Е.Ф. Скворцов. «Некоторые результаты экспедиции по исследованию грунта Черного моря в связи с землетрясением»

Прежде чем начать изложение результатов, полученных экспедицией по исследованию грунта Черного моря в связи с землетрясением, надлежит остановиться на обстоятельствах, каковые эту экспедицию вызвали.

12-го сентября рано утром, т. е. сразу же после землетрясения, начали поступать сведения о наблюдавшихся в море вспышках пламени, каковые вспышки наблюдались из Евпатории, с мыса Лукулл и из Севастополя. Впоследствии накопилось большое количество таких показаний, так что в реальности явления сомневаться стало невозможно; теперь можно говорить лишь о причинах явления. Но и в первый день было достаточно данных, говорящих за то, что исследование дна Черного моря должно представить большой интерес в связи с вопросом о землетрясении. Пересечение пеленгов, наблюдавшихся в море вспышек (см. черт. № 1 план экспедиции), показывало, что это явление произошло поблизости от стасаженной изобаты, т. е. в месте, где по условиям рельефа наиболее всего вероятно ожидать наибольших изменений от сейсмических явлений. Поэтому, уже на другой день, 13 сентября, была снаряжена Управлением по обеспечению безопасности кораблевождения на Черном и Азовском морях (сокращенно Убекочерназом), входящим в состав Гидрографического Управления, совместно с Севастопольской Биологической Станцией Академии Наук, экспедиция для исследования грунта на парусно-моторном боте Биологической Станции «Александр Ковалевский». Эта экспедиция 13-го сентября вышла из Севастополя в море, но 14-го сентября «Александр Ковалевский» потерпел аварию у Херсонесского маяка и был выброшен налетевшим шквалом на берег. Впоследствии оказалось, что экспедиция на «Ковалевском» и не могла дать положительных результатов в смысле исследования изменений в грунте от землетрясения, так как не обладала оборудованием, позволяющим получать грунт с глубин больших, чем 200 морских (шестифутовых) сажен.

Неудача первой попытки обследования дна моря на некоторое время задержала работы по таковому; однако, с течением времени стало поступать все больше сведений об интересных явлениях, наблюдавшихся в море. Так, например, поступали сведения от лиц, заслуживающих доверия, о наблюдавшихся над морем против Южного берега появлениях облаков пара, нефтяных пятен и, наконец, о плавающем в море в большом количестве неизвестном белом веществе. 28-го и 29-го сентября начальник Убекочерназа С.Н. Унковский с сотрудниками названного Управления обследовал на быстроходном катере район моря от Херсонесского до Сарычского маяков, однако, к сожалению, плавающих масс в море найдено не было. Пришлось довольствоваться кусками вещества, доставленного, главным образом, балаклавскими рыбаками.

Пока шел спор по поводу этого вещества, анализы коего давали противоречивые результаты, по-видимому, в зависимости от того, какой кусок попадал в ту или иную лабораторию, на очередь снова стал вопрос о необходимости произвести обследование дна моря. Этот вопрос был поднят и на научном совещании, созванном КрымЦИК'ом 26-го сентября в г. Симферополе.

На основании всего изложенного мною был составлен план обследования (черт. № 1 на стр. 52), и я обратился с просьбой к начальнику Убекочерназа о посылке специальной экспедиции по исследованию. грунта Черного моря в районах вблизи стасаженной изобаты, от меридиана Тарханкутского маяка до меридиана Алушты. План был одобрен, а для экспедиции было предоставлено гидрографическое судно «Первое Мая», на котором до сего времени было произведено большое число рейсов по исследованию Черного моря и которое поэтому было хорошо оборудовано для серьезных океанографических работ. В экспедиции приняла участие и Севастопольская Биологическая Станция.

Обследование дна моря продолжалось с 11-го по 13-е октября и с 18-го октября по 4-е декабря. Главным прибором при этой нашей работе были 2 глубомерные трубки Экмана, длиною в 1¾ метра, со внутренним диаметром 33 мм., изготовленные специально для экспедиции в мастерских Севастопольского порта.

