Провалы, провалы, провалы…

Влад Голь-де-Шмидт (Владимир Гольдшмидт)

Из отчета Министерства охраны окружающей среды Израиля (от 13 февраля 2018 г.): «состояние Мертвого моря, самой большой экологической проблемы, продолжает ухудшаться. …., каждый год оно мелеет более чем на один метр. Наблюдения Института геологии говорят о том, что за последние 40 лет уровень моря снизился более чем на 30 метров. Если в 70-80 гг. это происходило со скоростью 70 сантиметров в год, то теперь — 120 см в год. За последние 15 лет число обвалов грунта (провалов) на побережье Мертвого моря (из-за … вымывания соли на глубине 50-70 м) значительно увеличилось…».
В последнее время, проблеме природных провалов посвящается много внимания, как в профессиональных кругах, так и в общедоступных средствах массовой информации.
Вообще, провалы бывают самые разнообразные, от виртуальных и кажущихся: политические, общественно-социальные, экономические, военные, личные и пр. и пр., до страшновато-реальных и видимых: природные провалы почвы.
Всплывает в памяти отчёт односельчанам одного из героев культового фильма советских времён «Свинарка и пастух», Кузьмы (артист Н. Крючков) после его поездки в Москву на всесоюзную сельскохозяйственную выставку (ВСХВ). Отчёт состоял из одной фразы: «Лошадей в Москве много и лошади разные». Так и провалов в мире много и, провалы разные.
Анекдот в тему: — Доктор, у меня провалы. – Какие провалы? – Провалы памяти. — В чём они выражаются? — Что выражается? – Провалы. – Какие провалы?
Обойдя возможные провалы в памяти, начнём вспоминать, сосредоточившись уже не впервые, на попытках выявления вполне реальных природных провалов почвы, в соответствии с профессией автора.
О наличии провалов в разных странах давно и хорошо известно. Так, выборочно: США (штаты Флорида, Пенсильвания, Вашингтон, гор. Филадельфия и др.), Россия (Тундра, Пермский край, Тюменская, Владимирская области, гор. Саратов и др.), Китай (провинция Шеньси, гор. Харбин, недавно гор. Фошань провинции Гуандун и др.), (Франция (пляж в Ницце и др.), Англия ( гор. Биконсвил и др.), Бразилия (муниципалитет Коромандел и др.), Германия (гор. Трибзес и др.), Турция (район Карапынар ила Конья и др.), Италия, Гватемала, Корея.
Материальный масштаб бедствия огромен, имеются человеческие жертвы. Основная причина: размыв грунтовыми и ливневыми водами коренных пород, что приводит к провалу вышележащего грунта. Иногда, это результат промышленных подземных разработок: шахты, рудники и пр.
А как же в Израиле? В Израиле, «как в Греции» всё есть. Как следует из начального абзаца этого очерка, наиболее опасным, с точки зрения появления провалов земной поверхности, является район Мёртвого моря. Его берега находятся на 420 м ниже уровня Мирового океана, Наличие на берегах Мёртвого моря крупных провалов было известно уже в начале восьмидесятых годов, а об отдельных ямах специалисты знали ещё раньше. Однако, в последние годы они развиваются особенно интенсивно, что свидетельствует о нарастании разрушительного процесса, представляющего прямую опасность прибрежной инфраструктуре, т. е. разрушительный процесс прогрессирует, процесс активно продолжается. Многочисленные, числом в несколько тысяч, значительные по своим размерам провалы, зафиксированные на поверхности, расположены практически вдоль всего западного побережья.
Многие районы становятся непригодными для жизни и отдыха. Закрыты некоторые участки дорог. Глубина ям, воронок, достигает иногда ~ 40 и более метров, а диаметр — 100 метров. В районе популярного курорта Эйн Геди некоторые зоны отдыха закрыты. Наиболее опасные случаи на западном побережье — провалы, появившиеся вначале по обе стороны от одной из главных дорог, а затем и на ней самой, да и во многих других курортных и туристических местах. На восточном побережье, в Иордании, количество этих ям свыше пяти сотен.
Основной причиной появления провалов является обмеление Мёртвого моря. Обмеление моря обусловлено, по мере экономического развития территории, целым рядом причин, главными из которых являются: сокращение притока воды из реки Иордан, снижение уровня воды в Кинерете и аквиферах, что в свою очередь, связано с погодными условиями, с увеличением потребления воды Израилем, Сирией, Иорданией и Ливаном; забор воды из южной части Мёртвого моря в отгороженный бассейн промышленными предприятиями, действующими здесь с 50-х годов, и другими причинами, базирующимися на деятельности человека. Т. е., образованию подземных латентных (скрытых) пустот или, возможно зон крупной трещиноватости и их проявлению на поверхности в виде проседаний почвы и крупных открытых провалов, способствует прогрессирующее понижение уровня Мёртвого моря. В почве на глубине 20-30 и более метров находятся слои соли. Пресные грунтовые воды, следуя за отступающим морем, размывают подземные соляные отложения, и образуются пустоты, каверны, туннели, карсты, являющиеся причиной провалов вышележащей почвы, т.е., под высохшей почвой остаются соляные отложения, которые постепенно растворяются грунтовыми водами. Образовавшиеся внизу пустоты приводят к внезапному обрушению почвы.
