№ 8, 2003 г.
Причины катастрофических подвижек пульсирующих ледников (в том числе схода ледника Колка в Северной Осетии 20 сентября 2002 г.) и возможности их предсказания не так давно обсуждались в нашем журнале [1]. В конце апреля в телевизионной программе “Независимое расследование” на ТВС поднимался вопрос о том, кто виноват в случившейся трагедии на Северном Кавказе (погибло более 100 человек, уничтожены сравнительно недавно построенный поселок Нижний Кармадон и несколько баз отдыха). В эмоциональных выступлениях родственников погибших проскальзывала мысль, что ответственность должны нести специалисты, которые не предупредили заранее о грозящей людям беде, поскольку прогноз наступления ледника (2030 г.) был неверным. Никто, однако, не вспомнил о том, что 60-летний период после подвижки 1969 г. был назван лишь временем для накопления ледником критической массы при неизменных внешних условиях. А подвижку 2002 г. спровоцировали экстремальные природные события, предсказать которые за 30 лет невозможно, как нельзя прогнозировать задолго, например, извержения вулканов или землетрясения. Заметить заранее надвигавшуюся катастрофу можно было бы лишь при грамотном мониторинге, который проводился ежегодно в 70-80-х годах, а позже отсутствовал по причинам экономического характера. Мы попросили подробнее рассказать о Колке гляциологов, которые прежде работали в этом районе и проанализировали материалы, имеющие отношение к подвижкам этого ледника.
 
© В.М.Котляков, О.В.Рототаева

Ледниковая катастрофа на Северном Кавказе

В.М.Котляков, О.В.Рототаева

Владимир Михайлович Котляков, академик, директор Института географии РАН.
Оксана Васильевна Рототаева, кандидат географических наук,
старший научный сотрудник отдела гляциологии того же института.

Известно, что главное отличие пульсирующих ледников от обычных - неустойчивость динамического режима, вызванная их строением (прежде всего морфологией), особенностями питания и характером стока, который чаще всего затруднен либо на всем протяжении, либо на определенном участке. Это вызывает подпруживание движущегося льда, который в течение многих лет накапливается перед препятствием, наращивая массу до определенного критического объема. Когда тормозящие силы не могут противостоять сдвигающим, происходит резкая разрядка напряжения, ледник продвигается.

Впервые следы неожиданных наступаний ледников были отмечены в Альпах в ХVI-ХVII вв. В начале XIX в. при строительстве Военно-Грузинской дороги русские инженеры столкнулись с завалами в Дарьяльском ущелье - их оставили подвижки ледников Казбека. В дальнейшем такие сведения накапливались, но фиксировались лишь конечные результаты, а начало и развитие оставались неизвестными.

Пульсирующие ледники стали предметом детальных исследований начиная с 1960-х годов - сначала на Памире [2] (катастрофическая подвижка с прорывом подпруженного озера в 1963 г.), а потом на Кавказе, когда в конце 1969 г. неожиданно тронулся ледник Колка, расположенный на северном склоне Казбек-Джимарайского массива в истоках р.Геналдон (бассейн Терека). Здесь в течение девяти лет вела подробные исследования экспедиция Института географии АН СССР [3].

Подвижки прошлого

Ледников в бассейне Геналдона немного, самый крупный - Майли, круто спускающийся от фирновых полей Казбека и образующий в среднем течении мощный ледопад (площадь 6.8 км2, длина 6.4 км). Слева от него в пологом каре расположен второй по величине, карово-долинный, с асимметричным питанием - ледник Колка. Правый скалистый склон его крут и поднимается на 1200-1500 м. В верхней его части, с гребня на высотах 4000-4700 м спускаются разорванные трещинами участки фирновых полей и висячие ледники. Снежные лавины, обвалы фирна и льда в течение всего года служат источником питания Колки.

