В поисках дна. Исследование озера Бездонного в Солнечногорском районе

Время прочтения: 6 минут(ы)

В Солнечногорском районе, в долине реки Сестры, расположен природный заказник «Озеро Вертлино и его котловина». В научной среде уже более ста лет обсуждается вопрос о генезисе озера, получившего народное название «Бездонное», его глубине и характере рельефа дна. О «бездонности» этого озера существуют различные легенды и предания, некоторые исследователи отмечают его большую глубину и приводят значения порядка 60-70 м. Однако, до сих пор никаких систематических инструментальных измерений глубины озера Бездонного не проводилось, а также нет научно обоснованного объяснения происхождения самой озёрной котловины. С целью поиска ответов на вышеупомянутые вопросы Солнечногорское отделение МОО ВООПИиК инициировало работу по изучению рельефа дна Бездонного озера. В результате проведенных в 2018 году полевых исследований был составлен отчет. Научным руководителем работ выступил старший научный сотрудник ВИНИТИ РАН, кандидат географических наук, М.Е. Левинтов.

Надпись на знаменитом Тмутараканском камне гласит: «В лето 6576 (1068) индикта 6 Глеб князь мерил море по льду от Тмутаракани до Корчева». Работы проходили зимой 1067/1068 годов (ровно 950 лет назад) и были первыми гидрографическими исследованиями в нашей стране. Известный учёный Алексей Николаевич Оленин (1763 – 1843) расшифровал эту надпись и этим заложил основы отечественной эпиграфики. Ему принадлежало родовое поместье – село Богородское в Клинском уезде Московской губернии (сейчас на его месте, в 4,2 км по прямой от Бездонного озера, расположен военный городок «Тимоново»). Его сын, Алексей Алексеевич, унаследовал село Богородское. За жестокое обращение со своими крепостными А.А. Оленин был убит ими в 1854 г.

Таким образом, начатые 17 марта 2018 г. полевые гидрографические исследования на озере Бездонном имеют некоторую опосредованную историческую связь и с тем событием, которому посвящена эта заметка.

Путеводитель по Солнечногорью интригует:

«Подойти к озеру можно только в одном месте, по гати, проложенной от шоссе. Многолетними слоями идет она через болото. Ступаешь по тропе, которая качается и дышит под ногами, и ощущаешь, что приближаешься к неразгаданной тайне. Никто пока не может точно сказать, какова глубина озера».

Чтобы попытаться научными методами приблизиться к разгадке, нужно последовательно рассмотреть местоположение и характеристику объекта, попытаться установить его возраст и лишь после этого перейти к рассуждениям о генезисе (происхождении) озёрной ванны Бездонного.

Характеристика объекта

Озеро расположено примерно в 780 м к северу от окраины села Вертлино, в 1240 м к югу от окраины деревни Сергеевки, справа от Таракановского шоссе, если ехать из Солнечногорска. Координаты центра озера, определённые с помощью геоинформационной системы Google Earth, составляют 56°14’23,2″ c.ш. и 36°58’24,7″ в.д. Урез водного зеркала озера по данным Google Earth и по материалам топографической карты масштаба 1:50.000 имеет высоту над уровнем океана 179 м. Форма зеркала озера – почти идеально круглая. Диаметр этого «круга» – 170-180 м. Площадь озера – порядка 2,4 га.

Точных сведений о глубине озера, характере рельефа его дна и стратификации (разделении на слои) его водной массы нет. Существует предание, что ещё Д.И. Менделеев, живший в имении неподалеку, пытался при помощи веревки с грузом на конце определить эти параметры, но его 97-метровая верёвка так и не достигла дна. Уже в наши дни дайверы при помощи современного оборудования и снаряжения пытались определить глубину озера, но при погружении на глубину 4,5 метра встретили слой уплотнения, связанного с насыщением воды органическими и минеральными илистыми частицами (так называемое «ложное дно»). Их как бы выталкивало гидростатически из этого горизонта. Как сообщает Интернет, солнечногорский краевед Ф.И. Желудев не единожды производил измерение глубин, и эти промеры обычно приносили невероятный разброс: «В одной части озера лот может уйти на 70 метров, в другой — опуститься на 100».

