключения Новоидентифицираната хипогенна морфология на пещерите на п-в Атон значително обогатява досегашните ни знания за областта на п-в Халкидики и за по-широката област на централна Македония в Северна Гърция. Това са реликтни пещери, най-често с вертикална коминна морфология. Обикновено техните странични стени са покрити с калцитни кристали. В морфологичен план представляват главно възходящи галерии, наподобяващи комини с „фасети на Кемпе”, куполи, задънени галерии, скални хребети, преградни стени и спелеогенеза, типична за хидротермалните пещери. Проучванията с фотолуминисценция на кристали във вътрешността на пещерите разкриват техния хидротермален произход, което потвърждава теорията за образуване под въздействие възходяща термална вода в конвекционен геотермален режим. Геохимичните анализи при бъдещи проучвания ще предоставят доказателства, които могат да бъдат сравнени с тези от предишни изследвания на п-в Халкидики, с цел да се изгради регионален спелеогенетичен модел за цялата област. Фигура 2. п-в Атон (Света гора) хидротермални пещери. A: комин в „Малката пещера” в близост до църквата „Панагия”; Б: странични стенни джобове в „Малката пещера” в близост до църквата „Панагия”; В: входът на пещерата „Пахумиос Кели”; Г: вертикален изглед на пещерата „Пахумиос Кели” (морфология тип „комин”); Д: малка пещера форма с „фасети на Кемпе”; Е: вътрешността на малката пещера, разположена на изток от пещерата „Пахумиос Кели”; Ж: голямата зала на пещера „Атон”.

Благодарности Бихме искали да изразим благодарността си към асистент Василиос Мелфос, Катедра по минералогия, петрология, икономическа геология, Факултет по геология, „Аристотелов университет” в Солун, Гърция, за редакцията на ръкописа. Фигура 3. Грундови калцитни кристали в стенен джоб в пещерата „Пахумиос Кели”на п-в Атон (Света гора). Кадри от видеозапис на фотолуминисценция показват продължителността на излъчваната червена и светлосиня светлина след осветяване със светкавица.

Литература: Dubljansky, Yu.V., 2000. Hydrothermal Speleogenesis in the Hungarian Karst. In: Klimchouk, A., Ford, D.C., Palmer, A.N., Dreybrodt, W. (Eds.), Speleogenesis: Evolution of Karst Aquifers. National Speleological Society, Huntsville, p. 298–303 Ford D.C. & Williams P., 2007. Karst hydrology and geomorphology. John Willey & Sons, p. 1-562.

Georgiadis, G., Tranos, M. & Mountrakis, D.M., 2007. Late-And Post-Alpine Tectonic Evolution of the Southern Part of the Athos Peninsula, Northern Greece. Bulletin of the Geological Society of Greece vol. XXXX, Proceedings of the 11th International Congress, Athens, May, 2007, p. 309-320 Kempe, S., Brandt, A., Seeger, M. & Vladi, F., 1975. "Facetten" and "Laugdecken", the typical morphological elements of caves developing in standing water. –Ann. de Spéléologie, 30(4): 705-708.

Klimchouk, B.A., 2007. Hypogene Speleogenesis: Hydrogeological and Morphogenetic Perspective, Special Paper no.1-1-106, National Cave and Karst Research Institute, Carlsbad Lazaridis, G., 2009. Petralona Cave: Morphological analysis and a new perspective on its speleogenesis. –[In:] Klimchouk, A. & Ford, D.C. (Eds.), Hypogene Speleogenesis and Karst Hydrogeology of Artesian Basins, Special Paper 1:233-239, -Ukrainian Institute of Speleology and Karstology Lazaridis, G., Melfos V. & L., Papadopoulou, 2011. The first cave occurrence of orpiment (As2O3) from the sulphuric acid caves of Aghia Paraskevi. International Journal of Speleology, 40(2), p. 133-139 Shopov Y.Y., 1997. Luminescence of Cave Minerals. In: Hill C., Forti P. (Eds.): Cave Minerals of the world, second edition, NSS, Huntsville, Alabama, USA: 244-248 Veni, G., Poulianos, N.A., Golubovic-Deligianni, M. and Poulianos, A.N., 2009. Preliminary hydrogeologic survey of Petralona Cave, Chalkidiki, Greece. Proceedings of the 15th International Congress of Speleology, William B. White, ed., Kerrville, Texas: 1717-1722.

Жалов, А., Гьорев, В., Стаменова, М., Стоичков, К., 2011. Пещерите в околността на българския манастир „Св. Георги Зограф” – Света гора Атон, Гърция. Непубликуван доклад, стр:1-5 Zhalov, A., Agapov I., Kaminski, S. & Gyorev, V., 2011. International Project “The Caves of Holy Mountain Athos”- Greece”. Comunicaciones VIII Simposio Europeo de Exploraciones, Marbella, Spain, p. 50-56