По результатам анализов газового состава воздуха определяют абсолютне пределы изменениний содержания компонентов для данной полости, пределы изменений и средние значения по месяцам и осредненные значения для участков, различных по морфологии и условиям заложения. Строятся графики изменения газосодержания по высоте над полом и графики сезонного хода содержания. Результат газового анализа выражаются в объемных процентах. Для оценки изменения газового состава пещерного воздуха при смешивании с атмосферой использую специальные расчетные приемы .
Изменчивость газового состава воздуха в пространстве пещеры и во времени анализируются в тесной связи с режимом воздушной циркуляции и другими возможными газоформирующими факторами. Для определения генезиса углекислоты используются данные по изотопному составу углерода.
Заключительный этап обработки материала - построение математической модели микроклимата пещеры на основе аналитических зависимостей, балансовых расчнтов, численного моделирования или изучения статистических связей между ее основными морфолого-морфометрическими параметрами, геолого-литологическими, теплофизическими и другими характеристиками и климатическими условиями на поверхности. Что можно охарактеризовать как общие задачи мониторинга пещеры.
При изучении сложных карстовых систем (таковой является Мраморная), и проведении специальных исследований ( изучение причин и динамики развития подземного оледенения, роста геликтитов, что также очень актуально для Мраморной ,и пр.) необходима разработка специальных приборов и методических приемов исследований.
Все данные, на которых базируется настоящая работа, получены в соответствии с требованиями изложенной выше методики. Кроме того для обработки наблюдений использованы не описываемые в методике методы компьютерной обработки информации, получившие распространение только в последние 4-5лет ( на территории СНГ). Использовалась компьютерная база Киевского карстолого-спелеологического центра и Института минеральных ресурсов АН Украины.
4.Характеристика микроклимата пещеры
4.1 Гидрохимическая и температурная характеристика вод пещеры.
Пробы воды отбирались из струй, стекающих со сводов или стен пещеры в разных ее точках. Результаты анализов показывают . что воды в пещере относятся к обычным карстовым с гидрокарбонатным-кальциевым составом. средней минерализации 365 мг/л. Точки отбора проб указаны на рисунке Выделяются две группы анализов : одна в Галерее Сказок ( пробы 1-8 ) со средней минерализацией 0,4 г/л и другая в Обвальном зале или Зале Перестройки ( пробы от 9 -15 ) со средней минерализацией 0,35 г/ л. В первом случае средняя мощность перекрывающих пород составила 16,7 м, глубина от поверхности 25,6 м, во втором 33 и 36 м соответственно . Таким образом отмечается снижение минерализации с увеличением глубины и мощности перекрывающих пород. Соответственно минерализации изменяется агрессивность подземных вод по отношению к кальциту. В первой группе все воды слабо перенасыщены - индекс насыщения колеблется от +0,02 до + 0,19 , во второй группе воды в основном недонасыщены, индекс насыщения изменяется от - 0,08 до +0,08 . Распределение агрессивности подземных вод соответствует распределению натечных образований внутри пещеры ( в верхнем этаже ) . Так , большая часть натечных образований сосредоточена в галерее сказок, в то время как и в Обвальном зале имеются участки аккумуляции карбонатного материала в виде крупных сталактитов , сталагмитов, гуров, так и участки коррозионного выщелачивания.
Температура подземных вод изменяется весьма незначительно, как в разных точках пещеры так и во времени . Так , 16 июля 1992 года температура воды в разных точках пещеры изменялась от 8,4 до 8,5 гр.С ( при температуре воздуха 9,2 - 8,6 гр.С) .Другой замер, 11 сентября, показал, что температура воды в тех же точках : 8,3 - 8,6 гр.С ( температура воздуха 9,2 до 8,8 гр.С).
4.2 Температура воздуха
При описании следующих результатов микроклиматических наблюдений необходимо указать следующее. Из-за отсутствия приборов - самописцев и полной невозможности их получения, изучение микроклимата производилось маршрутными методами. Замеры температуры и влажности воздуха производились аспирационными психрометрами.
Наблюдения велись в постоянно закрепленных точках, количество которых менялось от 9 до 37. После двух циклов наблюдений выяснились наиболее оптимальные 16 точек, которые достаточно характеризовали всю пещеру в целом.
На первоначальном этапе исследований ( 1990 год) было проведено 6 серий замеров температур (апрель - октябрь) данные замеров сведены в таблицу 3. Температура на поверхности менялась от 11 до 19 градусов С, среднее значение 19,5 гр С. Наблюдается последовательное снижение температуры от поверхности к основной части пещеры: от 14,5 до 8,8 грС и небольшое повышение ее от основной части к Тигровому ходу и нижнему этажу. От участка к участку изменяется и амплитуда изменения температур: от 8,1 на поверхности от 0,2 - 0,6 гр.С на Нижнем этаже.