Озеро расположено на поверхности 1-ой надпойменной левобережной террасы долины р. Сестры. Морфологических следов поверхностной гидрологической связи в прошлом или в настоящем между двумя водными объектами (оз. Бездонным и р. Сестрой), таких как палео-протоки, палео-русла, не наблюдается.

Вокруг озера произрастает плотная древесная, в основном лиственная растительность. В нижнем ярусе растительного покрова господствуют кустарниковые, кустарничковые и травянистые растения, характерные для верховых болот, в том числе и сфагновые мхи. Берега озера очень топкие. Зеркало воды находится на том же гипсометрическом уровне, что и окружающая его поверхность первой надпойменной террасы. Такое впечатление, что вода озера стремится разлиться по окружающему пространству.

Геоморфологическая позиция озера может также служить ключом к разгадке тайны его происхождения. На этот счёт существует целый ряд гипотез, начиная от поэтически-романтической версии А. Блока («отдушина океана») и кончая теми, что базируются на наиболее современных научных представлениях.

Ледниковая гипотеза. Котловина озера Бездонного сформирована на поверхности надпойменной террасы, связанной с аллювиальной (речной) аккумуляцией в позднем плейстоцене, и по этой причине не может быть отнесена к котловинам ледникового происхождения. Классические ледниковые озёра либо возникают в областях экзарационной ледниковой деятельности (выпахивание) за пределами горных стран, либо локализованы в горных странах в глубоких долинах, образованных горно-долинными ледниками, либо формируются в неровностях поверхности в областях неравномерной ледниковой аккумуляции регионов, испытавших воздействие материкового оледенения. Ни один из этих ледниковых агентов рельефообразования не участвовал в создании котловины озера Бездонного.

Термокарстовая гипотеза. Такие водные объекты распространены в областях развития многолетнемёрзлых пород. Котловины термокарстовых озёр, как правило, имеют неправильную, иногда овальную форму в плане, мало изрезанные берега и незначительные глубины. Образно говоря, это огромные лужи на поверхности Земли. Первое, что заставляет отвергнуть эту гипотезу, представленную в Википедии – значительная предполагаемая глубина озера (чаще всего пока встречается цифра 60 м) в соотношении с его линейными размерами на поверхности (порядка 170-180 м). Трудно представить, что в точке современной локализации озера со времён деградации последнего материкового покрова (примерно 120 тыс. лет назад), в толще рыхлых горных пород существовало единичное на всю округу тело, образованное ископаемым льдом, форма которого имела бы вид цилиндра высотой 60 м и диаметром примерно 170 м. Вспоминая сравнение с лужей, такая форма котловины озера более похожа на колодец. Указаний в научной литературе о наличии термокарстовых озёр в пределах Солнечногорского района автору этой статьи вообще не известно. Во-вторых, для областей развития поверхностного термокарста характерна множественность подобного рода объектов, формирующих характерный озёрно-болотный ландшафт на очень значительных по размерам площадях, что также не наблюдается. Это только в Миргороде у Гоголя была такая единственно-уникальная лужа. В-третьих, Солнечногорский район весьма значительно удалён (более 1500 км) от южной границы современного распространения многолетнемёрзлых пород в Европейской части России, в пределах которых возможен термокарст.

Карстово-провальная гипотеза, согласно которой озёрная ванна возникла в результате провала горных пород, залегающих над сформированной в толще карстующихся пород пустотой, вроде бы всем хороша, кроме одного важного аргумента: эти карстующихся породы в районе озера Бездонного залегают довольно глубоко, на глубине около 150-170 м. Даже в случае возникновения такой огромной карстовой полости в верхних частях земной коры под воздействием бокового горного давления такой колодец быстро бы заполнился окружающими горными породами. Несмотря на то, что эта гипотеза представляется автору наиболее вероятной, отнесём её пока к числу предполагаемых.

Ударно-метеоритная гипотеза происхождения рассматриваемой озёрной ванны была бы очень убедительной, если бы вокруг озера сохранились следы выброса горных пород в форме валов, образование которых неизбежно при ударе метеорита о земную поверхность, сложенную рыхлыми четвертичными осадками. Тут легко использовать сравнения с поверхностью Луны, где такие структуры имеются в большом количестве.

Газово-плюмовая гипотеза навеяна с одной стороны знаменитыми Сасовскими взрывами на востоке Рязанской области 12 апреля 1991 г. и 28 июня 1992 г., приведшими к образованию воронок с характерными валами вокруг них, а с другой стороны — обнаружением летом 2014 г. в Ямало-Ненецком автономном округе нескольких глубоких кратеров типа воронки взрыва с характерным бруствером из выброшенной породы. Специалисты, обследовавшие эти необычные объекты, считают наиболее вероятной причиной их образования взрывы газа, всплывающего огромными пузырями (плюмами) из верхней части земной коры. Это очень необычная версия, но ей противоречит отсутствие вокруг озера «бруствера» из выброшенной породы.

Предварительно можно пока ответить только на один загадочный вопрос – о возможной природе образования «ложного дна» или мощного придонного слоя сапропелевых отложений в толще воды Бездонного. Вокруг озера произрастает лес, преимущественно мелколиственный. Продуктивность его листового опада оценивается в 350 г/м2 или 3,5 т/га в год. Озеро Бездонное, находясь в аэродинамической тени окружающего его растительного сообщества, является естественным концентратором его листового опада. Таким образом, можно предположить, что в него ежегодно поступает до 8-10 тонн листового опада, имеющего зольность порядка 5%. Иными словами только окружающие озеро растительные сообщества «обогащают» его ежегодно почти полутонной минеральных веществ. Кроме того, в озеро поступает пыль, выпадающая из атмосферного воздуха. Интенсивность этого процесса оценивается цифрой 5 г/м2 в год или 500 кг/га в год, а для всего озера — 1200 кг/год. Листовой опад, попадая осенью в озеро, за зиму теряет плавучесть и опускается слоями на более низкие горизонты. Этому опусканию вниз препятствует большая плотность воды там, а способствует накопление выпадающей пыли. Каждый новый ежегодный слой при погружении ложится на предыдущий, создавая эффект «ложного дна». Истинное дно у озёр всегда сложено минеральными образованиями. «Ложное дно» или толща продуктов сапропелевой аккумуляции подчиняется законам гравитации и их «тянет» в прямом и переносном смыслах к центру Земли. Вода, как практически несжимаемое физическое тело, прорывает «окна» в толще ложного дна и устремляется вверх, создавая иллюзию подводных ключей, отмеченную ранее дайверами.

Таковы были исходные данные и гипотезы, которые были в распоряжении исследовательской группы перед проведением зимних полевых работ в марте 2018 г.

Организация и проведение работ

Министерство экологии и природопользования Московской области, рассмотрев представленную Солнечногорским районным отделением ВООПИиК программу научных работ, 17 октября 2017 г. дало разрешение на их проведение в пределах Особо охраняемой природной территории «Озеро Вертлино и его котловина» (так именуется этот объект в областном реестре ООПТ).

Работы проводились силами краеведов Солнечногорского района. На полевом этапе в них приняли участие Михаил Вячеславович Воробьёв, Александр Валериевич Дьяков, Андрей Анатольевич Завгородний, Михаил Евгеньевич Левинтов и Игорь Сергеевич Утёнков.

