Кандидат геолого-минералогических наук Борис ГОЛУБОВ, Институт динамики геосфер РАН

Всемирно известный герой многочисленных произведений немецкой литературы середины XVIII в., неутомимый фантазер барон Мюнхгаузен во время одного из своих вымышленных путешествий попал в Каспийском море будто бы "через подземный канал". Однако так ли уж он был далек от истины?

Грандиозные выбросы огня в центре Каспия, устрашающий гул его недр с выделениями газа и нефти, резкие перепады уровня воды с появлением и исчезновением островов, ее внезапное охлаждение почти до замерзания, дрейфующие льды в разгар лета и другие непонятные явления издревле поражали воображение, рождали бесчисленные мифы, легенды и религиозные культы. К этому надо добавить разрушительные цунами, беспорядочные шторма, притоки и оттоки воды в одном и том же пункте без изменения

Статьи данной рубрики отражают мнения авторов (прим. ред.)

стр. 67

Карта Руси. Фрагмент. Амстердам, 1613 г. Справа внизу - Каспийское море в представлении голландских географов XVII в.

направления ветра, миражи с быстро меняющимися картинами, красноватую мглу над заливом Кара-Богаз-Гол, темные пыльные бури, несомые из пустынь Средней Азии.

Как только не изображали окруженное тайнами море на древних картах! То вытянутым по широте, то - по меридиану, зачастую соединяли с океаном, реже показывали замкнутым. Но, может быть, обилие трактовок его контура отражает реальные изменения? Обратимся к геологическому прошлому Каспия. Его традиционно рассматривают как реликтовый водоем, около 7 млн. лет назад потерявший связь с древним океаном Тетис и многократно испытывавший колебания уровня (на что указывает последовательность разновозрастных слоев и уступов береговых террас), причина которых - предмет давних дискуссий, не прекращающихся до сих пор*.

Нельзя не упомянуть и другую версию рождения этого моря. Английский астроном и геофизик Э. Галлей в 1694 г. предположил: подобные ему большие структуры возникли на Земле под воздействием ударявшихся о нее комет. Аналогичные догадки высказывали в 1755 г. автор космогонической теории происхождения Солнечной системы немецкий философ И. Кант (иностранный почетный член Петербургской АН с 1794 г.), в 1796 г. французский математик, астроном, физик П. С. Лаплас (удостоенный того же звания в 1802 г.). А после того как два столетия спустя, в 1980 г., американский физик, нобелевский лауреат 1968 г. Л. Альварес связал массовое вымирание всего живого, в частности динозавров**, с падением гигантского астероида 65 млн. лет назад, суждения великих умов прошлого получили новое звучание. Сейчас в этом направлении ведут поиск сотрудники нашего института, а их единомышленники из Объединенного института ядерных исследований (город Дубна Московской области)*** обнаружили в геотермальных рассолах полуострова Челекен (восточная часть моря) новый, ранее не известный спонтанно делящийся сверхтяжелый нуклид.

Трансгрессии (наступление на сушу) Каспия издавна пытались объяснить возобновлением его связи с Мировым океаном по некоему гипотетическому проливу. Но ведущиеся с XIX в. упорные поиски следов последнего, увы, безрезультатны. А может быть, они в принципе бесплодны и механизм регуляции уровня огромного водоема связан, скажем, с его "подземной жизнью"? Такие идеи высказывал еще греческий философ Аристотель (384 - 322 гг. до н.э.), воплотивший всю премудрость античного мира, в XVII в. - западноевропейские ученые, а в XVIII в. отечественные. Среди них - путешественник, натуралист, пожалуй, первый российский исследователь образования карстовых**** пещер и режима подземных вод, академик (с 1771 г.) И. И. Лепехин; авторы солидных трудов по истории и географии В. Н. Татищев и П. И. Рычков

* См.: Е. В. Мухина и др. Каспий: катастрофа, гипотезы и стратегия. - Наука в России, 1994, N 4 (прим. ред.).

