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

В научно-фантастической повести "Жидкое солнце", вышедшей в 1912 г., русский писатель Александр Куприн предостерегал об опасности попыток иных изобретателей "во имя славы и радости будущего человечества озарить весь мир солнечным светом, сгущенным в газ".

Замечательный мастер слова интуитивно уловил: развитие науки и техники неразрывно связано с увеличением антропогенного воздействия на окружающую среду.

А через 80 лет Научный совет РАН по проблемам биосферы, возглавляемый академиком (с 1958 г.) Александром Яншиным, взял на себя нелегкую задачу координации обширной программы оценки и устранения экологических последствий подземных ядерных испытаний.

Одним из объектов внимания ученых* стал взрыв "Горизонт-4". Его осуществили в 1975 г. в Якутии, на левом берегу реки Эйээкит - западного притока Нижней Лены - для глубинного сейсмического зондирования земной коры (кстати, он прогремел в недрах кряжа Чекановского, встретившего под такой "салют" 100-летие своего географического открытия). В 1992 г. туда выехали представители Якутского государственного университета, республиканского центра Государственной инспекции по санитарно-эпидемиологическому надзору и РНЦ "Курчатовский институт". Итоги их работы показали: под-

* См.: Б. Голубов. Растревоженная планета. - Наука в России, 2005, N 4; он же: Подземный мир седого Каспия. - Наука в России, 2007, N 3 (прим. ред.).

рыв ядерного заряда не внес, как записано в соответствующем документе, "значимого вклада в радиационную обстановку".

Однако эта экспедиция носила рекогносцировочный характер, исключавший детальный отбор и анализ проб грунта, воды и т. д., так что закрадывался "червячок сомнений" в безобидности "мирного атома". К тому же, согласно опубликованному в 1996 г. отчету Департамента энергии США, из 733 проведенных на их территории в 1961 - 1992 гг. подземных испытаний 433 сопровождались аварийным выбросом в атмосферу радиоактивных продуктов. Но самое главное - выход таковых на поверхность земли в результате взрыва "Горизонт-4", как гласит акт Государственной комиссии, после 21 ч по московскому времени не отмечен. Однако ядерное устройство сработало в 18 ч, значит, данные о радиационной обстановке в период с 18 до 21 ч отсутствуют.

В 2005 г. Министерство охраны природы Республики Саха (Якутия) организовало новую поездку на кряж Чекановского, которую мы, ее участники, посвятили отмечавшемуся тогда 200-летию Московского общества испытателей природы, с давних времен снаряжавшего отряды исследователей в отдаленные области России. Кроме того, попытка возродить эти прекрасные традиции - дань памяти его президенту в 1966 - 1999 гг. академику Яншину*, одному из создателей тектонических карт СССР и Евразии.

12 июля 2005 г. наша небольшая экспедиция отправилась на теплоходе "Механик Кулибин" из Якутска вниз по реке Лена в поселок Кюсюр, оттуда на самоходной барже - к устью ее притока Эйээкит, зажатого между скалистыми утесами, затем - на четырех моторных лодках вверх по его течению. Преодолев около десятка перекатов, где приходилось тащить наш транспорт вместе с грузом волоком по студеной воде, мы прибыли в пункт назначения - к живописной излучине, украшенной узкой полосой песчаного пляжа. Во многом помогло изучению здешних мест наше предварительное знакомство с "Дневником" (Санкт-Петербург, 1896 г.) геолога Александра Чекановского (1833 - 1876), первым обследовавшего их в 1875 г.

ПЕРВОПРОХОДЕЦ ДОЛИНЫ ЭЙЭЭКИТ

"Тюрьма и ссылка необыкновенно сохраняют сильных людей, если не тотчас их губят; они выходят из нее, как из обморока, продолжая то, на чем лишились сознания". Эти слова отечественного писателя и философа, революционера Александра Герцена из автобиографического сочинения "Былое и думы" (1852 - 1868 гг.), адресованные теоретику анархизма Михаилу Бакунину, можно отнести и к Чекановскому.

