Полный провал: сейсмологи взяли под контроль архангельские пещеры
В этом году архангельские сейсмологи из Федерального исследовательского центра комплексного изучения Арктики имени Лаверова начали изучение карстовых процессов на территории Пинежского заповедника Поморья. Это важно не только для науки, но и для защиты туристов, жителей региона, а также для безопасной хозяйственной деятельности.
В Архангельской области бьют тревогу: если раньше карстовые провалы выявлялись очень редко, то сейчас размывание водой нестабильных горных пород и образование провалов стало обычным явлением. Всего в Поморье обнаружено и картировано около 500 пещер, большинство из них найдены на Пинежье. Хотя это лишь часть карстовой поверхности региона.
- Карст занимает около четверти площади Архангельской области. Огромный его участок, к примеру, находится между реками Онегой и Северной Двиной. Карстовые пещеры - нестабильная, развивающаяся, "живая" структура, - объясняет зав. лабораторией сейсмологии Лаверовского центра, член-корреспондент РАН Галина Антоновская.
Но именно в Пинежье чаще всего образуются карстовые воронки и обвалы:
- Спелеологи из ассоциации "Лабиринт", давно ведущие наблюдения, предложили нашей научной группе исследовать места, где процесс образования пещер наиболее интенсивен. Сейсморазведка - один из эффективных геофизических методов, который позволяет изучить в деталях строение верхней части земной коры. В нашем случае это инженерная, малоглубинная сейсморазведка, дающая возможность "заглядывать" на глубины до 100 метров.
Одной из причин образования провалов специалисты называют хозяйственную деятельность человека: речь идет о строительстве дорог, распашке полей, гидромелиорации, а также добыче полезных ископаемых. Нередко "бездна" на поверхности почвы открывается рядом с сельскими поселениями или на грунтовых автодорогах.
Так, летом 2020 года прямо на дороге, ведущей к пинежской реке Сотке, образовались сразу 16 провалов. Для того чтобы засыпать их, специалистам потребовались десятки кубометров грунта.
- При обследовании свежих провальных форм установлено, что развитие провалов связано с зонами движения подземных вод, разгружающихся на берегу реки Пинеги, - рассказали в заповеднике. - При относительно небольших объемах такие провалы представляют значительную опасность, поскольку, попав в них, выбраться самостоятельно невозможно. Поэтому их необходимо засыпать, причем песчано-гравийным материалом, а не бытовым мусором, как это часто происходит, поскольку опасен вынос вредных веществ подземными водами в реки.
Но в последние годы свежие провалы все чаще появляются и в других карстовых районах Поморья. По информации сотрудников Пинежского заповедника, самый крупный был выявлен в сентябре 2020 года - он находится в поле на территории Виноградовского района. Глубина провала - 24 метра, диаметр - 13. Весной 2020 года новые провалы открылись и в деревне Кузомень Холмогорского района, а также рядом с нею.
А один из самых "громких" провалов почвы произошел 29 июня 2023 года на 987-м километре федеральной автодороги М-8, ведущей из Москвы в Архангельск: в тот день часть трассы ушла под землю в районе деревни Уйта Виноградовского округа, в результате чего главная архангельская дорога на время полностью встала - движение пришлось ограничивать для всех видов транспорта.
Весной, чтобы взять карстовые процессы под контроль, сотрудники Лаверовского центра установили в одной из пещер Пинежья сейсмическое оборудование: оно позволяет отслеживать подвижность карста. Детальное изучение процессов и строения пещер ученые провели на Кулогорском участке. И определили наиболее опасную и нестабильную часть пинежского карста - отрезок площадью около половины квадратного метра в системе Кулогорская - Троя между пещерами К-4 и К-13.
Но одних георадаров здесь недостаточно. По словам старшего научного сотрудника лаборатории сейсмологии Ирины Басакиной, с их помощью исследования позволяют получать информацию о геологической среде, но не всегда дают полноту картины. В итоге геофизики используют комплекс методик. Например, проводят малоглубинную сейсморазведку: с помощью кувалды искусственно запускают ударные волны вглубь земли, а далее фиксируют их "отклик" в горных породах с помощью датчиков сейсмоприемников.
- С помощью системы временного мониторинга, которую мы установили ранее, регистрируем сейсмическую активность, связанную с процессами разрушения пещер. Однако сейсморазведка позволяет не только выявить места образования новых воронок, но также и участки трещиноватости среды, которая характеризует структуру пород, - поясняет Галина Антоновская. - С помощью пассивных сейсмических методов мы также можем выявить, насколько та или иная зона трещиноватости "жива", как она развивается, активна она или пассивна в настоящее время. Иначе говоря, мы расширяем поле зрения, наблюдая за карстом, и можем определить потенциально опасные участки.
К началу лета ученые уже определили критерии проявления карстовых воронок на тестовом участке и приступили к исследованию соседних территорий: на них тоже обнаружены признаки образования новых провалов.