Для проведения полевых работ было выбрано зимнее время, а необходимым условием стало наличие достаточно прочного ледового покрова (для чего пришлось дожидаться периода его максимальной мощности). Это обеспечивало возможность позиционировать измерительный прибор (лот-линь) не на плавсредстве, которое трудно удержать на точке наблюдения, а в строго определённом месте, которое легко привязать координатно. Это также даёт возможность любому желающему по координатам проверить все наблюдения.

Участниками исследований был спроектирован и собран специальный переносимый измерительный агрегат, выполненный из сплава алюминия. На барабан ворота была намотана верёвка из синтетического материала с разметкой через каждые 10 м. Общая длина её составила 200 м. Сам измерительный снаряд-зонд был подготовлен в двух модификациях – малого веса для измерения мощности водяной толщи в озере. Для этого использовался строительный цилиндрический отвес весом 0,8 кг и основной, в качестве которого был приспособлен лом строительный диаметром 2,5 см, длиной 1,25 м, весом 4,55 кг – для зондирования мощности органических образований ниже толщи воды.

Основной объём полевых исследований был осуществлён 17 марта, дополнительный – 25 марта 2018 г. Разведочная сеть, сформированная 17 марта, была представлена двумя профилями, ориентированными с северо-запада на юго-восток (профиль «А», 10 лунок/точек измерений, расстояние между крайними точками 147 м), и с северо-востока на юго-запад (профиль «Б», 11 лунок, расстояние между крайними точками 131 м). В среднем через каждые 13,2 м по профилю во льду были пробурены разведочные лунки, через которые осуществлялись измерения. 25 марта проводилось контрольно-увязочное бурение в центрах образовавшихся от пересечения разведочных профилей секторов и у берегов озера (6 измерений). Геодезическая привязка каждой разведочной лунки осуществлялась при помощи GPS-навигатора, встроенного в смартфон Samsung Galaxy А5 2017, при помощи программного модуля «Моя GPS-позиция», что обеспечивало достаточную точность геолокации. Работы заняли 5 часов и проходили в условиях морозной ясной маловетреной погоды.

Методика проведения измерений позволяла определить зондом малого веса мощность водной массы подо льдом. Во втором измерении в лунку спускался основной снаряд-зонд, который в силу своих конструктивных особенностей и веса смог проникать в толщу подстилающих водную массу органических образований на некоторую глубину. Спуски основного снаряда на каждой лунке повторялись не менее 3 раз, а в особых случаях повторялись 10 раз и более. Таким способом определялась мощность подстилающих водную толщу масс органического происхождения.

Ледяной покров на озере предварительно был обследован 21 января 2018 г., но его мощности (17 см) оказалась недостаточными для безопасного ведения полевых работ. В ходе работ 17 марта установлено, что мощность ледяного покрова на озере составила порядка 40 см. Структура льда и характер его поверхности изменялся в направлении с запада на восток.

Предварительные результаты показали, что:

1. Выполнение озёрной ванны имеет, по крайней мере, двухчленное строение: под толщей воды повсеместно залегают скопления органических сильно преобразованных торфоподобных масс.
2. Мощность толщи воды / глубина поверхности подстилающих органических накоплений в точках её измерения составила от 3,6 м (точка 11, профиль «Б») до 6,3 м (точка 8, профиль «Б»). Средняя величина этого показателя 5,12 м. Причём она одинакова при определении её как по профилю «А», так и по профилю «Б». Наблюдается плавное повышение этого показателя от берегов озера, где она составляет величины от 3,6 до 4,5 м, к центральной части озера, где она в четырёх случаях превысила 6 м. Таким образом, эта блюдцеобразная поверхность сочленяется с окружающей озеро поверхностью надпойменной террасы реки Сестры через приглубые, обрывистые клифоподобные берега, что отмечалось и в сообщениях дайверов, ранее проводивших здесь обследования озера.
3. Подстилает водную толщу по всему зеркалу озера масса плотных торфоподобных органических образований характерного темно-коричневого цвета, без запаха. Разрывов сплошности в них (так называемых «окон») не установлено. Консистенция их различается от гелеподобного состояния до полуразложившихся масс с различимыми структурными морфологическими элементами растительных остатков (как правило, у берегов, и цвет её при этом становится светлее). При подъёме основного зонда во всех точках наблюдения в приповерхностном слое воды в лунках всегда наблюдалось помутнение воды, приобретение ею характерного коричневого цвета, что объясняется смывом с поверхности лома прилипших к нему частиц обследуемого вещества.

