В социальных сетях и средствах массовой информации широко обсуждается версия о сейсмической природе бедствия на Халактырском пляже. Такую возможность не исключает и Губернатор Камчатского края В. В. Солодов.
Думаю, здесь надо ставить вопрос шире: может ли быть причиной бедствия в Авачинском заливе какое-нибудь геодинамическое явление, которое привело к выбросу в океан вредных веществ? Попробуем порассуждать на эту тему.
1. Сейсмическая активность
2. Извержение подводного вулкана
3. Выброс вредных веществ из своеобразной «геологической ловушки» или другое геодинамическое явление неизвестной природы
Рассмотрим их по порядку.
В мировой практике нет примеров массовых отравлений после землетрясений, даже в эпицентральной зоне самых сильных событий. Сами по себе сейсмические явления не приводят к выбросам в атмосферу (или в гидросферу) каких-либо веществ. Или, если совсем строго говорить, каких-либо веществ в заметной концентрации. В нашем же случае все вообще просто. За последнее время сейсмичность Камчатки не демонстрирует выдающихся показателей. И в Авачинском заливе также не происходило чего-то заметного, только слабые события. Кроме того, как и положено в этом районе, землетрясения происходили довольно глубоко, на глубине в несколько десятков километров. Основная сейсмичность на Камчатке сосредоточена в океанической плите, которая наклонно погружается под полуостров. Коровые, поверхностные землетрясения происходят гораздо реже. Таким образом, влияние сейсмичности на выбросы вредных веществ можно полностью исключить.
Также можно исключить версию о влиянии сильных далеких землетрясений. Сотрясения в Петропавловске-Камчатском с начала лета по настоящее время не превышали 3 балла. Такие события не могли бы стать триггером какого-то процесса.
Начнем с того, что на траверсе Авачинского залива, да и вообще Камчатского полуострова нет известных подводных вулканов. Ближайшие подводные вулканы с юга – это район о. Атласова (Северные Курилы), причем в тыловой части островной дуги, в Охотском море. Схему расположения подводных вулканов Курильских островов можно посмотреть, например, в статье (Блох Ю. И. и др., 2015). С севера – это знаменитый вулкан Пийпа, который находится в Беринговом море севернее Командорских островов и относится к Алеутской основной дуге.
Для того, чтобы понять, могли ли продукты вулканических извержений ближайших вулканов попасть на Халактырский пляж, посмотрим на карту течений северной части Тихого океана. Вдоль Камчатки и Курильских островов с севера на юг идет мощнейшее Камчатское или Курильское холодное течение. Именно благодаря нему с Петропавловска в Северо-Курильск морем добираться быстрее, чем обратно. На Южных Курилах оно встречается с теплыми водами течения Куросио и вместе они формируют Северное Тихоокеанское течение. Таким образом, подводные вулканы Северных Курил могли бы воздействовать только на животный мир островов, или, как максимум, на южную часть западного побережья Камчатки в районе мыса Лопатка.
Вулкан Пийпа находится, как мы уже говорили, далеко, в 600 км от Халактырского пляжа. Продукты его извержения должны увлекаться водами Алеутского склонового течения и уносится вдоль Алеутских островов в сторону Аляски. Теоретически они могут потом огибать с севера все Берингово море и попадать в холодное Камчатское течение и таким образом доставляться в воды Авачинского залива. Однако стоит прикинуть путь, который должно проделать опасное вещество и оценить его концентрацию и возможный эффект вблизи источника.
Ну а может быть извергается какой-то неизвестный подводный вулкан прямо вблизи пляжа?
Что-ж, этот сценарий тоже маловероятен. Если таковой вулкан существует, то где он может располагаться? Посмотрим на батиметрическую карту ближайших акваторий (напр. – в монографии Н. И. Селиверстова).
Для Авачинского залива характерна обширная шельфовая терраса, которая имеет слабо выраженный рельеф и слабый уклон дна (до 1 градуса) в сторону океанического желоба. Очевидно, пропустить в такой «простой» обстановке вулкан невозможно. Если вулкан располагается за континентальным склоном, то продукты гипотетического извержения гипотетического вулкана должны увлекаться тем же самым Камчатским течением на юг. К тому же, чем дальше наш вулкан от береговой линии, тем больший масштаб извержения потребуется, чтобы доставить достаточное количество вредных веществ в океан. Вопросы масштаба события мы рассмотрим ниже.
Ну хорошо, скажете вы, а что если вулкан только что образовался?
