История развития сейсмических наблюдений в Арктике

Начало сейсмического мониторинга Европейского Севера как постоянных сейсмологических наблюдений связано с работами князя Б.Б. Голицына, когда в 1901 г. была создана первая в стране сейсмическая станция «Пулково». Затем к мониторингу этого региона подключились: Норвегия, открыв сейсмостанцию «Bergen» (1904), Швеция – «Abisko» (1906) и Исландия – «Reykjavik» (1909). В 1911–1912 гг. инструментальная регистрация шести сильных землетрясений в районе архипелага Шпицберген была осуществлена Георгом Ремпом при проведении комплексных исследований в составе Полярной экспедиции Германии. Аналоговая сейсмическая аппаратура была низкочувствительной, поэтому вплоть до 1950-х гг. европейская сеть сейсмического мониторинга, расположенная на удалении 700–1000 км от Полярного круга, могла без пропусков регистрировать лишь наиболее сильные землетрясения с магнитудами 5 и более (Панасенко, 1957). К примеру, в российской части Европейского Севера инструментально было зарегистрировано только Беломорское землетрясение 30.06.1911 с магнитудой 3.7 (по оценке станции «Пулково») и с интенсивностью сотрясений на Терском берегу Белого моря 4–5 баллов (Горшков, 1947; Панасенко, 1957; Никонов, Пономарева, 2008).

С конца ХIХ в. до середины ХХ в. основным источником сведений для пополнения базы знаний о сейсмичности Европейского Севера были в основном макросейсмические данные в виде описательной информации от населения (Панасенко, 1969). Итоги этого полувекового периода сейсмического мониторинга были подведены в сводных региональных каталогах, вышедших в середине XX в. в Швеции и СССР (Горшков, 1947; Båth, 1956; Панасенко, 1957). В России подобный способ сбора макросейсмических данных о землетрясениях попытались ввести еще до Первой мировой войны, но из-за низкой плотности населения и почтовой сети на европейском Севере России система оказалась гораздо менее эффективной, чем в странах Скандинавии (Виноградов и др., 2012). В скандинавском каталоге за 1891–1959 гг. (Båth, 1956) представлены данные о 1073 землетрясениях, отмеченных на территории Норвегии, Швеции и Финляндии. Данный каталог был основным источником фактического материала для сейсмологов того времени.

В СССР достоверно установленными были признаны всего лишь 25 сейсмических событий, произошедших на северо-западе страны, и только 12 из них включены в первый сводный каталог землетрясений СССР 1949 г. в качестве землетрясений тектонического происхождения. В последующие годы исторические изыскания позволили добавить к этому перечню еще два сильных землетрясения: 1542 г. – эпицентр в акватории Кандалакшского залива, сотрясения на побережье до 6 баллов; 04.05.1626 – землетрясение с М=5.1–6.5 в восточной части Белого моря, вызвавшее сотрясения на Кандалакшском и Терском берегу до 7,5 баллов по шкале МСК-64 (Виноградов и др., 2012;Никонов, 2013).

В 1936 г. АН СССР было принято решение об организации в Хибиногорском рудном районе сейсмостанции при Кольской базе имени С.М. Кирова А.Н. СССР для обеспечения промышленной безопасности строящихся каскадов гидроэлектростанций, рудников и металлургических заводов. Вторая мировая война внесла коррективы, приступить к реализации данного замысла стало возможно лишь в 1950-е годы. В 1956 г. на Кольском полуострове была открыта станция «Апатиты» (1956), в 70-х годах – «Полярные Зори», «Полярный Круг», «Кемь», «Амдерма» на побережье Карского моря. С 2000-х начато тесное сотрудничество с норвежской компанией NORSAR, которое позволило установить первую в России и до сих пор единственную заполярную малоапертурную сейсмическую группу (Виноградов и др., 2012).

