Байкал привыкли описывать цифрами: 1642 метра глубины, 23 тысячи кубических километров воды, пятая часть мировых запасов незамёрзшей пресной. Все эти цифры — про воду. Между тем дно, на которое ложится эта вода, само по себе лишь крышка. Под ним лежит ещё около семи километров осадков, а под ними — трещина в земной коре, которая продолжает расходиться. За последние тридцать лет геологи, лимнологи и океанологи спускались туда на буровых установках, глубоководных аппаратах и сейсмических профилях.
Дно ниже уровня моря
Начать стоит с самой глубокой точки. Её официально установили в 2002 году в ходе совместной российско-бельгийско-испанской батиметрической съёмки: 1642 метра в центральной котловине, напротив острова Ольхон. Поскольку уровень Байкала лежит на отметке около 456 метров над морем, дно в этом месте опускается почти на 1200 метров ниже уровня океана. Это самая глубокая континентальная впадина планеты, не занятая морской водой.
Дно у Байкала не одно. Озеро делится на три котловины — Южную, Среднюю и Северную. Их разделяют подводные перемычки: Академический хребет, протянувшийся от Ольхона к Ушканьим островам, и подводная возвышенность в районе дельты Селенги. Средняя котловина самая глубокая, Северная заметно мельче — там редко глубже 900 метров. Склоны крутые, особенно западный, обрывающийся вдоль Приморского хребта почти отвесно; восточный пологий и прорезан подводными каньонами, по которым с Селенги и других рек на глубину сползает осадок.
Семь километров ила
Главное открытие о том, что лежит под байкальским дном, сделали в начале 1990-х. Совместные российско-американские сейсмические работы, результаты которых опубликовала в 1992 году группа Деборы Хатчинсон с участием иркутских геологов, показали толщину осадочного чехла: в Южной и Средней котловинах до 7–7,5 километров. Иначе говоря, настоящее скальное дно Байкальской впадины находится не на глубине полутора километров, а на восьми-девяти. Вода занимает в этом разрезе меньшую часть.
Осадок — это главный архив озера. В 1989–1999 годах международный проект «Байкал-бурение» поднял со дна несколько кернов, самый длинный — 600 метров с Академического хребта в 1998 году. В этих слоях ила и диатомовых водорослей читается история климата Внутренней Азии за несколько миллионов лет: чередование ледниковых и тёплых эпох, изменение стока рек, пыльца исчезнувших лесов. Байкал оказался для палеоклиматологов тем, чем для океанологов являются донные колонки Атлантики, — непрерывной записью, которую мало что нарушало.
Трещина, которая расходится
Под осадками лежит рифт — разлом, по которому Сибирская платформа отходит от Амурской плиты. Байкальская рифтовая зона протягивается на полторы тысячи километров от Монголии до Станового хребта, и озеро — лишь её центральное, наиболее глубокое звено. Возраст впадины геологи Института земной коры СО РАН, в первую очередь школа Николая Логачёва, оценивают в 25–30 миллионов лет; само озеро в нынешних очертаниях моложе.
Рифт живой. Спутниковые измерения, которые ведутся с 1990-х, дают скорость раздвижения берегов в 3–4 миллиметра в год. Это немного, но за геологическое время складывается в десятки километров. Расхождение сопровождается землетрясениями: за год в районе Байкала фиксируют тысячи толчков, большинство из них неощутимы. Сильные случаются раз в десятилетия. Самое известное — Цаганское 1862 года, когда в дельте Селенги под воду ушёл участок степи площадью около 200 квадратных километров с несколькими улусами. На этом месте теперь залив Провал. Из недавних — Култукское 2008 года магнитудой около 6,3 и серия толчков 2020–2021 годов, которые чувствовали в Иркутске и Улан-Удэ.
Что греет озеро снизу.
Почему рифт раскрылся именно здесь — вопрос, по которому геологи спорят до сих пор. Одна школа объясняет Байкал дальним эхом столкновения Индии с Евразией: напряжения от Гималаев распространяются на тысячи километров к северу и рвут кору по старым швам. Другая настаивает на подъёме разогретого вещества мантии непосредственно под впадиной — так называемом активном рифтинге. Сейсмическая томография показывает под Байкалом область пониженных скоростей, что может указывать на аномально нагретую мантию, но её масштаб и природа трактуются по-разному. Скорее всего, работали оба механизма.