** См.: Ю. Н. Авсюк и др. Внезапно ли вымерли динозавры? - Наука в России, 2002, N 3 (прим. ред.).

*** См.: А. Сисакян. Мировая слава Дубны. - Наука в России, 2006. N 2 (прим. ред.).

**** Карст - явления, возникающие в растворимых горных породах (гипс, каменная соль и т.д.), характеризующиеся комплексом подземных (пещеры, полости и пр.) и поверхностных форм рельефа, своеобразием режима подземных вод, речной сети и озер (прим. ред.).

стр. 68

(член-корреспондент Петербургской АН с 1759 г.); академик (с 1767 г.) СП Гмелин, в 1768 - 1774 гг. изучавший бассейн Дона, низовья Волги, Кавказ и берега Каспийского моря.

Однако интерес к возможности сообщения "озера у подножия Кавказа" с Мировым океаном не ослабевал до начала XVIII в. Его подогревали, например, известные ученому миру упоминания древнегреческого историка Полибия (ок. 200 - 120 гг. до н.э.) о водопадах при впадении в Каспий Амударьи, карта тех мест, составленная его соотечественником, основоположником математической географии Эратосфеном (ок. 276 - 194 гг. до н.э.), а также сведения о некогда существовавшей реке Узбой. На современных картах четвертичных отложений и космических снимках прослеживается ее высохшее русло: от озера Сары камыш (куда сбрасывалась часть вод Амударьи) по западной части пустыни Каракумы к озеру Келькор (ныне солончак) и далее к Каспию. Мысль о его связи с Мировым океаном не давала покоя и императору Петру I, стремившемуся "прорубить окно" не только в Европу, но и в Индию.

В ноябре 1714 г. князь А. Бекович-Черкасский со специальной экспедицией вышел в море и через год представил первую, близкую к реальности его карту государю. А через шесть лет увидела свет увенчавшая изыскания работавших там ученых, в том числе известного гидрографа и государственного деятеля Ф. И. Соймонова, более точная "Карта плоская моря Каспийского...", ставшая сенсацией европейского масштаба.

В 1726 г. Соймонов вновь отправился в южные края, чтобы подробно изучить Кара-Богаз-Гол. Однако войти в него не смог - настолько пугала его людей легенда о пучине, засасывающей там корабли: они "были в таком страхе, что... всяк чаял смерти быть неизбежной". Из-за недоброй славы, неприступности, необычайной солености, плотности и стремительности вод, несущихся со стороны Каспия, а также стойкого, стесняющего дыхание запаха серы туркмены прозвали залив Черной пастью. Впрочем, он не лишен и "романтического" обрамления: среди красноватой пены, переполненной мертвой соленой рыбой, бродят розовые фламинго, вокруг - несметное число гусей и пеликанов, мрачные остатки гробниц, разрушенных мечетей и величайшее безмолвие...

В 1769 - 1773 гг. Каспий исследовал естествоиспытатель академик (с 1767 г.) П. С. Паллас. Не вполне разделяя суждения Лепехина и Гмелина о здешних "подземных каналах", он допускал, что колебания уровня моря объясняются климатическим фактором. Вместе с тем утверждал: катастрофические вулканические извержения, на протяжении долгой жизни нашей планеты неоднократно приводившие к поднятию островов, континентов и горных систем, сопровождались образованием подземных пещер, куда стекала вода, и соответственно понижением уровня Мирового океана. Кроме того, ученый первым обратил внимание на некоторое сходство каспийской фауны с распространенной в Азовском море, что позволило предположить соединение обоих водоемов в геологическом прошлом.

Пионером инструментальных климатологических наблюдений по берегам и в бассейне Каспия стал отечественный физик, географ и путешественник, академик (с 1830 г.) Э. Х. Ленц (1830 - 1832 гг., когда им были

стр. 69

сделаны первые измерения, стали точкой отсчета их рядов). Он проанализировал следы стояния воды на стенах крепостей городов Баку и Дербента, сравнил показания старожилов и записи путешественников первой четверти XIX в., к тому же описал огненный столб и грязевой вулкан Боздаг.

