Advertisement

Geology and Geomorphology of Azokh Caves

  • Patricio Domínguez-Alonso
  • Enrique Aracil
  • Jose Angel Porres
  • Peter Andrews
  • Edward P. Lynch
  • John Murray
Chapter
Part of the Vertebrate Paleobiology and Paleoanthropology book series (VERT)

Abstract

Azokh Cave is located in the Lesser Caucasus and is hosted in Mesozoic limestone. It comprises a series of karstic cavities, chambers and passageways that interconnect to form a larger cave network, the trend of which appears to have been influenced by fracture patterns in the bedrock. The geomorphology of the currently accessible areas of the cave is presented, with many of its speleological features described in detail for the first time. Electrical resistivity tomography is used to examine variation in thickness of sediments infilling the inner chambers of the cave. This information, coupled with data relating to the surface topography of the cave infill, sheds light on patterns of sediment deposition within the cave system. It remains unclear whether the cave formed from epigenic or hypogenic speleological processes (or a combination of the two). This question is further hampered by the presence of a large bat population in the interior of the cave, the guano deposits of which have modified the inner galleries.

Keywords

Lesser Caucasus Limestone Karstic Electrical resistivity Epigenic Hypogenic 

Резюме

Полное и детальное описание геоморфологии пещерной системы Азоха представлено здесь впервые. Пещера сформировалась в богатой карстовой сети мезозойского известняка и состоит из четырех больших внутренних камер (помеченных как галереи Азоха I–IV), которые латерально связаны между собой и расположены в направлении от северо-запада на юго-восток. С внешним миром камеры связаны посредством ряда перпендикулярно выходящих проходов (Азох 1, 5 и 6). Эти пещерные каналы имеют одинаковую ориентацию с региональной особенностью соединения на уровне бедрока. В геоморфологии пещеры явно заметны признаки карстового провала. В одном из “слепых” внешних проходов (Азох 2) доступ к внутренним галереям заблокирован. Образование черта (сланца) в известняке имело обратный эффект: на местах он укреплял и поддерживал структуры потолка, помогая сохранить различные камеры пещеры. На перекрестной топографии пещеры заметна высокая центральная зона (между внутренними камерами Азох 2 и Азох 3) с уклоном в сторону двух концов пещерной системы, хотя это снижение несколько более выражено по направлению к проходу Азох 1.

Толщина седиментного слоя в различных камерах пещеры определена геофизическим методом – вычислением удельного электрического сопротивления. Этот подход позволяет картировать заполненную толщину внутри пещеры, и эта величина варьирует в пределах от <1 м до 3 м+. Максимальная толщина седимента отмечена в камере Азох 1, хотя участки с большой толщиной встречаются и у входа в Азох 2, а также в более центральных местах камер Азох 2, 3 и 4. С помощью компьютерной программы Surfer была вычислена площадь поверхности (примерно 1,390 м2) большого объема седимента (около 1,367 м3), лежащего на известняковом бедроке во внутренних галереях Азохской пещеры.

Геофизические профили выявляют также различные аномалии внутри известняка, которые, судя по их морфологии и величинам удельного сопротивления, возможно, представляют собой полости в бедроке, заполненные, как правило, мелкозернистым материалом. Все обнаруженные полости обычно ассоциированы с аномалиями проводимости в профилях, причинами которых являются разломы. Это подтверждает взаимосвязь между развитием разлома, образованием карстового рельефа и формированием полостей.

Остается неясным, сформировалась ли Азохская пещера под воздействием поверхностных вод, уходящих в почву и растворяющих нижележащий известковый бедрок (эпигенетический спелеогенез), или альтернативно, т.е. поднимающейся снизу водой, растворяющей горную породу (гипогенетичесский спелеогенез). Возможно также сочетанное влияние этих двух процессов. Рассматриваемая проблема усложняется из-за наличия большой колонии летучих мышей в пещерной системе. Толстые отложения гуано, выработанные этими существами, в некоторых направлениях изменили (и продолжают изменять) поверхность внутренних галерей.

