Услышать тектонический сигнал
12 января 2026 г.
В октябре 2025 года сотрудники Института геофизики им. Ю. П. Булашевича УрО РАН участвовали в экспедиции на Сахалин и Кунашир с целью переоборудования и поддержания работоспособности станций температурного и радонового мониторинга геодинамических процессов. Об итогах «Науке Урала» рассказал научный руководитель экспедиции, главный научный сотрудник ИГФ УрО РАН д.г.-м.н. Д. Ю. Демежко.
– Этот район давно привлекает наше внимание. Температурные исследования на Сахалине и Южных Курилах мы начали еще два десятилетия назад. Дело в том, что изменения температуры в скважинах и колебания активности почвенного радона – признанные индикаторы геодинамических процессов, включая самые масштабные из них – землетрясения. Но физические механизмы, связывающие эти параметры с тектонической активностью, во многом остаются невыясненными. Их интерпретацию осложняют разнообразные природные и техногенные факторы, поэтому выделить из этого фона собственно тектонический сигнал – задача непростая. На Урале мы накопили значительный опыт геотермических и радоновых исследований, но Урал «беден» на землетрясения. Среди множества изученных скважин наиболее информативной оказалась та, что расположена в поселке Южно-Курильск на Кунашире. Колебания температуры в ней на глубинах 240–260 м фиксируют приливные деформации земной коры, свободную тепловую конвекцию флюида и собственно тектонический сигнал: медленное изменение температуры в период подготовки землетрясения и быстрый, противоположный по знаку отклик сразу после его реализации.
Наиболее яркий пример – землетрясение Тохоку магнитудой 9,0, произошедшее в марте 2011 года в 700 км от нашей скважины. Ему предшествовало полугодовое снижение температуры – к моменту толчка она уменьшилась на 0,1 °С. В течение суток после землетрясения температура полностью восстановилась. Подготовка и реализация более слабых, но близких землетрясений проявлялись схожим образом, хотя и в более короткие сроки – до нескольких недель. Регистрировались и другие интересные природные явления: например, квазипериодические колебания температуры с плавающим периодом 16–27 суток, которые, как мы предполагаем, связаны с активизацией гидротермальной системы на глубине около четырех километров.
К сожалению, в 2013 году станция температурного мониторинга вышла из строя, и мы надолго лишились важнейшего источника данных. В нынешнее посещение Кунашира мы провели детальный температурный каротаж всей скважины и вновь разместили автономные прецизионные регистраторы RBR-soloT на глубинах 240 и 260 м. Каждый прибор был оснащен системой подавления свободной тепловой конвекции – запатентованной разработкой Института геофизики УрО РАН. Теперь мы ждем результатов и рассчитываем, что новая система позволит фиксировать еще более тонкие (<0,005 °С) температурные эффекты, связанные с подготовкой землетрясений.
Метод непрерывного мониторинга почвенного радона широко применяется во всем мире, в том числе в задачах прогноза землетрясений. Но, как и в случае температурных измерений, здесь тоже остается много неясного. Не существует общепринятой методики интерпретации радоновых аномалий. На колебания объемной активности радона существенно влияют метеорологические факторы: давление, осадки, промерзание и оттаивание почвы. Разработанная в нашем институте методика предусматривает изоляцию пробоотборника от атмосферы и создание локальной депрессии. Это обеспечивает постоянный приток радона из глубинных горизонтов и снижает влияние метеорологических факторов.
Станция радонового мониторинга размещена под зданием сейсмостанции в Южно-Курильске и благодаря ее сотрудникам поддерживается в рабочем состоянии многие годы. Накопленный массив данных позволяет говорить о нетривиальных связях между землетрясениями и радоновыми аномалиями. Землетрясения с эпицентром в ближней зоне (<100 км) обычно сопровождаются всплеском радоновой активности за несколько дней до события. А вот землетрясения дальнезоновые (100–1000 км) происходят либо на пике активности, либо вскоре после его прохождения. Этот, на первый взгляд, парадоксальный вывод подтвержден солидной статистикой наблюдений. Однако даже хорошо отлаженная система требует участия своих создателей – в этот раз мы провели профилактические работы на станции.
