Сейсмические загадки архипелага

Беседовал Кирилл ШЕПЕЛЕВ

Еще 100 лет назад Арктика представлялась ученым асейсмичной территорией. Однако эти представления изменились после сильного землетрясения в Стур-фьорде 1976 г. Сейчас невозможно представить себе работу угольных шахт без сейсмомониторинга, которым на архипелаге занимается Кольский филиал Федерального исследовательского центра «Единая геофизическая служба Российской академии наук» (КоФ ФИЦ ЕГС РАН). «Русский вестник Шпицбергена» побеседовал с директором КоФ ФИЦ ЕГС РАН Анатолием Николаевичем Виноградовым о том, что узнали сейсмологи, изучая архипелаг.

– Почему сейсмологические исследования стали необходимы на архипелаге?

– Вопреки суждениям об асейсмичности Арктики, в 1976 г. на восточном побережье острова Западный Шпицберген в районе Стур-фьорда произошло землетрясение такой силы, что в 200 километрах от эпицентра земля ходила ходуном, а в угольных шахтах произошли серьезные разрушения.

Для снижения сейсмического риска трест «Арктикуголь» заключил контракт с Норвежской сейсмологической службой. В декабре 1977 г. были открыты временные станции в Баренцбурге и Пирамиде, но их данные оказались непригодны для прогнозирования.

В 1982 г. трест заключил пятилетний контракт с Геологическим институтом Кольского филиала Академии наук СССР на создание и обслуживание двух сейсмостанций – в Баренцбурге и Пирамиде. Полученная на них информация позволила разработать и внедрить максимально безопасную технологию угледобычи и многократно уменьшить аварийность.

Взаимодействие угледобытчиков и геофизиков на архипелаге временно прервалось в 1990-е гг., когда Академия наук из-за недостатка средств была вынуждена закрыть свои станции на десять лет. Но контроль за геодинамическим режимом архипелага на этом не прервался благодаря международной кооперации. В 1991 г. около Лонгьира норвежский геоинформационный центр НОРСАР установил крупнейшую в Арктике сейсмическую антенну, а через год аналогичная антенна была установлена Российской академией наук (РАН) около города Апатиты в Мурманской области. Между РАН и НОРСАР был заключен договор об обмене данными, и благодаря этому в Западной Арктике система сейсмомониторинга стала вдвойне точнее прежней. Она была взаимовыгодной: норвежцы улучшили контроль соблюдения Россией моратория на ядерные испытания на Новой Земле, а Геофизическая служба РАН по-прежнему могла отслеживать сейсмичность Шпицбергена, не имея на нем действующих станций.

В 2000 г. для обеспечения безопасности угледобычи «Арктикуголь» возобновил контракты с ГС РАН. Вновь заработала сейсмостанция в Баренцбурге, в 2001 г. установили вторую станцию около вертодрома, в 2003-2005 гг. временно задействовали станцию между Баренцбургом и Колсбеем, запустили станцию в Пирамиде.

– Что стало известно ученым в результате исследований?

– Представления о сейсмическом риске на арктическом шельфе пришлось в корне пересмотреть. Оказалось, что такого активного ареала сейсмичности, как Стур-фьорд, нет ни на одном шельфе мира! Архипелаг находится в узле сопряжения гигантских срединно-океанических разломов. В его северных фьордах известны молодые вулканы, а к югу от архипелага на дне моря обнаружены грязевые вулканы.

Самое мощное землетрясение за 100 лет инструментального сейсмоконтроля Арктики произошло в Стур-фьорде 22 февраля 2008 г. После него вот уже девять лет продолжается своего рода «барабанная сюита» из более слабых подземных ударов – наши станции зарегистрировали уже более ста тысяч толчков. Это рекордная по длительности серия так называемых афтершоков.

Единого мнения о причинах этого уникального явления пока нет. Одни ученые считают, что в этом месте разрастается вулканический очаг, другие предполагают, что сильное землетрясение нарушило стабильность слоя вечной мерзлоты и спровоцировало взрывные выбросы метана из подводных грязевых вулканов. Однако эти версии остаются лишь гипотезами. Проверить их невозможно, потому что все сейсмостанции на архипелаге расположены с одной стороны от очаговой зоны и не дают полную картину глубинного строения недр. А понять суть процесса необходимо, так как без этого нельзя обосновать экологически безопасный выбор систем добычи нефти и газа на планируемых гигантских шельфовых промыслах к юго-востоку от Шпицбергена.

Да и долгосрочные прогнозы рыболовства в этой части Северного промыслового бассейна невозможны. Биологи и геофизики Кольского научного центра РАН выявили, что из-за сейсмостресса и метановых выбросов Стур-фьорд с 2008 г. превратился в безрыбную зону, хотя прежде здесь вылавливалось до 200 тыс. тонн трески в год.

– Какие еще исследования проводит ЕГС РАН на Шпицбергене?

– Сейчас 11 сейсмостанций четырех стран, расположенных на архипелаге и в Скандинавии, объединены в интернациональную автоматизированную сеть мониторинга опасных процессов в Западной Арктике. Это самая продвинутая система контроля землетрясений полярной шапки Земли, но плотность сети пока недостаточна для обеспечения промышленной безопасности на шельфе.

В последние годы из-за потепления климата в Баренцевом море к сейсмическим факторам риска добавилась новая угроза: резко возросла айсберговая опасность. По северному и восточному периметру акватории сформировался айсберговый фронт длиной около 3000 км, при этом его самые «продуктивные» участки находятся на восточном побережье Шпицбергена: на Северо-Восточной Земле, островах Баренц и Эдж. Необходимо срочно разработать методы раннего оповещения о сходе айсбергов в море, развивать методы расчета их траекторий и организовывать «айсберговый патруль», способный своевременно уводить опасные айсберги из мест размещения морских промыслов.

ЕГС РАН первой в мире создала программно-аппаратные комплексы на основе инфразвуковых и сейсмических регистраторов, которые позволяют уверенно фиксировать время и место откола айсбергов от ледниковых стенок. В течение трех летних сезонов экспедиционные группы ЕГС РАН под руководством самого молодого из наших кандидатов наук Андрея Федорова проводили эксперименты на ледниках Ис-фьорда и полигонах Российского научного центра на Шпицбергене (РНЦШ). Эти работы были поддержаны грантом Минобрнауки России, техническое содействие оказали трест «Арктикуголь» и РНЦШ. Объединенные усилия увенчались успехом: была практически доказана перспективность новой технологии, по крайней мере для малых и средних расстояний между ледниками и мониторинговыми станциями (12-25 км). Для внедрения новой аппаратуры в национальную систему мониторинга опасных процессов в Арктической зоне Российской Федерации надо проверить эффективность инновационной технологии на предельных расстояниях 150-200 км.

– Эта задача включена в планы сейсмологов на 2017 год?

– Да, в этом году запланирована морская экспедиция на НИС «Дальние Зеленцы» к восточному побережью архипелага, где расположены самые крупные генераторы айсбергов: мощные наплавные ледники Северо-Восточной Земли и острова Эдж. Наш полевой эксперимент будет увязан с работами норвежских партнеров, которые в этом году намерены установить сейсмическую антенну на острове Медвежьем. Объединив новые ячейки региональной сети геофизического мониторинга, мы сможем реально оценить степень айсберговой опасности и технологической готовности геофизиков к ее контролю и минимизации.