Что интересного есть под землей в Нижегородской области? Может быть, золото, нефть или драгоценности? Или мы богаты редкоземельными металлами, вопрос о поиске которых часто звучит в последнее время на международной повестке?
Редакция ИА «В городе N» решила разобраться в этом, а заодно узнать, насколько обширно распространение карста в регионе и не грозят ли нижегородцам землетрясения. Обо всем этом наш корреспондент поговорила с кандидатом географических наук, доцентом Мининского университета Андреем Асташиным.
Андрей Евгеньевич, на каких горных породах стоит Нижний Новгород?
В правобережной части города распространены покровные суглинки мощностью около 2 метров. На карте они отмечены коричневым цветом, образовались в эпоху деградации днепровского ледника, покрывавшего большую часть Нижегородской области около двухсот тысяч лет назад. Когда началось таяние, у края ледника образовалось огромное озеро, на которое ветры сдували с таявшей ледяной поверхности мельчайшие частички пыли. Они оседали на поверхности этого холодного водоема и опускались на дно, покрывая его равномерно, вне зависимости от рельефа.
В левобережной же части города на карте не случайно используется другой цвет — зеленый. Она сложена в основном песками — это тоже наследие ледников, но более поздних и не вторгавшихся в Нижегородскую область. Это пески, которые принесли талые воды ледников, лежавших северо-западнее. Сток талых вод через территорию нынешней Нижегородской области происходил по руслу пра-Волги и пра-Оки — рек, существовавших десятки тысяч лет назад на месте долины нынешних Волги и Оки. Эти реки несли и мелкие пылеватые частички и более крупные песчаные. Там, где поток ослабевал, он отлагал самые тяжелые частички твердого стока — песок, формируя геологические отложения, ныне слагающие террасы, на которых стоит левобережная часть Нижнего Новгорода.
Под песками левобережной части и суглинками правобережной залегают гораздо более древние породы пермского периода палеозойской эры, сформировавшиеся 300–250 миллионов лет назад. Они имеют неодинаковое строение: верхнюю часть пласта слагают глины, нижнюю — гипсы и известняки. В правобережной части города 150-метровая толща представлена красноцветными глинами. Эти породы можно видеть в обрывах склонов Оки и Волги.
Ниже, под Окой и толщами глин, начинаются самые интересные горные породы: известняки, гипсы и ангидриты. Они растворимы, через них фильтруется вода, растворяет их, образуются подземные пустоты — карстовые полости. Если свод такой полости не выдерживает нагрузки вышележащих пород, он обрушивается, в пустоту засыпаются лежащие выше породы, и на поверхности образуется карстовая воронка. Поскольку в правобережной части Нижнего Новгорода толща перекрывающих пород над известняками и гипсами значительна — около 170 метров, карстового процесса в правобережной части города нет.
В заречной части толща не подверженных действию карста пород (глин и песков) гораздо меньше — всего около 50–70 метров, поэтому и активность, и возможность проявления карста гораздо выше, то есть в левобережной территории проявления карста вполне возможны, и иногда они случаются, хотя и не слишком часто. Гораздо активнее карст развит в западной части Нижегородской области, начиная от Дзержинска и дальше на территории Володарского округа.
Карта развития карстовых процессов в Нижегородской области
Что же такое карст? И как понять, что земля может уйти из-под ног?
Почти треть нашего региона подвержена развитию карста. Это юго-запад Нижегородской области. Очень развит карст в пределах Окско-Волжского междуречья — это заокская часть Павловского округа, Дзержинск, Володарский и Балахнинский округа. А Чкаловский округ, который лежит севернее, обладает существенно большей толщей перекрывающих пород, поэтому карстовых проявлений он практически не имеет. Также сильно закарстована территория бассейнов рек Пьяна, Тёша и Серёжа. Фактически весь юго-запад области — это зона высокой карстовой опасности, карстовые провалы здесь происходят регулярно, иногда под землю уходят то дома, то участки дорог.