И вот здесь нам уже может помочь сейсмология, благо побережье Авачинского залива неплохо обеспечено сейсмическими наблюдениями. Обычно такие явления как образование нового вулкана сопровождаются мощнейшей сейсмической активностью. Многочисленными землетрясениями и вулканическим дрожанием предваряются даже извержения уже известных вулканов. Это и позволяет Камчатскому филиалу ФИЦ ЕГС РАН успешно прогнозировать извержения вулканов. В последнее время в Авачинском заливе не зафиксировано сколько-нибудь заметной сейсмичности, поэтому образование нового вулкана маловероятно.
А если все-таки вулкан образовался тихо-тихо? И также тихо теперь извергается?
Редко, но бывает, что извержение вулкана подготавливается тихо и заметная сейсмичность не фиксируется. Тут, скорее, надо говорить о недостаточной чувствительности сейсмических сетей, но тем не менее, такие случаи известны. Так было, например, с извержением Авачи в 1991 году.
В этом случае нам остается только действовать по аналогии, и посмотреть, какие продукты извергают вулканы наземные и подводные вулканы. Обратимся опять к монографии Селиверстова, где описывается гидротермальная активность подводного вулкана Пийпа. Если вкратце, то в 1986 году экипаж научно-исследовательского судна «Вулканолог» обнаружил гидротермальную активность вулкана Пийпа. Отборы воды в непосредственной близости (50–100 метров) от «факела» (гидротермальной струи) показали наличие аномально высоких значений только сероводорода, метана и марганца. Пробы воды, например, на металлы, находящиеся во взвеси и в растворенном виде не выявил значительных отклонений от фона. А уже в 400 м от «факела» ситуация уже был гораздо более спокойная. Да, приятного мало, но на экологическую катастрофу не тянет.
Оценим, сколько нужно сероводорода и метана, чтобы отравить объем воды на небольшом участке побережья 10 км и на 10 км вдаль от берега при средней глубине 100 м. Это всего лишь 10 триллионов литров воды. В наших оценках мы отступим далеко от береговой линии исходя из соображения, что масштабное явление в непосредственной близости от берега было бы замечено.
Исходя из значений предельно допустимых концентраций (ПДК) этих веществ в воде, нам потребуется 30 тонн сероводорода и 100 тонн метана. Причем доставить их быстро, скажем, за сутки, чтобы концентрация не понизилась за счет перемешивания вод.
Однако, вулканы не извергают только метан и сероводород. Как бы не казалось удивительным, основной продукт извержений – это вода в своей газообразной фазе. Какую долю в газовом режиме вулканов составляют сероводород и метан?
Ближайший действующий вулкан к Халактырскому пляжу – это домашний Авачинский вулкан. Посмотрим, что с газовым составом на этом знакомом всем объекте. К счастью, газы этого вулкана изучены достаточно хорошо, и особенно – в последние годы, (главным образом благодаря энтузиазму Наталии Малик). Обратимся к ее работе (Малик и др., 2017). Оказывается, что в сутки Авача разгружается среднем на 5624 тонн газа. Из них львиную долю (около 5 тыс. тонн) составляет вода, а сероводород – лишь 32 тонны, метан – 62 кг. То есть содержание сероводорода – менее процента, а метана и того меньше. Допустим, что в фантастическом подводном Халактырском вулкане аномально высокое содержание сероводорода – 1%. Тогда общий объем изверженных продуктов (не считая магматических расплавов) должен составить 3 млн. тонн. Если бы извергнутый пар сразу же конденсировался, получилось бы около 3 кубических километра воды. Это очень заметное извержение и не заметить его было бы нельзя, особенно в условиях малых глубин шельфовой террасы.
Термальная аномалия была бы четко видна на космических снимках, нерастворенные в воде газы вырывались бы на поверхность, что создавало бы очевидный дискомфорт для экипажей проходящих мимо судов.
Думаю, мы с вами разобрались с подводными вулканами.
Сначала разберемся, известны ли подобные явления в мировой практике? Оказывается, да, и такие явления происходят даже в России. Речь идет о выбросах газогидратов в условиях таяния вечной мерзлоты. Подобные события зафиксированы как на суше, так и в открытом море. В настоящее время на эту тему в научной прессе появляется все больше и больше публикаций.
Ну а что с масштабами этих явлений и их фиксацией?