Сближаясь с Палласом, Ленц считал: когда-то ныне замкнутое море соединялось с Азовским и Аральским (в связи с чем ставил вопрос о соотношении их уровней) и, возможно, отделилось от Черного при поднятии дна единого водоема. Колебания же уровня Каспия признавал следствием сочетания климатического фактора и тектонического, связанного с подвижками дна. Так был задан тон многолетней дискуссии между геологами и климатологами, победителей в которой, однако, не оказалось.

Начиная с 1849 г. расширялась сеть гидрометеорологических станций в бассейне Каспия, поставлявших важную информацию о стоке рек, атмосферных осадках и температуре воздуха, а в 1900 - 1921 гг. установили множество постов наблюдения за высотой его вод. В результате у климатологов появились достаточно длинные ряды многолетних измерений, удобные для обработки методами статистики и численного анализа. Геологи же, доказывавшие значимость для уровня моря тектонических подвижек дна, но не имевшие возможности "блеснуть оружием" математических расчетов (в силу эпизодичности наблюдаемых явлений и низкой точности инструментальных измерений), выглядели на этом фоне довольно "бледно".

Между тем в 1924 - 1928 гг. появились первые сведения о подземных ключах, бьющих под дном Каспия и основательно его подпитывающих. Кроме того, по мере расширения гидрогеологических изысканий в обрамлении моря оказалось: объем поступающих туда подземных вод только со стороны Восточного Предкавказья, по оценкам отдельных исследователей, достигал 50 км /год, т.е. примерно 1/6 годового стока Волги. Но в целом оно тогда заметно мелело, а значения испарения, полученные расчетным путем, сильно различались.

Если обратиться к результатам начатых Ленцем инструментальных наблюдений, можно выделить три основные стадии снижения уровня Каспия: 1830 - 1928, 1929 - 1941 и 1942 - 1977 гг. На первой и третьей процесс шел умеренно, на второй вода упала с отметки -25,96 до - 27,84 м. А в 1978 г. с рекордно минимальной (-29,04 м) зародился подъем, длившийся непре-

стр. 70

Колебания уровня Каспийского моря.

рывно до 1995 г. в среднем со скоростью 16 - 18 см/год. Причем зафиксировали его одновременно с заполнением волжской водой Нижнекамского и Чебоксарского водохранилищ (естественно, ее поступление в море тогда уменьшилось) и задолго до перекрытия пролива Кара-Богаз-Гол в одноименный залив глухой дамбой (1980 г.). В 1993 г. ее снесли, и со скоростью 20 - 23 км /год туда хлынули воды моря. Тем не менее через 2 года его уровень оказался наиболее высоким (-26,6 м), но затем постепенно снизился на 54 см, а с 2002 г. вновь стал заметно подниматься.

Все эти события заставили обратиться к познанию геологии впадины бассейна. В XVIII в. обрывочными сведениями о ней обладали упомянутый С. Г. Гмелин, естествоиспытатель К. М. Бэр (в 1828 - 1830, 1834 - 1862 гг. действительный член Петербургской АН, с 1862 г. почетный), путешественник и натуралист Г. С. Карелин. В конце следующего столетия один из основоположников палеоэкологии академик (с 1914 г.) Н. И. Андрусов начал систематические исследования здешних недр. Видную роль в них сыграли также доктор геолого-минералогических наук В. П. Батурин, основатель отечественной нефтяной геологии академик (с 1929 г.) И. М. Губкин, член-корреспондент (с 1953 г.) Л. В. Пустовалов и др.

В начале 1930-х годов у дагестанского побережья Каспия с применением электроразведки выявили особенности тектонического разлома, осложняющего здесь складчатое строение осадочных горных пород, начали грунтовую съемку дна. В 1935 - 1939 гг. В. В. Федынский (член-корреспондент с 1968 г.) с помощью гравиметрической разведки обнаружил под ним в северной части моря ядра соляных куполов (округлых поднятий земной коры). С 1950 г. к этим изысканиям подключилась Лаборатория аэрометодов АН СССР.