Как и в любой пещере в Мраморной четко выделяется «уравнивающая»и «нейтральная» зоны . В «уравнивающей» зоне хорошо выражены как сезонный, так и суточный ( амплитуда 2,5 гр.С) ход температуры воздуха. В исследуемой полости «уравнивающая» зона распространяется приблизительно на расстояние 25 - 30 метров от входа. Значительное влияние на микроклимат «уравнивающей» зоны оказывает второй ( старый) колодцеобразный вход в пещеру. Благодаря наличию двух входов в привходной части пещеры в пределах 5 - 6 метров от входной двери образуется локальная циркуляция воздуха и тепла. При этом между привходовой частью пещеры и основной ее частью образуется небольшая «буферная» подзона, на которую оказывает влияние как привходовая , так и основная ( «нейтральная» )части пещеры. Иначе говоря, в структуре «уравнивающей» зоны выделяется две подзоны: привходовая и буферная. Их наличием объясняется такой феномен, как снижение температуры между точками 3 (8,3 гр.С) и точками 5 (8,4 гр.С) до 8 гр.С в точке 4 , которая наблюдалась 6 апреля 199о года. Эта аномалия наблюдалась в 10.45 утра, когда воздух на поверхности уже нагрелся до 12,8 гр.С, но в буферной подзоне сохранились температуры затекшего в привходовую часть холодного ночного воздуха. В «нейтральной» зоне выделяется 3 участка с разными средними температурами и амплитудами их изменения. Галерея сказок и Зал Перестройки обладают практически одинаковой средней температурой равной 8,8 гр.С, на 0,1 гр.С температура выше в Нижнем этаже, на 0,2 в Тигровом ходе ( в его ближней части). Указанное увеличение температур связано , по видимому, с большей степенью изолированности от поверхностных условий. Полученные характеристики требуют их уточнения в процессе дальнейших наблюдений.
Таблица 3.
Средние температуры в разных участках пещеры Мраморная, в градусах С.
| Участки | Отдельные галереи | Средняя температура | Амплитуда | Количество замеров | С v |
| Поверхность | 14,7 | 8 | 6 | 0,2 | |
| Вход, переддверью | 13,6 | 8,1 | 7 | 0,21 | |
| «Уравнивающая» зона | 9,6 | 2,3 | 7 | 0,1 | |
| «Нейтральная зона | Галерея сказок и Зал Перестройки | 8,8 | 0,5-0,8 | 50 | 0,3 |
| «Нейтральнаязона | Тигровый ход | 9,0 | 0,6 | 12 | 0,03 |
| «Нейтральнаязона | Нижний этаж | 8,9 | 0,2-0,6 | 19 | 0,01 |
Результаты измерения температуры в пещере за период 1996 - 1997 год отражены на графике «Пещера Мраморная, среднемесячная температура», построенном с помощью специальной компьютерной программы .
Анализируя получившееся графическое изображение изменения среднемесячных температур в пещере можно сделать выводы о степени влияния антропогенных факторов, которые будут рассмотрены ниже.
4.3 Влажность
Так же как и температура воздуха распределяется влажность внутри пещеры ( таблица 4). При этом наиболее высокая влажность закономерно соответствует нижнему этажу пещеры, средняя величина ее здесь равна 11,1 Мб, в остальных подзонах «нейтральной»зоны и в «уравнивающей» зоне средняя влажность практически одинаковая - 16,9 Мб (Таблица 4), однако амплитуда Сv здесь значительно отличаются друг от друга. Средняя влажность на поверхности значительно ниже таковой в пещере - 9,6 Мб. Это свидетельствует о преимущественном испарении из пещеры в исследуемый период, что связано с экстремально сухим и жарким летом и осенью. Только в один из замеров (30 июня ) влажность на поверхности ( 14,6 Мб) была выше таковой в пещере ( 11,6 Мб ) . Это хорошо согласуется с визуальными наблюдениями, свидетельствующими о значительном испарении пещеры ( стенки и натеки сухие, большинство ванночек высохло и т.д. ).
Более конкретные данные о режиме влажности можно почерпнуть из графика «Средняя месячная влажность воздуха в пещере Мраморная за период 1996-1997 года».
Ощутимое увеличение влажности наблюдается в средней части Тигрового хода , и уменьшается к дальней его части.
Ход влажности в переходной зоне в грубо сглаженном виде повторяет ход влажности на поверхности, он практически никак не влияет на таковой во внутренних зонах пещеры. На суточный и возможно, сезонный ход влажности во внутренних частях пещеры не влияет также ход этого метеоэлемента на поверхности, а также изменение давления.
Таблица 4
Средняя влажность в разных участках пещеры Мраморная, Мб.
| Участки | Средняя влажность | Амплитуда | Количество замеров | Сv | |
| Поверхность | 9,9 | 8,8 | 6 | 0,27 | |
| Вход, перед дверью | 9,0 | 10,6 | 7 | 0,39 | |
| «Уравнивающая зона» | 10,9 | 1,9 | 7 | 0,05 | |
| «Нейтральная зона» | Галерея сказок и зал Перестройки | 10,9 | 0,9 | 50 | 0,02 |
| «Нейтральная зона» | Тигровый ход | 10,9 | 1,1 | 12 | 0,03 |
| «Нейтральная зона» | Нижний этаж | 11,1 | 0,3 | 19 | 0,011 |
4.4 Содержание СО2 в воздухе пещеры