 | Урoвень Каспийского моря |
C В.В. Хаустов (Курский государственный технический университет, г. Курск, e-mail:okech@mail.ru ). О влиянии подтока глубинных вод на уровень Каспийского моря. Материалы XVIII Международной научной конференции (Школы) по морской геологии. Москва, т.3,cc.350-354, 16–20 ноября 2009 г.http://rogov.zwz.ru/Marine%20geology%202009_t_3.pdf
Систематические инструментальные наблюдения за уровнем Каспийского моря были начаты с 1837 г. Во второй половине XIX века средние годовые значения уровня Каспия находились в диапазоне отметок -26...-25,5 м. и имели некоторую тенденцию к снижению, которая продолжилась и в XX веке. В период с 1929 по 1941 г.г. уровень моря резко снизился с -25,88 до -27,84 м. В последующие годы уровень продолжал падать и, снизившись приблизительно на 1,2 м, достиг в 1977 г. самой низкой за период наблюдений отметки -29,01 м. Далее уровень Каспия начал быстро повышаться и, поднявшись к 1995 г. на 2,35м, достиг отметки -26,66 м. В последующие четыре года его средний уровень снизился почти на 30 см, но уже в 1999 году зафиксирован новый подъем, который за 2005 год составил 12 см и продолжается по сей день.
К настоящему времени предложено немало гипотез о природе колебаний уровня Каспия [Хаустов, 2006]. Среди существующих гипотез сложилось четкое противостояние двух концепций: геолого-гидрогеологической и климатической на фоне усиления влияния роли техногенеза.
Водный баланс Каспийского моря складывается из приходной составляющей (Q пов + Q подз + Р), где Q пов – суммарный объем речного стока, поступающего в море (км3), Q подз – подземный приток в море (км3), Р
- атмосферные осадки , выпадающие на поверхность моря (км3), и расходной части (E+Qкбг + Rподз ), где Е – испарение с поверхности моря (км3), Qкбг – объем стока морской воды в залив Кара-Богаз-Гол (км3), Rподз –
объем подземного оттока морской воды (км3). В случае, если (Q пов + Q подз +Р) > (E+Q кбг + R подз ), уровень повышается, а при обратном знаке –понижается. Обращает на себя внимание факт, что такие компоненты,
формирующие уровенный режим моря, как Q пов , Р и Е, не коррелируют между собой; их временной ход имеет разнознаковое направление [Кривошей, 1997]. В то же время в период последнего (современного)
подъема уровня Каспия отмечаются значительные невязки его водного баланса. Так, в 1982 г. невязка баланса составила 72 мм, а в 1983 г. – 123 мм.
Hевязки водного баланса, выходящие за пределы точности расчета, свидетельствуют о том, что его невозможно свести только с учетом климатических факторов. Следовательно имеют место подземный
приток и отток. По данным разных авторов, разгрузка подземных вод в Каспий изменяется от 0,3 до 50 км3/год. Порядок величины подземного оттока морских вод до сих пор не установлен, нo большинство исследователей, опирающихся на определяющее влияние изменения водного баланса Земли на уровенный режим Каспия, не желают этого признать по причине неясности механизмов периодической крупномасштабной разгрузки подземных вод. По мнению В.Н. Михайлова и др. [Михайлов, Повалишникова, 1998], гипотезе существенного поступления подземных вод в море противоречат, во-первых, ненарушенная стратификация иловых вод, что может указывать на отсутствие миграций вод через толщу донных отложений, во-вторых, отсутствие доказанных мощных гидрологических, гидрохимических и седиментационных аномалий в море, которые должны были бы сопровождать подобную разгрузку подземных вод, способную повлиять на изменения уровня водоема. Однако в ряде работ описаны гидрологическиe и гидрохимическиe инверсии и материалы о крупномасштабных периодических разгрузках подземных вод глубокой циркуляции [Мартынова М.А.,Мартьянова Г.И., Радченко, 1983; Голубов, Катунин, 2001 и др.].
Oтрицание значимости тектонического фактора направляет многих ученых по ложному пути. В то же время широкий взгляд на проблему с учетом глубинной геодинамики, сейсмологии, тектоники, гидрогеохимии и состояния флюидодинамических систем позволяет представить конкретные механизмы крупномасштабной субмаринной разгрузки глубинных подземных вод.
