«Научная Россия» публикует заключительный материал из цикла статей, посвященных уникальной науке Республики Карелия. Ранее мы уже рассказывали об одном из старейших российских заповедников ─ Киваче, а также о Гирвасском палеовулкане и карельских петроглифах ─ объектах Всемирного наследия ЮНЕСКО. Сегодня речь пойдет о горном парке «Рускеала», который представляет большой интерес для геологов, ведь здесь можно увидеть горные породы докембрия (прим., докембрий, или криптозой, ─ геологический период в истории Земли от 540 млн до 4,5 млрд лет назад), а также подземные озера, гроты и пещеры.
«Рускеала» ─ единственный в нашей стране парк горного дела. Он был открыт в 2005 году на месте крупного карьера, где в XVIII веке добывали знаменитый мрамор Рускеалы. Местный мрамор серовато-белого цвета использовался при сооружении исторических зданий Санкт-Петербурга и дворцовых пригородов. Рускеальским мрамором облицован Исаакиевский собор, вымощены полы Казанского собора, из этого мрамора изготовлены подоконники Эрмитажа; рускеальским мрамором также обрамлены окна Мраморного дворца и фасад Михайловского замка, подземные залы станций метро «Ладожская» и «Приморская» в Санкт-Петербурге.
Ежегодно горный парк «Рускеала», занимающий 32 гектара, посещают сотни тысяч туристов. Он имеет статус природно-исторического комплекса, охраняемого государством. Парк основан и содержится на частные средства. Фото: Николай Мохначев / «Научная Россия»
Длина карьера Рускеала составляет 450 метров, а глубина достигает 50 метров. В 2021 году горный парк посетило около полумиллиона человек из России и зарубежья. Люди приезжают сюда для того, чтобы покататься на лодках или тарзанках, погулять по холодным и таинственным пещерам, да и просто полюбоваться природой. Однако местных ученых в первую очередь интересует геология этого необычного горного парка, где можно встретить образцы пород из далекого докембрия. Этот период часто называют «детством» планеты Земля. Именно в докембрии на нашей планете появились земная кора, океаны, свободный кислород, первые живые организмы. Докембрий можно назвать своеобразным трамплином, с которого некогда стартовала жизнь.
Рускеала. Рукотворные лабиринты мраморных штолен ведут к большому колонному залу и подземному озеру. Фото: Николай Мохначев / «Научная Россия»
Ученые Карельского научного центра РАН проводят в Рускеале немало времени, изучая историю ранней Земли.
«Рускеала находится в юго-восточной части Балтийского (Фенноскандинавского) щита докембрийского возраста. Докембрийские породы палеопротерозойского возраста в Рускеале экспонированы на дневной поверхности, в отличие, например, от Русской плиты, где породы фундамента перекрыты мощной толщей фанерозойских отложений. Здесь же докембрий практически находится на поверхности и доступен для исследований. <…> Для российских ученых, в связи с пандемией COVID-19, Рускеала сейчас остается одним из самых доступных и интересных объектов для изучения докембрия. <…> Рускеальские мраморы смяты в антиклинальную складку и скарнированы, что привело к формированию силикатных минералов: амфибола, хлорита, серпентина, диопсида и кварца, которые дают своеобразную желтоватую и зеленоватую дополнительную окраску», ─ рассказал научный сотрудник Института геологии КарНЦ РАН Андрей Иванов.
Фрагмент стенки «Итальянского» карьера. Северная часть месторождения, где канатным способом в 80-е годы прошлого века добывали мрамор на облицовочный камень. Сложное переслаивание крутопадающих прослоев кальцитового и доломитового мрамора с будинированным (более жестким) слоем темно-серого цвета в центральной части, говорящее о значительной тектонической проработке мрамора. Фото: Николай Мохначев / «Научная Россия»
Известный международный проект, в котором приняли участие ученые КарНЦ РАН, под названием BSUIN (Baltic Sea Underground Innovation Network) включает в себя сеть подземных лабораторий, созданных для обмена опытом использования выработанного подземного пространства после завершения добычи в них полезных ископаемых. Благодаря сети таких лабораторий ученые могут проводить самые разнообразные исследования. Специалисты КарНЦ РАН, под руководством заместителя директора Института геологии Виталия Александровича Шекова, в рамках проекта представили свою виртуальную подземную лабораторию, а также разработали сеть базовых станций размещения лазерного дальномера по изучению устойчивости кровли подземной выработки.