Будущий исследователь Восточной Сибири окончил медицинский факультет Киевского университета, одновременно прослушав не входившие в курс лекции по естествознанию, затем решил дополнить образование знаниями по геологии, поступив в Дерптский университет (ныне Тартуский, Эстония). Однако тяжелое материальное положение вынудило его вернуться и устроиться на работу в фирму "Сименс и Гальске", прокладывавшую телеграфную линию из России в Индию. Частые служебные командировки он использовал для научных наблюдений, кроме того, успевал систематизировать собрание палеонтологических находок Киевского университета.

За участие в польском восстании против царизма 1863 - 1864 гг. Чекановского лишили дворянских привилегий и отправили пешим этапом на вечную каторгу в Сибирь. По пути к месту назначения - Тобольску - он составил большую энтомологическую коллекцию, причем идентифицировал насекомых с помощью самодельного увеличительного стекла - собственноручно отшлифованного обломка графина.

В то время по поручению Петербургской АН в Иркутск прибыл известный геолог, палеонтолог и ботаник (с 1874 г. академик) Федор Шмидт, незадолго до того завершивший экспедицию в Амурскую область и на остров Сахалин (1859 - 1862 гг.). Узнав о судьбе молодого талантливого исследователя, он забил тревогу,

* См.: А. Яншин. Тревожные будни отечественной экологии. Наука в России, 1998, N 5 (прим. ред.).

подключил видных ученых Петербурга и добился его перевода в район Братского острога (ныне Иркутская область). Здесь ссыльный естествоиспытатель взялся изучать отложения с ископаемой фауной, подземные воды, вечную мерзлоту, первым описал своеобразные магматические горные породы - сибирские траппы, провел геоморфологические и метеорологические наблюдения в бассейне реки Ангара, занялся анализом осенних шляпочных грибов и т. д.

Коллекции Чекановского Шмидт купил для Академии наук, чем оказал существенную поддержку своему подопечному, и стал хлопотать о его переводе в Иркутск - в то время один из самых просвещенных городов азиатской части Российской империи, прозванный сибирскими Афинами. Вскоре усилия авторитетного мэтра увенчались успехом: при его помощи опальный ученый в 1868 г. получил назначение в местный отдел Императорского русского географического общества. А через пять лет провел большой комплекс геологических и ботанико-зоологических наблюдений в долинах рек Нижняя Тунгуска, Оленек, Лена, о чем рассказал в вышеупомянутом "Дневнике".

В 1871 г. в Иркутск попал еще один участник польского восстания Иван Черский, до того отбывавший ссылку в Омске как рядовой линейного батальона. По воле счастливого случая он оказался в том же отделении Географического общества, что и Чекановский, благодаря его содействию получил систематическое естественно-научное образование и в итоге прославил свое имя трудами по геологии, палеонтологии Сибири, выдвинул теорию эволюционного развития рельефа, составил одну из первых тектоно-палеогеографических схем Внутренней Азии и т. д. Символ дружбы двух ученых-каторжан запечатлен на географической карте: по предложению активного участника и руководителя нескольких экспедиций в северные районы России рубежа XIX - XX вв. Эдуарда Толля на ней появились кряж Чекановского на левом берегу низовьев Лены и хребет Черского - на правом.

СОВРЕМЕННЫЕ ИЗЫСКАНИЯ В ДОЛИНЕ ЭЙЭЭКИТ

Первый исследователь этих мест писал: на правой стороне реки "нижайшие, под поверхностью почвы... пласты содержат среди твердых, с виду несколько измененных песчаников и слюдистых песчаниковых сланцев несколько тонких залежей угля... В видимой части отложения отличимы два яруса: нижний... состоит из черного и темно-серого, уже отчасти метаморфозированного, глинистого или рухляково-глинистого сланца, распадающегося на выступах в мелкие кусочки... Затем ярус сланца содержит сростки черного рухлякового известняка...".