Глубинные воды Каспия - это, во-первых, седиментационные воды стратисферы впечатляющей мощности ложа Каспия, а во-вторых, возрожденные и ювенильные воды. Масса седиментогенных вод, способных к реальной мобилизации при разуплотнении глинистых пород, на четыре порядка превышает массу воды, которая определяет ежегодный подъем уровня Каспийского моря начиная с 1978 г. – 1,1x10^16 г/год! [Зверев, 1999]. В этой связи Б.Н. Голубов резонно полагает, что новейший рост уровня Каспия связан с тем, что были разбурены новые многочисленные горизонты с аномально-высокими напорами подземных вод, которые обеспечили внезапный приток [Голубов,1984]. Таким образом, можно констатировать, что гидролитосфера Каспийского осадочного бассейна весьма внушительна по своим ресурсам и при прочих равных условиях вполне может служить одним из главных источников пополнения объема вод моря и веским аргументом при выяснении причин невязок его водного баланса. Вместе с тем нельзя не согласиться с В. П. Зверевым в том, что подземные воды, выделяющиеся из осадочного чехла преимущественно Южного Каспия, только одна из составляющих повышения его зеркала и всецело объяснить положительный дебаланс вод в течение длительного времени не могут [Зверев, 2001]. В этой связи очевидно, что в формировании приходной части баланса вод Каспия играют и другие типы подземных вод - возрожденные и ювенильные.
Процессам разгрузки ювенильных и возрожденных вод способствует геодинамика и геотектоника. В соответствии с современной плитотектонической моделью признано наличие Восточно-Европейской, Скифской, Западно-Туранской, Малокавказской, Южно-Каспийской и Иранской литосферных мезоплит. К их границам приурочены разновозрастные структуры — фрагменты континентальной или субокеанической коры, на которые в процессе закрытия палеоокеана Тетис оказывали влияние субдукция и коллизия. Таким образом, Каспийский регион оказался в центре конвергенции нескольких плит с различными параметрами кинематики. Все это обусловило сложность этапов геодинамического развития и сопряжение разнотипных геоструктурных элементов. Центральным звеном геотектонического строения исследуемого региона является Южно-Каспийская впадина, относительная молодость и рифтогенное происхождение которой несомненны [Хаин, 2001]. К настоящему времени подтверждается существование (палео) зон субдукции и рифтинга в пределах Южно-Каспийской впадины.
Важным следствием существования (палео) зон субдукции и рифтинга, в рамках обсуждаемой проблемы, является реальная возможность существования здесь дополнительного мантийного резервуара водных и
прочих флюидов. М. В. Родкин оценивает восходящий поток возрожденных вод из зоны субдукции в области Апшеронского порога в пределах 0,19•109 м3/год [Родкин, 2003]. Подтверждением достоверности расчетов может служить средняя по времени величина объема эруптивных вод, выбрасываемых в указанном регионе в процессе грязевого вулканизма – 0,18•10^9 м3/год [Зекцер, Племенов, Касьянова, 1994]. Поступление потока такого масштаба в Каспий способно дать скромный вклад в изменение его уровня. Следовательно, объяснить дебаланс Каспийского моря только подтоком седиментационных и возрожденных вод по-прежнему невозможно. И здесь необходимо обратить внимание на существование потока ювенильных вод.
Поступление флюидов в земную кору из верхней мантии обусловлено процессами дегазации Земли. Эндогенные потоки Н, NH4, N, H2O, H2S и часто сопровождающего их He –это объективная реальность, подтверждаемая инструментальнo. Главной особенностью процесса дегазации является неравномерность его во времени и в пространстве. При чем потоки эндогенных флюидов в рифтовых зонах на два порядка превосходят потоки из других геоструктурных зон. Вода и углекислота являются основными компонентами мантийных летучих. Поступление в земную кору мантийных флюидов происходит в наибольшей степени в структурах, где мантийные расплавы поднимаются к нижней границе коры, т. е. в активных зонах. Флюидные потоки, поднимаются вдоль зон разломов под избыточным флюидным давлением из нижних горизонтов создают напряженные системы, функционирующие длительное время – десятки и сотни миллионов лет [Рябчиков, 1985].
К подобным областям относится Каспийский регион. Разгрузка ультрапресных ювенильных вод происходит по системе глубоких разломов и через грязевые вулканы, наиболее интенсивно, очевидно, вдоль сейсмофокальной зоны (что подтверждается наличием здесь гидрохимической инверсии, упомянутой выше) и, вероятно, в пределах рифтогенной структуры. Однако в пределах последней поток ювенильных вод экранируется весьма мощным (до 30 км) осадочным чехлом Южно-Каспийской впадины и, скорее всего, они существенно «разубоживаются» седиментогенными водами, в связи с чем их идентификация весьма проблематична.
