Подземные грозы в русской Арктике: явление редкое, но вероятное

Наука
Наталья Линкевич
26 Июня, 2020 | 03:22
Подземные грозы в русской Арктике: явление редкое, но вероятное
Фото: Вадим Кантор


На Земле постоянно происходят землетрясения. И если к тревожным новостям из сейсмоактивных районов, в которых традиционно фиксируют сильные подземные толчки с разрушительными и подчас трагическими последствиями, люди уже привыкли, то о землетрясениях в асейсмичной Арктике практически никогда ничего не слышно.

Но здесь так же небезопасно, как и везде: об истории землетрясений на Русском Севере и о природе этих явлений – в авторском материале GoArctic, подготовленном при прямом содействии ведущих российских ученых.


Что известно о землетрясениях

Землетрясения возникают при внезапном освобождении энергии, которая долгое время накапливается в результате тектонических процессов в относительно локализованных областях земной коры и верхней мантии. Об этом рассказал доктор геолого-минералогических наук, профессор Петрозаводского государственного университета, заведующий лабораторией геофизики Института геологии Карельского научного центра РАН, заслуженный деятель науки РФ, академик РАЕН Николай Шаров.



Николай Шаров
«При этом явлении происходит разрыв (разлом) сплошности горных пород, иногда на многие десятки километров, – объяснил ученый. – Область, где возникает процесс разрешения, называют очагом, гипоцентром или гипоцентральной областью. Проекция очага или его области на земную поверхность называется эпицентральной областью. Относительное количество энергии, выделявшейся в очаге землетрясения, оценивается по шкале магнитуд, предложенной в 1935 году Ч. Рихтером, профессором Калифорнийского технологического института».
Тем временем, магнитуда землетрясения определяется по максимальной магнитуде колебаний, записанных на сейсмограмме, снятой на расстоянии 100 км от эпицентра (если расстояние другое, вносится соответствующая поправка).
«Наиболее крупные землетрясения характеризуются магнитудой от 6 до 9, – продолжил Николай Шаров. – Магнитуда 6 соответствует 6-9 баллам, 7 отвечает 8-10 баллам, магнитуда 8 означает 10-12 баллов по 12-балльной шкале интенсивности землетрясений. Шкала интенсивности или баллов основана на макросейсмическом описании результатов разрушений от землетрясений. Совершенно очевидно, что оценка силы землетрясений в магнитудах более объективна, чем в баллах сейсмической шкалы. Это связано с тем, что степень разрушения построек – основной критерий этой шкалы – зависит не только от количества выделенной энергии, но и от ряда других факторов: глубины очага (чем глубже очаг, тем меньше разрушений), устойчивости грунта, его водонасыщенности, качества построек. Чувствительные сейсмографы ежегодно регистрируют около миллиона землетрясений, одно их них может быть катастрофическим, а около ста – разрушительной силы».
Известно, что большинство землетрясений происходит в земной коре на глубине до 70 км. Такие землетрясения называются поверхностными. Землетрясения, которые происходят в мантии на глубине от 70 до 300 км называются промежуточными, а глубже 300 км – глубокими. До сих пор не было зарегистрировано ни одного землетрясения глубже 720 км.
«Свыше 75% энергии, выделенной при землетрясениях, принадлежит поверхностным и только 3% – глубоким, – отметил доктор геолого-минералогических наук. – Различают сильные и слабые землетрясения: слабые землетрясения возникают повсеместно, но их общая энергия незначительна. Некоторые из них связаны с вулканической деятельностью. К сильным относят землетрясения с магнитудой более 5.5. Анализ распределения сильных землетрясений по земному шару показывает, что примерно 75% поверхностных, 90% промежуточных и почти все глубокие землетрясения сосредоточены в Тихоокеанском кольце из островных дуг, глубоководных желобов и горных хребтов. Большая часть сильных землетрясений происходит также в Альпийско-Гималайском поясе – так, очаги сильных промежуточных землетрясений были зарегистрированы в Румынии и на Гиндукуше».
По словам ученого, сейсмологи разгадали уже не одну загадку строения Земли и сил, которые помогают ее формированию. Однако до сих пор они лишены возможности заглянуть в глубь недр нашей планеты и сопоставить ее внутреннее строение с сейсмическими сигналами на ее поверхности.


Краткая история землетрясений на Русском Севере

Балтийский щит (Фенноскандинавский щит) – массивное складчатое поднятие на северо-западе Восточно-Европейской платформы (охватывает Мурманскую область и Карелию) считается стабильной и относительно предсказуемой территорией с точки зрения сейсмической активности. Однако в процессе геологического изучения Арктической зоны ученые все же выяснили ряд интересных подробностей.

