Юрий Вольфман: В исторические времена Керченский полуостров сильно «трясло»
Мы все знаем, что Крым относится к сейсмоопасным зонам. Но что эти слова означают на практике? Например, в сравнении с Москвой?
Крым находится на периферии очень активного — и сейсмически, и тектонически — пояса, который тянется от Пиренеев через Апеннины, Альпы, Карпаты, Кавказ и Гималаи до Тихого океана. Он называется Средиземноморско-Гималайский складчатый пояс. Это — зона столкновения крупных литосферных плит, коллизионное взаимодействие которых приводит к разрушениям среды во фронтальных частях этих плит. Мы находимся на северном фланге этого пояса, поэтому у нас уровень сейсмичности ниже, чем в Турции, Греции, Италии и других странах, расположенных непосредственно вдоль литосферных границ. У нас менее интенсивная, вялотекущая сейсмическая активность, иногда все же проявляющаяся в очень сильных событиях, каковым было землетрясение 1927 года. К северу от Крыма земная кора меняет свое строение: за Перекопом находится огромный массив древней жесткой коры — Русская плита, на которой расположены и Киев, и Москва. Эта кора менее подвержена тектоническим воздействиям. Несмотря на это, там могут происходить землетрясения — мы уже наблюдали в десятых годах этого века серию криворожских землетрясений в самом центре Украинского щита, где фундамент плиты, а это крепкие кристаллические породы, выходит практически на поверхность. Уровень таких землетрясений значительно ниже, но, тем не менее, некоторые их них ощущались населением.
Крым находится между Русской плитой и глубоководной Черноморской впадиной, которая входит в состав Средиземноморско-Гималайского пояса. Поэтому сейсмическая активность региона, хоть и относительно слабая по сравнению с основными сейсмоопасными районами земного шара, проявляется практически постоянно: ежегодно крымская сеть сейсмических наблюдений регистрирует от 60 до 100-150 местных и близких землетрясений. Как правило, эти землетрясения не ощущаются населением полуострова, а только регистрируются приборами.
Именно поэтому оценить максимальные параметры сейсмических воздействий очень сложно. Для этого существуют специальные приемы и методы в сейсмологии, которые позволяют, изучая локальную сейсмичность и всю совокупность мелких землетрясений, оценивать параметры максимально возможных событий и вероятность их проявления во времени — с периодичностью один раз в пятьсот, в тысячу или пять тысяч лет. Это не предсказания «ясновидцев», а научно обоснованные оценки, в основу которых заложены установленные сейсмологами закономерности, характеризующие количественные соотношения появления слабых и сильных землетрясений в регионе.
Все спрашивают — зачем нам нужна крымская сеть инструментальных сейсмических наблюдений? Казалось бы, зайди в интернете на сайт Средиземноморского сейсмологического центра — там все землетрясения есть. Есть, да не все! Общедоступные сайты, как правило, дают землетрясения с магнитудами от 4-4,5 и выше. Если в Крыму будет сильное землетрясение, его внесут в каталоги разных сейсмических агентств. В частности, одно из недавних землетрясений Керченско-Анапской зоны зарегистрировали около двухсот станций земного шара, причем самая удаленная — в Аргентине. Однако данных о слабой региональной сейсмичности там нет. Но именно совокупность сведений обо всех слабых землетрясениях Крымско-Черноморского региона позволяет дать надежную оценку вероятности возникновения сильных сейсмических событий и их параметров. Чем качественнее будут наши наблюдения, чем большее количество слабых землетрясений будем фиксировать, тем точнее будут оценки по определению максимально возможных сейсмических воздействий на территорию Крыма.
Что сейчас представляет собой крымская сеть сейсмостанций?
Крымская сеть — одна из первых, если не первая региональная система стационарных сейсмических наблюдений на всей территории бывшего Советского Союза. Она была создана сразу после крымского разрушительного землетрясения 11 сентября 1927 года. В течение 1927-1928 годов на полуострове начали функционировать 4 сейсмические станции — в Феодосии, Ялте, Симферополе и Севастополе. Сейчас у нас в непрерывном режиме работают станции в Севастополе, Ялте, Алуште, Судаке, Феодосии и Симферополе. Наблюдения на них не прекращались даже в самые тяжкие для науки времена — в «лихие девяностые», когда практически полностью прекратилось финансирование научных и мониторинговых исследований. Сейчас временно приостановлена работа очень значимой и важной для региона станции в Керчи, которая функционировала более 20 лет. Возобновление работы этой станции — одна из наших первоочередных приоритетных задач. С недавнего времени мы стали разворачивать пункты наблюдений в северо-западной части Крыма на полуострове Тарханкут — в Оленевке, Веселовке, поскольку, с одной стороны, здесь также происходят землетрясения на границе Крыма с древней платформой, с другой — это районы, где осуществляется добыча и хранение углеводородов. По количеству и интенсивности землетрясений эта зона уступает Южнобережной, расположенной в Черном море вдоль Крымского побережья, однако контроль сейсмической обстановки в пределах этой территории также необходим.
Тем не менее, конфигурация крымской сети требует корректировки, поскольку, учитывая общий характер распределения сейсмичности в регионе, существующая система наблюдений не является оптимальной. Так, крайне необходимо организовать специальную систему непрерывного мониторинга и оперативного контроля сейсмической обстановки в зоне многофункционального транспортного коридора Тамань — Крым и объектов его инфраструктуры, которая позволит с высокой точностью определять параметры сейсмических событий и усовершенствовать систему оперативного оповещения о сильных или ощутимых землетрясениях в пределах этой территории. По своей значимости сейчас это, пожалуй, проблема № 1.
Географически развитие Крыма фактически повернулось на 90 градусов: если раньше Керчь была тупиковым регионом, то сейчас это главный транзитный пункт. Получается, сейчас необходимость в станции мы ощущаем намного более остро.
Да, если раньше мы жили, образно говоря, по меридиану (Перекоп — Южный берег Крыма), то сейчас живем по параллели (Керчь — Севастополь). Поскольку мы находимся в сейсмически активной зоне сочленения Кавказа и Крыма, она дает о себе знать достаточно большим количеством землетрясений, которые нередко ощущаются, главным образом, на кавказском побережье, ближе к Анапе, но также — и в непосредственной близости от Крымского моста.
В последние годы нами и московскими коллегами активно изучались последствия древних землетрясений. Установлены следы многочисленных древних сейсмических событий, 120 из которых сведено нами в специальные каталоги. Большой объем исследований по изучению деформаций в остатках зданий и сооружений при раскопках древних (античных и средневековых) поселений Керченского полуострова был выполнен специалистами Института физики Земли РАН совместно с археологами. Полученные результаты свидетельствуют о том, что в исторические времена Керченский полуостров «трясло» достаточно сильно. Есть населенные пункты, которые в античности прекратили свое существование, как считается, из-за последствий сильных и катастрофических землетрясений прошлого.
О каких затратах на создание станции в Керчи идет речь?
Речь идет не об одной станции, а о локальной — Керченской — системе сейсмического мониторинга. Наши предложения по количеству и размещению станций в восточной части Керченского полуострова, после согласования с руководством Крымского федерального университета им. В.И. Вернадского, в состав которого входит Институт сейсмологии и геодинамики и, соответственно, крымская сеть наблюдений, я надеюсь, найдут поддержку организаций и ведомств, отвечающих за сохранность и бесперебойное функционирование транспортного коридора Тамань — Крым и его инфраструктуры. В любом случае, материально-финансовые затраты на организацию этой системы мониторинга оправданы значимостью поставленных задач и общегосударственным статусом самого объекта.
Строители Крымского моста просили оценку сейсмоактивности в регионе?
Перед проектированием и строительством Крымского моста, естественно, оценка сейсмической опасности производилась специалистами Института физики Земли РАН. Однако это не снижает необходимости выполнять непрерывные сейсмические наблюдения в процессе его эксплуатации. Рано или поздно, спрос на эти наблюдения и исследования будет сформирован. Думаю, организацией системы мониторинга сейсмической обстановки в районе Крымского моста должны заниматься крымские сейсмологи, досконально владеющие информацией о геологическом строении и сейсмических особенностях района. Колоссальный опыт работы и высококвалифицированные специалисты у нас есть. Порядок и регламент подачи ежедневных сводок и срочных донесений о землетрясениях региона отработаны в течение многих лет. Результаты наблюдений передаются нами в различные службы — в крымское управление МЧС, лабораторию центра «Антистихия» МЧС России в Москве, которая на основании этих сводок формирует прогнозы сейсмической обстановки на среднесрочный период для всей территории РФ, информируем крымские власти и так далее. Необходимы средства, оборудование и взаимодействие с ФИЦ «Единая геофизическая служба РАН», чьи сейсмические станции расположены на Кавказском побережье. Таким образом, можно выстроить достаточно оперативную и высокоточную систему мониторинга, когда параметры землетрясений в регионе будут определяться буквально в течение нескольких минут.
И все-таки — сколько денег нужно на Керченскую станцию?
Работа Керченской сейсмостанции будет возобновлена с привлечением имеющейся в настоящее время аппаратуры. А вот создание Керченской системы сейсмического мониторинга предполагает ее аппаратурно-техническое оснащение, выбор и обустройство пунктов сейсмических наблюдений с формированием каналов связи для передачи сейсмологических данных в режиме реального времени. Кроме этого, должны быть предусмотрены затраты на дальнейшее содержание созданной системы и на обеспечение ее бесперебойного функционирования. Конфигурация (состав и размещение станций) должна быть сформирована таким образом, чтобы регистрировать не только слабые местные землетрясения, но и возможные, связанные с ними, явления, например, проявления грязевого вулканизма, также представляющие опасность. Окончательная стоимость всех этих видов работ может быть определена в процессе составления и утверждения данной программы. Могу точно сказать, что сумма не будет запредельной, а, учитывая важность объекта и значимость задачи, эта проблема представляется вполне решаемой.
Из результатов ваших наблюдений я вижу, что наиболее сейсмоактивный район — Керченско-Анапский. Хотя мы привыкли считать таковым Ялту. И в то же время ошибки быть не может. Как так получилось?
Известно, что основную опасность для Крыма представляет Южнобережная зона, которая тянется от Севастополя до Феодосии вдоль границы континентальный земной коры Крыма с глубоководной впадиной Черного моря, и которую мы условно делим на районы — Севастопольский, Ялтинский, Алуштинский, Феодосийско-Судакский. Вдоль побережья Кавказа тоже проходит граница земной коры с разными свойствами. Керченский полуостров находится на стыке, в зоне сопряжения этих границ. Естественно, он реагирует на события, которые происходят в близлежащих районах Южнобережной и Анапской зон. В то же время, глубинные разломы в непосредственной близости от Керченского полуострова генерируют собственные землетрясения в районе пролива, в том числе и в Азовском море. Причем количество землетрясений, если оперировать данными последних лет — с 2015 по 2018-й, — сопоставимо с количеством землетрясений в Ялтинском районе, а по сейсмической энергии, которая была выделена в процессе землетрясений, зачастую превышает параметры каждого их остальных районов, которые примыкают к Крыму. Год на год не приходится, но за 4 года на Керченско-Таманскую и Азово-Кубанскую зоны приходится 36% от общей выделившейся сейсмической энергии Крымско-Черноморского региона, не считая глубоководной впадины, которая находится южнее и землетрясения которой, как правило, не оказывают сильный воздействий на территорию Крыма.
Можете оценить активность в Керченском регионе за 2018 год?
Вряд ли она будет показательной, потому что сейсмический процесс не является стационарным, изменяясь во времени и по-разному проявляясь в разных районах. Как раз последний год вблизи Керченского полуострова дал такие скачки сейсмической активности, что его можно назвать одним из пиковых. В 2018 году 74% выделившейся сейсмической энергии и более трети всех очагов пришлись на Керченско-Анапскую и Азово-Кубанскую зоны. Этот рост не связан с воздействиями человека на геологическую среду, как можно было бы подумать, учитывая размах строительства на Керченском полуострове. Хотя сейсмические приборы регистрируют очаги, обусловленные промышленными взрывами, характер сейсмограмм и энергетические параметры взрывов и природных землетрясений вполне различимы.
Если оперировать цифрами, сколько за 4 последние года произошло землетрясений, которые крымчане могли почувствовать?
Единицы. Одно, может, два. В зоне Крымского моста произошло несколько зафиксированных землетрясений, но они ощущались в основном на кавказском побережье. Однако это не делает зону безопасной. На территории Южного берега Крыма наиболее значимое землетрясение произошло 13 мая 2016 г. По данным опроса населения, максимальная интенсивность сотрясений до 4-5 баллов была отмечена в Алуште, особенно в полосе от Набережной до Автовокзала. При этом интенсивность сотрясений быстро угасала в юго-западном и северо-западном направлениях.
Где будет сильнее ощущаться землетрясение: на Крымском мосту, который стоит на сваях, или на трассе «Таврида», которая проходит непосредственно по земле?
Это вопрос больше к проектировщикам. Представляется, что часть трассы, проходящая непосредственно по грунтовому основанию, в том числе — перемычке от Тамани до острова Тузла, будет менее интенсивно реагировать на сейсмические воздействия, чем арочные пролеты и примыкающие к ним участки, которые расположены в самой глубокой части пролива, где илистые и глинистые грунты слагают значительную часть геологического разреза. Полагаю, что конструкция этой части моста соответствует уровню сейсмичности, который определен как максимально возможный для данного района. К тому же инженерные расчеты в обязательном порядке предполагают наличие определенного запаса прочности, достаточного для критических ситуаций.
Как за последние десятилетия продвинулись технологии наблюдения за землетрясениями и какие из них используются в Крыму?
В последние десятилетия качество сейсмических наблюдений резко возросло, особенно в технически развитых странах, которые находятся в сейсмоопасных поясах. Например, в Японии, Италии, США и др. Коренной перелом произошел в конце прошлого века, когда регистрация сейсмических событий перешла в цифровой формат. До этого в сейсмологии использовалась гальванометрическая запись — на вращающийся барабан накручивался лист фотобумаги, и сопряженный с маятником световой зайчик бегал по бумаге. Барабан крутился несколько часов, после чего дежурный проявлял эту запись, и мы определяли, какие сейсмические события произошли за это время. Аналоговую запись было довольно трудно обрабатывать. Переход на цифровую регистрацию намного повысил как качество получаемой информации, так и возможности ее обработки, хранения и передачи на значительные расстояния практически в режиме реального времени. Цифровые массивы сейсмических данных обрабатываются с применением специальных компьютерных программ, позволяя оперативно определять параметры очага землетрясения.
Процесс перехода Крымской сети на цифровую регистрацию сопровождался целым рядом трудноразрешимых проблем. В конце 90-х годов только две станции были оснащены цифровой аппаратурой российского изготовления. В начале-середине прошлого десятилетия наши сотрудники вынуждены были собственными силами начать разработку и изготовление цифровых станций, поскольку единственный поставщик специализированной фотобумаги на Украине — киевский завод «Фотон», был продан с торгов и перепрофилирован. Нам удалось скупить остатки фотобумаги со складов завода, и за то время, пока мы ее расходовали, сотрудники сами разработали и изготовили высокоразрядные аналогово-цифровые преобразователи, адаптировали сейсмические датчики к новым условиям регистрации. При этом ни на одной станции сейсмические наблюдения не были остановлены даже на короткое время, сохраняя непрерывность рядов наблюдений.
Впоследствии, уже в составе Крымского федерального университета им. В.И. Вернадского, нам удалось закупить несколько широкополосных сейсмических станций российского производства. В процессе аппаратурного оснащения нам оказывает посильную помощь ГАУ РК «Крымский экспертный совет по оценке сейсмической опасности и прогнозу землетрясений». И хотя это большой шаг по сравнению с тем, что было 10 лет назад, проблема оснащения Крымской сети сейсмологических наблюдений высококачественной современной аппаратурой еще далека от своего завершения.
Наступит ли такое время, когда человек сможет предсказывать землетрясения?
Давайте определимся, что такое «предсказать землетрясения», и какой прогноз является эффективным и возможным? Прогноз включает в себя точное определение даты, места и силы землетрясения. В принципе, речь может идти о разных видах прогноза.
Краткосрочный прогноз означает, что определение координат и интенсивности сильного или катастрофического землетрясения осуществляется за несколько часов или суток до самого события. В этом случае в срочном порядке оповещаются все службы, приостанавливается производство, из мест предполагаемой максимальной опасности эвакуируется население. А как при этом обеспечить сохранность зданий, сооружений, коммуникаций и всей инфраструктуры? Поскольку природа землетрясений различна даже в пределах одного региона, в мировой практике до настоящего времени не выработаны методы точного краткосрочного прогноза. Так, в 80-е годы в Советском Союзе и, в частности, в Крыму отрабатывалась программа по изучению предвестников землетрясений. В Институте минеральных ресурсов (Симферополь), который сейчас ликвидирован, была специальная партия, которая занималась комплексом этих исследований. Изучались газогидрохимический состав источников глубинного происхождения, проводились работы по изучению динамики уровней глубоких горизонтов подземных вод, связанной с изменениями напряжений в земной коре при подготовке сильного местного землетрясений. Полученные результаты представляли колоссальный научный интерес, однако надежных предвестников сильных землетрясений установлено не было.
Теоретические наработки по среднесрочному прогнозу — определение места и силы готовящегося события за несколько месяцев до его возникновения, в сейсмологии имеются. Подобные исследования проводились и в нашем Институте совместно с Крымским экспертным советом по оценке сейсмической опасности и прогнозу землетрясений: анализируя динамику развития слабых очагов региона, в некоторых случаях представлялось возможным определить место готовящегося более сильного землетрясения.
Основным для обеспечения сейсмической безопасности является долгосрочный прогноз, предполагающий определение вероятности и уровня максимально возможных сейсмических воздействий от всех сейсмоопасных зон на каждый пункт территории Крыма. На основании этих оценок строятся карты сейсмического районирования, которые утверждаются в качестве нормативных документов. Положения этих документов в обязательном порядке учитываются при проектировании и возведении зданий и сооружений в сейсмоопасных регионах, обеспечивая, таким образом, безопасную жизнедеятельность населения и сохранность объектов их инфраструктуры.