Сначала образуются небольшие карстовые пустоты в процессе растворения карстующейся толщи, потом они соединяются с другими полостями и часто превращаются в крупные подземные камеры. Когда эти камеры сливаются друг с другом, образуются подземные гроты. Если в результате обрушения кровли появляется прямая связь с поверхностью, то мы получаем вход в пещеру, например, так образовалась Борнуковская пещера.
Если происходит обвал кровли всего грота, то на поверхности появляется карстовый лог, а если обрушивается свод одной подземной камеры, то на поверхности образуется карстовая воронка.
Наиболее активным является гипсовый карст, он очень быстро развивается, кровля карстовых полостей в гипсовой толще сравнительно быстро обваливается; в толщах известняка просадки могут не происходить веками и даже тысячелетиями, сам по себе известняк — порода довольно крепкая.
Можно ли предсказать провал заранее?
Не получится, хотя иногда кровля подземной полости проседает поэтапно. Тогда на поверхности это видно, но, как правило, этот процесс происходит внезапно и сопровождается изрядным содроганием земли, резким шумом и грохотом.
Летом 2012 года в деревне Белозерье на границе Арзамасского и Ардатовского округов местные жители ночью услышали сильный грохот, а наутро обнаружили прямо посередине села, между домами, карстовую воронку.
Воронка в деревне Белозёрье в 2012 году
Впоследствии края воронки осыпались, соседних с воронкой домов уже нет — я был там в 2024 году и сравнил ситуацию. Воронка сильно увеличилась в ширину, но уменьшилась в глубину, и сейчас там озеро.
Воронка в деревне Белозёрье в 2024 году стала шире и превратилась в озеро
Деревня, кстати, получила свое название оттого, что в ней и на ее окраинах насчитывается более десятка карстовых озер.
Озера в деревне Белозёрье и ее окрестностях
Чтобы определить, есть под нами карст или нет, можно использовать приборы — георадары, но они позволяют обследовать очень ограниченные по площади территории. Всю Нижегородскую область такой техникой не обследуешь — это очень долго и дорого. Но исследования проводятся, у нас есть соответствующие организации, и при строительстве объектов их нанимают для необходимых работ.
Еще в ХХ веке была составлена и неоднократно дорабатывалась карта карстовой напряженности Нижегородской области. Толща карстующихся пород как сформировалась здесь 250 миллионов лет назад, так никуда и не делась. И толща перекрывающих пород тоже практически не меняется. Если в Воротынском округе не было карста, то его и не будет, а если в Бутурлинском он есть, то он и останется. Поэтому большой нужды в обновлении этих карт нет. Может, только чуть-чуть актуализировать.
Могут ли некоторые здания в Нижнем Новгороде провалиться или уплыть?
В заречной части карстовая опасность есть, она не такая сильная, как в Дзержинске или Володарском округе, но время от времени случаются просадки. Гораздо более активно проявляют себя техногенные размывы грунта: вследствие размыва песка из-за прорыва проложенных под землей труб на поверхности образуется просадка грунта.
Риск подтопления левобережной части города есть. Она лежит в пределах Балахнинской низины, и уровень подземных вод иногда находится на глубине полуметра от поверхности. Из-за незначительных уклонов поверхности при увеличении объема стекающей воды (талой или дождевой) ливневая канализация не справляется, улицы затапливает.
Еще один наболевший вопрос — Чебоксарское водохранилище. Начальный проектный уровень был 68 метров, а подняли лишь до отметки 63 метра. Разговоры о поднятии еще на 5 метров периодически ведутся, но если это сделать, то придется отселять половину Нижнего Новгорода. В Советском Союзе все это осознали еще в 1982 году и не допустили дальнейшего подъема. Однако вопрос о поднятии уровня воды в водохранилище время от времени вновь возникает от некоторых заинтересованных лиц.
Поэтому риск подтопления территорий в городе, конечно, есть. С другой стороны, то, что сток на Волге зарегулирован каскадом электростанций, дает нам возможность контролировать уровень воды и не допускать катастрофических подъемов воды в половодье и спада в межень. До того, как была построена ГЭС, у нас в Нижегородской области вода в период весеннего половодья поднималась на 10 метров и более, например, заливало Староярмарочный собор.