Соображения, по которым я обратил внимание на исследование, главным образом, района глубин от 100 до 1000 сажен, заключаются в следующем: на рисунке № 2 (стр. 53) представлен профиль Черного моря от мыса Сарыч до мыса Инеболи (порт на Анатолийском побережьи). Сначала от мыса Сарыч идет довольно медленное понижение дна моря, уклон коего с горизонтом составляет всего 13′, так продолжается до глубины 100 саж. (183 мет.), с каковой глубины начинается быстрое падение глубин, уклон дна здесь достигает 11°; после 1000 саженей глубины дно моря почти ровное, — небольшой уклон к середине моря составляет всего 0,5′; от середины моря начинается сперва такой же медленный подъем к Анатолийскому побережью, а далее в общем картина такая же, как и у нашего берега. Совершенно такая же картина имеет место и для профилей по другим направлениям, пересекающим Черное море. Везде мы будем иметь медленное понижение до глубины 100 саж. и резкое падение глубины от 100 до 1000 саж. с дальнейшим ничтожным уклоном. Об особенностях рельефа в некоторых районах моря я скажу ниже.

Таким образом, в Черном море имеет место континентальная ступень и наиболее крутым падением обладают, именно, склоны этой континентальной ступени. Так как наибольшего проявления сейсмических сил мы должны искать на всяких склонах и сгибах в земной коре, то вполне естественно, что и наши работы были направлены, именно, на склоны континентальной ступени, т. е. на район моря между 100 и 1000-саженными изобатами. На этом основании мною и был выработан план работ экспедиции, приложенный здесь на чертеже № 1, из коего видно, что этот склон ступени пересечен 19 раз, приблизительно, перпендикулярно к направлению изобат.

Вертикальный масштаб в 20 раз больше горизонтального. Верхняя линия представляет профиль моря, вычерченный в нормальном масштабе. Станция с ненормальным илом отмечена точкой (соседней с точкой ст. № 59) на глубине между 500 и 1000 саж.

Не имея возможности определить происшедшие изменения глубин моря по обстоятельствам, связанным с трудностью точного определения места корабля в море, требующегося для уловления незначительных изменений глубин, каковые и могли только иметь место вследствие землетрясения, — в этом исследовании, которое по своему характеру не имело прецедента и делалось вообще впервые, нам пришлось обратить главнейшее внимание на изучение ила, покрывающего дно моря; в нем и только в нем можно было найти изменения, вызванные землетрясением. Так как я предполагал, как и оказалось впоследствии, что ширина полосы, затронутой землетрясением с силой, достаточной для того, чтобы произвести изменения, каковые мы могли бы констатировать имеющимися в нашем распоряжении средствами исследования, очень не велика, то пришлось расположить станции весьма часто, по возможности, не реже чем через одну милю (морская миля = 1854,4 метра).

Вследствие такого частого расположения станций, их приходилось делать через каждые 10—15 минут днем и ночью, что потребовало от сотрудников, работавших по измерению глубин и получению грунта, величайшего напряжения сил. Тоже следует сказать и о командном составе судна, на котором лежала труднейшая, в виду специфичности нашей работы, задача по наиболее точному определению положения каждой станции. Во время работ экспедиции было сделано 207 станций и добыто 188 образцов грунта.

Благодаря вновь построенным более длинным трубкам для добывания грунта, нам удавалось получать столбики грунта до 177 см длиною; такой длины столбики до сего времени не получались.

Дно всякого моря на достаточном удалении от берега, т. е. на больших глубинах, покрыто довольно тонким илом, образующимся как от оседания мельчайших минеральных частиц, являющихся продуктом разрушения волнами берега и ими же приносимыми на значительные расстояния от берега, так и от осаждения твердых известковых и кремнистых частей организмов, главным образом, свободно плавающих мелких организмов планктона.