Научный сотрудник Института геологии КарНЦ РАН Андрей Иванов рассказывает о геологии Рускеалы и проекте Baltic Sea Underground Innovation Network.
«Лазерным дальномером мы замеряли расстояние до потенциально опасных плоскостей и фиксировали данные в специальном журнале. При значительных изменениях данных замеров конкретной плоскости принималось решение по дальнейшим действиям. Например, в одном месте при выходе из подземной штольни было зафиксировано отклонение от первоначального замера на несколько сантиметров. При визуальном осмотре было выявлено опасное раскрытие трещины в слое мрамора, фактически блок мрамора нависал над местом передвижения туристов. Было принято решение ликвидировать (обрушить) это блок», ─ говорит Андрей Иванов.
Печи по обжигу кальцитового мрамора для получения извести, некогда действующие в Рускеале. Первая печь была построена в 1895 году. Последнюю печь погасили в 1995 году, на тот момент эта территория уже принадлежала России. Фото: Николай Мохначев / «Научная Россия»
В Рускеале также были проведены и геофизические работы по изучению объемной тектонической нарушенности мрамора в пространстве над подземным маршрутом (над штольней). Мраморы рускеальского месторождения сильно трещиноваты. Экологическая и техногенная нагрузка на породы месторождения может активизировать процессы релаксации по плоскостям трещин. Спрогнозировать и устранить эти передвижения можно только занимаясь регулярным мониторингом, с использованием различных систем и методов, предназначенных для этого, считает Андрей Иванов.
«Тем не менее, наша система и наши работы позволили выявить, что среда в подземном пространстве Рускеалы неоднородна. В процессе тектонических нарушений толщи мрамора в призамковых частях антиклинали образовались трещины, которые имеют ортогональную и круто наклонную ориентировку к первичной слоистости, что тоже необходимо изучать», ─ отметил ученый.
Какой еще интерес для науки представляет Рускеала? Конечно, нельзя не вспомнить о знаменитой карельской березе, саженцы которой, благодаря ученым КарНЦ РАН, мы можем увидеть здесь на специальной аллее, выделенной для этого уникального дерева.
Молодая карельская береза, высаженная в парке «Рускеала». Фото: Николай Мохначев / «Научная Россия»
Карельская береза (Betula pendula var. carelica) имеет неповторимую узорчатую структуру. Ее древесина, по рисунку напоминающая мрамор, считается самой декоративной древесиной Севера, и стоит она очень дорого. Природа уникальной узорчатой структуры до сих пор не установлена, нет единого мнения о том, как размножается карельская береза, неизвестен и ее полный геном. Ответы на все эти вопросы ищут ученые КарНЦ РАН. Они также пытаются сохранить популяцию исчезающей карельской березы на территории региона. Об этом нам рассказала ученый секретарь КарНЦ РАН Наталья Фокина:
«В сентябре прошлого года мы заложили аллею карельской березы в горном парке «Рускеала». Высадили тридцать саженцев, полученных с помощью технологии микроклонального размножения (клонирование от материнского растения) в лаборатории лесных биотехнологий Карельского научного центра. Благодаря этой технологии растения из пробирки высаживаются сначала в теплицы, а из теплиц ─ уже в грунт. Большинству наших саженцев всего один год, кому-то ─ два, и мы очень надеемся, что они приживутся. Каждый саженец имеет свой определенный генотип. Если вы приглядитесь, то заметите, что к стволу каждого растения прикреплен свой "паспорт", где записаны специальные коды, обозначающие этот генотип. Среди этих саженцев есть генотипы из Дании, Республики Беларусь и из разных регионов России. Мы очень надеемся, что условия для наших берез будут благоприятными, что они вырастут красивыми и будут радовать гостей парка».
Сохранить и приумножить природные богатства региона, включая карельскую березу, ─ задача, которая стоит перед учеными КарНЦ РАН на ближайшие десятилетия. Также в ближайших планах у ученых изучение Арктики ─ одно из приоритетных направлений работы Карельского научного центра. Запланирован целый ряд новых экспедиций и исследований, о которых мы обязательно расскажем на портале «Научная Россия». Следите за нашими новостями!
Ученый секретарь КарНЦ РАН Наталья Фокина об аллее карельской березы, созданной в Рускеале в сентябре 2021 года.
О горном парке «Рускеала» рассказывает начальник отдела международного сотрудничества КарНЦ РАН Павел Петров.
В подземельях Рускеалы.
