Обычно в полостях речного типа коррозионно-эрозионное расширение галерей сопровождается уходом потока вниз, в результате в каждом поперечном сечении галереи более древними являются верхние ее участки и более молодыми — нижние. Участки полостей речного типа с напорными водотоками, не дающими отложений, имеют округлые сечения. Все точки на окружности такого сечения разновозрастны. В отличие от двух этих случаев в пещере Шумиха более молодыми являются сводовые участки, так как дно пещеры защищает от коррозии слой осевших из напорного потока частиц песка. Уменьшается сечение пещеры — увеличивается скорость потока, а значит, и скорость коррозии и эрозии свода.
Анализ размера частиц песчаных отложений из дальней части пещеры по методу Р. Буркхарда (10) показал, что расходы воды в подземкой реке составляли 0,6–6,0 м3/с, а линейные скорости в ней были в пределах 0,05-0,5 м/с, илн 8,6-43 км/сут. Эти результаты в общем хорошо согласуются с непосредственными гидрологическими наблюдениями Б. Ф. Перевозчикова, изучившего источник Шумиха (23).
На участке дальней наклонной части пещеры протяженностью 220 м отмечено 12 секущих его тектонических трещин. Расстояние между ними (до 15–20 м) примерно такое же, как и в других карстовых районах. В местах пересечений двух трещин наблюдается интенсивная капель, к ним в 9 случаях из 12 приурочены куполообразные углубления в своде галереи. Диаметр их и высота над уровнем свода от 1 до 4 м. Наибольший купол находится в 385 м от входа. Он проходит по двум близко расположенным трещинам и имеет гигантские размеры: диаметр 7 и высота 8 м, а постепенно сужающаяся трещина уходит от него вверх не менее чем на 8 м. В горизонтальной части пещеры эти фот мы менее развиты и встречаются значительно реже.
Очевидно, образование куполов следует связать с проявлением эффекта коррозии смешивания при контакте сравнительно сильно минерализованных инфильтрационных вод и значительно менее минерализованных вод подземной реки. На поверхности над наклонным участком полости каких-либо карстовых форм нет. Значит, для стабильной инфильтрации вод в пещеру на поверхности массива достаточно небольшого слоя почвы.
До осушения источника горизонтальная часть пещеры представляла собой цепь чередующихся проточных озер и сифонов. Наклонный участок пещеры был полностью затоплен. Таким образом, исследованная часть карстовой полости (собственно пещера Шумиха) является комбинацией восходящей по течению и горизонтальной пещеры-источника.
Продольный разрез всей пещеры, наиболее вероятный вариант которого показан на рис. 12, необычен для карстовых полостей речного типа. Уходящий в понор поток углубляется ниже русла дренирующей реки и затем восходит к ней вверх по крылу синклинальной складки. Старые концепции образования пещер не позволяют объяснить морфологию Шумихи. Ее необычный профиль становится понятным, если принять канальную концепцию зарождения полостей.
Рис. 13. Гидрогеологический разрез через карстовую систему Надежда — Шумиха (по Б. Перевозчикову (23) с дополнениями): 1 — песчано-глинистые отложения, 2 — известняки доломитизированные, 3 — известняки и доломиты, 4 — бокситовый пласт и покрывающие его глинистые отложения, 5 — наблюдательные скважины, 6 — уровень подземных вод в массиве, 7 — подземная река, по Б. Перевозчикову, 8 — подземная река по нашему предположению, 9 — карстовые полости: а — Шумиха, б — Надежда, 10 — границы между стратиграфическими слоями пород
Значительная часть пещеры Шумиха находится ниже уровня Ая. На рис. 13 показаны гидрогеологический разрез через вход в пещеру и понор на Каменке. Буровые скважины, по зимним наблюдениям 1960 года, фиксировали уровень подземных вод, в основном совпадающий с уровнем воды в реке Ай. Лишь в 600 м от нее имелся "горб" высотой около 35 м. Таким образом, сосредоточенный карстовый водоток был расположен значительно ниже уровня трещинных вод и практически не был связан с ними. В настоящее время водоприток сверху и снизу в свободную от воды полость незначителен так же, как и в остальных уральских пещерах. Это значит, что водопроницаемость тектонических трещин в известняковом массиве весьма мала. Об этом говорят также наблюдения за режимом остаточного озера в 110 м от входа в пещеру. Летом 1974 года глубина его была около 2 м, а к маю 1975 года она уменьшилась до 0,5 м, что соответствует уменьшению объема воды в нем приблизительно от 30 до 5 м3. Если исключить возможность испарения, то скорость фильтрации коды через тектоническую трещину на полу галереи составляет приблизительно 10-3 мл/с на 11 см длины трещины. Эта величина на несколько десятичных порядков меньше наблюдаемой скорости фильтрации через вертикальные каналы в куполах наклонной части пещеры.