В июне 2017 г. ФИЦ ЕГС РАН удалось по сейсмическим данным зафиксировать образование взрывной воронки, связанной с выбросами газогидрата на Ямале. Размер воронки – около 40 м. Взрыв был зафиксирован на удаленной станции, находящейся более чем в 50 км от события. Таким образом, даже такое небольшое по масштабам событие фиксируется средствами инструментального контроля. Что же говорить о возможном выбросе 100 миллионов килограмм метана? Вдобавок, накопление газогидратов – это области вечной мерзлоты и Северный Ледовитый океан. На Камчатке таких явлений раньше не отмечали.
А могла ли быть тихая, но интенсивная площадная дегазация?
Подобные примеры на планете Земля неизвестны, поэтому такой сценарий маловероятен. Либо же мы стали свидетелем грандиозного и уникального природного явления. Которое при этом не выразилось в сейсмичности и не выражается морфологически.
Кстати, на океаническом дне есть области, где происходит регулярное поступление флюидов на поверхность. Например, такие гидротермальные явления, как черные курильщики. Они постоянно выносят на поверхность высокоминерализированную перегретую воду. Однако, вокруг них формируется своя экосистема, более того – они основа жизни в афотической зоне океана, там, куда не проникает солнечный свет.
Резюмируем. Сценарий геодинамического явления представляется крайне маловероятным. Заметных землетрясений в последнее время не происходило, подводных вулканов в Авачинском заливе нет, новые точно не образовывались, незаметные извержения планетарного масштаба не происходили, газогидраты не выбрасывались. Оставшуюся незначительную, но все же отличную от нуля вероятность оставим на то, что наши знания не абсолютны, Земля не любит окончательных заключений, зато любит подкидывать нам сюрпризы.
Что делать? Ждать официальных результатов экспертиз, не нагонять панику и не разносить непроверенные слухи, а также беречь себя и родных.
При оценках масштаба подводного извержения автор пользовался общедоступными источниками и известными ему статьями коллег-вулканологов о вулканах и их продуктах. Полагаю, можно критиковать автора за некоторые неточности при выборе аналогий и упрощении задачи. Например, ПДК для морских животных и для морской воды могут отличаются от человеческих санитарных норм, состав продуктов подводных вулканов может существенно отличаться от вулканов наземных и т. д. Полагаю, что для первичного анализа это простительные допущения. Для более строго решения этой задачи недостаточно усилий одного человека.
Как и положено при решении подобных задач, была выполнена заниженная оценка масштаба события. Отметим некоторые очевидные факторы, учет которых должен привести к повышению оценки масштаба извержения:
- ПДК вредных веществ должны во много раз превышать норму, чтобы вызвать массовую и единовременную гибель животных.
- Реально бедствием оказался охвачен больший участок побережья, чем 10 км пляжа.
- Сложно ожидать, что 100% извергнутого газа диффундирует в океан.
- Полностью игнорируются процессы теплообмена извергнутых продуктов и вовлечения в газообмен вторичного пара за счет испарения перегретой морской воды.
- Не обсуждается вопрос условий возникновения устойчивой газовой колонны на протяжении всей толщи воды, что почти полностью блокирует газообмен с окружающими водами.
- Не обсуждается горизонтальный трансфер зараженных вод или извергнутого газа.
UPD. 2020.10.09 Исправлены некоторые ошибки в расчетах масштаба гипотетического подводного извержения. Данные ошибки не повлияли на выводы. Также дополнено и расширено заключение.
-
Генерализированная схема течений Северной Пацифики. http://komandorsky.ru/territory.html
-
Блох Ю.И., Рашидов В.А., Трусов А.А. (2015) Оценка остаточной намагниченности подводных вулканов Курильской островной дуги с применением программы ИГЛА // Вестник КРАУНЦ. Серия: Науки о Земле. Вып. 26. № 2. С. 5-10.
-
Селиверстов Н. И. Геодинамика зоны сочленения Курило-Камчатской и Алеутской островных дуг. Петропавловск-Камчатский: Изд-во КамГУ им.Витуса Беринга, 2009. 191 с.
-
Малик Н.А., Зеленский М.Е., Округин В.М. (2017) Температура и состав газа фумарол вулкана Авачинский (Камчатка) в 2013−2016 гг. // Вестник КРАУНЦ. Серия: Науки о Земле. Вып. 33. № 1. С. 21-33.
-
ГН 2.1.5.1315-03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. Минздрав России, Москва. 15.06.2003. (ссылка)
-
РД 52.24.512-2012. Объемная концентрация метана в водах. Методика измерений газохроматографическим методом с использованием анализа равновесного пара. Ростов-на-Дону, 2012. (ссылка)