Notes

Acknowledgments

We wish to thank the local people from Azokh Village for wholeheartedly supporting this endeavor, over a number of years and always making us feel welcome when we visit. In particular, Masis Ohanyan and Zorig Asryan very ably assisted us with the survey of the cave interior. The Royal Irish Academy is thanked for kindly granting permission to reproduce Fig. 3.1 (herein) from Murray et al. (2010). PDA, EA and JP acknowledge support from the Spanish Ministry of Science and Education (Projects BTE2000-1309, BTE2003-01552 and BTE 2007-66231).

References

  1. Aracil, E., Maruri, U., Porres, J. A., & Espinosa, A. B. (2002). La tomografía eléctrica: una herramienta al servicio de la obra pública. Rock Máquina, 76, 30–34.Google Scholar
  2. Aracil, E., Maruri, U., Vallés, J., Martínez Pagán, P., & Porres, J. A. (2003). Evaluación de problemas medioambientales mediante tomografía eléctrica. Ingeopress, 122, 34–39.Google Scholar
  3. Brunet, M. F., Korotaev, M. V., Ershov, A. V., & Nikishin, A. M. (2003). The South Caspian Basin: A review of its evolution from subsidence modelling. Sedimentary Geology, 156, 119–148.CrossRefGoogle Scholar
  4. Cardozo, N., & Allmendinger, R. W. (2013). Spherical projections with OSXStereonet. Computers & Geosciences, 51, 193–205.Google Scholar
  5. David, E. (2008). Visual Topo. Available online at: http://vtopo.Free.fr.
  6. Day, A. (2002). Cave Surveying. Cave Studies Series 11. Buxton: British Cave Research Association, 40 pp.Google Scholar
  7. Dilek, Y., Imamverdiyev, N., & Altunkaynakc, Ş. (2009). Geochemistry and tectonics of Cenozoic volcanism in the Lesser Caucasus (Azerbaijan) and the peri-Arabian region: Collision-induced mantle dynamics and its magmatic fingerprint. International Geology Review, 52(4–6), 536–578.Google Scholar
  8. Egan, S. A., Mosar, J., Brunet, M.-F., & Kangarli, T. (2009). Subsidence and uplift mechanisms within the South Caspian Basin: insights from the onshore and offshore Azerbaijan region. In M.-F. Brunet, M. Wilmsen & J. W Granath (Eds.), South Caspian to Central Iran Basins (Vol. 312, pp. 219–240). London: Geological Society (Special Publication).Google Scholar
  9. Fernández-Jalvo, Y., Hovsepian-King, T., Moloney, N., Yepisko posyan, L., Andrews, P., Murray, J., et al. (2009). Azokh Cave project excavations 2002–2006: Middle-Upper Palaeolithic transition in Nagorno-Karabakh. Coloquios de Paleontología, Special Issue: Homage to Dr. D. Soria Madrid, Universidad Complutense de Madrid Press.Google Scholar
  10. Fernández-Jalvo Y., King T., Andrews P., Yepiskoposyan L., Moloney N., Murray, J., et al. (2010). The Azokh Caves complex: Middle Pleistocene to Holocene human occupation in the Caucasus. Journal of Human Evolution, 58, 103–109.Google Scholar
  11. Fossen, H. (2010). Structural geology (463 pp.). Cambridge: Cambridge University Press.Google Scholar
  12. Gautam, P., Paj Pant, S., & Ando, H. (2000). Mapping of subsurface karst structure with gamma ray and electrical resistivity profiles: A case study from Pokhara valley, central Nepal. Journal of Applied Geophysics, 45, 97–110.CrossRefGoogle Scholar
  13. Griffiths, D. H., & Barker, R. D. (1993). Two-dimensional resistivity imaging and modelling in areas of complex geology. Journal of Applied Geophysics, 29, 211–226.CrossRefGoogle Scholar
