ГЛАВНЕЙШИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ АСТРОНОМО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ И ГЕОЛОГИЧЕСКИХ РАБОТ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ СТАНЦИИ АРКТИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА НА ОСТРОВАХ СЕРГЕЯ КАМЕНЕВАВ задачи Североземельской экспедиции 1930—1932 гг., обслуживавшей также полярную станцию на о-вах С. Каменева и состоявшей всего из четырех человек (начальника экспедиции, геолога, радиста и охотника-промышленника), входило по возможности полное исследование архипелага Северной Земли.
В течение двух лет работы в области белого пятна, вблизи северной оконечности Азии, сделано следующее: произведена топографическая съемка Северной Земли, опирающаяся на многочисленные астрономические пункты, проведены наблюдения: магнитные, геологические и геоморфологические, приливо-отливные, метеорологические и аэрологические, ледовые, охотничье-промысловые, зоологические и ботанические.
Автором этого очерка, кроме геологических исследований, непосредственно относящихся к его специальности, были взяты на себя геодезические работы, астрономические и магнитные наблюдения, наблюдения над приливо-отливами и общая консультация по всем научно-исследовательским работам экспедиции в целом. Метеорологические наблюдения и ледовые велись Г. А. Ушаковым и В. В. Ходовым, охотничье-промысловые и зоолого-ботанические — Г. А. Ушаковым.
В настоящем очерке дается краткий обзор работ, выполненных автором.
Одной из основных задач экспедиции являлось составление карты Северной Земли — масштаба и точности, какие будут возможны по условиям работ. Так как территория, подлежащая съемке, была довольно обширна, полевой период работ невелик, условия же подчас довольно тяжелы, то, естественно, отпадали все методы, кроме маршрутных.
За два года было сделано пять маршрутов на собаках и целый ряд мелких, вспомогательных — на лыжах и пешком — в ближайших окрестностях базы и стоянок.
— 182 —
Таблица I
Маршруты по Северной Земле 1930— 1932 гг.
№ маршрута Срок Число дней Пройдено(Всего/Со съемкой) Средняя суточная скорость(Общая/Съемка) Путь маршрута
1 1—10 октября 1930 г. 10 225 км 144.7 км 22.5 14.5 Бухта Советская о-ва Октябрьской Революции и ее окрестности
2 22 апреля — 29 мая 1931 г. 38 701.4 „ 608.0 „ 18.4 16.0 Вокруг о-ва Комсомолец
3 1 июня — 20 июля 1931 г. 51 639.5 „ 576.4 „ 12.4 11.3 Пересечение о-ва Октябрьской Революции и обход его с юга через пролив Шокальского
4 14 апреля — 28 мая 1932 г. 45 1118.9 „ 702.7 „ 24.8 15.6 Вокруг о-ва Большевик и пересечение горы Герасимова
5 2—8 июня 1932 г. 7 320.0 „ 189.6 „ 45.7 27.1 Вокруг о-ва Пионер
Итого ... 151 3004.8 км 2221.4 км 19.9 14.7
Из таблицы видно, что средняя скорость движения со съемочными работами равнялась 14.7 км в день. Фактическая скорость движения была большей, так как часть времени тратилась на достижение места исследования. Из таблицы видно также, что общая средняя скорость маршрута составляла почти 20 км в день. Если же отбросить дни стоянок, каковых было всего 57, т. е. 37.8%, то средняя скорость движения со съемкой выразится в 23.6 км, а средняя скорость прохождения пути — в 31.9 км. Эти средние цифры, впрочем, подвергались довольно сильным колебаниям: иногда, из-за тяжелого пути, удавалось пройти лишь несколько километров (например, 14 июля 1931 г. — 5.5 км), в другие же дни пройденный путь равнялся 50—60 км и более, со съемкой и наблюдениями (например, 7 июня 1932 г. — 76.1 км).
Уже этих кратких статистических данных достаточно, чтобы видеть неприменимость иных наземных методов съемки, кроме маршрутных. Для контроля и дополнения, съемки велись одновременно и автором и Г. А. Ушаковым, но совершенно независимо друг, от друга.
— 183 —
Линия маршрута обычно пролагалась по возможности близко к береговой линии, а внутри земли — по речкам и другим живым урочищам.