Таковы основные геологические условия заложения здесь в 1975 г. ядерного заряда. Остается только их уточнить, используя современную карту района и данные наших наблюдений. Скважину для проведения подземного взрыва пробурили на левом обрывистом берегу излучины Эйээкит, в 180 м от уреза воды, на юго-восточном склоне платообразной горы с абсолютной отметкой 179 м, прорезанном поперечными оврагами с V-образными и вертикальными стенками. Это зона валообразного поднятия кряжа Чекановского, осложняющего строение северо-восточной окраины Сибирской платформы в месте ее сочленения с Верхояно-Чукотской складчатой областью Тихоокеанского геосинклинального пояса*. Вокруг обследуемого участка - выходы типичной угленосной толщи (накопившейся в меловой период в прибрежно-морских условиях) с частым чередованием песчаников,

* Тихоокеанский геосинклинальный пояс - подвижная линейная структура земной коры, окружающая Тихий океан. Включает Анды, Кордильеры, Верхояно-Чукотскую область, островные дуги Тихого океана (прим. ред.).

Гамма-поле на поверхности земли в районе взрыва "Горизонт-4" (участок детальной съемки).

каменных углей со скоплениями железного шпата и др., а также галечник и песок.

В гидрогеологическом отношении рассматриваемый район относится к Нижнеленскому артезианскому бассейну трещинно-пластовых вод, сосредоточенных в песчано-глинистых угленосных отложениях. Недра тут проморожены на глубину 400 - 500 м, где температура колеблется от -0,5 до +2°C (именно там, т. е. вблизи подошвы криолитозоны, и заложили заряд).

"САЛЮТ" К 100-ЛЕТИЮ ОТКРЫТИЯ КРЯЖА ЧЕКАНОВСКОГО

Реакции ядерного деления, возбуждающие подземный взрыв, длятся миллионные доли секунды и прямому наблюдению недоступны. Правда, эффектная фотография начальной фазы такого явления - огненный шар с "шипами-отростками" - есть в издании Департамента энергии США "Подземные ядерные взрывы" (1989 г.). Но в нашем случае "моментальный снимок", следуя установившейся практике, приходилось воссоздавать на основе численных оценок, подкрепленных данными инструментальных измерений скорости прохождения ударных волн и других фиксируемых датчиками процессов. Кроме того, накопленный опыт убеждал: за мгновенным срабатыванием ядерного устройства всегда тянется сложная цепочка вторичных возмущений недр, не затухающих на протяжении десятка и более лет.

В итоге получилась следующая картина. В скважину заложили заряд мощностью 7,6 кт, затем ствол залили цементным раствором, чтобы энергия взрыва передалась только горным породам (не оставив на поверхности земли следов, например воронки). Она составила 36,48 · 10¹⁹ эрг (или мкДж), что хотя и не сопоставимо с более мощными испытаниями, проведенными на нашей планете, но соответствует землетрясению средней силы. В начальный момент взрыва возникли высокие температура и давление, сравнимые с существующими на Солнце и превратившие близлежащие геологические тела в облако раскаленной плазмы (вспомним "свет, сгущенный в газ" в экспериментах героя писателя Куприна). Оно возбудило мощную тепловую и ударную волну (ее прохождение сопровождалось землетрясением магнитудой 5,2*), расплавило горные породы в радиусе порядка 21,4 м, а вокруг, на расстоянии 150 - 193 м, сформировало зону их дробления и повышенной трещиноватости.

Все это длилось доли секунды, потом наступила стадия более медленных геодинамических, геофизических, радиохимических преобразований и т. д. В частности, после затухания ударной волны и успокоения стенок полости взрыва ее свод уже не мог удерживать нагрузку вышележащих пород и через десятки минут обвалился, породив еще одно землетрясение, но уже не столь мощное, как предыдущее. Высота столба обрушения, по нашим расчетам, 109,6 м.

Затем последовало множество афтершоков, радиус зоны которых, по самым скромным подсчетам, составил 1966 м. В том, что данная оценка действительно занижена, убеждает регистрация аналогичных явлений в нашей стране и США инструментальными методами: порой они исчисляются несколькими тыся-

* Максимальное значение магнитуды - около 9 (прим. ред.).

нами, не затухают на протяжении полутора-трех месяцев и охватывают пространство радиусом 10 - 70 км.