  14. Gross, M. R., Fischer, M. P., Engelder, T., & Greenfield, R. J. (1995). Factors controlling joint spacing in interbedded sedimentary rocks: Integrating numerical models with field observations from the Monterey Formation, USA. In M. S. Ameen (Ed.), Fractography: Fracture Topography as a Tool in Fracture Mechanics and Stress Analysis (Vol. 92, pp. 215–233). Geological Society of London, Special Publication.Google Scholar
  15. Huseinov, M. M. (1985). The Early Palaeolithic of Azerbaijan (Kuruchai culture and stages of its development). Baku (in Russian).Google Scholar
  16. Kasimova, R. M. (2001). Anthropological research of Azykh Man osseous remains. Human Evolution, 16, 37–44.CrossRefGoogle Scholar
  17. Karakhanian, A. S., Trifonov, V. G., Philip, H., Avagyan, A., Hessami, K., Jamali, F., et al. (2004). Active faulting and natural hazards in Armenia, eastern Turkey and northwestern Iran. Tectonophysics, 380, 189–219.Google Scholar
  18. King, T., Compton, T., Rosas, A., Andrews, P. Yepiskoyan, L., & Asryan, L. (2016). Azokh Cave Hominin Remains. In Y. Fernández-Jalvo, T. King, L. Yepiskoposyan & P. Andrews (Eds.), Azokh Cave and the Transcaucasian Corridor (pp. 103–106). Dordrecht: Springer.Google Scholar
  19. Klimchouk, A. B. (2007). Hypogene Speleogenesis: Hydrogeological and Morphogenetic Perspective. Special Paper no. 1, National Cave and Karst Research Institute, Carlsbad, NM, 106 pp.Google Scholar
  20. Klimchouk, A. B. (2009). Morphogenesis of hypogenic caves. Geomorphology, 106(1–2), 100–117.CrossRefGoogle Scholar
  21. Lioubine, V. P. (2002). L’Acheuléen du Caucuase. ERAUL 93 Études et Recherches Archéologiques de l’Université de Liège. Liège.Google Scholar
  22. Ljubin, V. P., & Bosinski, G. (1995). The earliest occupation of the Caucasus region. In Roebroeks, W. & van Kolfschoten, T. (Eds.), The Earliest Occupation of Europe (pp. 207–253). Leiden: University of Leiden.Google Scholar
  23. Martínez-Pagán, P., Aracil, E., Maruri, U., & Faz, Á. (2005). Tomografía eléctrica 2D/3D sobre depósitos de estériles mineros. Ingeopress, 138, 34–36.Google Scholar
  24. Mellors, R.J., Jackson, J., Myers, S., Gok, R., Priestley, K., Yetirmishli, G., et al. (2012). Deep Earthquakes beneath the Northern Caucasus: Evidence of Active or Recent Subduction in Western Asia. Bulletin of the Seismological Society of America, 102, 862–866.Google Scholar
  25. Mosar, J., Kangarli, T., Bochudi, M., Glasmacher, U. A., Rast, A., Brunet, M-F., et al. (2010). Cenozoic–Recent tectonics and uplift in the Greater Caucasus: A perspective from Azerbaijan. In M. Sosson, N. Kaymakci, R. A. Stephenson, F. Bergerat & V. Starostenko (Eds.), Sedimentary Basin Tectonics from the Black Sea and Caucasus to the Arabian Platform (Vol. 340, pp. 261–279). London: Geological Society (Special Publications).Google Scholar
  26. Mudrák, S., & Budaj, M. (2010). The Therion Book. Distributed under the GNU General Public License. 105 pp. Available online at: http://therion.speleo.sk.
  27. Murray, J., Domínguez-Alonso, P., Fernández-Jalvo, Y., King, T., Lynch, E. P., Andrews, P., et al. (2010). Pleistocene to Holocene stratigraphy of Azokh 1 Cave, Lesser Caucasus. Irish Journal of Earth Sciences, 28, 75–91.Google Scholar
