ВЕСТНИК ЮЖНОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА Том 9, № 2, 2013, стр. 38-46
НАУКИ О ЗЕМЛЕ =
УДК 551.461
ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СОВРЕМЕННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ УРОВНЯ КАСПИЙСКОГО МОРЯ
© 2013 г. В.В. Ковалев1, С.Г. Парада2
Проанализированы климатические, антропогенные и геологические факторы изменений уровня Каспийского моря на современном этапе его развития. Показано, что не во всех случаях водно-балансовая методика расчетов объясняет его резкие повышения и понижения. Обращено внимание на то, что их совпадение с 11- и 22-летними солнечными циклами коррелируется с периодами активизации землетрясений и проявлений грязевого вулканизма. В статье это объясняется возбуждением астеносферного слоя каспийских впадин под влиянием солнечных магнитных потоков, что приводит к активизации тектонических движений - подъемам или опусканиям участка земной коры и соответствующим изменениям уровня моря. Сделан вывод, что в пределах акватории и побережья Каспийского моря действует пульсационный механизм тектонического сжатия-растяжения, зависящий от солнечной активности. Он способен влиять на объем осадочного бассейна, вызывать приток или отток подземных вод и изменение высотного положения уровня моря.
Ключевые слова: факторы колебаний уровня моря, климатические, антропогенные, геологические, солнечные циклы, астеносфера, тектонические движения, грязевой вулканизм.
Перспектива прироста ресурсов углеводородного сырья на шельфе Каспийского моря неизбежно приведет к интенсификации геологоразведочных работ и промышленному их освоению. К настоящему времени уже выдано более 20 лицензий на геологическое изучение, разведку и добычу углеводородного сырья на участки недр в его акватории. Особо следует отметить совсем недавнее открытие нефтяной компанией "Лукойл" крупного многопластового нефтегазоконденсатного месторождения на лицензионном участке "Северный" в северной части Каспийского моря, в 220 км от г. Астрахани. По своему ресурсу месторождение является самым крупным из открытых в России за последние 10 лет.
Интенсификация геологоразведочных и нефтедобывающих работ на шельфе Каспийского моря, безусловно, укрепит ресурсную базу топливно-энергетического комплекса Южного макрорегиона и создаст стимул к его дальнейшему развитию. Однако в морских условиях возрастают и риски [1, 2]. К тому же сочетание газонефтедобычи с необходимостью сохранения и воспроизводства коммерчески ценнейших биоресурсов может превратиться в острую национальную проблему.
1 Южный федеральный университет, 344005, Ростов-на-Дону, ул. Б. Садовая, 105; e-mail: kovalev@sfedu.ru
2 Институт аридных зон Южного научного центра РАН, 344006, Ростов-на-Дону, пр. Чехова, 41; e-mail: parada@ssc-ras. ru
Предложенная ранее концепция интегрированного подхода к морскому природопользованию [3] открывает путь к решению этой проблемы. Одним из основных элементов этой концепции является учет природных факторов изменения окружающей среды. Для Каспийского моря это прежде всего короткопериодные (11- и 22-летние) колебания его уровня [4]. Однако вероятностные прогнозы таких колебаний, составленные в прошлом веке на основе доминирующей водно-балансовой гипотезы, не оправдались. Последние трансгрессии и регрессии Каспийского моря показали, что не во всех случаях водно-балансовая теория объясняет резкое (по геологическим понятиям) повышение и понижение уровня моря. По-видимому, решение этого вопроса следует искать в комплексном подходе, рассматривая кроме водно-климатических факторов и другие возможные причины.
Таким образом, прогноз изменения уровня Каспийского моря на современном этапе его развития остается одной из нерешенных проблем, что вызывает необходимость разработки иных подходов к такому прогнозу.
На современном этапе развития, начало которого связывают с окончанием последней стадии новокаспийской трансгрессии, Каспийское море представляет собой бассейн, пребывающий в глубокой регрессивной стадии. Ее начало относится ко второй половине хвалынской эпохи, когда отступающее море миновало отметку 0 м абс. С этого времени и в
течение голоцена уровень Каспия падал, лишь временами он испытывал небольшие по длительности и амплитуде подъемы, однако никогда не достигавшие 0 м абс. Систематические инструментальные наблюдения за ходом колебаний уровня Каспийского моря [5, 6] (рис. 1), которые осуществляются с начала XIX века, позволяют выделить несколько этапов его изменений: 1804-1814 гг.; 1814-1830 гг.; 1830-1929 гг.; 1929-1977 гг.; 1978 г. - по настоящее время.
В начале XIX века отмечалось значительное повышение уровня Каспийского моря до абс. отметки -23 м и, возможно, -22 м, вследствие чего были подтоплены низовья рек, затоплены стабильно существовавшие в прошлом острова, а также, по-видимому, размыты аккумулятивные по генезису низкие берега и острова.
В период с1814 по 1830 гг. на Каспии отмечено падение уровня на 2-3 м. В это время, очевидно, перестраивались подводные береговые склоны, усилилось поступление наносов со дна, осушались прибрежные мелководья.
