Земля дышит
В 1928 году владельцев крымских дач охватил страшный переполох. Все стали спешно продавать дачи, но покупателей не находилось.
А вызвано было это статьей академика В. А. Обручева «Возможен ли провал Крыма?» Не менее красноречиво и название сборника, в котором появилась статья,— «Черноморские землетрясения 1927 года и судьбы Крыма». Обручев писал о молодости южного побережья Крыма, о возможности здесь в современную эпоху крупных землетрясений и опусканий участков побережья. Естественно, после столь авторитетных заявлений маститого ученого никому не хотелось оказаться однажды вместе с дачей на дне морском или даже угодить, может быть, в саму преисподнюю.
Чтобы успокоить страсти, академику пришлось снова выступить в печати и разъяснить, что он имел в виду молодость Крыма в геологическом значении и что опустятся крымские берега не сегодня и не завтра, а в течение веков и тысячелетий. Тысячелетия для многомиллионной истории Земли — все равно что мгновение в жизни человека. Страсти после этого улеглись.
Земная кора находится в постоянном движении — поднимается или опускается причем поднятие может смениться опусканием и наоборот. Геологи делят эти движения на три типа — складчатые, разрывные и медленные колебательные или, как их еще называют, вековые (потому что проявляются они незаметно, а конечный результат их сказывается спустя века или даже тысячелетия). Известно немало примеров колебаний земной коры в наши дни.
Жители северных районов Скандинавии издавна замечали, что море мелеет и «уходит». Вначале это объясняли понижением уровня Мирового океана. Но тогда обмеление должно было наблюдаться и на других участках континента. Однако в других местах наблюдалось обратное явление — море поднималось и наступало на сушу. Теперь выяснено, что эти явления обязаны медленным колебаниям земной коры. Установлено, что северная часть Скандинавии поднимается, а побережья Бельгии, Голландии и Германии, наоборот, опускаются.
В 1749 году на берегу Неаполитанского залива, возле небольшого городка Поццуоли, археологи раскопали полузасыпанные мраморные колонны — остатки древнего храма. До высоты 3,6 метра над полом колонны были совершенно гладкими.
А выше, от 3,6 метра до 6,3 метра, они оказались источенными морскими моллюсками литодомусами, которые делают себе жилища в камне, вытачивая расширяющиеся в глубину норки. Выше изъеденной полосы колонны снова были гладкими. Храм был выстроен за два столетия до нашей эры. К концу XV века суша опустилась, и он оказался в воде. Нижнюю часть колонн занесло мусором, морскими наносами, вулканическим пеплом и осадками расположенного вблизи горячего источника, потому они и не источены моллюсками. Средняя Часть колонн была в воде, ее и «ели» моллюсков, а верхушки колонн возвышались над водой. Опускание побережья с течением времени сменилось поднятием, так как к моменту обнаружения в середине XVIII века храм снова находился на суше. А в конце XIX века побережье вновь начало опускаться.
В 1819 году в 25 километрах к югу от Стокгольма при рытье канала обнаружили морские слои, содержащие раковины современных балтийских моллюсков, а на глубине в 18 метров откопали рыбацкую хижину! Очевидно, некогда здесь была суша, потом побережье опустилось под уровень моря и хижину занесли морские наносы. Затем опускание побережья сменилось поднятием, которое продолжается и сейчас.
Известны колебания земной коры и в нашей стране. Так, Азово-Кубанская впадина опускается со скоростью 3—5 миллиметров в год, в долине реки Терек опускание еще интенсивнее — 5—7 миллиметров. Расположенная рядом Ставропольская возвышенность тоже опускается, но медленнее. Из мест, поднимающихся особенно быстро, выделяется район Воронежа — до 20 миллиметров в год. Район Москвы поднимается со скоростью 13,9 миллиметра в год.
Иными словами, земная кора находится в почти непрерывном движении — поднимается и опускается, как грудь человека. Земля дышит!
Для нас, жителей Прибайкалья, интереснее всего, конечно, знать, 'колеблются ли берега Байкала.