В спокойные периоды между подвижками длина ледника - 3130 м и площадь 2.47 км2, а вместе с висячими ледниками - 3.74 км2. Его конец в такое время лежит на высоте около 3000 м (так было при стабильном его положении в конце 20-х годов). Тыловая часть под крутыми стенами цирка поднимается до 3450 м. Пологая и довольно ровная поверхность забронирована сплошным моренным чехлом, источником которого служит обломочный материал, обильно поступающий с окрестных скальных склонов. Более двух третей поверхности в области абляции (расхода) полностью защищены от таяния слоем морены толщиной до 1 м. Вдоль всего левого края тянется высокий вал береговой морены, играющий в жизни ледника важную роль, затрудняя отток льда, поступающего с правого борта, вниз по долине.

Таким образом, само строение ледника - малые уклоны и переуглубления в ложе, упор стекающего льда в сдерживающий левый борт и последующий крутой разворот линий тока, широкая чаша цирка с относительно узким выходом, массивный, полого залегающий язык пассивного льда с нарастающим во времени моренным чехлом, резко снижающим таяние, - все это вызывает постоянное подпруживание льда, накопление избыточных масс и нарастающее напряжение сдвигающих сил. Расчеты показали, что в 50-60-х годах, т.е. до подвижки 1969 г., постоянный положительный баланс массы Колки обеспечивал ежегодное увеличение массы на 1-1.3 млн т [3].

Хотя при достижении критической массы разгрузка льда неизбежна, характер ее может быть различным. Так, подвижка 1969 г. развивалась постепенно. Продвижение фронта началось 28 сентября, а 4 октября ледник достиг края Майли, пройдя за шесть суток 1300 м. К концу октября активность Колки резко упала, но в начале ноября он возобновил мощное наступание, взломав лед на конце Майли и частично втянув его в движение. Повернув вниз по долине, масса раздробленного льда толщиной 100-130 м перекрыла Верхнекармадонские источники и, наступая со скоростью 20-50 м/сут, заполнила верховье долины Геналдона и остановилась в начале января 1970 г. на отметке 1975 м над ур.м. Таким образом, с конца сентября ледник увеличил длину на 4100 м и спустился на 800 м.

Подвижка 1969 г. достигла наибольшего развития в зимнее время, когда количество талой воды в бассейне было минимальным, что определило спокойный ход событий.

Иной сценарий имела Геналдонская катастрофа 3 июля 1902 г., в разгар жаркого лета. Температура воздуха во Владикавказском округе во второй половине июня превышала норму на 2.7°С. В июне и первых числах июля прошли сильные ливни. В бассейне скопилось большое количество талой и дождевой воды. Развитие события началось, как и при пульсации 1969 г., продвижением языка Колки. Треск и грохот был слышен на Верхнекармадонских источниках с середины июня, а р.Геналдон временами превращалась в поток черной грязи [4]. В конце июня конец ледника, изрезанный трещинами, уже был виден в узком ущелье слева от Майли, и часть его обвалилась, запрудив на время реку. Катастрофа произошла, когда ледяной выброс, превратившийся в пульпу из льда, воды и морены, в считанные минуты пронесся сокрушительным селем. Он промчался по долине до створа аула Тменикау, расположенного высоко на склоне.

Язык ледника Колка после подвижки 1969-1970 гг. Фото К.П.Рототаева

Ледовый выброс Колки в 1902г. Видны старые башни на склоне близ аула Тменикау.
Фото 1902 г. Из архива Северо-Осетинского краеведческого музея

В это время в верховьях ледник продолжал наступать, заполнив собой все ущелье и набирая воду. Вторая волна селя прошла 6 июля, а ночью произошел новый выброс скопившейся в завале воды. В результате дно долины оказалось под массой льда и камней на протяжении 9 км. Толщина завала достигала 50 м, а на склоне долины в районе Верхнекармадонских источников были отмечены следы “волны” прошедшего селя на высоте до 100 м. Нижняя граница ледникового выброса сейчас отмечена на пойме несколькими крупными валунами, каждый размером с небольшой дом.

Таким образом, в обоих случаях подвижка развивалась постепенно, в несколько этапов, и лишь финал ее был различным. Исследователи того времени, еще ничего не зная о пульсирующих ледниках, высказывали предположение, что это были обвалы ледяных потоков на крутом правом склоне, нижние концы которых упирались в Колку. В результате очень сильного таяния предыдущих лет его толщина стала быстро уменьшаться, а боковые ледники, не имея опоры внизу, должны были свалиться [4].