Раз уж мы заговорили о половодье, в этом году фиксируется обмеление рек, чем это грозит?
Волга — уже зарегулированная река. Как решат на ГЭС — открыть шлюзы или накопить воду — так и будет. Сейчас их просто открыли. На реках с естественным стоком надо смотреть, как отразилась малоснежная зима на водность. В этом году она повлияла сильно. Мы сравнивали расходы воды на реках лесостепной зоны Нижегородской области во время весеннего половодья в этом году с аналогичным периодом прошлого года. В среднем в этом году сток в малых реках в период половодья сократился на 150%.
Это грозит тем, что подземные водоносные горизонты, которые подпитывали реки летом, не наполнились должным образом водой, поэтому, если летний период будет дождливым, тогда он пройдет нормально, а если нет, то это грозит засухой на полях и неурожаем для сельского хозяйства, а в лесах — очень высокой пожарной опасностью. Если не будет дождей, тогда нас может ждать повторение 1972 или 2010 годов, когда были сильные лесные пожары.
И еще немного о карсте. Озеро Светлояр образовалось из-за карстового провала или нет?
Каких только гипотез о его происхождении нет, в том числе выдвигалась в свое время и гипотеза о карстовом происхождении озера, так как оно круглое и котловина конической формы. В середине XX века геолог Георгий Блом пробурил там скважину и заявил, что карста там нет и быть не может, потому что карстующуюся толщу от поверхности отделяют 220 метров глин и песков.
Есть версия, что Светлояр является кратером древнего вулкана. Естественно, это не так. Что касается легенды о граде Китеже, то археолог Евгений Четвертаков действительно нашел там русскую усадьбу. Но, во-первых, она была всего одна, а во-вторых, существовала она на два столетия позже нашествия хана Батыя, то есть это точно не остатки града Китежа.
Таких озер, как Светлояр, у нас в области многие десятки — таких же круглых, конических и такой же глубины, и все они приурочены к третьей-четвертой надпойменным террасам Волги. В 2009 году мы начали обследование озер Нижегородской области и с тех пор изучили более 200 единиц. Это дало нам сведения, которыми не располагали наши предшественники, и позволило выдвинуть и обосновать принципиально иную версию его происхождения.
Есть еще гипотеза, что Светлояр — это кратер падения метеорита. Но если это так, тогда нужно признать, что остальные десятки озер с котловинами аналогичной конфигурации являются тоже метеоритными. Но во всем мире известно всего 6 озер метеоритного происхождения, а тут у нас в регионе всего в нескольких районах их десятки — то есть в разы больше, чем во всем мире. Кроме того, почему тогда метеориты падали так избирательно? На правом берегу не упал ни один, а на левом — сразу несколько десятков, причем только на определенных террасах, как будто прицеливались из космоса. Так не бывает. Ну и метеоритное вещество в Светлояре и его окрестностях в концентрациях выше фоновых обнаружено так и не было.
Как же тогда образовывались озера, подобные Светлояру, в Нижегородской области?
Скорее всего, это был зональный процесс, который имел четкую ландшафтную приуроченность к третьей и четвертой надпойменным террасам. Причем в других регионах, сопредельных с Нижегородской областью, есть похожие озера, тоже располагающиеся на таких же террасах.
Ничего удивительного в этом нет. По всей видимости эти водоемы образовались после того, как растаял последний ледник. Это оледенение, частично покрывшее территорию северной Евразии, называется Валдайское. К нам в Нижегородскую область этот ледник не вторгался, но оказал сильное климатическое влияние. Тогда у нас был климат примерно такой, как сейчас в Якутии: суровые зимы, мерзлота, все как положено. В условиях распространения многолетнемерзлых пород происходит типичный зональный процесс — образование ледяных подземных ядер (гидролаколитов) и бугров пучения, которые формируются над ними.