Черт. № 3

Предыдущие исследования Черного моря показали, что таким же илом покрыто и все дно Черного моря, начиная с глубин 60—70 сажен, т. е. еще раньше 100-саженной изобаты. Несмотря на незначительную величину Черного моря, ил его представляет значительное разнообразие. В записной книжке экспедиции у меня имеются следующие записи оттенков ила: светло-серый, серый, темно-серый, голубовато-серый, серый с сильным голубым оттенком, темно-синий, зеленовато-серый, желтовато-серый, почти черный, совсем черный и даже розовый, при чем один и тот же столбик ила весьма часто имеет по длине 3 или даже 4 слоя различных оттенков. Но между всеми этими илами есть нечто общее, именно, их сравнительная мягкость и пластичность; правда, и здесь наблюдается некоторое разнообразие, ибо встречаются, с одной стороны, и совсем жидкие, а, с другой стороны, — довольно плотные. Обыкновенно плотность увеличивается по мере удаления от верха столбика книзу, так что, вообще, чем глубже мы проникаем в толщу ила, тем более плотный ил встречаем. Но среди образцов ила, полученных нашей экспедицией, встречается некоторый процент ила чрезвычайно твердого, почти равного по твердости камню. Встречается таковой ил только в некоторых определенных местах. Изложение этого и представляет главную сущность настоящей работы. Назовем первую группу — нормальными илами, илы же второй группы ненормальными.

О твердости ила вообще можно судить по длине столбика, ибо, очевидно, что чем ил тверже, тем на меньшую глубину в него может проникнуть трубка для добывания ила.

Обратимся к рисунку № 3, представляющему длину столбиков ила по первой линии, т. е. по меридиану Херсонесского мыса; станции на этом рисунке расположены в порядке удаления от берега. На станциях №№ 5, б, 7, 8 и 9 от глубины 68 саж. до глубины 450 саж. мы встречаем нормальные илы, столбики которых более 100 см. Но вот на станции № 14, на глубине 648 саж., встречаем длину столбика всего лишь в 4 см, а в записной книжке экспедиции значится; «чрезвычайно твердый ил голубовато-серый, еле можно было его вытолкнуть из наконечника банником». На станции № 10, на глубине 725 саж., в журнале записано: «трубка принесла камни», и только впоследствии мы убедились, что эти кусочки камней, на самом деле, представляют собой не камни, а собственно тот же ил, но как бы спрессованный и совершенно лишенный воды. Дальше, на станции № 12 — длина столбика всего 29 см — запись: «ил серый очень твердый». Начиная со станции № 15 и далее, мы снова входим в область нормального ила. Ст. № 21 лежит уже на глубине 1109 саж., где дно не представляет уже никакого уклона, и далее исследование не продолжалось.

Из рассмотрения образцов ила по другим линиям, к востоку от меридиана 33° долготы от Гринвича, ясно видно, что картина распределения ненормальных илов совершенно такая же, как и на первой линии, т. е. в узкой полосе, около полумили шириною, находится ненормальный ил, во всем остальном районе — нормальный. Иногда встречаем в этой узкой полосе точки, где ил совершенно отсутствует и трубка дает каменную породу.

Приведу данные еще по одной из линий, а именно седьмой (см. план № 1):

Не приводя более данных по другим линиям, остановлюсь только на отдельных наиболее интересных столбиках:

Приведенные данные ст. № 96 и 114 относительно косых срезов встречались и на некоторых других станциях; здесь мы имеем нормальные длинные столбики ила, но характер срезов, как будто, указывает на перемещение отдельных слоев ила под углом в 21° к горизонту. Эти столбики с косыми срезами мы находили на станциях, смежных со станциями с ненормальным грунтом.

Теперь обратимся к распределению ненормального ила по дну моря. Для этого мною была вычерчена карта, уменьшенная копия которой приложена к настоящей статье. Из нее видно, что расположение станций с ненормальными илами представляет собою узкую полосу, около полумили шириною, лежащую целиком между ста и тысячесаженными изобатами, т. е. на склоне континентальной ступени, и что она с удивительной точностью повторяет очертания береговой линии Крымского побережья от мыса Херсонес до Алушты.

Мне кажется, можно предположить, что указанная полоса представляет собою некоторую тектоническую линию и возможно, что в некоторых местах по ней происходили сбросы ила во время сентябрьского землетрясения.

В самом деле, трудно предположить, чтобы эти каменные обнажения не были бы покрыты, хотя бы, тонким слоем ила, если бы они образовались давно, и трудно объяснить иначе нахождение непокрытых тонким илом чрезвычайно твердых масс ила, непосредственное образование которых на поверхности дна невероятно. Это же предположение о сбросе подтверждает и составленная заведующим сейсмической станцией в Феодосии С.В. Шимановским совершенно независимо от исследований дна на основании направления наблюдавшихся толчков карта эпицентров, из которой видно чрезвычайно близкое совпадение нанесенной им линии эпицентров с проведенной мною линией ненормальных илов¹.

Перейдем к некоторым деталям, которые еще больше должны подтвердить высказанную мысль. Обратимся к профилю первой линии (чертеж № 4 — по Херсонесскому меридиану), той самой линии, для которой приведены данные длин столбиков ила. Здесь мы имеем некоторое отступление от типичного для Черного моря рельефа дна, а именно: со ст. № 10 некоторое хотя и небольшое, но увеличение глубины моря с удалением от берега, которое происходит до ст. № 17, с каковой идет уже нормальное падение дна до больших глубин. Такой же приблизительно профиль имеет и вторая линия, т. е. линия по меридиану мыса Фиолент. В районе против берега Херсонес-Фиолент мы имеем на дне моря ложбину, почти параллельную берегу. Замечательно, что именно на дне этой ложбины лежат ненормальные илы 1-й, (ст. № 10), 2-й и 13-й линий.

Затем обратимся к чертежу № 5 — профиль линии против Гурзуфа, характерно опять-таки, что станция с ненормальным илом (ст. № 113) лежит не на самом склоне, а на некотором изгибе его.

Высказывалось предположение, что указанная выше линия ненормальных илов не связана вовсе с землетрясением, а для объяснения ее достаточно допустить, что просто на крутом склоне не может удерживаться мягкий ил, и что он должен сползать вниз. Но то, что сказано выше, говорит вполне определенно против этого, так как на первой и второй линиях ненормальный ил лежит в глубине ложбины, т. е. там, куда, согласно вышеупомянутого предположения, должен стекать мягкий ил; с другой стороны, на очень крутых склонах мы находили нормальный ил, что свидетельствует о том, что он вовсе не имеет тенденции к стенанию, — и только в узкой полоске, большею частью, как раз связанной с изгибом вниз (чертеж № 5 и № 2), встречался ненормальный ил².

Указанные соображения подтверждают высказанную мною мысль о сбросе и позволяют представить себе до некоторой степени механизм образования сброса. На чертеже № 6 (стр. 60) ломаная линия ABC представляет собою рельеф дна до землетрясения; во время последнего, вероятно, произошло опускание склона дна BC и после него он принял положение B'C', так что новый рельеф стал AB'C'; в промежутке BB' мы и получаем обнажение дна. Однако, следует заметить, что ширину BB' вовсе не следует считать равной полумили, ибо очевидно, что вблизи этой линии сброса все дно должно быть основательно потрясено и возмущения в иле, доступные даже нашему определению, должны были захватить большую ширину, чем та, которая соответствует собственно сбросу.

Легко рассчитать, что опускание дна на 10 метров могло вызвать скольжение по линии AA' (т. е. отрезок BB') только на 48 метров, ибо BB' = BD/sinα = 10/sin 12° метров = 48 метров (берем средний уклон дна на скате континентальной ступени равным 12). Образование же сброса в полмили шириною потребовало бы опускание дна на (1854,4/2)Sin 12° = 196 метров, что невероятно.

Черт. № 6. Угол EAA' для ясности вычерчен больше действительного

Вероятно, что и во время землетрясений, происходивших в Крыму в прежние годы, в тех случаях, когда они имели направление толчков с моря, происходило опускание дна по этой же линии³.

Конечно, то же самое явление произошло бы и при поднятии линии AA' вместо опускания BC, но геологи склоняются к мысли. именно, об опускании дна Черного моря⁴. Поэтому и я остановился на опускании дна, а не на подъеме его.

Что касается ширины полосы, где имеют место ненормальные илы, то таковая по данным смежных станций может быть определена вообще не более полмили, и только в районе против Херсонесского маяка захватывает большую площадь, а именно, несколько больше одной мили.

Несомненно, что движение ила должно быть вызвано движением подстилающих твердых пород, на которых лежит ил, и подобное движение их довольно значительное, как это видно из предыдущего, могло вызвать и образование частичных трещин в твердой породе, однако, определить таковые не представляется возможным уже по причине незначительных размеров их, в связи с трудностью точного определения места, в особенности важного на крутых склонах континентальной ступени. Но дно совершенно обнаженное от ила удалось нам обнаружить все-таки на четырех станциях (ст. №№ 10, 78, 137 и 194), здесь, вероятно, мы попадали на самую линию сброса, ширина которой, как видно из предыдущего, может быть только весьма невелика, о чем можно судить также и по тому, что вторичное опускание трубки сразу же после получения твердых пород уже не приносило таковых, а давало лишь столбики твердого ила.

Из приложенной к статье карты видно, что линия ненормального ила лежит от берега на расстоянии от 11 до 18 миль в районе Херсонес-Сарыч и наиболее близко подходит к берегу против Аю-Дага, где расстояние ее равно всего 4½ мили; в этом же районе наиболее близко подходят к берегу и большие глубины моря. В районе против берега Ялта-Гурзуф, т. е. как раз против того места, где землетрясение ощущалось с наибольшей силой, наблюдения дают нам две почти параллельные линии в незначительном относительно расстоянии от берега.

Глубины, по которым проходит основная линия ненормальных грунтов, лежат в промежутке от 300 до 926 сажен. По меридиану мыса Кикенеиз (линия 12) имеется место ст. № 128 на глубине 1004 саж., где был получен также ненормальный ил. Эта точка лежит вне упомянутой линии и является единственной изолированной точкой; находится она почти как раз на конце склона континентальной ступени, откуда начинается уже ровное дно моря.

В местах, лежащих к западу от меридиана 33° градуса долготы, где рельеф дна проще и склоны континентальной ступени гораздо положе (о чем можно судить по приложенной карте на основании расхождения нанесенных на ней изобат), мы получали только нормальный ил, так что 33 меридиан (14-я линия) является крайней западной границей упомянутой полосы. В восточной части до границы ее мы не дошли, так как надлежащие станции последней восточной линии (10-й) дают ненормальные илы. Несомненно, что эта линии простирается и дальше к востоку.

Остается объяснить, почему нами была проделана 15-я линия, параллельная берегу. 29-го октября в г. Евпатории заведующим производственным отделом КрымХимСольтреста гр. Булавенко был передан в распоряжение экспедиции кусок бело-желтого вещества, около пуда весом, выброшенный морем на берег 15 сентября, который по предварительному беглому осмотру показался весьма интересным, и высказывались предположения, что это вещество подобно озекериту (горный воск минерального происхождения). Так как это вещество было выброшено в указанный день, по-видимому, в довольно больших количествах между деревнями Ойбур и Конрат (вблизи Евпатории) на протяжении 14 верст и так как по метеорологическим условиям оно не могло быть выброшено с мест далеких от Евпатории, то мы и проделали вышеупомянутую 15-ю линию. Только впоследствии оказалось, что вещество это представляет собою пчелиный воск, однако, хранящий на себе интересные следы долгого пребывания в воде.

Обращаясь теперь к затронутому в начале настоящей статьи вопросу о выброшенных морем кусках неизвестного вещества, следует отметить, что анализы такового в различных лабораториях дали, как я уже сказал, весьма противоречивые результаты. Тут было и сало, и продукты расщепления жиров (дошедшие на 96% до жировых кислот по анализу главного химика Севастопольского порта Н. Харькевича, на что потребны в естественных условиях продолжительные периоды времени), и целая задняя часть барана с чрезвычайно интересными изменениями в ней, подобными тем, каковые наблюдаются в мягких частях мамонта, говорящими опять-таки о продолжительном пребывании этой части в воде⁵. Затем один из кусков, по-видимому, представлял действительно, озекерит (по словам химика Крым. Пед. Института П. Данильченко).

Наконец, нами был получен пчелиный воск со следами длительного пребывания в воде, а впоследствии и кусок парафина с такими же следами. Все это было или найдено в море, или было выброшено морем в дни, непосредственно последовавшие за землетрясением, в широком районе от мыса Сарыча до мыса Тарханкут. Невольно напрашивается связь появления их с землетрясением. Однако, дать какое-либо удовлетворительное объяснение появлению этого вещества не представляется пока возможным, и происхождение всех этих разнородных веществ все-таки остается загадочным.

Обследование района, где запеленгованы были вспышки (на приложенной карте, черт. № 1, оно показано и находится как раз в центре креста на 17-й линии), не показало никаких особенностей в иле. Однако, следует отметить, что, с одной стороны, определение этого места по пеленгам вспышек могло быть только весьма приближенным, а, с другой стороны, и весьма трудно попасть на таковое, если явление происходило на небольшой площади.

Настоящая работа является результатом предварительного осмотра полученных проб грунта, и вышеприведенные выводы основаны на одном только их признаке — твердости, и надо думать, что детальный анализ ила может дать весьма интересные результаты в связи с разбираемым вопросом.

Независимо от вопросов, связанных с землетрясением, работы нашей экспедиции дали богатый материал по изучению грунта дна в широкой полосе моря, и, кроме того, позволили с достаточной точностью, наконец, в этом районе провести стосаженную изобату, играющую большую роль в Черном море, ибо, как известно, именно с глубины около 100 сажен кончается в Черном море всякая органическая жизнь.

В заключение я хочу обратить внимание на важность подобных, иногда, казалось бы, и чисто теоретических научных исследований, — и для практической жизни. Вот, если бы это исследование было сделано до землетрясения, то в то время, наверное, пришлось бы выслушать не мало слов по поводу бесцельности этой работы, как то, к сожалению, приходилось часто выслушивать относительно других аналогичных работ по исследованию моря, — а между тем как теперь приходится сожалеть, что эта работа по изучению дна Черного моря не была произведена раньше, до землетрясения, ибо тогда, повторив ее теперь, мы могли бы делать заключения более смело, чем это возможно сейчас.

Примечания

1. Карта приложена к статье С.В. Шимановского, напечатанной в настоящем сборнике.

2. Невозможно также объяснить происхождение линии ненормальных илов течением по дну, ибо течения в Черном море вообще не велики, а течение узкой струйкой на больших глубинах Черного моря и при том значительной силы и совсем невероятно.

3. Трудно предположить, что вся полоса ненормальных илов целиком образовалась во время сентябрьского землетрясения.

4. И. Пузанов. Библиотека Крымоведения. Черное море. Крымгосиздат. Симферополь, 1927. Карта № 2, составленная геологом Н. Aндрусовым, и стр. 35.

5. Во время печатания настоящей статьи выяснилось, что вопрос этот нуждается в дальнейшем обследовании. Анализы полученной части барана производятся в лабораториях Академии Наук СССР.