Разумеется, было бы непростительно, оказавшись на Кунашире, не показать его природу молодым коллегам – Б. Д. Хацкевичу, Н. Р. Факаевой, Д. Д. Демежко. Самая известная геологическая достопримечательность острова – мыс Столбчатый. Его шестигранные колонны сформировались при растрескивании охлаждающегося потока лавы, изливавшейся в море. Подобные структуры известны и в других регионах, но обычно образуются в основных породах, например базальтах; на Кунашире же они возникли в более кислых – андезитах и риодацитах. Из-за прилива нам пришлось обходить мыс, карабкаясь по скалам. К счастью, в нашей группе были опытные скалолазы – А. К. Юрков и И. А. Козлова. Благодаря их поддержке никто не упал в Охотское море.
Еще одно интересное место – вулкан Головнина. Когда-то это был классический стратовулкан, но его магматический очаг опустел, и вся структура обрушилась, образовав кальдеру диаметром более четырех километров. Внутри нее сохранились два заполненных водой, точнее, разбавленной серной кислотой, кратера: озера Горячее и Кипящее. Через озеро Кипящее и фумаролы на его берегах идет непрерывная дегазация. Периодически выбросы углекислого газа и соединений серы приобретают взрывной характер, и тогда это место становится действительно опасным.
Ближе всего к Южно-Курильску расположен вулкан Менделеева. Как и вулкан Головнина, он прошел длительную историю извержений, и его первоначальная постройка не сохранилась. Самая высокая точка, которую многие принимают за вулкан, – позднейший экструзив. На месте бывших кратеров сейчас находятся фумарольные поля. Мы посетили Северо-Западное фумарольное поле – холмистую площадку с разбросанными по ней гигантскими вулканическими бомбами и желтыми серными куполами, из отверстий которых с шумом вырываются горячие газы. Здесь встречается и древесный уголь, образовавшийся в результате последнего мощного извержения (с лавовыми потоками и выбросами пепла) около 2,5 тысяч лет назад.
Впечатления от посещения вулканов у меня двойственные: с одной стороны, восторг перед красотой и величием природы; с другой – профессиональное сожаление геотермика. Здесь давно следовало организовать непрерывный мониторинг – не только температуры, но и состава газов, давления, сейсмической активности, как это сделано на всех вулканах Японии.
Отдельного упоминания заслуживает растительный мир Кунашира – неповторимый и в какой-то мере парадоксальный. На острове мирно соседствуют северные древесные породы (несколько видов ели, пихта, кедровый стланик) и сугубо южные –тис, дуб, клен, ильм, бархат, магнолия. Многие деревья оплетены лианами, среди которых самая загадочная и зловещая – ипритка. Нижний ярус и открытые пространства занимает курильский бамбук, делающий остров труднопроходимым.
По пути домой мы на несколько дней остановились на Сахалине. В наших исследованиях мы давно и тесно сотрудничаем с Институтом морской геологии и геофизики Дальневосточного отделения РАН. В этот приезд мы организовали температурный мониторинг в сохранившейся старой японской скважине, устье которой выходит в один из кабинетов института, и приняли участие в молодежной научной конференции «Природные процессы и катастрофы: изучение и адаптация». Директор нашего института Ирина Анатольевна Козлова познакомила участников с уральской геофизикой, старший научный сотрудник ИГФ А. К. Юрков и автор этих строк прочитали лекции об особенностях радонового и температурного мониторинга геодинамических процессов.
По собственному опыту знаю: посещение Южных Курил оставляет одно главное желание – вернуться. Уверен, то же самое испытывают все участники экспедиции.
Источник: Д. Ю. Демежко / «Наука Урала».
Метки: сейсмология и землетрясения, УрО РАН, вулканология и вулканы, ИГФ УрО РАН