Да, колеблются!
Для измерения колебаний на Байкале в распоряжении ученых имеется несколько методов.
Первый метод — регистрация движений земной коры при землетрясениях. Собственно, этим методом измеряются не столько колебательные, сколько складчатые и разрывные движения.
Второй метод основан на сравнении данных топографических нивелировок высокой точности. Такие нивелировки по берегу Байкала от истока Ангары до Селенги проводились в 1906—07, в 1928 и в 1937—43 годах, чтобы узнать, не изменились ли по трассе железной дороги относительные высоты местности. Изменения эти могут быть от разных причин — от движений земной коры, оползней, обвалов, оседаний склонов и т. д.
Третий метод — наблюдения над водным зеркалом. Если уровень воды понижается или повышается только в одном пункте — значит здесь происходит поднятие или опускание берега. Большое значение измерениям водного зеркала придавал известный байкаловед Г. Ю. Верещагин. Он впервые применил их в 1926—31 годах на Сегозере в Карелии и на Онежском озере. Выяснилось, что юго-восточные берега этих озер опускаются, а северо-западные поднимаются. Позднее тем же путем в Америке на Великих озерах установили поднятие их северных берегов и опускание южных. По инициативе Верещагина на Байкале создана сеть водомерных постов.
И, наконец, последний метод — это предложенный известным исследователем Сибири И. Д. Черским оригинальный способ засечек. В 1877—81 годах он сделал по периметру озера 17 засечек — борозд, вырубленных в скалах с помощью зубила и молотка. Идея Черского проста — измеряя время от времени положение засечек над уровнем воды, можно определить, изменилось ли положение берега. Ученый выбирал для засечек такие места, где скалы вертикально уходят под воду, а высекались борозды в дни, когда Байкал был спокоен.
В течение десятилетий засечками Черского никто не интересовался, и только в конце сороковых и начале пятидесятых годов нашего столетия они привлекли внимание исследователей. Особенно заинтересовался ими В. В. Ламакин, в то время научный сотрудник Байкальской лимнологической станции. В 1950—53 годах он проверил положение засечек, и вот что оказалось.
В Чивыркуйском заливе Черский сделал три засечки — на мысах Монахов и Зимо-вейный и на острове Шимай. Эти засечки не изменили с тех пор своего положения. Значит, берега Чивыркуйского залива не опускаются и не поднимаются.
Засечка на мысе Нижнее Изголовье (южная оконечность полуострова Святой Нос) поднялась в пределах от 1 до 11 сантиметров. Эти цифры незначительны по сравнению с пределами точности измерений, тем не менее Ламакин, учитывая стабильность чивыркуйских засечек, сделал вывод о перекосе Святого Носа, южная часть которого поднимается, а северная неподвижна.
Севернее Святого Носа Ламакин проверил засечки восточного берега Байкала. Сравнение их положения с засечкой на острове Шимай показало, что большинство из них поднялось. Наибольшее поднятие Ламакин нашел у Большой Речки — 7—15 сантиметров. Очень мало поднялись засечки на мысе Турали и в устье Биракана. Засечка же в губе Туркукит опустилась приблизительно на 17 сантиметров по сравнению с засечкой Большой Речки. Туркукитская засечка расположена между Большереченской на юге и Туралинской на севере, расстояние между ними — 50—70 километров. И если две последние поднимаются, то Туркукитская, наоборот, опускается или медленно поднимается.
Наибольшая скорость колебаний в береговой полосе, по мнению Ламакина, присуща району Кедрового мыса (северо-западный берег). Засечка на этом мысу быстро опускается — в среднем со скоростью 0,6 сантиметра в год. Со времен Черского она опустилась на 0,4—0,5 метра!
Эти измерения дали Ламакину возможность сделать вывод о большой подвижности берегов Байкала. Северо-восточный берег, по его мнению, заметно перекашивается и выгибается. В районе истока Ангары правая часть побережья (вместе с поселком Лиственничное) поднимается, а левая, где находится станция Байкал, опускается.