Суммарный объем льда, выброшенного в долину, а также застрявшего выше, в узком ущелье Колки, в 1902 г., оценен в 100-110 млн м3, а в 1969 г. - не превышал 80 млн м3. Скорость движения фронта составляла 60-70 км/ч, а на коротком прорывном участке, возможно, превышала 100 км/ч.

Совершенно очевидно, что подобные катастрофы происходили здесь и прежде. В литературе упоминается ледниковый выброс 1835 г. Все старые аулы в Кармадонской долине, в отличие от других долин Кавказа, располагаются не на самом удобном месте, днище, а на склонах или даже гребнях ближайших хребтов (селения Тменикау, Кани, Старая Саниба). Это, безусловно, связано с известной населению с давних времен опасностью ледниковых катастроф (которая в последние годы оказалась забытой: поселки достраивались и на днище ущелья).

Исследования экспедиции 70-х годов в долине р.Геналдон позволили установить следы еще одной - более старой и более крупной ледниковой подвижки. Это - выбросы льда, запиравшего долину перед выходом реки в Кармадонскую котловину, и мощного селя, прорвавшего эту плотину.

Здесь к левому склону прислонен крупный массив с бугристой поверхностью, сложенный грубым несортированным материалом с обломками пород, вынесенных из верхней зоны гор. Его граница поднимается над рекой до 70 м, выше по долине - до 50 м.

Плотина впоследствии была прорвана водой. Образовался мощный сель или серия селей, заваливших дно котловины, по которому веером расходятся длинные прерывистые гряды вынесенного материала вплоть до входа в ущелье Скалистого хребта. Сель перекрывал р.Кауридон (боковой приток Геналдона), которая промыла под склоном новое временное русло, а также сформировал поверхность 10-метровой террасы ниже завала. В ущелье Скалистого хребта, в углублениях отвесных скал в 10 м над рекой, сохранились “примазки” грубообломочного темного материала.

20 лет назад один из исследователей Колки, К.П.Рототаев, считал, что турбулентно-вязкий ледовый сель со значительным водосодержанием, подобный выбросу 1902 г., в современных условиях может, по-видимому, достигать выхода в Кармадонскую котловину. Сель обеспечивает отрыв масс от основного ледника и последующие скопления за ним прорывающихся вод. При еще больших скоростях движения он способен достигать Скалистого хребта и даже проникать в ущелье, образуя крупные заторы. При этом волна может “взбегать” на склоны при поворотах долины, сель интенсивно обогащается обломочным материалом склонов и поймы, становится еще более активным. Особенно сильно он должен разгружаться в пределах Кармадонской котловины, частично Скалистого хребта и на Гизельском участке [3]. Катастрофа именно такого масштаба и по такому сценарию разразилась в долине р.Геналдон в наши дни.
 

Каменно-ледовый завал перед грядой Скалистого хребта в начале октября. Справа - вход в ущелье.
В центре на склоне старое село Нижнее Кани, левее дома пос.Кармадон.Фото Я.Д.Муравьева

За несколько минут ледник обрушил в Кармадонскую котловину миллионы тонн льда и камней.Фото из фондов МЧС

Пойма р.Гизельдон ниже ущелья после схода геналдонского селя. Фото И.В.Галушкина

20 сентября 2002 г. огромные массы льда, воды и камней стремительно пронеслись вниз по долине и остановились перед грядой Скалистого хребта, образовав завал на протяжении 4 км. Лед проник и в начало теснины, завалив оба входа в тоннель на автодороге. Дальше вниз по ущелью еще на 12 км пронесся водно-грязевой сель с глыбами льда, причиняя дальнейшие разрушения. Вдоль краев завала, на контакте со склонами, и особенно в тыловой его части видно множество мелких и крупных озер - массив был насыщен водой. Через несколько дней вода начала “пропиливать” каналы вдоль краев завала.

В боковой долине р.Кауридон, близ селения Старая Саниба, возникло озеро, которое подтопило дома, построенные в последние годы близ реки вопреки старым традициям. В первые дни его уровень возрастал со скоростью 2 м/сут, а в октябре стал уменьшаться до 10-30 см/сут. Так продолжалось и месяц спустя после ледникового выброса.

