Травертиновые террасы Памуккале

Перед вами белоснежные террасы Памуккале — уникального геотермального курорта и потрясающей природной достопримечательности Турции, внесенной в список Всемирного наследия ЮНЕСКО.

Комплекс минеральных источников находится на юго-западе страны, вблизи города Денизли. Эта местность расположена в пределах зоны высокой тектонической активности, протянувшейся в широтном направлении от западного побережья Турции вглубь материка, вдоль Бююк-Мендересского грабена, представляющего из себя в тектоническом смысле зону современного рифтообразования. Границы грабена примерно совпадают с долиной реки Большой Мендерес, вдоль которой расположены многочисленные выходы термальных источников.

Поверхностные воды, просачиваясь на глубину по боковым разломам грабена, нагреваются там (вся зона грабена является зоной повышенной геотермальной активности) и, уже нагретые, поднимаются вверх, изливаясь на поверхность в виде горячих минеральных источников. Таких источников довольно много и в восточной части Бююк-Мендересского грабена, носящей имя грабена Денизли. Но знаменитые белые террасы, благодаря которым курорт и получил свое имя (Pamukkale в переводе c турецкого — «хлопковый замок»), сформировались из воды только одного источника.

Белые террасы Памуккале сложены травертином (известковым туфом) — тонкозернистой горной породой, образованной минералами карбоната кальция(в основном кальцитом, в меньшей степени арагонитом). Такие породы образуются при осаждении карбоната кальция из воды минерализованных углекислых источников. При выходе на поверхность растворов, содержащих растворимый гидрокарбонат кальция, и резком падении давления из них выделяется в атмосферу диоксид углерода (углекислый газ). В результате происходит химическая реакция, при которой происходит образование и осаждение нерастворимого в воде карбоната кальция: Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃ + H₂O + CO₂.

Осаждение карбоната кальция из раствора продолжается до тех пор, пока не достигается равновесие между парциальным давлением углекислого газа в растворе и в атмосфере. Только что выпавший из раствора карбонат кальция выглядит как вязкое желе, которое затем застывает, превращаясь в горную породу травертин.

Но для того, чтобы такие породы образовались, необходимо совпадение трех условий: 1) на глубине должен находиться источник тепла, нагревающий геотермальные воды; 2) должны присутствовать зоны активных разломов, по которым нагретые воды могли бы подниматься от этого источника тепла к поверхности; 3) на пути геотермальных вод должны находиться слои карбонатных пород (сложенных в основном карбонатом кальция), проходя сквозь которые эти воды обогащались бы кальцием. Все три условия в данном случае совпали. Памуккале находится в северо-восточном борту грабена Денизли — линейного участка проседания земной коры, фиксируемого в современном рельефе долиной реки Чюрюксу, а ограничивающие грабен зоны разломов постоянно активизируются, так как район находится в зоне повышенной сейсмической активности.

Грабен Денизли заполнен неогеновыми и четвертичными отложениями и ограничен по обоим бортам сбросами (разломами, у которых поверхность нарушения наклонена в сторону опущенного блока земной коры). Коренные породы, слагающие борта грабена, представлены палеозойскими метаморфическими породами — мраморами и кристаллическими сланцами, поверх которых в северо-восточном борту грабена местами залегают слои мезозойских известняков.

Проседание центральной части грабена происходило вдоль двух параллельных зон разломов, ориентированных с юго-востока на северо-запад. Одна из этих зон разломов (северо-восточная) на глубине пересекает толщу карбонатных пород (известняков) мезозойского возраста, которые и являлись источником кальция для растворов, из которых потом отложились травертины террас Памуккале. Общая высота от верхних террас до нижних составляет 60–70 м.

Разломы, ограничивающие грабен с противоположного, юго-западного борта, не пересекают такие толщи, поэтому поднимающиеся по ним горячие термальные растворы не содержат кальция, и на юго-западном борту грабена Денизли травертиновых отложений нет.

Температура углекислых источников Памуккале на выходе из земли составляет 34–57°C, pH воды — 5,5–6,5, что примерно соответствует кислотности питьевой воды и значительно ниже кислотности яблочного сока или кока-колы (их pH равен 3,0). Дебит источника составляет около 400 литров в секунду. Химический состав термальных вод Памуккале характеризуется высоким содержанием карбоната кальция, магния, натрия, а также гидрокарбонат- и сульфат-ионов. С точки зрения гидрогеологии они относятся к водам типа Ca–Mg–HCO₃–SO₄. Замеры содержания углекислого газа в растворах источников показали, что на выходе из земли они содержат 725 мг/л CO₂, а на уровне нижних террас — 145 мг/л.

Время образования травертиновых террас Памуккале достоверно не известно. Геотермальная активность в регионе продолжается последние 600 тысяч лет. Что касается самого источника Памуккале, то оценки возраста его карбонатных отложений, выполненные с помощью уран-ториевого метода (см. Uranium–thorium dating), колеблются от 24 до 400 тысяч лет. Место это было известно и использовалось как курорт еще древними греками во II веке до н. э. Буквально на краю террас Памуккале возвышаются руины древнегреческого города Гиераполис.

Не удается определить возраст террас и по скорости осаждения карбоната кальция. Замеры минерализации растворов источника показали, что у выхода она составляет около 1200 мг карбоната кальция на литр, а после прохождения травертиновых террас падает до 400 мг/л. При дебите источника около 400 л/с основанные на этих цифрах расчеты дают гигантские объемы отложений, которых мы не наблюдаем. И тем не менее скорость осаждения карбоната кальция из растворов поражает. Особенно когда есть какая-нибудь «затравка» для начала кристаллизации. Так, упавший в воду листок или любой другой предмет уже через несколько дней превращается в свою белоснежную псевдоморфозу.

Все фото © Владислав Стрекопытов, Памуккале, Турция, 2012 год.

Владислав Стрекопытов