Ныне Каспий покрыт густой сетью гравиметрических, магнитометрических, электроразведочных и сейсморазведочных профилей. За последние 20 лет здесь провели внушительный объем исследований методом отраженных волн с разрешающей способностью до нескольких метров. Немало позволила сделать и сейсморазведка: в комплексе с бурением раскрыть строение слоев осадочного "чехла" (осадочных горных пород под дном моря) и восстановить их положение на протяжении последних 5 - 7 млн. лет. Особенно важно, что эти работы уже давно проводят без губительных для всего живого взрывов химических веществ.

Итак, с точки зрения геологии Каспийское море - крупнейший на Земле замкнутый водоем, обладающий богатейшими запасами различных природных ресурсов. Средняя его глубина 208 м (максимальная - 1025 м), площадь 378400 км², объем вод 78 100 км. Огромный резервуар, расположенный в центре Евразии, расчленен Мангышлакским и Апшеронским порогами на северный, средний, южный сегменты, вытянут в меридиональном направлении, пересекает климатические зоны умеренного, субтропического поясов и служит замыкающим приемником более 130 рек.

Каспий имеет сильно развитую шельфовую зону. Земная кора его бассейна, занимающего около 2 млн. км², почти повсеместно относится к континентальному типу и имеет мощность около 35 км. В ее строении различают древнюю Восточно-Европейскую платформу, молодую Скифско-Туранскую плиту и Средиземноморский альпийский подвижный пояс. В пределах этих тектонических элементов выделяется ряд структурных разновозрастных "этажей", и верхний из них, сложенный из накопленных за последние 5 - 6 млн. лет фракций, выстилает саму морскую впадину.

стр. 71

Геологическое строение впадины Каспийского моря. I: 1 - ее контур; 2, 3,4, 5- отложения соответственно в области суши, шельфа, глубоководных котловин, соляных куполов; II: 1, 2, 3 - древняя Восточно-Европейская платформа, молодая Скифско-Туранская плита и область альпийской складчатости; III: 1 - глубинные разломы; 2 - трубообразные тела под дном; 3 - грязевые вулканы; 4, 5- нефтегазоносные структуры; 6, 7, 8, 9 - нефтяные, газовые, газоконденсатные, нефтегазовые месторождения; 10 - подземные ядерные взрывы (с указанием количества).

стр. 72

Температура воды Каспийского моря в 2001 г. (данные космических съемок).

Вертикальный разрез недр Каспийского моря, где видны трубообразные тела, обнаруженные с помощью сейсморазведки.

Вертикальный разрез недр Каспийского моря. Показаны грязевые вулканы, над которыми на поверхность воды выходят нефтяные пятна.

стр. 73

Строение этого слоя, условия залегания повсеместно несут следы тектонических движений, вызвавших резкую перестройку земной коры. Надо сказать, она не завершилась по сей день, что подтверждают повышенная сейсмичность региона, разнонаправленные подвижки блоков горных пород, грязевой вулканизм, гидротермальная деятельность, признаки активности вулканов в горах Эльбурса (Северный Иран), Большого Кавказа, Предкавказья и т.д.

Неравновесное и неустойчивое состояние новейшей тектонической впадины Каспия обусловлено также местными особенностями динамики флюидов - нефтей, газов, подземных вод. Причем последние сосредоточены под ней в количестве, в десятки раз превышающем объем самого моря. Конечно, речь идет о весьма приблизительных расчетах, однако они показывают мощный потенциал глубинного источника. На вопрос, как и где он сообщается с морем, пока ответить сложно. Можно лишь, опираясь на данные структурной геологии (обеспечиваемые морской сейсморазведкой и другими геофизическими методами) и спутниковых наблюдений, предположить местоположение служащих для такой цели "гидрогеологических окон".

