…«пустышка» действительно штука загадочная… тяжело эту
штуку описать, если кто не видел, очень уж проста на вид,
особенно когда приглядишься и поверишь, наконец, глазам своим.
Это все равно что стакан кому-нибудь описывать: только
пальцами шевелишь и чертыхаешься от собственного бессилия.
Аркадий и Борис Стругацкие. «Пикник на обочине»
Проходя однажды маршрутом по берегу карельской реки Сýны, сотрудник заповедника «Кивач» Александр Сухов увидел необычный камень. Он состоит из очень прочной магматической горной породы и имеет вид многогранника неправильной формы со сглаженными ребрами. Сквозь валун проходит канал цилиндрической формы, сужающийся к концу, где он открывается отверстием диаметром 6,5 см. Длина канала 30 см, один его бок вскрыт почти на всю длину. Камень лежит в обмелевшем русле реки поверх слоя других валунов.
Общий вид находки и форма канала
Какие силы создали этот странный валун и как он здесь оказался? Его история уходит корнями во многие тысячелетия назад и прошла она три этапа.
Этап первый: высверливание
Когда большие массы воды мчатся по скальному грунту, они вырабатывают в нём своеобразные формы, в создании которых активно участвуют силы кавитáции. При искривлении линии тока воды, движущейся с критической скоростью (например, струя попадает в углубление на изломе профиля русла), и при падении потока с высоты в нем происходит резкое уменьшение давления и внутри него образуются пузыри-пустóты водяного пара. Когда давление вновь и столь же резко возрастает (струя тормозится, «выныривая» из углубления или обрушивающийся поток достигает дна), каверны с силой захлопываются. Возникает эффект микровзрыва с сопутствующей ударной волной, разрушающей скальную породу. Процесс кавитационного разрушения горных пород называется эвóрзией (от латинского evorsio, eversio — разрушение, выворачивание). Сила гидродинамического удара при «схлопывании» одного пузырька ничтожна, но, например, при длительных катастрофических паводках суммарная энергия миллиардов микровзрывов способна выдалбливать в кристаллическом основании как огромные — сотни метров в диаметре и десятки метров глубиной — водобойные ванны и котловины, так и миниатюрные углубления.
Крошечная имитация эворзионной котловины: отполированная рельефная впадинка в скальном ложе потока реки Суны (поток двигался справа и вниз)
Когда кавитация сопровождает вращение придонных струй могучего потока, в его ложе образуются вертикальные цилиндрические углубления с вогнутым дном. Если они невелики, их именуют эворзиóнными стаканами. Их размеры редко превышают 25 см в диаметре. При большей крутизне склона и увеличении скорости потока силы эворзии многократно возрастают. В таких условиях образуются эворзиóнные колодцы. В отличие от стаканов они имеют форму ковша и гораздо больший объём.
Высверливанию и протачиванию подвержены даже крепчайшие горные породы, какими являются, например, протерозойские долериты, слагающие каньон водопада Кивач на реке Суне.
В былые времена в пик половодья, когда через скальный гребень низвергалось до 460 м3 воды в секунду (объём равный кубу размером с двухэтажный дом), зрелище водопада было поистине феерическим. Поток сотрясал скальное ложе и вырабатывал в нём эворзиóнные формы.
Открытка с репродукцией картины В. Г. Казанцева «Водопад Кивач», конец 1880-х гг. (источник: https://static.auction.ru/offer_images/2017/02/24/01/big/F/fAimyIvzmTn/khud_kazancev_ vodopad_kivach.jpg).
В 1930-е гг. в 30 км выше Кивача река была перегорожена плотиной. После этого среднегодовой расход воды в водопаде сократился в десять раз. Если же сравнить величину этого современного среднегодового стока с тем, что было в периоды прежних больших половодий (как на картине В. Казанцева), то разница окажется почти 60-кратной!
Кивач в наши дни. Рамки этого кадра охватывают левую верхнюю четверть приведённой выше иллюстрации
Каменное ложе прежнего бурного потока Кивача теперь обнажено, и мы можем видеть отдельные формы каверн, высверленных в нём силами кавитации. Ниже на фотографиях приведены их примеры.