Кстати, КПД "мирного атома" не так высок, как кажется на первый взгляд. Ведь "ядерное горючее" никогда не "выгорает" полностью: довольно значительная его часть, не успевая вступить в реакцию деления, разлетается на осколки. Вопрос, куда именно, имеет первостепенное значение при оценке радиационной опасности зон подобных испытаний.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Съемка показала: в рассматриваемом районе гамма-поле составляет 3 - 12 мкР/ч, т. е. радиационная обстановка нормальная, за исключением участка 18 x 10 м с максимальными значениями 23 мкР/ч на поверхности земли и 64 мкР/ч на глубине 20 см под слоем гумуса. Однако опыт свидетельствует: одно лишь "прозванивание" обследуемой территории полевым радиометром недостаточно и даже чревато ложными умозаключениями. Поэтому мы взяли также пробы грунта, растительности и доставили их в лабораторию Московского инженерно-физического института, где проанализировали с помощью различных гамма-спектрометров, детекторов гамма- и рентгеновского излучения. Там обнаружили, в частности, продукты нейтронной активации ядерного устройства (сурьма-125/2,7, цезий-137/30,1, европий-155/4,8, америций-241/433) и горных пород в эпицентре взрыва (европий-152/13,3 и 154/8,6, кобальт-60/5,3)*, что стало наиболее важным результатом нашей экспедиции.

Ствол боевой скважины оказался практически полностью заполненным водой. Мы ее зачерпнули оттуда, закупорили в стеклянную бутылку объемом 0,75 л и через три недели доставили в лабораторию кафедры радиохимии химического факультета Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова для определения концентрации трития. Выяснилось, что она равна 5 ± 1,1 Бк/л, т. е. более чем в 45 раз выше нормы (0,11 Бк/л), причем заметим: пробу отбирали на полкилометра выше точки взрыва.

Рекогносцировочные геологические наблюдения включали изучение разрезов обнажений, характерных форм рельефа (с использованием соответствующей карты масштаба 1:200000), фотографирование местности. Невооруженным глазом было видно, что фунт вблизи скважины просел и окружающая ее территория отличается от близлежащей местности рисунком овражной сети, характером микрорельефа, обводненности, оползневых и мерзлотных процессов, растительности, деформациями уступов речных террас и др. Всю совокупность признаков мы обобщили на морфоструктурной схеме, показывающей: древние тектонические элементы кряжа Чекановского преобразованы в результате взрыва - здесь возникла "живая" кольцевая структура диаметром около 500 м. Впрочем, заключение об ее геодинамической активности еще требует проверки геодезическими, сейсмологическими, гравиметрическими и другими инструментальными методами.

ВЫВОДЫ И НОВЫЕ ВОПРОСЫ

Итак, налицо источник радиоактивного загрязнения местности вблизи реки Эйээкит долгоживущими радионуклидами. Но когда (в момент взрыва или после него) они проникли на поверхность земли? Каковы масштабы их распространения? Ведь наш полевой отряд обследовал лишь малый "пятачок" вокруг боевой скважины.

Полученные данные позволяют утверждать: срабатывание ядерного устройства сопровождалось аварийным выбросом продуктов взрыва в атмосферу. Конечно, такой вывод нуждается в дополнительных аргументах. И один из них, на наш взгляд, - высокое (до 16,2 Бк/кг) содержание цезия-137 в донных отложениях устья Лены, неподалеку от обследуемой территории. Обычно в этом загрязнении "обвиняют" дальние источники радиационной опасности - Новоземельский атомный полигон и даже аварию на Чернобыльской АЭС (Украина, 1986 г.). Однако, думается, вклад в него

* Через косую указан период полураспада, годы (прим. ред.).

внесли именно "Горизонт-4" и аналогичные испытания, проводившиеся в 1974 - 1978 гг. в Якутии и в 1965 - 1971 гг. на острове Амчитка (США). Кроме того, техногенные радионуклиды, порожденные исследуемым нами взрывом, могут попадать в Лену с водами Эйээкит, а также с подземными по палеодолинам древних рек и зонам соединенных с ними тектонических разломов.