В 50 - 70-е годы XX в. специалисты Лаборатории аэрометодов АН СССР зарегистрировали случаи интенсивного газирования поверхности моря в виде параллельных дагестанскому побережью линейных полос и связали их с дегазацией его недр. В 1973 г. сотрудники Дагестанского филиала АН СССР, изучавшие особенности тепломассопереноса в гидросфере региона, выявили восходящие подземные потоки. А через 10 лет удалось детально описать особенности движения термальных металлоносных вод приразломной Челекенской структуры (складка горных пород, осложненная разломом), расположенной в районе Красноводского залива и до 1925 г. частично скрытой под Каспием.

Одновременно исследователи из Ленинградского государственного университета обратили внимание на инверсионный характер химического состава воды в районе Апшеронского порога. По их мнению, это свидетельствует об истечении в море подземных "рек". Затем были получены сведения о распределении изотопов урана в бассейне моря, показавшие, что его наполнение нельзя пояснить лишь поверхностным стоком.

Недавно специалисты ГП "Шельф" (Республика Дагестан) высокоточными методами сейсморазведки выявили под дном Северного Каспия множество трубообразных тел диаметром 10 - 100 м, пронизывающих разновозрастные структуры и местами прорывающих донные отложения, что позволяет подозревать их современную активность. Однако в чем она проявляется, пока - загадка.

Еще одно свидетельство "подземной жизни" моря - большое количество нефтяных пятен естественного происхождения на полученных в 2003 - 2004 гг. с международного спутника Envisat радиолокационных изображениях его юго-западного района. Путем их компьютерной обработки, сопоставления с данными

стр. 74

сейсморазведки и сейсмологии установили: эти явления возникают в основном над локальными поднятиями осадочного "чехла" и кратерами грязевых вулканов, причем особенно часто в периоды повышения сейсмичности. Космическая радиолокация показала: естественный выброс нефти здесь составляет 2,5 - 16 тыс. т в год.

Наконец, оказалось: для рассолов, "погребенных" под мощным давлением газов в соляных куполах Прикаспийской низменности, характерны проявления гидровулканизма. Известны случаи, когда их естественное или искусственное вскрытие приводило к внезапным выбросам таких растворов. Иногда они вытекали медленно (в зависимости от перепада давлений), и тогда процесс затягивался на многие годы.

Свою лепту в изучение каспийской проблемы внесли и зоологи. В конце 1920-х годов в солоноватых грунтовых водах пустыни Каракумы обнаружили 10 разновидностей фораминифер - простейших, типичных морских обитателей. Впоследствии эти и другие подобные организмы выявляли в подземных водоемах Средней Азии. Обобщение полученных результатов и выполненный в 1966 г. генетический анализ свидетельствуют: подавляющее большинство населяющей их фауны имеет в основном морское происхождение, а ее облик говорит о древности и реликтовости.

Вместе с тем в заливе Кендерли, у восточного берега Каспия нашли рачка Niphargus, обычно живущего в грунтовых водах. Выходит, есть непосредственная связь между морем и глубинными резервуарами соседних территорий. Причем осуществляется она, по-видимому, сквозь окружающие его пористые горные породы довольно широко. Поэтому между обитателями тех и других вод наладились "дружеские" отношения. Заметим, выявленные закономерности могут служить ключом к раскрытию тайны местоположения азилей (убежищ), обеспечивших выживание реликтовой каспийской фауны в геологическом прошлом.

Таким образом, очевидна связь Каспия с подземной гидросферой. Этот уникальный бассейн, по сути дела не являющийся ни морем, ни озером, принял огромные объемы подземных вод с их необычной соленостью и химическим составом. Так что перед нами принципиально новый генетический тип водоема. И если раньше его воспринимали как глубокую впадину с непроницаемым дном, заполняемую речными стоками и осадками, то теперь вырисовывается образ тонкой пленки поверхностных вод, взаимодействующей сложным образом с многокилометровой толщей насыщенных флюидами горных пород.

Publisher:

Permanent link for scientific papers (for citations):

Comments: