Сотрудники лаборатории сейсмологии Федерального исследовательского центра комплексного изучения Арктики имени академика Н.П. Лавёрова Уральского отделения РАН совершили экспедицию в Пинежский округ Архангельской области на Кулогорский пещерный участок для детального изучения карстовых процессов и строения пещер.
В марте текущего года архангельские сейсмологи приступили к изучению карстовых процессов в Поморье. В одной из пещер Пинежья впервые было установлено сейсмическое оборудование, которое позволяет отслеживать геодинамику (подвижность) карста – размываемых водами нестабильных горных пород. Теперь учёные поставили задачу подробно исследовать строение карстовых пещер в Пинежье, используя активные и пассивные сейсмические методы.
– Карст занимает около четверти площади Архангельской области. Огромный его участок, к примеру, находится между рекой Онегой и Северной Двиной. Карстовые пещеры – нестабильная, развивающаяся, «живая» структура. В Пинежье постоянно происходят процессы образования воронок и обвалов. 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, – рассказывает заведующая лабораторией сейсмологии Лавёровского центра, член-корреспондент РАН Галина Антоновская.
Карстующиеся карбонатные породы (доломит, гипс, ангидрит) залегают на глубинах до 120 метров. Спелеологи указали наиболее нестабильный участок пинежского карста. Это отрезок площадью около 0,5 кв. км, который располагается на территории пещерной системы Кулогорская – Троя между пещерами К-4 и К-13. Научная группа Лавёровского центра приступила к исследованию данного участка, используя междисциплинарный подход, – сочетание сейсморазведочных, георадарных и пассивных сейсмических методов. Такой подход позволяет подробно детализировать строение воронок (провалов и пещер) и карстовых процессов в целом.
Как пояснила старший научный сотрудник лаборатории сейсмологии Лавёровского центра Ирина Басакина, георадарные исследования, позволяющие эффективно получать информацию о геологической среде, не всегда дают полноту «подземной картины»: мешают глинистые отложения, которые как зеркало отражают волну и не дают «заглянуть» глубже. Поэтому геофизики применяют разные методики, а затем сопоставляют результаты, что, в итоге, даёт возможность получить наиболее достоверную картину строения изучаемого участка геологической среды.
Одним из таких подходов стало применение малоглубинной сейсморазведки, когда учёные с помощью кувалды искусственно запускают ударные волны вглубь земли и фиксируют их «поведение» в горных породах с помощью специальных датчиков сейсмоприёмников, последовательно соединённых секциями кабеля в одну линию приёма.
Специалисты Лавёровского центра отработали активные сейсмические методики, определив критерии проявления карстовых воронок на тестовом участке, и приступили к исследованию соседних территорий, где также выявили признаки образования новых провалов.
Кроме того специалисты применили так называемые пассивные сейсмические методы, которые дают возможность «видеть» особенности строения пород на глубинах ниже карста.
– В Пинежье мы применяем междисциплинарный подход по ряду причин. С помощью системы временного мониторинга, которую мы установили ранее, мы 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. С помощь 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, – объясняет Галина Антоновская.
Проводимые исследования важны не только с точки зрения фундаментальной науки, но и для безопасности жителей Пинежья, дома которых могут находиться в непосредственной близости от участков интенсивно развивающегося карста. В настоящий момент учёные проводят расшифровку полученных данных.