О "ТЛЕЮЩИХ РЕАКТОРАХ" В УГОЛЬНЫХ ПЛАСТАХ

16 сентября 1979 г. в донецкой шахте "Юнком" провели подземный ядерный взрыв "Кливаж" мощностью 0,3 кт с целью прекратить выбросы угольной пыли и метана. Но желаемого результата достичь не удалось. Даже не исключено, что, напротив, подвижки недр там усилились: к этой мысли возвращают передаваемые время от времени средствами массовой информации тревожные репортажи о множестве аварий на местных шахтах. Причины же не затухающей с годами повышенной геодинамической активности недр пока до конца не ясны.

Яркий пример "особого характера" подобных зон - огромная впадина на Семипалатинском ядерном полигоне (ныне Республика Казахстан) на месте проведения в 1977 г. подземного испытания "Скважина Глубокая". 17 лет спустя земля здесь неожиданно провалилась и возникла воронка глубиной около 30 м, продолжающая расширяться в наши дни. Над ней, другими такими же и вокруг них инструментальными методами зафиксировали мощные термические аномалии. По мнению местных геологов, в момент срабатывания ядерного устройства там загорелись залегающие в недрах пласты каменного угля, которые теплятся до сих пор. А некоторые специалисты Института геофизических исследований Национального ядерного центра Республики Казахстан полагают: землю подогревают "тлеющие ядерные реакторы", образовавшиеся в результате взрывов и перерабатывающие их остаточные продукты.

Вероятно, аналогичные процессы протекают и на объекте "Горизонт-4", где подрыв ядерного заряда в угленосных пластах провели вблизи подошвы криолитозоны. Возникшая при этом феноменально высокая температура, несомненно, воспламенила каменный уголь, моментально растопила многолетнемерзлые льды и привела к вскипанию подземных вод. В результате в образовавшейся полости под огромным давлением скопилось колоссальное количество пара, метана, угарного газа и ряда других, свойственных угленосным толщам, а также радиоактивных веществ.

Прорыв в атмосферу такого потока обеспечили два мощных импульса ударных волн, затем афтершоки, не затухавшие, вероятно, несколько недель, а возможно, месяцев. Но даже после их успокоения гидротермальная активность продолжалась, по-видимому, много лет. Расчеты показывают: из-за низкой теплопроводности горных пород остывание полости взрыва затянулось по крайней мере на годы, несмотря на сибирские морозы. К тому же тепло там поддерживалось благодаря горению каменного угля, способному длиться, как показывают наблюдения за сходными природными процессами, многие десятилетия. Кстати, косвенное подтверждение высокой температуры здешних недр - активизация термокарста (неравномерного проседания почв и подстилающих горных пород вследствие вытаивания подземного льда).

ЧТО ДЕЛАТЬ?

Объект, о котором идет речь, находится в безлюдной местности. Однако его посещают охотники, рыбаки - жители близлежащих поселков Чекуровка, Кюсюр, Тикси и др. Приезжают и туристы: неподалеку находится особо охраняемая территория, созданная для защиты богатейших биологических ресурсов края, - Усть-Ленский государственный заповедник. В перспективе, судя по результатам геологических исследований, в данном районе начнут разведку и разработку месторождений рудных и нерудных полезных ископаемых.

В связи с этим можно рекомендовать ряд неотложных защитных мероприятий. В их числе прежде всего оповещение местного населения и гостей об опасности зоны "Горизонт-4"; размещение постоянно действующих недорогих приспособлений для отпугивания животных; установление специальных требований к охотничьему, рыбному и другим промыслам, включая геолого-разведочные, горные работы. В дальнейшем в зависимости от интенсивности освоения края подобные меры, несомненно, потребуется ужесточить.

Кроме того, на базе действующей в данном районе с 1995 г. Международной биологической станции "Лена-Норденшельд", думается, необходимо исследовать механизмы, дальность распространения радионуклидов из опасной зоны, проанализировать полученные до и после взрыва материалы дистанционного зондирования местности, уточнить оценку его медико-биологических последствий.

Publisher:

Permanent link for scientific papers (for citations):

Comments: