Природа, 1998, No 5 стр. 49-53 (ГЕОФИЗИКА)
Загадочные явления на Ладожском озере
Б. А. Ассиновская,
кандидат физико-математических наук
А. А. Никонов,
доктор геолого-минералогических наук
Объединенный институт физики Земли РАН Москва
НАБЛЮДЕНИЯ МОНАХОВ
В далеком 1914 г. в Главную физическую обсерваторию в Петербурге пришло письмо, подписанное делопроизводителем Валаамского монастыря иеромонахом Поликарпом. Вот выдержки из этого послания:
''...за истекшия пять лет у нас наблюдается следующее явление: в юго-западной и западной сторонах Ладожского озера слышатся иногда подземные звуки, имеющие сходство с отдаленными пушечными выстрелами. Этот подземный гул бывает разной степени: иное время он бывает слышен вдали, в озере, как бы исходя из водной пучины, в редких случаях гул этот слышится явственно, раздаваясь под землею и по большей части в западной части Валаама. В последнем случае случайно приходилось наблюдать, что подземный гул, слышанный на острове, сопровождался едва уловимым сотрясением земли. ... 28 минувшего сентября и 9 сего октября подземный гул, слышанный в западной части острова Валаама, сопровождался чуть заметным содроганием почвы. Как отражается этот подземный шум на водной поверхности Ладожского озера и вызывает ли на поверхности воды волнение, этого не приходилось наблюдать по той причине, что Ладожское озеро редко бывает в спокойном состоянии...''1
Монахов интересовало, нельзя ли определить происхождение подземного гула. Их обращение не осталось без ответа. Письмо попало в организованную при обсерватории князем Б.Б.Голицыным Сейсмическую комиссию. Сейсмология в России в первые десятилетия века переживала период бурного развития во многом благодаря усилиям именно Бориса Борисовича Голицына. Им же был создан сейсмограф нового типа.
В это время в России работали помимо центральной сейсмической станции в Пулкове (с 1906 г.) более 20 станций. Но в относительно северных широтах на просторах империи, да и Европы, высококачественные постоянные записи велись только в Пулкове. Однако ладожские явления на сейсмической станции зафиксированы не были. Считалось, что причиной подземных звуков могли быть или резкие изменения атмосферного давления, или слабые землетрясения. Центральное бюро Сейсмической комиссии на своем заседании 15 апреля 1915 г. решает ''признать желательным производство наблюдений на о.Валаам при помощи барографа и горизонтального маятника Цельнера для механической регистрации, а также особого вертикального сейсмографа с коротким периодом и параллельно вести точную статистику подземных звуков''2. Голицын, кроме того, предложил соорудить на острове специальный колодец для установки мареографа - прибора по измерению уровня воды. Монастырь охотно подготовил подходящие помещения и поручил одному из иноков производить наблюдения.
Приборы начали функционировать в августе 1916 г., но проработали лишь несколько месяцев - помещение затоплялось водой. Известно, что к июню 1917 г. ''лаборатория'' была переоборудована, но о продолжении сейсмической регистрации сведений нет, не найдены и сами сейсмограммы. Сохранились лишь записи визуальных наблюдений, которые в 1916-1917 гг. вел безвестный монах Юлиан. В качестве примера приведем одно из его донесений: ''Канцелярия монастыря спешит сообщить, что сегодня (5 марта 1917 г. - Б.А, А.Н.} в 2 час 17 мин утра был наблюдаем очень сильный подземный удар, центральная сила которого была очень слышна на главном острове, где раскинут монастырь. Удар был одиночный, протяжный, наподобие громового удара, длительность явления простиралась до 30 с. Впечатление от этого удара получилось такое, что как будто после разразившегося подземного звука вблизи монастыря отзвук этого явления покатился на восток, постепенно замирая в своей силе и звучности...''
Монахи продолжали свои наблюдения до 1927 г., а возможно, и позднее. К настоящему времени удалось обнаружить в архивах сведения о 125 событиях такого рода на Валааме.
Но валаамские монахи вовсе не были первыми, кто заметил на Ладоге необычные природные явления. В 1858 г. на озере побывал знаменитый французский писатель Александр Дюма. Вот что он наблюдал в конце июня того года. Судно шло от о.Коневиц к северу: ''...все заволоклось таким туманом, что друг друга было не разглядеть. В гуще тумана гремел гром, и озеро забурлило, словно вода в котле. ''...'' Казалось, что гроза зародилась не в воздухе, а в глубинах бездонного озера. ''...'' Туман все сгущался, раскаты гремели все оглушительнее, угасая в плотных сгустках пара, молнии отсвечивали каким-то мертвенным блеском; воды озера вздымались все выше и не из-за буйства волн, а от какого-то подспудного клокотания. ''...'' Все это длилось часа два''.
ФАКТЫ НАШ ИХ ДHЕЙ
Специалисты признают, что источниками подземных гулов бывают слабые землетрясения, очаговые зоны которых расположены в непосредственной близости. Сила звуков определяется энергетической величиной толчка и расстоянием до наблюдателя. Количество ударов зависит от волновой характеристики события - прохождения продольных и поперечных волн. Хорошо известно, что слабые, а тем более сильные землетрясения в эпицентральной области часто сопровождаются центростремительным подземным гулом и свечением атмосферы. А моретрясения и ''кипение воды'' при полном штиле также многократно описаны моряками и путешественниками разных времен и народов.
Так что геодинамическая и сейсмическая природа данных событий по существу сомнений вызывать не должна. Но вопросов по ним накопилось много. Вот почему летом 1997 г. мы отправились на Ладогу провести рекогносцировку и наблюдения на месте. Существующая сейсмологическая сеть, в том числе высокочувствительная финская, не регистрировала землетрясений из района Ладожского озера. Скорее всего описанные явления слабые, сейсмические станции расположены далеко, а их частотные характеристики находятся вне спектра волн от Валаамских событий. Возможно, Валаамские землетрясения происходили лишь в начале XX в., и с тех пор наступило полное сейсмическое затишье? Но первые же контакты с местными жителями, начиная с сотрудников метеостанции (спасибо им!), убедили в том, что подземный гул на озере им хорошо знаком. Настолько, что даже имеет местный термин - ''барантида''. Такой гул слышали и незадолго до нашего появления на острове. Обычно он идет со стороны озера, с юго-запада, продолжается секунды, его сравнивают с эффектом проезжающего вдали поезда. К сожалению, в отличие от монахов, метеорологи не взяли на себя труд фиксировать такие явления в рабочих журналах.
Одна дама-экскурсовод, много лет регулярно посещавшая остров, вспомнила, что летом 1992 г., будучи на Красном ските (юго-западный берег острова), она и ее спутники пережили ''барантиду''. Гул был весьма явственным, шел со стороны озера (с юго-запада) и сопровождался сотрясениями дома, вполне ощутимыми (3-4 балла). Геофизики, проводившие в том же году на Ладоге специальный эксперимент, фиксировали в отдельные дни до 10 толчков от слабых землетрясений. Другая примечательная информация поступила от капитана местной флотилии. Лет 10 назад его судно на пути к Валааму (т.е. южнее острова) неожиданно попало в участок бурлящих вод, что не объяснялось никакими погодными условиями.
Невозможно не обратить внимания на согласные свидетельства всех очевидцев о месте возникновения звуков - к юго-западу и западу от о.Валаам. Если обратиться к карте рельефа дна озера, легко обнаружить, что именно к западу и юго-западу от Валаама просматриваются желоба и гряды северо-западного протяжения с наибольшими на всей акватории глубинами до 200-260 м. По-видимому, здесь располагается некая морфологически выраженная грабенообразная структура, которая скорее всего ответственна за происходящие здесь геодинамические явления.
НОВЫЕ ВОПРОСЫ
Однако теперь встают новые вопросы. Два из них особенно актуальны. Во-первых, конечно, нужно уточнить место возникновения гула и колебаний. Идут ли они из одного или нескольких источников, стабильны ли, какова вытянутость их источника, глубина, спектральные характеристики колебаний. Необходимо разместить по берегам Ладоги хотя бы временные, но чувствительные и особым образом настроенные сейсмические станции и геофоны.
Второй важнейший вопрос - какой максимальной силы и как часто могут возникать в Ладожской структуре собственно землетрясения, могут ли они быть разрушительными? Иными словами, речь идет о научной оценке сейсмического потенциала региона. Отсутствие сведений о сильных землетрясениях на протяжении письменной истории района (напомним: монастыри на берегах озера начали основывать в XIV в.) еще не означает их отсутствия в более раннем прошлом, а следовательно, и возможном возникновении в будущем. Но как это узнать?
Для этого есть несколько путей. Один из них чисто кабинетный, обычно используемый сейсмологами. Вместо конкретного участка с малой статистикой событий берется крупная сейсмогенная область, с представительным материалом по инструментально зарегистрированным землетрясениям и определяются сейсмические характеристики такой зоны. Считается, что они должны быть присущи в долговременном аспекте и интересующему нас малому участку.
В сейсмическом отношении Ладожский грабен относят к крупной около 1000 км в длину) региональной Ладожско-Ботнической зоне северо-западного протяжения, пересекающей Финляндию вплоть до Ботнического залива. В ней в течение нашего века зарегистрировано значительное число сейсмических событий, в том числе и вполне ощутимых, с магнитудой М>4. После составления графика повторяемости землетрясений для всей этой зоны оказалось, что возможность возникновения в ней событий с М=5 - одно в 2000 лет. А такие землетрясения уже опасны, они могут сопровождаться не только сильно ощущаемыми сотрясениями, но и разрушениями на поверхности.
Эти оценки нельзя отнести лишь к теоретическим и потому абстрактным. Достаточно вспомнить, что на Балтийском щите в сходных геотектонических условиях происходили еще более сильные землетрясения с М=6, например, в начале нашего столетия в грабене Осло, а в XVII в. - в Кандалакшском.
Но, конечно, для более уверенных суждений хотелось бы получить и другие, независимые и более определенные свидетельства возникновения землетрясений именно на Ладоге, пусть даже и во времена отдаленные. Работая на Валааме, мы постарались применить палеосейсмогеологический подход, но в новой, только еще разрабатываемой модификации. Суть его - в выделении следов динамических природных воздействий на скальные обрывы и слагающие их блоки скальных пород.
Рекогносцировка показала, что на ряде участков юго-западного скального берега острова при тщательном обследовании, действительно, достаточно отчетливо выявляются следы динамических воздействий, объяснить которые иначе чем сейсмическими импульсами не представляется возможным. Исследования в этом направлении будут продолжены, но уже сейчас по выявленным признакам можно заключить, что берега Валаама испытывали сильные сейсмические колебания интенсивностью не менее 7 баллов. Когда же это происходило? Предварительные определения по соотношению с береговыми формами ладожских трансгрессий позволяют считать, что события имели место в позднем голоцене за последние 3.5-3.0 тыс. лет.
Таким образом, становится ясной не только важность задачи, но и пути ее решения с помощью совре- менных методов.
Ладога ждет сейсмологов с аппаратурой и новыми подходами.
-----------------------------------
1 Архив РАН. Ф.148. Оп.1. Д.217. Л.55.
2 Там же. Д.265. Л.216.
3 Там же. Д.369. Л.73.
Карта Ладожского озера с островами Валаам и Коневиц. Штриховкой показана примерная зона аномальных явлений.
Обрывистый юго-западный берег о.Валаам с отделяющимися блоками диабазов (вверху слева).
Сильно передробленный массив диабазов с трещинами отдельности и динамическими горизонтальными подвижками (козырьками), образовавшимися в результате сильных сейсмических импульсов.
Сдвинутый (на читателя и вправо) под действием бокового импульса блок массивного диабаза в одном из береговых обрывов о.Ваалам.
Низкий скалистый берег о.Валаам с отколотыми (заведомо после ледникового периода) и отброшенными блоками массивных диабазов.
Здесь и далее фото А.А.Никонова