Следовательно, чтобы остановить появление новых провалов, нужно остановить обмеление моря. В Израиле, Палестинской автономии и Иордании активно обсуждается проект канала-трубопровода, который свяжет Красное море с Мертвым (Red-Dead), и тем самым, возможно, приостановит обмеление. Вода из Красного моря будет закачиваться в 200 — километровую трубу. В середине, а затем и в конце 2017 г. подписано соглашение между сторонами, позволяющее начать работы по строительству «Канала двух морей». Работы по строительству трубы, вдоль которой должны быть установлены гидроэлектростанции и опреснители, должны начаться, если не будет никаких политических, экономических или экологических осложнений, в течение нескольких месяцев и, продлятся четыре-пять лет. Но это на бумаге, а фактически, судя по опыту, это строительство займет значительно больше времени. Совершенно ясно, что осуществление грандиозных стратегических проектов, займет много времени, если при этом учесть необходимость промоделировать возможные побочные негативные последствия таких проектов, в частности, влияние химического состава вод Красного моря на уникальный состав вод Мёртвого моря. Негативные явления, как правило, возникают, когда человек бесконтрольно, без предварительного анализа, вмешивается в природу. Так или иначе, но проблему эту придется решать радикально и желательно, как можно быстрее. К сожалению, желаемое не всегда совпадает с возможностями. Очевидно, что приостановить дальнейшее развитие провалов в окрестностях Мёртвого моря в ближайшее время не удастся. Естественно возникает вопрос: что же делать? Пока, чтобы хоть как-то обезопасить людей, составлена карта зон риска, которая постоянно обновляется с помощью спутниковых данных, достоверность которых не всегда достаточна.
В последние десятилетия геологическая разведка обогатилась новыми высокоточными детальными геофизическими методами. Их комплексное применение помогает не только находить скрытые полезные ископаемые, но и скрытые прежде опасности
Чтобы детализировать и прогнозировать появление провалов внутри необходимых по каким-то обстоятельствам зон риска и прилегающих к ним участкам, целесообразно применять в режиме «онлайн» высокоточную гравиразведку (микрогравиметрию), эффективность которой была нами доказана, на нескольких участках на западном берегу Мёртвого ещё в начале этого века {1-5}. Несколькими геологическими организациями, в том числе, Геофизическим Институтом Израиля — ГИИ (GII), и др. с этой целью использовались: микрогравиметрия, микромагнитометрия, малоглубинная сейсморазведка, непрерывное вертикальное электрическое зондирование и др. Каждый из этих геофизических методов имеет свои преимущества и недостатки. В качестве одного из основных инструментов для решения этой задачи нами предлагался метод микрогравиметрии (метод высокоточного изучения тонкой структуры гравитационного поля на поверхности Земли ), который уже некоторое время назад проводился здесь ГИИ (основные исполнители проф. М. Рыбаков и автор настоящего очерка, проф. В. Гольдшмидт).
Вообще же, крупномасштабные высокоточные гравиметрические съёмки, одни из первых в мировой практике гравиразведки, были проведены автором этого очерка в 80-ые годы прошлого века в Казахстане на медно-цинковых месторождениях Акбастау и Космурун {7, 8}. Цель тех съёмок была другая, а именно, уточнение конфигурации известных и выявление новых рудных тел, но методика их проведения оказалась полезной и для прогнозирования потенциальных провалов, конечно, с учётом местных реалий.
Для решения экологических проблем такие съёмки были проведены нами впервые на берегу Мёртвого моря. На эти наши работы имеются ссылки в зарубежной литературе, в частности, в статье {6}: «Для обнаружения контрастов плотности в разрезе и слежения за их изменением во времени можно применять высокоточный гравиметрический мониторинг. Такой мониторинг проводится быстро, в реальном времени, с небольшими затратами и практически без воздействия на окружающую среду и население». «Впервые в этих условиях метод применен для слежения за развитием карстовых воронок на западном берегу Мертвого моря (Rybakov, Goldshmidt, et al., 2001)». «Усовершенствования в метод, в том числе в его 4D вариант, внесены Группой прикладной и экологической геофизики Университета гор. Киль (Applied and Environmental Geophysics Group, Keele University) и рядом других авторов: (Branston and Styles 2003, Styles 2003, 2004, Styles et al., 2005)» (т.е. после его применения нами, В.Г.).