В СССР за весь период сейсмологических наблюдений на территории Северного полярного круга функционировало всего пять пунктов сейсмических наблюдений – «Апатиты», «Хейс», «Норильск», «Тикси» и «Иультин» (Панасенко, 1986; Аветисов, 1996). До 1960 г. информация о землетрясениях Европейского Севера поступала с сейсмических станций, расположенных на телесейсмических расстояниях от событий и в средних широтах Северного полушария – «Пулково», «Москва», «Обнинск», «Свердловск» (Юдахин, Французова, 2001). Созданные в период Международного геофизического года (1957-1958 гг.) сейсмические пункты расширили исследования сейсмических явлений территорий Северного полярного круга. Сложившаяся к 1960 г. сеть аналоговых сейсмических станций уверенно регистрировала арктические землетрясения с магнитудой 4.5 и более, а для отдельных частей региона и более слабые – с магнитудой 4. К концу 1980-х годов в Арктике различными странами было установлено 43 станции, магнитудный порог чувствительности сейсмических станций соответствовал значениям от 3.9 до 4. В тоже время, в Северной Канаде и Аляске магнитудный порог приближался к значениям от 3 до 3.5, а в Фенноскандии – от 2 до 2.5 (Ассиновская, 1994; Аветисов, 1996; 1999).

В высоких широтах Российской Арктики действовали следующие станции: на о. Земля Александры арх. ЗФИ работало две станции экспедиции НИИГА: в период с 1962 по 1963 гг. и станция «Арктическая» в 1968–1970 гг. Отметим, что впервые слабые землетрясения в районе желоба Франц-Виктория были зафиксированы станцией «Арктическая» (Аветисов, 1971; Аветисов, Голубков, 1971). Станция «Хейс» на о. Хейса этого же архипелага в составе комплексной метеорологической и геофизической обсерватории РАН и Гидромета СССР проработала с 1957 по 1992 гг. С 1982 г. непрерывно функционируют российские сейсмологические станции на арх. Шпицберген. В результате, практически весь шельф Баренцева моря и прилегающая к нему с юга северо-восточная часть Балтийского щита была охвачена сейсмическими станциями, образовывая основу Баренцевоморской региональной сети сейсмического мониторинга (Виноградов и др., 2012).

По внешнему северному контуру сети в зоне досягаемости оказалась западная часть континентального склона Евразии и срединно-океанические хребты Северной Атлантики. Магнитудный порог чувствительности сети для этого региона был понижен до 3.9–4.2, точность локации эпицентров поднялась с ±100 км на уровне 1956 г. до ±25 км по широте и ±50 км по долготе; количество ежегодно регистрируемых событий возросло до 310–350, тогда как общегосударственная сеть ЕССН регистрировала здесь не более 10 событий в год, а мировая система ISC – от 4 до 15. Накопленный сетью в течение 1980-х годов материал позволил детализировать и уточнить региональные схемы сейсмотектонического районирования и дать более реалистичную оценку степени сейсмического риска при ведении хозяйственной деятельности в Евро-Арктическом регионе (Панасенко, 1987; Ассиновская, 1994; Маловичко и др., 2014).

В 1993 г. сотрудниками КНЦ РАН была установлена микросейсмическая группа в сейсмическом пункте «Амдерма». В итоге Баренцевоморская сеть обеспечила представительность регистрации сейсмических событий по береговой зоне Баренц-региона на уровне М=3.0-3.5 (Виноградов и др., 2012). Но восточная часть этого региона (территория Архангельской обл.) по-прежнему оставалась практически не охваченной сейсмологическими наблюдениями из-за отсутствия сейсмических станций (Юдахин, Французова, 2001).

В период распада СССР большинство арктических сейсмических пунктов было закрыто. К вопросу о недостаточной сейсмологической изученности Севера Русской плиты вернулись только в 2002 г. Сейчас, когда наличие в Европейской Арктике огромных минерально-сырьевых и топливно-энергетических ресурсов не вызывает сомнений, когда эксплуатация их представляется технически осуществимой и экономически выгодной и появляется угроза возникновения чрезвычайных ситуаций, причина которых может быть, как техногенная, так и природная, в том числе вследствие потепления климата. В связи с этим, необходимость проведения сейсмологического мониторинга и развитие сетей сейсмических наблюдений не вызывает сомнений.