«Русские появились на Севере в 11 веке, тогда же началось освоение Земли, – прокомментировал член-корреспондент РАН, доктор геолого-минералогических наук, главный научный сотрудник Лаборатории геологии рудных месторождений ИГЕМ РАН, президент Межрегионального общественного Ломоносовского фонда Константин Лобанов. – Примерно в это время люди начали вести здесь своего рода регистр землетрясений. История наблюдений охватывает несколько временных отрезков, первый из них – с 1107 по 1231 годы. Автор М. Боголепов (1907) приводит следующие выписки из различных русских летописей, свидетельствующих о землетрясениях в пределах Русского Севера и прилегающих районов: 1107 год – Новгород Великий (05 февраля), 1117 год – «В лето 6625... В се лето потресеся земля, сентября 16...», 1170 год – «В лето 6678... Того же лета потрясеся земля», 1230 год – «В лето 6738... и всей Русской земле потрясеся, церкви разседошася…», и так далее».

Константин Лобанов

Любопытно, как люди того времени реагировали на ощутимые подземные толчки. Доподлинно об этом мало что известно, но есть некоторые выдержки из наблюдений, которыми поделился ученый. В частности, в одном из случаев речь идет о сильном землетрясении, произошедшем 3 мая 1231 года – оно охватило огромную территорию. В различных летописях сообщается, что его ощущали даже в Киеве, Владимире, Суздале, Ростове, Переяславле и Новгороде.
«О потрясении земли, – сказано в источнике. – Месяца мая в 3-й день, во время Святой Литургии, когда читали Святое Евангелие в церкви Пресвятой Богородицы во Владимире, потряслась земля; и церковь, и престол, и иконы сдвинулись на стенах; и паникадила со свечами, и подсвечники поколебались; люди же изумились и думали, что голова закружилась у каждого из них; и стали друг другу рассказывать, что было с ними, и недоумевали, что это такое. Было же это во многих церквях и в домах господских; и в других городах было это».
В более поздних летописях встречаются упоминания о землетрясениях, произошедших и на Кольском полуострове.
«Так, к примеру, одно из землетрясений на Кольском полуострове произошло в 1542 году, – продолжил Константин Лобанов. – У историка Соловецкого монастыря Досифея (1836) сообщается: «В лето 7050, от Р. X., было великое трясение земли в трех погостах: Керети, Ковде и Кандалакше до Умбы верст на 300 и более горы и леса тряслис».
Затем, уже в 1627 году, летописец Двинской (изд. 1774) засвидетельствовал, что «был на Двине трус во 7135 году майя в 20 день». А буквально через несколько лет, в 1635 году, в этих краях, возможно, снова наблюдалось какое-то тектоническое явление, вызвавшее высокое поднятие уровня Белого моря. В летописях, в частности, сказано, что Соловецкий монастырь пострадал от необычного наводнения: морская вода, потопив строения на западной стороне монастыря, дошла до крыльца соборной церкви Преображения господня. Об убытках обители от цунами даже сообщили государю.
«Начиная с 1728 года перечень всех землетрясений, зарегистрированных в пределах Балтийского щита, имеется в обстоятельной сводке Г. П. Горшкова (1949), – продолжил ученый. – В 1728 году произошло землетрясение на Кольском полуострове, в 1750 году – подземный удар в Лапландии, в 1758 году сообщалось о землетрясении в Лапландии и на Кольском полуострове от Колы до берегов Белого моря. В этом же году наблюдалось два подземных удара в районе Кеми, и так далее. Окрестности Колы, Териберки, Кандалакши – подземные толчки происходили практически на всей территории Кольского полуострова, в Карелии, Финляндии и даже Санкт-Петербурге».
Но если о мощности подземных ударов того времени сообщается крайне мало, и судить об этом можно лишь по содержанию летописей и исторических справок, то с середины прошлого века и вплоть до 2018 года ученые заносят в реестр землетрясений данные о толчках с указанием их магнитуды. Известно, что в прошлом, 20 веке, землю чаще всего «трясло» в районе Хибинского горного массива, при этом среднее значение колебаний составляло от 3 до 5.

Крупные землетрясения, происходящие на Кольском полуострове в новейшей истории, зафиксированы, в частности, в феврале 1960 года в Кандалакшском и Кировском районах, а также на западной части Терского берега (5–6 баллов), в июле 1962 года в Кандалакшском заливе (5–6 баллов) и в окрестностях города Кировск в апреле 1989 года (также 5–6 баллов).


аа.png

 Распределение эпицентров землетрясений в северной части Балтийского щита и прилегающей части шельфа (по итогам сейсмомониторинга за период 1956-1990 гг.). Заштрихованные полосы – главные сейсмогенные зоны: 1 – Мурманская; 2 – Кандлакшская; 3 – Хибинско-Ловозерская; 4 – Куусамо-Порьегубская; 5 – Карельская; 6 – Ботний-Финнмаркская. [Г. Д. Панасенко]

Схема_главных_сейсмогенных_зон_северной_части_Балтийского_щита_по.jpg

Схема главных сейсмогенных зон северной части Балтийского щита (по данным цифрового мониторинга 1992-2004 г.г.). 1 – Мурманская (пассивная на данном отрезке времени); 2 – Кандалакшская; 3 – Хибинско-Ловозерская; 4 – Куусамо-Порьегубская; 5 – Кандалакшско-Варангерская.