Ламакин использовал в своих исследованиях также данные геодезических нивелировок по трассе Кругобайкальской железной дороги. Это дало ему возможность подкрепить свои выводы новыми фактами. Оказалось, что участки южного берега перегибаются и перекашиваются — видимо, в местах сопряжения тектонических блоков и глыб. Максимальное поднятие характерно для района Култука — 172— 183 миллиметра за 30 лет. От Слюдянки в восточном направлении поднятие затухает. Участку Кедровая — Бабушкин присуще уже опускание, наиболее интенсивное в Мишихе, где местность опустилась за 20 лет на 190,7 миллиметра.
Не менее интересные результаты получил Ламакин и путем измерения водного уровня Байкала. Он установил, что у поселка Лиственничное берег заметно поднимается—за 1933—49 годы поднялся примерно на 15 сантиметров; однако в последующие 4 года зафиксирована устойчивость этого берега. Заметно опускается побережье в районе Танхоя — на 12 сантиметров за 7 лет. В Бабушкине берег также опустился — на 2 сантиметра за 2 года. В Маритуе в 1937—40 годах берег поднялся на 4 сантиметра, а с 1949 по 1951 год опустился на 3 сантиметра. Устойчивостью отличается берег в губе Песчаной.
Выводы об интенсивных колебаниях побережья Байкала Ламакин подкрепляет и рядом геологических и особенно геоморфологических наблюдений. Из них можно отметить следующие.
На многих участках побережья ярко выражено наступление озера на берег. Галечные береговые валы, создаваемые волнениями и штормами, засыпают деревья. Это свидетельствует об опускании побережья.
На отдельных участках побережья развиты озерные трассы нескольких уровней, что, по мнению Ламакина, свидетельствует о поднятии.
Ламакин часто наблюдал изменения террасовых уровней. Перекосы террас на Ушканьих островах позволили ему рассматривать эти острова как недавние, почти современные новообразования на Байкале.
Тектонические движения современной эпохи Ламакин видел также в изменении высоты террас от устья долин, открывающихся в Байкал, вверх по этим долинам, в увеличении высоты древних байкальских террас в губах по сравнению с высотой этих же террас на мысах. На основании этого он сделал вывод о значительно больших скоростях поднятий в окружающих озеро хребтах, чем на побережье.
Для западного побережья Байкала характерны резкие скачкообразные колебания, осложненные расколами и разрывами, а восточному побережью, по мнению исследователя, присущи плавные изгибовые движения.
А прав ли Ламакин?
Весьма категорические выводы Ламакина о значительных колебаниях берегов Байкала вызвали у ряда ученых большие сомнения. Вновь были проверены засечки Черского — и результаты оказались совершенно иными!
Объясняется это, прежде всего, тем, что данные геодезических нивелировок и водомерных постов и результаты проверки засечек Черского пересчитывались с применением математических методов и с учетом возможных ошибок. При любых измерениях и вычислениях возможны ошибки. Важно знать, из чего они складываются и не объясняется ли именно ими результат вычислений. А Ламакин, приводя те или иные данные, не определял величин возможных ошибок.
В 1954 году положение засечек Черского проверила группа иркутских ученых — Е. К. Гречищев, Г. Б. Пальшин, Г. И. Галазий и Н.П. Ладохин. Результаты этой проверки обрабатывал Ладохин, потому что он еще в 1948 году, до исследований Ламакина, проверил ряд засечек и уже тогда получил иные результаты.
Новая проверка показала расхождения с вычисленными Черским высотами засечек, но во многих случаях эти расхождения оказались меньше возможных ошибок. Поэтому трудно сказать, чем они объясняются — колебанием берегов или погрешностями измерений и вычислений. Так, засечка в губе Песчаной оказалось на 5 сантиметров выше, чем в 1879 году, а предел возможной при этом ошибки — 6 сантиметров. Засечка на острове Ольхон опустилась на 3 сантиметра, а возможная ошибка — 5 сантиметров.