Исходя из анализа глубин поверхности торфоподобных накоплений, определявшихся малым грузом, поверхность кровли подстилающих органических масс имеет блюдцеобразную форму с амплитудой не менее 2,7 м, при ширине в 150-180 м, что соответствует уклону 0,0354 (чуть более 2°). В отдельных лунках при измерениях основным снарядом наблюдались выделения пузырьков газа (предположительно метана, так называемого «болотного газа»).

Установленная, но не полная (так как ни в одном случае основной снаряд не достиг минеральных образований, что было бы заметно по его рабочему концу, и не перешёл в режим свободного погружения в водную толщу) вскрытая мощность органических накоплений достигает 5,03 м (лунка 7 на профиле «Б»), падая у берегов до 1,0 м, в среднем 2,68 м.

Отмечено, что механическое погружение основного снаряда под действием гравитационных сил даже при многократных повторениях этой операции на одной и той же станции измерений сильно затруднено и даёт весьма малый эффект (первые десятки см увеличения глубины проникновения). Отмечалась также необходимость прикладывания весьма значительных усилий и использование ворота для подъема основного снаряда из органической толщи, который там как бы залипал.

Полученный опыт показал:

1. Правильность выбора использованной методики работ (в зимнее время, со льда, механическими средствами, с использованием GPS-навигации, зондами двух модификаций).
2. Ограниченную работоспособность для решения поставленной задачи созданного измерительного агрегата, простоту работы с ним, мобильность его перемещения в ручном режиме.
3. Допустимые по времени трудозатраты на проведение работ. 21 точка измерений была обработана за 5 часов пребывания на льду с учетом затрат на технологическую подготовку, два короткие перерыва для отдыха и обогрева. Показана возможность работы в таких погодных условиях без разжигания костров и использования иных способов обогрева, кроме горячего чая, что было предопределено особым статусом объекта и Программой работ.
4. Установлено, что по данным прямых измерений неполная глубина озера Бездонного составляет не менее 11,15 м.
5. Выполнение озерной котловины отличается пространственной однородностью и представлено по результатам проведённых работ водной толщей мощностью до 6,3 м и подстилающими её скоплениями органических масс, вскрытой мощностью до 5,03 м.

Предварительные выводы:

1. Глубина озера не установлена.
2. Технология определения глубины дна в точках разведочной сети должна быть усовершенствована.
3. Остаётся открытым вопрос о залегающих ниже органических скоплений геологических образованиях. Если это будет вода, то тогда вскрытые органические массы можно рассматривать как «ложное дно». Если там окажутся минеральные накопления, то тогда будет установлено положение и глубина истинного дна озера.
4. Новых материалов, неопровержимо подтверждающих ту или иную гипотезу генезиса озера, пока не получено. Тем не менее, наиболее обоснованной представляется гипотеза о карстовом происхождении озера.
5. Есть все основания считать, что сообщения о якобы имевших место находках здесь каких-то предметов нелокального происхождения, всплывших из глубин озера, относятся к мифическим и/или к области поэтических легенд.

Проект «Бездонное озеро» открывает природно-географическое направление в работе Солнечногорского районного отделения ВООПИиК. Его участники планируют продолжить исследования, чтобы получить полные и достоверные сведения об особенностях строения озёрной котловины и её выполнения, на основании чего обосновать гипотезу о том или ином её происхождении.

Источник: https://movoopik.com/