Слева — маленький эворзиóнный стакан, справа — колодец диаметром 115 см и глубиной 140 см
Эворзионные стаканы на наклонной поверхности в верхней части левого берега каньона Кивача. До 30-х гг. прошлого века глубина мощного водного потока, несущегося по этому пологому склону, достигала, вероятно, двух метров
Можно с уверенностью утверждать, что полость в найденном камне — это разрушенный эворзионный стакан, лишившийся части стенки и дна.
Происхождение и дальнейшие приключения «дырявого камня» связаны с деятельностью ледников. Ледяные щиты с регулярностью возникали, расползались, а затем и деградировали в северных частях Евразии и Америки. На протяжении последнего полумиллиона лет земная поверхность нашей территории трижды испытала сокрушительное воздействие ледников.
Этап второй: разрушение скал
Установлено, что, например, последний ледниковый покров в период максимума (20 000 лет назад) достигал мощности 2,7 км в области накопления (вершина Ботнического залива и территория, относящаяся сейчас к пограничному району Швеции и Финляндии) и около 1 км на нашей географической широте. Тяжесть льда была такова, что земная кора под ним прогнулась и притонула в вязкое вещество планетарной мантии. Когда же ледяной купол истаял, освободившаяся от ледовой нагрузки кора стала медленно всплывать и приподниматься сводом. При этом её внешняя поверхность испытывала растяжение, и слагающие горные породы растрескивались как корка на поднимающемся в печи каравае хлеба. Растрескивание сопровождалось образованием тектонических разрывов, уступов, сбросов, глыбовых осыпей и т. п. Разрушение довершали силы вывéтривания (например, попадающая в трещины вода, замерзая зимой и при этом расширяясь, расклинивала трещины, выламывая куски породы).
Нашу территорию ледник покинул примерно 12 000 лет назад. Средняя скорость подъёма земной коры на широте Кивача составила за эти тысячелетия около 0,5 см в год. Нынешний облик каньона водопада частично воссоздаёт картину разрушения, связанного со вспучиванием земной коры после снятия ледовой нагрузки.
Последствия вспучивания земной коры в каньоне Кивача. Слева — разрыв в скале на левом берегу и обломки горной породы. Справа — небольшая осыпь аккуратных, будто тёсаных, каменных многогранников
Сеть мелких трещин прорезáла поверхностную толщу скал, разделяя её на выпадающие фрагменты. Например так, как показано на правой фотографии. Если представить, что эта скала в своё время подверглась эворзии, то в выпавших камнях остались бы целые стаканы или их фрагменты.
Найденный в русле Суны валун — это маленький обломок скалы, разрушенной силами тектонических процессов и выветриванием. В нём сохранилась бóльшая часть эворзионного стакана.
Этап третий: транспортировка и обработка
Километровые толщи покровных ледников обладали подвижностью. Из центральной зоны накопления лёд распространялся в радиальных направлениях. Скорость скольжения льда составляла 60–100 метров в год, но могла достигать и 250 м.
Среди многих «деяний» двигающегося ледника, именуемых рельефообразующей деятельностью, отметим отторжение, захват, транспортировку, обработку и последующее отложение обломочного каменного материала. Обломки могут переноситься под ледником, внутри него или по его поверхности, прежде чем отложиться.
Развитие последнего покровного оледенения до максимальных размеров продолжалось около семи тысяч лет, и всё это время движущийся лёд увлекал куски горных пород и обрабатывал их, истирая грани и сглаживая рёбра и углы. В итоге формировались ледниковые валуны разных форм и размеров. Ледник перетаскивал их и затем отлагал на своё ложе. Валуны (их называют блуждающими) из карельского камня находят за тысячи километров отсюда.
Наш «дырявый камень» лежит в полутора километрах выше каньона Кивача с его эворзионными образованиями. Отсутствие в ближайших окрестностях скальных гряд, обработанных ледниками и водопадами, говорит о том, что он доставлен сюда издалека, испытав при этом обтачивающую силу взаимодействия с другими обломками и каменным ложем.
Подведём итог. События, приведшие к находке «дырявого камня» в русле реки, должны были происходить только в такой последовательности:
эвóрзия → разрушение скальной основы → транспортировка и обработка обломков
Поскольку временные рамки ледниковых периодов и межледниковий четко очерчены в геологической летописи нашего края, то на временнóй шкале эти этапы фиксируются следующим образом.
Сначала стакан был высверлен паводковыми водами древней Суны в одном из крупных скальных уступов в её русле (каковых, кстати, очень не много). И ближайшее место, где могли образовываться эворзионные стаканы, находится отсюда примерно в 25 км по прямой и в том направлении, откуда течёт река и откуда ползли ледники. Это система водопадов Пор-Порог на Суне.
Участок системы Пор-Порог на Суне (в 24 км выше места находки дырявого камня). Во время катастрофических паводков, которые бушевали здесь при таянии ледников, в этих скалах возникали и развивались эворзионные стаканы и колодцы
На фотографии видно, насколько разрушены обрывистые, с заострёнными гребнями скалы, а русло правого от нас рукава реки заполнено крупноглыбовым развалом угловатых камней. Этот рельеф сформировался уже после того, как последний ледниковый покров прекратил существование: километровой высоты «бульдозер» и «каток» ледника таких форм после себя не оставляет.
Похожим выглядело это место и 130 тыс. лет назад, когда наш край освободился от очередного ледяного покрова (он именуется Московским). Тогда уступы порога со стаканами и котлами точно так же испытали растрескивание и разрушение при вспучивании земной коры после снятия ледниковой нагрузки.
На следующих фотографиях приведён пример того, как происходит «расчленение» участка скалы с эворзионным стаканом.
Слева — эворзионный стакан на берегу водопада Кивач. Он частично разрушен вертикальными трещинами, и на отколовшейся и немного просевшей части скалы водный поток сточил его острую кромку.
Справа — найденный «дырявый камень». Частично разрушенный эворзионный стакан находится в естественном вертикальном положении (стёсанным дном вниз). Отполированные грани и окатанная форма валуна — свидетельства обработки в ходе его странствий в теле ледника
Если представить, что процесс разрушения пойдёт дальше и этот участок скалы (левый снимок) распадётся по видимым трещинам, то мы получим три или четыре каменных блока, в каждом из которых останутся фрагменты эворзионного стакана.
Следующий по времени ледник (оледенение 70 000–50 000 лет назад) этих мест не достиг: граница его наибольшего распространения пролегала где-то в пятидесяти километрах к северо-западу. Однако свой вклад и в высверливание эворзионных форм в скальных преградах (сток больших объёмов талых вод), и в вертикальные движения земной коры оледенение наверняка внесло. Так что шансы нашего валуна быть отторгнутым от материнской скалы существовали на протяжении максимум более ста, минимум — около тридцати тысяч лет (до апогея последнего ледникового периода).
Наконец, последний по счёту наступавший сюда ледник (27 000–12 000 лет назад) «подобрал» весь разнородный каменный материал, вовлёк его в своё движение, обработал и рассеял по земной поверхности. И принёс нашу «пустыщку» туда, где её теперь нашли.
* * *
Эворзионные выбоины — вполне закономерное следствие взаимодействия бушующего потока со своим каменным ложем. Разве что группы этих достаточно редких природных «изделий», находясь под водой, далеко не всегда доступны нашему взору. Рассыпающиеся скалы и осыпи камней под ними — зрелище для Карелии более чем заурядное, не говоря уж о грядах ледниковых валунов и заполненных ими русел рек.
А вот то что наш камень, несущий в себе почти целый эворзионный стакан, не затерялся в хаосе невообразимого количества других ледниковых валунов, следует отнести к разряду чудес. Невозможно даже представить, сколько штук обработанных ледником обломков горных пород приходится на одну такую «пустышку»! «Иголка в стоге сена»…
«Пустышка» в многослойном развале ледниковых валунов в русле Суны. Слева от неё лежит ледогрáнник в форме старинного утюга, справа и ближе — большой окатанный валун
Анатолий Кутенков, научный сотрудник заповедника «Кивач»
Фото автора и Ирины Шаудвитене