С 1830 по 1929 г. уровень Каспийского моря находился у отметки -26 м.
В последнее столетие уровень Каспийского моря испытывал постоянную тенденцию к падению, правда, весьма неравномерному. До 1929 г. понижение уровня шло со средней скоростью 2 см в год, что привело к общему его падению за это время на 1 м.
Период с 1929 по 1940 г. ознаменовался катастрофическим падением уровня Каспийского моря, который за 12 лет снизился более чем на 2 м при средней скорости падения 16 см в год. В отдельные годы понижение уровня моря превышало 30 см. После 1940 г. падение уровня заметно замедлилось и до 1977 г. шло со средней скоростью 2,5 см в год. В разные годы этого отрезка времени колебания уровня моря составляли от -20 до +13 см.
С 1978 г. уровень Каспийского моря повышался до 1995 г. со средней интенсивностью 14 см в год, общий объем поднятия составил 2,38 м [5]. Затем произошло понижение до отметки -27,43 м в 2005 г. и снова подъем до настоящего времени. По данным на 2012-й год уровень Каспия составляет -26,8 м [6].
Поскольку наиболее значимыми факторами изменения уровня моря являются климатические, геологические и антропогенные, в настоящей работе анализируется возможное влияние каждого из них на колебания уровня Каспийского моря за последние два тысячелетия.
К климатическим факторам, влияющим на уровень Каспийского моря, относятся поверхностный сток, атмосферные осадки и испарение. Поверхнос-
Уровень, м
Годы
Рис. 1. Межгодовые изменения уровня Каспийского моря за 1830-2012 гг. (данные по Бакинскому футштоку [5; 6])
тный приток с водосборной площади Каспийского моря площадью более 3,5 млн км2 складывается из стока рек Волги, Урала, Терека, Сулака, Самура, Куры, малых кавказских рек и рек Иранского побережья. Волга, бассейн которой составляет около 40% территории водосборного бассейна Каспия (1,4 млн км2), определяет основную часть, достигающую 80% общего объема поверхностного притока к Каспийскому морю.
Расчеты показали [5], что изменение поверхностного стока за период экстремального подъема не могло существенно повлиять на резкое повышение уровня, поскольку среднегодовые значения не превышали среднемноголетние. Сумма атмосферных осадков, выпавших на акваторию Каспийского моря, составила 171 мм. Поскольку объем атмосферных осадков существенно меньше объема речного стока, влияние осадков на межгодовые изменения уровня моря значительно меньше, чем влияние речного стока.
Испарение - основная расходная часть водного баланса - является характеристикой процессов влагооборота, развивающихся над поверхностью Каспийского моря. Из-за отсутствия достаточного количества фактических наблюдений его величина оценивается по различным теоретическим и эмпирическим формулам. Естественно, что разные авторы, пользуясь различными способами вычисления, получили неодинаковые величины испарения. Различия между среднегодовыми значениями испарения, определенными по разным методикам в разные годы, достаточно велики. В среднем за год испарение составляет: в Северном Каспии - 101 см, в Среднем - 81 см, в Южном - 108 см [7].
Каспийское море можно рассматривать как саморегулирующуюся систему. Главная статья расхода воды - это испарение, а суммарное количество испарения зависит не только от климатических ус-
ловий (температуры и влажности воздуха в первую очередь), но и от площади бассейна испарения. Усиленное испарение при климатических условиях, характеризующихся высокой температурой и низкой влажностью воздуха, неизбежно ведет к сокращению площади бассейна, что, в свою очередь, обусловит уменьшение суммарного испарения. Напротив, при избыточном увлажнении бассейн стремится принять такую площадь, которая за счет возрастания суммарного испарения обеспечит прекращение дальнейшего повышения уровня моря.
Из расчетов испарения по тепловому балансу выяснилось, что вывод, полученный из данных по водному балансу, о сравнительно малой изменчивости годовых величин испарения правилен. Таким образом, попытка большинства авторов объяснить катастрофический подъем уровня Каспийского моря уменьшением испарения неубедительна.
Антропогенный (техногенный) фактор возник в связи с созданием и заполнением Куйбышевского, Волгоградского и других водохранилищ, развитием современной агротехники (орошение и т.п.), что ведет к значительному увеличению испарения, влияние которого на колебания уровня Каспийского моря можно оценить в 3-5% [5].
Под геологическими факторами мы подразумеваем совокупность геологических процессов, включающую геологическое строение морского дна и побережья, современные тектонические движения земной коры, седиментогенез, подземный водный сток, грязевой вулканизм, в различной степени влияющих на уровень Каспийского моря на современном этапе его развития.
По данным [8], бассейн Каспийского моря на протяжении новейшего и современного этапов развивается в условиях тангенциального сжатия, следствием чего является в частности выдавливание Дагестанского структурного выступа по обрамляющим его сдвигам в сторону Каспийской впадины - области наименьшего горизонтального сжатия (рис. 2).
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.