Ответственный подход

Несмотря на данные о произошедших на Севере России землетрясениях, этот участок земли специалисты все же относят к регионам со слабой сейсмической активностью.

«В связи с этим Восточно-Европейская платформа (ВЕП) (занимает территорию Восточной Европы между каледонскими складчатыми сооружениями Норвегии на северо-западе, герцинскими складками Урала на востоке и альпийскими складчатыми хребтами Карпат, Крыма и Кавказа на юге – прим. ред.) долгое время не являлась первоочередным объектом сейсмического мониторинга, который проводился сейсмологическими экспедициями Академии наук в СССР, а позднее Геофизической службой РАН на территории Российской Федерации, – объяснил Николай Шаров. – Однако, учитывая высокий уровень урбанизации, наличие ответственных и экологически опасных объектов, таких как атомные станции и гидроэлектростанции, газо- и нефтепроводы, повышенную плотность населения в многочисленных промышленных центрах, в последние 15 лет развитию сейсмического мониторинга на ВЕП уделяется особое внимание».
Регулярный мониторинг имеет особое значение еще и потому, что в отдельных зонах платформы все же возможны землетрясения с интенсивностью толчков до 7-8 баллов, подчеркнул Николай Шаров.
  

Рис_1_распределение_очагов_землетрясений_по_земному_шару.jpg

Пространственное распределение землетрясений в пределах генерализованной схемы ВЕП. Видно, что наибольшей сейсмоактивностью характеризуются Балтийский щит (в рамках Кольского полуострова и прилегающих территорий) и район Среднего Урала и прилегающего к нему Предуральского прогиба.


Какие прогнозы

Тектонические землетрясения различной интенсивности происходят практически повсеместно на Земном шаре, сообщил ученый. В области высокой сейсмической активности повторяемость ощутимых землетрясений составляет десятки событий в год, а в области слабой сейсмической активности – единицы в год или в несколько лет, или столетия.

«Распределение землетрясений на Земном шаре устойчиво во времени и крайне неравномерно по площади, – пояснил доктор геолого-минералогических наук, профессор ПетрГУ. – Карта сейсмического районирования России относит территорию Карелии и Мурманскую область к зоне с максимально возможным землетрясением магнитудой 4,8 и интенсивностью 6-7 баллов, следовательно, при проектировании и строительстве промышленных и гражданских объектов этот фактор необходимо учитывать». 

Рис_2_фрагмент_карты_общего_сейсмического_районирования_территории.jpg

Фрагмент карты общего сейсмического районирования территории РФ [Уломов и др., 1999]

Кроме того, по словам ученого, специалистами отмечена техногенная сейсмичность в районе апатитовых рудников Хибин и железорудного месторождения Костомукши, выработка которого уже составила около двух миллиардов тонн горной массы.
«В Хибинах ежегодно извлекается около 100 млн тонн горной массы, что сопровождается перемещением больших объемов породы и оказывает непосредственное воздействие на состояние массива в целом. Все горные удары произошли в непосредственной близости от разрывных тектонических нарушений, а горный массив подвергается регулярным динамическим воздействиям от промышленных массовых взрывов. Все это приводит к необходимости более детального изучения сейсмичности и глубинного строения Северной Европы», – заключил Николай Шаров.

Рис_3_схема_расположения_основных_действующих_карьеров_Республики.jpg

Схема расположения основных действующих карьеров Республики Карелия [Шаров, Шеков, 2012]


Справочно по теме

Начало регулярным инструментальным сейсмическим наблюдениям на Кольском полуострове положено в 1956 году, когда была создана первая в регионе сейсмическая станция «Апатиты», а в составе Полярного геофизического института Кольского филиала АН СССР организована лаборатория сейсмологии под руководством к.ф.м.н. Г. Д. Панасенко. В 1975 году лаборатория была передана в Геологический институт КФ АН СССР, а в 1991 году на ее основе возник Кольский региональный сейсмологический центр (КРСЦ) Российской академии наук. В 2004 году КРСЦ реорганизован в Кольский филиал Геофизической службы РАН.

Основной задачей КФ ГС РАН является проведение сейсмического и акустического мониторинга Северо-Запада России и прилегающих территорий, а также архипелага Шпицберген. Эта работа проводится с помощью собственной сети цифровых сейсмических и инфразвуковой станций КФ ГС РАН, с привлечением данных сейсмомониторинговых систем NORSAR (Норвегия), IRIS (США) и ЛАГСМ (Латвия).


***

Наталья Линкевич, специально для GoArctic

далее в рубрике