Поселок Нижний Кармадон был полностью снесен. Здесь, в тыловой части, завал покрыл левый склон долины не менее чем на 50 м. У стен Скалистого хребта, по предварительным оценкам, высота завала достигала 100 м. Вдоль всей долины Геналдона, начиная с самых ее верховьев, рыхлые отложения в нижней части склонов были сорваны. Масса селя шла по долине, оставляя на высоте более 100-140 м над рекой глыбы льда и каменного материала.

Такой увидели свою долину утром 21 сентября жители Кармадона. Внизу, на пойме еще вчера был поселок Нижний Кармадон. Фото из фондов МЧС

Спасательные работы начались с первого дня. Фото из фондов МЧС

Самая неожиданная картина открылась в цирке Колки. Оказалось, что ледник ушел из своего вместилища полностью, оставив обнаженным скальное ложе, внутренний склон левой морены и продольный уступ снежно-ледяных толщ вдоль подножия правого, питающего борта. Причем ушел с огромной скоростью - буквально вылетел на ледник Майли; как видно по следам, язык Майли оказался почти неповрежденным, а правый борт долины над ним ободран. Такое не фиксировали еще нигде в мире, тем более что ледник не был висячим, а располагался в цирке и имел небольшой уклон поверхности (порядка 7-9°С).

Совершенно очевидно, что подобное могло случиться лишь при накоплении под ледником большого количества воды. Такому накоплению способствовало аномальное таяние льда и снега в высокогорной зоне Кавказа в течение предшествовавших четырех лет, что вызвано продолжительными периодами с высокими температурами воздуха в условиях устойчивых антициклонов. Лето 2002 г. было особенно дождливым (вспомним обширные наводнения в Ставропольском крае, Северной Осетии и Ингушетии), так что в бассейне ледника, и особенно в рыхлых толщах, накопилось необычно много воды. Однако и это кажется недостаточным для такой резкой реакции, хотя, по-видимому, обилие воды на окружающих склонах и в толще самого ледника подготовило его к дальнейшему катастрофическому развитию событий.

Судя по прошлым событиям, резкие подвижки Колки происходили через 60-70 лет, а в последнем случае прошло немногим более 30. Однако 70-летний период нельзя считать абсолютно достоверным, поскольку в 30-40-е годы наблюдений за ледником не было, как и во второй половине XIX в. Во всяком случае, катастрофических событий в долине Геналдона не случалось.

Ускорить подвижку 2002 г. могли изменившиеся внешние условия. Высказывалось мнение, что спровоцировать пульсацию ледника могло землетрясение, но исследования на Аляске показали, что даже сильные подземные толчки не могут повлиять на сдвиг пульсирующих ледников, если они еще не готовы к подвижке. Добавим к этому, что, по данным сейсмологов, никаких землетрясений на Северном Кавказе в предшествовавшие этой подвижке дни не было. Ранее, 22 августа, сейсмостанция Цей, расположенная недалеко от района катастрофы, зарегистрировала землетрясение с эпицентром в 70 км к северо-северо-западу от г.Джимарайхох. Его эффект в Нальчике и Владикавказе составил 3 балла. Землетрясение на Черноморском побережье Кавказа 20 сентября силой в эпицентре 2-3 балла на сейсмограммах станции Цей не отразилось.

Еще одной причиной катастрофы в долине р.Гизельдон многие считают обвал льда в верховьях Колки. Ледяной обрыв был зафиксирован группой Министерства по чрезвычайным ситуациям РФ при первом же облете после подвижки. Однако альпинисты из Краснодара, которые поднимались на Колку 28 августа - 4 сентября (но бывали здесь неоднократно и в прошлые годы), были поражены непрекращавшимися обвалами горной породы и висячего льда именно в этом месте - в тылу правого борта. Стоял непрерывный грохот, и склон менялся буквально на глазах. На их снимках видно, что обрыв, зафиксированный 20 сентября, в то время уже почти полностью сформировался. Этот материал, вероятно, значительно увеличил нагрузку на ледник и толщину моренного чехла. Поверхность в тыловой части ледника, по их наблюдениям, превысила левую береговую морену, и в краевую ложбину стал сбрасываться лед. Еще раньше, 28 июня, другая группа наблюдала падение каменных обломков и льда с правого склона. Так что обвалы начались задолго до подвижки, и обрыв льда, замеченный на гребне, сформировался не за один раз.

Верховья Геналдона после срыва ледника Колка.
Справа - цирк и его пустое днище. В нижней части - язык ледника Майли.
Здесь и далее фото И.В.Галушкина

Участок обвала висячего льда и горной породы с гребня Джимарай-Майли.

Обвалы на этом склоне происходят постоянно летом и зимой, днем и ночью, это основной способ питания ледника. Они не могут влиять на его движение, пока он остается “сухим”. Главное условие - большое количество воды в бассейне ледника, и прежде всего в нем самом.

Внешних признаков готовности пульсирующего ледника к подвижке немало, они были хорошо выражены на Колке и в 1969, и в 1902 гг., когда его поверхность повышалась и покрывалась трещинами. Лед начинал переваливать через гребень левой морены, особенно в тыловой части ледника. Его фронт, до того медленно наступавший, ускорял продвижение, разбивался на блоки и входил в узкое ущелье слева от языка Майли.

Схема последствий катастрофической подвижки ледника Колка 20 сентября 2002 г.

Мы получили космический снимок, сделанный с борта Международной космической станции 13 августа 2002 г., т.е. за 38 дней до подвижки. В это время поверхность языка еще не достигала достаточно высокого уровня, трещин не видно, конец ледника скрыт под мореной. К сожалению, видна лишь его нижняя половина, и не ясно, что происходит в верхней части. Эти данные дополняются наблюдениями уже упомянутой группы альпинистов. На снимке в районе конца ледника видна серия из 4-5 дугообразных валов, следующих друг за другом на протяжении 0.5 км. Наш коллега, заведующий отделом дистанционного зондирования Л.В.Десинов полагает, что они могут отмечать уже активизировавшийся фронт, однако это не очевидно. Альпинисты, побывавшие на Колке в августе - начале сентября, отметили появление новых озер близ конца ледника и свежий сход нескольких селей, в том числе со льдом из ущелья Колки. Это говорит о большом количестве воды, скопившейся под ледником и сыгравшей, вероятно, решающую роль в его срыве. Об этом же свидетельствует и почти неповрежденная поверхность языка Майли, на середину которого “выскочил” Колка.

На снимке, сделанном через месяц, 17 октября 2002 г., с борта Международной космической станции, на правом склоне, уже запорошенном снегом, видны черные полосы продолжающихся обвалов.

Время и продолжительность катастрофы известны достаточно точно. 20 сентября, в 20 ч 08 мин, на всех сейсмостанциях Северной Осетии отмечены колебания, не характерные для землетрясений; они продолжались около 3.5 мин, а в 20 ч 13 мин зафиксировано разрушение ЛЭП, пересекающей долину р.Геналдон на уровне с.Кани. Таким образом, ледяные массы прошли 12 км за 4-6 мин, т.е. скорость потока, состоявшего изо льда, камней и воды, существенно превысила 100 км/ч.

Причины ледниковой катастрофы

Не так уж важно, насколько была подготовлена подвижка по сравнению с прошлым периодом - на 50% или на 80%. Как бы то ни было, прошло более 30 лет. Пульсирующий ледник по прошествии такого времени безусловно находился в неустойчивом динамическом состоянии. Периодичность его подвижек сохраняется при неизменных условиях, но под влиянием сильных внешних факторов, в экстремальных ситуациях, объем критической массы, при которой сдвигающие силы преодолевают тормозящие, может быть и иным. В данном случае, как видим, в леднике накопилось огромное количество воды, ставшей основной причиной преждевременной подвижки. Очевидно, вода оторвала ледник от ложа, и сформировался мощный водно-ледово-каменный сель. Возможно, и в самом процессе движения селя по долине в нем прогрессирующе увеличивалось содержание воды, в том числе и в результате выделения большого количества тепла при внутреннем трении обломков, что плавило переносимый лед.