По мере того, как мерзлота проникала глубже, свободный просвет для циркулирования подземных вод сужался. В условиях нарастающего давления вода под землей выдавливалась в своеобразные подземные резервуары, но в конце концов замерзала и там, образуя подземное ледяное ядро. Вода, замерзая, увеличивается в объеме на 9%. Избыточный объем льда уходил по направлению наименьшего сопротивления — вверх, что приводило к вспучиванию грунта на поверхности и возникновению характерного холма — бугра пучения. После окончания ледникового периода по мере потепления климата мерзлые породы оттаивали, склоны бугра начали оплывать, затем растаяло подземное ледяное ядро, талые воды ушли по водоносному горизонту, лежавшие ранее над ледяным ядром массы грунта опустились, а в образовавшейся просадке возникло озеро округлой конфигурации с воронкообразной котловиной — явление, чрезвычайно характерное для заволжской части Нижегородской области.
Схема гидролаколита
Бугры пучения с гидролакколитами внутри широко распространены и в наши дни на южных окраинах зоны распространения многолетней мерзлоты, интернет изобилует снимками пинго (так их называют эскимосы Северной Америки) и булгунняхов (якутское название бугров пучения). Там, где происходит таяние мерзлых пород, образуются термокарстовые озера. То же самое было и в Нижегородской области в период послеледникового потепления климата — около 12–10 тысяч лет назад.
На космоснимке Нижегородской области видно, что у нас много озер, подобных Светлояру по размерам и конфигурации: они есть в Воротынском, Лысковском, Воскресенском, Краснобаковском и других северных округах. Если присмотреться, мы можем увидеть на космических снимках многочисленные кольцевые структуры, занятые болотами. Каждое озеро имеет свой срок существования, и очень часто естественным финалом становится его превращение в болото. Если ледяное ядро было небольшим, то после его таяния и воронка образовалась сравнительно маленькая, поэтому деградация озера происходила гораздо быстрее, и оно не дожило до наших дней, превратившись в болото, которое унаследовало его округлую конфигурацию. А вот самые глубокие озера — такие, как Светлояр — существуют и сейчас.
В сопредельных регионах палеогеографами были отобраны образцы иловых отложений из похожих озер.
Если поднять самый нижний слой ила (он образовался первым на самых ранних этапах существования озера) и установить его возраст с помощью радиоизотопного анализа, то мы фактически узнаем, когда возникло озеро. В первый раз в Нижегородской области в 2003 году такие работы провел ученый Николай Баянов.
В прошлом году мы отобрали донные отложения на озерах Кузьмияр и Безрыбное, в этом году еще на ряде озер севера и юга Нижегородской области, отправили в лабораторию, сейчас их исследуют, ждем результатов. Результаты с анализа отборов донных отложений подобных озер известны на соседних территориях — в Кировской, Владимирской и других областях. Там точно такие же озера, и их возраст составляет от 8 до 11 тысяч лет. Около 12 тысяч лет назад закончилось оледенение, еще несколько тысяч лет шло потепление, таяние ледяных ядер и образование озер. И мощность донных отложений тоже вполне сопоставима с теми, которые мы зафиксировали на наших озерах. То есть, предположительно, возраст озера Светлояр составляет около 8–11 тысяч лет.
Расскажите, какими полезными ископаемыми богата Нижегородская область? В каких округах региона ведется их разработка?
У нас есть строительные и стекольные пески, глины. Таких месторождений много, но это не критически важное сырье. Песка добывают немало — около 5 млн тонн в год. Его наличие хорошо отражается на строительстве, так как материал не надо везти издалека. Например, для той же М-12 ушли колоссальные объемы нашего песка, а вот стекольные пески не очень хорошего качества, поэтому для Борского стекольного завода их завозят из других регионов.
На базе месторождений известняка и доломита в Ичалковском карьере в Перевозском округе производят строительный камень, щебень; в Павловском округе ведется промысел гипса.
Также у нас есть немалые запасы торфа, в основном в Волжско-Окском междуречье, но это то сырье, которое использовали 100 лет назад, когда в Советском Союзе построили одну из первых теплоэлектростанций, работавшую на нем, возле Балахны. Но торф — не самый эффективный вид топлива, он обладает низкой теплотворной способностью и высокой зольностью. Единственный плюс — что он свой и его много. Но нужно понимать, что торфяные болота выполняют важнейшую водорегулирующую и водосберегающую функции. При добыче торфа болота осушают, нарушается гидрологический баланс огромных территорий, начинаются пожары. Сейчас в ряде регионов России реализуют огромные по стоимости проекты по обводнению осушенных ранее болот. Вдруг выяснилось, что именно болота имеют высокие депонирующие способности по поглощению парниковых газов, при чем именно обводненные болота, а осушенные, наоборот, их выбрасывают в атмосферу.