Проверяя засечки в Чивыркуйском заливе, Ламакин пришел к выводу о неподвижности берегов. Проверка же трех чивыркуйских засечек в 1954 году дала иные результаты. Оказалось, что засечка на острове Шимай поднялась на целых 3 сантиметра (с учетом возможной ошибки). Отсюда сделан вывод об имеющих все-таки место на берегах Байкала колебаниях, хотя в большинстве случаев их скорость не поддается точному измерению из-за малой точности метода.
Ламакин указывал, что, при стабильности чивыркуйских засечек, засечка на мысе Нижнее Изголовье поднимается. Следовательно, Святой Нос поднимается неравномерно, перекашиваясь на один бок. Проверка же 1954 года показала неподвижность Нижнего Изголовья. Значит, нельзя говорить о каком-то перекосе Святого Носа. В районе Большой Речки, где Ламакин обнаружил быстрое поднятие, разница в положении засечки по сравнению с 1878 годом составила 4 сантиметра при возможной ошибке тоже в 4 сантиметра.
Таким образом, проверка показала несостоятельность выводов Ламакина об интенсивных колебаниях берегов Байкала. Большинство расхождений в положении засечек в 1954 году по сравнению с 1878—79 годами находится в пределах возможных и неизбежных при исследовании ошибок. Возможность этих ошибок предвидел и сам Черский.
Трудности, связанные с исследованием колебаний методом засечек, весьма велики. Как известно, гидрологический режим Байкала сложен. На положение его водного зеркала влияют разные явления — сгонно-нагонные колебания, обязанные ветрам и течениям и изменяющие уровень воды до 30 сантиметров, сейши (колебания, вызванные разницей в атмосферном давлении в различных участках акватории) и приливные движения.
Ошибки при измерениях засечек могут быть и из-за неточности самих измерений. Некоторые засечки выбиты не строго горизонтально, а несколько наклонно. Кроме того, ширина их превышает 1 сантиметр, и ошибки могут быть просто от того, от какого края засечки вести счет. Ряд засечек сделан на крупных валунах, лежащих на галечниковой отмели, и нет полной уверенности, что эти глыбы все время неподвижны. Так, туралинская засечка сделана на четырехметровой глыбе, отвалившейся от рядом расположённых скал и лежащей прямо у воды.
Сложность проверок еще и в том, что совершенно неизвестно, при каком уровне озера наносились засечки, а ведь уровень Байкала очень изменчив. Во времена Черского уровень вообще не измеряли. Поэтому не выдерживает никакой критики предположение Ламакина о том, что уровень Байкала в годы исследований его Черским был «нормальным или близким к нормальному, т. е. к среднему».
Ламакин исходил также из предположения, что в 1950—53 годах уровень Байкала был близок к нормальному, т. е. к среднему за много лет. Однако это неверно. В 1953 году уровень озера был выше среднего на 24 сантиметра, а за год до этого — даже на 76!
При учете данных водомерных постов Ламакин не учел ряд моментов, влияющих на вычисления. Как показал анализ А. Н. Афанасьева и Е. К. Гречищева с применением математических методов, Ламакин игнорировал влияние на положение водного зеркала нагонно-сгонных явлений и сейш. Дело в том, что тихая погода в той или иной части Байкала вовсе не означает общего штиля на всей его акватории. Поверхность Байкала непрерывно колеблется!
Что же касается результатов геодезических нивелировок по южному побережью Байкала, то они изучались и до Ламакина Е. А. Пресняковым, Г. Ю. Верещагиным, В. П. Солоненко и особенно Е. К. Гречищевым. Расхождения в высоте тех или иных пунктов побережья укладываются в рамки возможных ошибок. Поэтому трудно сказать, имеем мы дело с действительным изменением высоты или с ошибками измерений. Кроме того, сам метод геодезических нивелировок в настоящее время считается ненадежным, так как в нем много случайностей.
Наконец, о геологических и геоморфологических наблюдениях Ламакина. Не все они могут быть приняты в качестве доказательства колебаний, а некоторые просто неверны. Взять, к примеру, хотя бы пресловутые перекосы террас. Ни на одном участке побережья Байкала эти перекосы не обнаружены.