Микрогравиметрия дает информацию по площади и на глубину о распределении плотностных неоднородностей. Этот метод, в принципе, способен обнаружить скрытые пустоты представляющие собой участки пониженной плотности (при наличии достаточного плотностного контраста) и находятся в изучаемом районе на не очень большой глубине. Такие подземные пещеры должны отмечаться и действительно отмечаются относительно отрицательными локальными аномалиями (отклонениями) гравитационного поля. Вместе с тем, возникают значительные методические сложности компьютерной обработки микрогравиметрической съёмки, обусловленные геолого-геофизической и географической спецификой района Мертвого моря. Иногда неоднозначность получаемых результатов, дают основание некоторым специалистам ставить под сомнение её эффективность, в связи с чем, к большому сожалению, эти работы здесь были приостановлены. Исполнители работ не сомневались в достаточно высокой эффективности, основываясь на законах физики, данных компьютерного моделирования, микрогравиметрических исследованиях в других районах мира при обнаружении подземных пещер, а также на собственном немалом опыте проведения гравиметрических исследований для решения различных геологических задач в разных районах.
Работы на западном берегу Мертвого моря проводились нами на участках «Нахаль Хэвэр», «Ассаэль», «Зоар», «Вади Аругот» и др.
Наиболее эффективные результаты, были получены на участке «Нахаль Хэвэр».
В центральной части участка была выявлена большая сложная по форме отрицательная аномалия, которая, по нашему предположению, фиксировала крупную подземную пещеру (пустоту). В пределах контуров этой аномалии находились четыре из пяти известных на участке изолированных друг от друга, небольших открытых провалов. Последующие события полностью подтвердили это наше предположение. Видимые провалы постоянно увеличивались, как в диаметре, так и на глубину. О темпах образования и роста провалов можно судить по следующему примеру: размеры одной из ям, на участке «Нахаль Хэвэр» , увеличились в течение нескольких месяцев от 2,5 метров в диаметре и 2 метров по глубине до 7 метров в диаметре и 8,5 метров по глубине, а в настоящее время участок представляет собой сплошную яму, практически соответствующую контурам аномалии.
Т. е., становится очевидным, что отрицательными гравитационными аномалиями отмечаются значительные по размерам (а, следовательно, опасные) подземные пустоты, которые проявлены на поверхности в виде отдельных ям в настоящее время, или же пока на поверхности не заметны, но могут проявиться в виде крупных провалов в ближайшем будущем.
Следует особо подчеркнуть, что по сравнению с другими методами, микрогравиметрия — метод мобильный и не очень дорогой.
Таким образом, есть основания предполагать, что стационарная микрогравиметрия и с её участием мониторинг {1, 2} может обнаружить и обрисовать подземные полости, а также их развитие во времени и пространстве, то есть предсказать опасность разрушений. Тем не менее, следует иметь в виду, что в сложных условиях Мёртвого моря, результаты микрогравиметрии не всегда однозначны. Поэтому в каждом конкретном случае, к анализу гравитационного поля нужно подходить индивидуально, особенно, если учесть, что интерпретация геофизических полей — это не только наука, но и искусство. Вместе с тем, в настоящее время, более мобильного и не очень дорогого геофизического метода для выявления потенциональных провалов, пока не предложено.
Ну, а пока. Пока пишутся статьи и отчёты, предлагаются проекты, строятся прожекты, проблема остаётся. Приостановить дальнейшее развитие провалов в ближайшее время не удастся, это просто физически невозможно. Естественно, это относится не только к району Мертвого моря.
Литература
1. «4-D Microgravity: A method for cave detection and monitoring», Rybakov M., Goldshmidt V., Fleischer L. and Rotstein Y., 2000. Symposium on the Application of Geophysics «To Engineering and Environmental Problems». Annual Meeting of the Environmental and Engineering Geophysical Society. Arlington, VA.
2. «Cave detection and 4-D monitoring: A microgravity case history near the Dead Sea», 2001, Rybakov, M., Goldshmidt, V., Fleischer, L., and Rotstein,Y. The Leading Edge, USA, 20 (8), p.p. 896-900.
3. «Природный катаклизм на Мёртвом море», 2005, Влад Голь-де-Шмидт (Владимир Гольдшмидт), Сетевой портал «Заметки по еврейской истории». Редактор Е. Беркович, Германия.
4. «Экологическая катастрофа на Мёртвом море», 2007, Владимир Гольдшмидт, Сервер «Заграница», Россия. 5. «Высокоточная гравиразведка (микрогравиметрия) при районировании побережья Мертвого моря», 2008, Владимир Гольдшмидт, «Электронный научный семинар», Израиль.
6. «Microgravity as a tool for the detection, characterization, and prediction of geohazard posed by abandoned mining cavities», 2006, Prof. Styles Peter, et al., FIRST BREAK (volume 24, May 2006, p.p. 51-62), publisher: European association of geologists & engineers, Great Britain.
7. «Региональные геофизические исследования и методика их количественного анализа». Монография. В. И. Гольдшмидт, Недра, Москва. 1979 (на русском языке, 220 с.), 1984 (на китайском языке, 222 с.)
8. «Оптимизация процесса количественной интерпретации данных гравиразведки». 1984. Монография. В. И. Гольдшмидт, Недра, Москва. 184 с.