Можно ли у нас найти нефть?
Гипотетически можно. Практически, наверное, нельзя. Активные поиски велись в золотую пору геологоразведки — в советское время, в середине XX века. Как раз тогда в Татарстане нефть и нашли. У нас тоже искали, надеялись, что нефтяной язык татарских месторождений тянется до нас, но, увы, нет, и эти работы прекратились в 1952 году.
Гипотетически нефть у нас может быть, и даже были обнаружены нефтепроявления — битуминозные пески. Но тот объем нефти и те условия, в которых она может залегать, делают ее добычу совершенно нерентабельной. У нас страна — нефтяная сверхдержава, нет смысла продолжать искать нефть там, где её уже искали и не нашли, когда есть огромные месторождения, где ее можно добывать гораздо больше и дешевле.
На карте месторождений в Нижегородской области обозначены алмазы. Они действительно у нас есть? И связаны ли они с Пучеж-Катунским кратером (Воротиловским выступом), который, по разным версиям, может являться следствием либо взрыва вулкана, либо удара метеорита?
Алмазы образуются в условиях избыточного давления и колоссальных температур. Создать такие условия могут два обстоятельства: взрыв вулкана или падение метеорита. Есть ли у нас в Нижегородской области кратер древнего вулкана? Судя по всему, нет. Если бы явление имело место в Нижегородской области, то здесь обязательно была бы зона активного контакта двух литосферных плит, к которой обычно приурочены вулканы, да и сам вулкан был бы не единичен.
Опять же эта структура мезозойского возраста образовалась 192 млн лет назад, что, по геологическим меркам, сравнительно недавно. В случае существования вулкана мы бы обнаружили повторения этого явления в соседних регионах и у нас, но их нет. Поэтому здесь можно говорить о падении метеорита, из-за которого и образовалась астроблема (кольцевой след). Вероятно, все это и привело к образованию алмазов, но они очень мелкие и залегают на значительной глубине, крепко держатся во вмещающей породе и добывать их будет очень дорого — овчинка выделки не стоит.
Воротиловский выступ находится в Ковернинском округе. Вплоть до рубежа XX–XXI веков одна из скважин на ней была действующей, но потом ее законсервировали, и уже 20 лет там не ведутся никакие работы. Но и раньше все работы там носили скорее академический характер, чем прикладной, и выполнялись не с точки зрения добычи алмазов. Фрагмент керна оттуда хранится у нас в кабинете. Как знать, быть может, внутри него находится алмаз…
Как обстоят дела с глубокой скважиной на Воротиловском выступе и другими пробуренными объектами?
Там есть скважина глубиной 5,3 тысячи метров. У нас в области было пробурено несколько скважин, достигших кристаллического фундамента. По ним удалось установить мощность осадочного чехла в право- и левобережной части области. Сейчас все эти объекты не эксплуатируются. Интерес к ним пропадает, когда достают керн, после этого скважина подлежит консервации. Некоторые скважины представляют собой настоящие шедевры научно-технической мысли. Например, глубочайшая в мире Кольская скважина — более 12 км. Сам объект представлял собой торжество научной мысли! Никто в мире глубже не пробурил!
В Нижегородской области около реки Узолы, у деревень Воловое и Поповка, есть соленый родник. Соленость воды в нем втрое выше, чем в Мировом океане: 93 промилле (в литре воды содержится 93 грамма соли).
Количество соли в воде в роднике у деревни Воловое
В ХХ веке в этом месте была пробурена геологическая скважина, вскрывшая горизонт соленых вод; сейчас вода самоизливом идет из ствола скважины. Местные жители выкопали вокруг небольшой котлован, на дне которого оседают частички черных глин юрского периода, которые вода в небольших количествах, зато регулярно выносит из земных недр. Некоторые верят в целебные свойства воды соленого родника и черной глины, осевшей на дне котлована.