Есть и еще один интересный факт. В тыловой части пустой ледниковой чаши обнаружен сильный запах сероводорода. Выход газа настолько интенсивен, что здесь почти невозможно дышать. В цирке после схода ледника постоянно висит облако пара и газа, хорошо видное на снимках. И этот факт, и активно разрушающийся расположенный рядом склон - вероятно, следствие новых вулканических проявлений Казбека. В таком случае можно предположить и особые термические условия под ледником, вызвавшие донное таяние и образование водной подушки на его ложе, ускорившей сдвиг. По-видимому, они же вызвали и серию продолжительных обвалов льда и горной породы и появление очагов таяния на холодной северной стене на высотах 4500-4700 м.

Облако пара и газа в тыловой части цирка Колки.

Правда, за девять лет работы на Колке в 70-е годы никаких проявлений выхода газов в его цирке мы не заметили. Однако в долине р.Геналдон, ниже языка Майли, на высоте 2250 м находятся известные Верхнекармадонские термальные источники с температурой воды до 60°С, что свидетельствует о вулканической активности в районе Казбека.

Таким образом, предварительный анализ данных приводит к выводу, что природа данной катастрофы чисто гляциальная, более того - обычная для этой долины. Но то, что она была спровоцирована раньше времени и достигла колоссального масштаба, обусловлено сложившимся комплексом факторов: неустойчивым динамическим состоянием ледника, уже накопившего массу, близкую к критической; мощным скоплением воды в нем и под ним; обвалами льда и горной породы, создавшими большую перегрузку в тыловой части, и, совершенно очевидно, вулканогенным фактором. Важную роль играет, по всей вероятности, тектоническое строение района: долина Колки находится в зоне крупных субширотных разломов, где возможны смещения отдельных блоков и землетрясения. Что касается крупного обвала, о котором много говорилось в первые дни после катастрофы как о прямой причине срыва ледника, - он не был единовременным, обвалы начались задолго до подвижки. Возможно, их развитие и было спровоцировано землетрясением 22 августа 2002 г., зарегистрированным сейсмостанцией Цей.

Можно ли было предсказать эту катастрофу? Вряд ли. В данном случае стоит говорить о сложном природном явлении, объединяющем подвижку ледника и ледниковую лавину. Прогноз таких явлений в настоящее время отсутствует, можно только констатировать их наличие и картографировать зоны опасности.

Случившиеся события ставят еще одну важную проблему, о которой недавно говорили наши коллеги, - организацию системы мониторинга опасных ледниковых и других природных стихийных явлений [1]. Необходимо, наконец, создать наземно-воздушно-космическую службу наблюдений за опасными природными и природно-техногенными явлениями. Это было ясно еще в конце 70-х годов [5].

А сам ледник Колка теперь десятки лет будет восстанавливать свой объем. На его ложе льда практически не осталось - он был вынесен вниз и заполнил Кармадонскую котловину. Этот завал будет медленно таять, постепенно превращаясь в каменно-грязевой массив. Вода будет активно пропиливать каналы в толще завала, возможны внутренние обрушения и подпруды, грозящие селевыми паводками. Особую опасность из-за прорыва вод представляет Санибанское озеро, объем которого оценивается от 3 до 10 млн м3.

Этим летом в Кармадоне будет работать комплексная экспедиция. Отряды МЧС и службы мониторинга Северной Осетии начнут здесь постоянные наблюдения, и мы также примем в этом участие. Думается, момент нового “созревания” ледника на этот раз не будет упущен.

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований. Проект 01-05-64055.

Литература

1. Осипова Г.Б., Цветков Д.Г. Что дает мониторинг пульсирующих ледников? // Природа. 2003. №4. С.3-13.

2. Долгушин Л.Д., Евтеев С.А., Кренке А.Н. и др. // Изв. АН СССР. Сер. геогр. 1964. №5. С.30-39.

3. Рототаев К.П., Ходаков В.Г., Кренке А.Н. Исследование пульсирующего ледника Колка. М., 1983.

4. Штебер Э.А. Ледниковые обвалы в истоках Геналдона // Терский сб. Владикавказ, 1903. №7. С.72-81.

5. Котляков В.М. // Исслед. Земли из космоса. 1981. №1. С.7-15.
 


Июль 2003