  28. Murray, J., Lynch, E. P., Domínguez-Alonso, P., & Barham, M. (2016). Stratigraphy and Sedimentology of Azokh Caves, South Caucasus. In Y. Fernández-Jalvo, T. King, L. Yepiskoposyan & P. Andrews (Eds.), Azokh Cave and the Transcaucasian Corridor (pp. 27–54). Dordrecht: Springer.Google Scholar
  29. Narr, W., & Suppe, J. (1991). Joint spacing in sedimentary rocks. Journal of Structural Geology, 13, 1037–1048.Google Scholar
  30. Osborne, R. A. L. (2004). The troubles with cupolas. Acta Carsologica, 33(2), 9–36.Google Scholar
  31. Piccini, L., Forti, P., Giulivo, I., & Mecchia, M. (2007). The polygenetic caves of Cuatro Ciénegas (Coahuila, Mexico): Morphology and speleogenesis. International Journal of Speleology, 36(2), 83–92.CrossRefGoogle Scholar
  32. Porres, J. A. (2003). Caracterización de cavidades en el subsuelo mediante la interpretación de perfiles de Tomografía Eléctrica: Aplicación al yacimiento arqueológico de Clunia. Unpublished PhD Dissertation, University of Burgos, Spain. ISBN 978-84-96394-55-1.Google Scholar
  33. Saintoti, A., Brunet, M.-F., Yakolev, F., Sébrier, M., Stephenson, R., Ershov, A., et al. (2006). The Mesozoic–Cenozoic tectonic evolution of the Greater Caucasus. In D. G. Gee & R. A. Stephenson (Eds.), European Lithosphere Dynamics (Vol. 32, pp. 277–289). London: Geological Society (Memoirs).Google Scholar
  34. Sevilla, P. (2016). Bats from Azokh Caves. In Y. Fernández-Jalvo, T. King, L. Yepiskoposyan & P. Andrews (Eds.), Azokh Cave and the Transcaucasian Corridor (pp. 177–189). Dordrecht: Springer.Google Scholar
  35. Sosson, M., Kaymakci, N., Stephenson, R., Bergerat, F., & Starostenko, V. (2010). Sedimentary basin tectonics from the Black Sea and Caucasus to the Arabian Platform: Introduction. In M. Sosson, N. Kaymakci, R. Stephenson, F. Bergerat & V. Starostenko (Eds.), Sedimentary Basin Tectonics from the Black Sea and Caucasus to the Arabian Platform (Vol. 340, pp. 1–10). London: Geological Society (Special Publication).Google Scholar
  36. Sumanovac, F., & Weisser, M. (2001). Evaluation of resistivity and seismic methods for hydrogeological mapping in karst terrains. Journal of Applied Geophysics, 47, 13–28.CrossRefGoogle Scholar
  37. Vardanyan, M. (editor in chief) and others. (2010). Atlas of the Nagorno-Karabakh Republic. State Committee of the Real Estate Cadastre of the Nagorno-Karabakh Republic, Stepanakert, 96 pp.Google Scholar
  38. Zhou, W., Beck, B. F., & Stephenson, J. B. (2000). Reliability of dipole-dipole electrical resistivity tomography for defining depth to bedrock in covered karst terrains. Environmental Geology, 39(7), 760–766.CrossRefGoogle Scholar

Copyright information

© Springer Science+Business Media Dordrecht 2016

Authors and Affiliations

  • Patricio Domínguez-Alonso
    • 1
  • Enrique Aracil
    • 2
    • 3
  • Jose Angel Porres
    • 3
  • Peter Andrews
    • 4
  • Edward P. Lynch
    • 5
  • John Murray
    • 5
  1. 1.Departamento de Paleontología, Facultad de Ciencias Geologicas & Instituto de Geociencias (IGEO-CSIC)Universidad Complutense de Madrid (UCM)MadridSpain
  2. 2.Análisis y Gestión del Subsuelo, S.L. (AGS)MadridSpain
  3. 3.Departamento de Geodinámica. Facultad Ciencias Geológicas.Universidad Complutense de Madrid (UCM)MadridSpain
  4. 4.Natural History MuseumLondonUK
  5. 5.Earth & Ocean Sciences, School of Natural SciencesNational University of Ireland, GalwayGalwayIreland

Personalised recommendations