Есть ли у нас редкоземельные металлы? В каких округах были обнаружены титан-циркониевые руды? И относятся ли они к редкоземельным?
В Лукояновском округе есть Итмановское месторождение. Там — самая большая точка концентрации титан-циркониевых руд. Это не редкоземельные металлы. Такое определение касается перечня из таблицы Менделеева, насчитывающего 17 единиц, ни титан, ни циркон в него не входят. Но это редкие металлы, имеющие большое хозяйственное значение.
Их разведанные запасы у нас являются очень серьезными. Полностью, конечно, заместить наши потребности они не смогут, но их добыча внесла бы очень неплохой вклад в этом вопросе. Россыпь титан-циркониевых руд Итмановского месторождения залегает компактным пластом мощностью от 2 до 12 метров. Попытка организовать добычу предпринималась, но пока она не начата.
Что касается самих редкоземельных металлов, то их месторождений в Нижегородской области нет. Кроме того, проблема «редкоземов» заключается в том, что они залегают в руде в низких концентрациях и комбинированно, отделить один от другого тяжело, получение редкоземельных металлов сопряжено с колоссальными затратами и требует применения сложных технологий, а также оказывает крайне пагубное воздействие на окружающую среду. Китай является мировым лидером по производству и экспорту редкоземельных металлов, но взамен им пришлось пожертвовать экологической обстановкой в некоторых своих регионах.
А как насчет золота?
Как и многие другие заманчивые полезные ископаемые, в Нижегородской области оно есть практически везде, но в минимальных концентрациях. Несколько выше они на наших реках, особенно северных. Но все равно они настолько ничтожно низкие, что не стоит даже пытаться заниматься добычей. Можно потратить несколько лет своей жизни, чтобы намыть один грамм золота. Правда, мой научный руководитель, геолог Борис Исаевич Фридман до конца жизни допускал мысль, что у нас есть этот металл. Однако она была основана на гипотезе о том, что залогом богатства староверов было золото, и они умели его добывать.
Раньше в Нижегородской губернии был соляной промысел. Остались ли у нас запасы соли?
У нас есть Белбажское месторождение каменной соли на севере Ковернинского округа с прекрасным содержанием, там практически стопроцентный хлорид натрия с минимумом примесей. Были инициативы начать добычу, разрабатывались проекты, но, как и Итмановское месторождение титан-циркониевых руд, Белбажское месторождение каменной соли разрабатывать не начали. Оно имеет колоссальные запасы, но проблема в том, что соль залегает на глубине более 400 метров. Хотя у нас соль добывали в свое время на знаменитом Балахнинском усолье, но тогда и соляные бунты случались, потому что соль стоила очень дорого, и даже незначительная по нынешним меркам добыча могла считаться рентабельной.
Хочется еще узнать про сейсмоопасность в Нижегородской области. Насколько велик риск землетрясений?
Трясет регулярно. Известны упоминания о «трясунах» в летописях. В 2001 году у нас было землетрясение, в домах качались люстры, потом еще было подобное спустя несколько лет. Но у нас землетрясения довольно слабые, обычно 2 или 3 балла, а здания и сооружения, которые строятся на равнинной части, рассчитаны на 7–8 баллов, то есть запас прочности серьезный.
Землетрясения происходят в результате коротких резких смещений контактирующих друг с другом блоков земной коры. Наиболее активно — в зоне контакта литосферных плит: например, на Кавказе, но это более 1000 км от нас, поэтому до Нижегородской области кавказские землетрясения доносятся отголосками, которые прокатываются по литосферной плите.
Вторая категория землетрясений, которые у нас возможны — это локального или техногенного характера. Например, от взрыва или просадки грунта в результате наполнения водой чаши водохранилища, но, что касается последнего, то у нас таких прецедентов не было, хотя на других территориях подобное возникало при заполнении водохранилищ. Кроме того, возможны локальные слабые землетрясения в результате схода оползней, карстовых провалов. Землетрясений тектонической природы в Нижегородской области нет.