Ламакин посвятил объемистую книгу Ушканьим островам, уделив в ней особое внимание террасам острова Большой Ушканчик. Он считает, что острова образовались недавно. Вначале появился, якобы, из-под вод Байкала Большой Ушканий, а за ним и малые острова, подобно кускам сургучного чехла, выпираемым из бутылки пластичной пробкой; скорость поднятия достигала 20 сантиметров за столетие. Ламакин допускал, как и для Святого Носа, перекос Ушканьих островов при их поднятии из глубин Байкальской впадины. Группа ученых и геологов производственных организаций Иркутска выезжала специально на Ушканьи острова, но перекосов не нашла. Ушканьи острова не всплывают и не являются новообразованиями. Они столь же древни, как и Святой Нос, возле которого они находятся, как и Ольхон, да и все побережье Байкала.
Зачем это знать?
И все-таки нельзя утверждать, что берега Байкала неподвижны — они подвержены интенсивным разрывным движениям. Участвуют в этих движениях крупные блоки земной коры, и происходят перемещения по поверхностям, разделяющим блоки. Неизбежные спутники этих событий — землетрясения. Пример блоковых движений — опускание Цаганской степи в 1861 году и образование на этом месте залива Провал.
Имели место такие движения и в сравнительно недавнем прошлом. Н. А. Фло-
рейсов справедливо указывает, например, на Посольской сор в южной части дельты Селенги — симметричный аналог Провала. Следы крупных смещений и сопровождавших их землетрясений обнаружены в последние годы геологами Н. А. Флоренсовым, В. П. Солоненко, В. С. Хромовских и другими во многих местах побережья Байкала.
На северо-западном берегу озера, в районе мысов Среднего Кедрового и Шартла и губы Солонцовой, есть рвы и трещины, рассекающие не только скальные породы, но и современные глыбовые осыпи на крутых склонах Байкальского хребта. Сбросовый ров тянется почти 10 километров Параллельно берегу озера. Геологи называют такой ров сейсмогенной структурой, поскольку по нему могут возобновиться сейсмические явления — землетрясения. Амплитуда вертикальных перемещений по структуре в разных ее участках различная: в одних 5—25 метров, в других — до 880 метров.
Обнаружены сейсмогенные структуры и на южном берегу Байкала — в районе Слюдянки. Здесь они тоже выражены рвами и трещинами, пересекающими современные глыбовые осыпи,— это свидетельствует о проявлении по ним тектонических движений в совсем недавнее время.
О современной тектонической активности Прибайкалья говорят и столь частые здесь землетрясения, эпицентры которых в общем совпадают с границами Байкальской впадины.
Таким образом, можно утверждать, что в районе Байкала широко проявляются разрывные движения, а о проявлении медленных колебательных движений, совершающихся на протяжении веков, говорить еще рано. Современные методы недостаточно точны, чтобы фиксировать эти движения.
Некоторые геологи связывают дальнейшее изучение колебаний с расширением сети водомерных постов, с усовершенствованием техники водомерной службы.
До сих пор нет еще специальных приборов, которые могли бы отмечать колебания малой амплитуды. Правда, в последние годы предложена конструкция такого прибора, но он еще не прошел испытания.
Читатель вправе спросить: а что из того, колеблются байкальские берега или нет? Так ли уж надо нам знать это?
Спор о колебаниях байкальских берегов не праздный, он имеет большое практическое значение. Поднятия или опускания изменяют, прежде всего, гидрологический режим озера, а также могут изменять направление и величину стока рек, направление течений и т. п. Изменения эти медленные и, возможно, не сказываются столь заметно на протяжении одной человеческой жизни. Но человек воздвигает большие сооружения, рассчитанные на более долгие сроки, на века, и надо знать, выстоят ли они.
Изучение колебаний земной коры важно и для определения сейсмической активности района. Геологи «предчувствуют», что есть какая-то связь между колебаниями и землетрясениями. Возможно, изучение колебаний даст ученым возможность предсказывать землетрясения.