Внизу тепло ощутимо не только на схемах. В 1990 году аппараты «Пайсис» обнаружили в бухте Фролиха на северо-востоке озера гидротермальный источник с температурой воды выше окружающей на несколько градусов. Вокруг него живёт сообщество, которое питается не солнечным светом, а химической энергией: бактериальные маты, губки, черви. Это единственный известный пресноводный аналог «чёрных курильщиков» океанского дна.
Лёд, который горит
В 1997 году при бурении в Южной котловине в керне нашли газовые гидраты — кристаллы, в которых метан заперт в решётке из воды. До этого считалось, что гидраты образуются только в морях. Байкал стал первым пресноводным водоёмом, где их нашли, и с тех пор Лимнологический институт СО РАН под руководством Олега Хлыстова и его коллег описал десятки участков их залегания. Гидраты устойчивы на глубинах больше 350–400 метров при придонной температуре около 3–4 градусов. Их выходы на поверхность дна отмечены грязевыми вулканами — конусами высотой в десятки метров, из которых периодически поднимается газ. На эхолотах эти выбросы видны как факелы, а зимой над ними лёд остаётся тонким или вовсе не встаёт.
Нефть на дне
Байкал — нефтеносное озеро, и это не метафора. У мыса Горевой Утёс на восточном берегу из дна сочится нефть; экспедиции 2005–2010 годов, включая погружения аппаратов «Мир», оценили поток примерно в четыре тонны в год. Пятна на поверхности здесь видели ещё в XVIII веке. Почти всю эту нефть съедают бактерии прямо в воде, поэтому на пляжах её не бывает. Для учёных она интересна как доказательство того, что в семикилометровой толще осадков идут те же процессы, что и в нефтяных бассейнах, только маленьких по объёму.
Погружения «Миров» в 2008–2010 годах, около 180 спусков, дали и другую картину дна: на глубинах свыше километра оно ровное, илистое, редко населённое, зато на склонах — гирлянды губок, скопления бокоплавов, выходы газа и битумные холмы вокруг нефтяных источников.
Золото Колчака и тоннель в Монголию
Ни один разговор о байкальском дне не обходится без легенд. Самая живучая — о золоте Колчака, которое якобы ушло под лёд вместе с вагонами при отступлении белых по Кругобайкальской дороге. В 2009–2010 годах экипажи «Миров» сообщили, что у мыса Толстый на глубине около 400 метров увидели обломки вагона, а позже — блестящие предметы, похожие на слитки. Поднять их не удалось, и дальше новостей это не пошло. Историки напоминают, что сам золотой запас в основном учтён: его разделили чехи, японцы, атаман Семёнов и большевики, и крупной недостачи, которую можно было бы искать на дне, в документах нет.
Второй миф — подземная связь Байкала с монгольским озером Хубсугул. Хубсугул лежит в той же рифтовой зоне и внешне похож на Байкал, но соединяет их только река Эгийн-Гол, впадающая в Селенгу. Никаких подводных туннелей гидрогеология не знает.
Станет ли Байкал океаном.
Самый частый вопрос к геологам — превратится ли трещина под Байкалом в океан. Теоретически рифты именуют именно так: Красное море сто миллионов лет назад выглядело похоже. Но для этого раздвижение должно дойти до разрыва коры и излияния базальтов. На Байкале кора под впадиной утончена, однако далека от разрыва, а скорость расхождения в несколько миллиметров в год оставляет на вопрос многие десятки миллионов лет. Сторонники «пассивной» модели вообще считают, что рифт может остановиться, если изменится режим напряжений в Азии.
Так что под Байкалом на самом деле нет ни океана, ни тоннеля, ни золотого эшелона. Там лежат семь километров ила с записью климата за миллионы лет, под ними — расходящийся разлом, а в толще осадков — метан, нефть и горячая вода, которые кормят жизнь, обходящуюся без солнца. Этого достаточно, чтобы озеро оставалось одним из самых изучаемых и при этом не до конца понятых объектов на планете.