Направления ходов брались буссолью Шмалькальдера и горным компасом с диоптрами, с точностью до 1°. Ввиду значительной величины склонения, отсчет буссоли исправлялся на величину + 30° (на Северной Земле склонение фактически колеблется в пределах от 28° до 38° к Е), чтобы абрисы съемки получались ориентированными почти правильно. Расстояния измерялись одометрами, прикрепленными к задкам саней. Приборы были сделаны из велосипедных колес и обычного типа велосипедных счетчиков. Поправочный коэффициент выводился путем пробных поездок между пунктами, расстояние которых было измерено достаточно точно.
Высоты встреченных возвышенностей определялись или путем барометрической нивелировки, или брахиметрически, или — на стоянках — тригонометрически — универсальным инструментом, которым велись астрономические наблюдения. При съемке был широко использован метод засечек, по возможности с трех и более точек, особенно для важных и приметных мест. На основе съемочных данных обоих лиц, автором были
вычерчены рабочие съемочные планшеты в масштабе 1/100 000 или 1 км = 1 см, с горизонталями через 10, 50 и 100 м, в зависимости от рельефа. На эти же планшеты были нанесены и все геологические наблюдения: выходы пород, элементы тектоники и пр.
Подобного рода съемки могут быть сведены в карту только при условии наличия достаточного количества опорных астрономических или триангуляционных пунктов. Для карт масштаба 1/1 000 000 и близких к нему такие пункты должны быть расположены, примерно, через каждые 75—100 км пути.
Для определения астрономических пунктов служил малый универсальный инструмент Hildebrand’a, с вертикальным кругом 30" и ценою 1/2 деления уровня при нем в 12".
Служба времени велась тремя карманными полусекундными хронометрами Ulysses Nordin, из которых два были отрегулированы по среднему солнечному, а один по звездному времени. Хронометры перевозились в специально сделанном водяном термосе, изолированном несколькими слоями теплонепроницаемых материалов. Для приема ритмических сигналов времени служил четырехламповый регенеративный приемник с вариометрами типа ЛБ 2. Принимались станции Науэн, Регби и Бордо. Программа астрономических наблюдений для определения долготы состояла из двух серий наблюдений абсолютных зенитных расстояний солнца вблизи первого вертикала: одной серии на восточной стороне, другой — на
— 184 —
западной. Наблюдения велись так, чтобы западные и восточные зенитные расстояния отличались очень немногим друг от друга.
Широты выводились или из двух серий симметричных близмеридианных наблюдений солнца в верхней и нижней кульминации, или, когда в нижней кульминации зенитные расстояния были недопустимо велики, из двухдневных наблюдений солнца в верхней кульминации.
При таком методе систематические ошибки от погрешности инструмента, личной ошибки, рефракционных таблиц и т. п. уничтожаются почти полностью в пределах точности нашего инструмента.
Каждая серия наблюдений состояла из восьми отдельных наведений в порядке: L, L, R, R, R, R, L, L, последовательно на верхний и нижний край светила. При этом количестве наведений, в благоприятных условиях работы, средняя квадратическая случайных ошибок достигала, примерно, ± 6", т. е. предела точности, какую только может дать малый Hildebrand.
Всего за время работ определено семнадцать астрономических пунктов, из коих два с долготами по ходу хронометров, остальные — по радио.
Среднее расстояние между пунктами равно 79 км и колеблется в пределах от 12 до 150 км.
В зависимости от состояния погоды (пурга-поземка, сильный мороз, ветер, облачность и туман) точность отдельных пунктов подвержена колебаниям.
Наименее точен пункт № 5 М. Молотова благодаря весьма скверным условиям погоды. Наиболее точен пункт № 7 М. Буденного.
Таблица II
Средняя квадратическая погрешность
№ пункта Местоположение Широты Долготы
Угловая Линейная Угловая Линейная
5 М. Молотова .... ± 12" ± 372 м ±66" ±301 м
7 М. Буденного . . . ± 5.3" ± 166 „ ±20" ±108 „
Для составления карты была принята полярная стереографическая эквидистантная проекция, как известно являющаяся конформной. Общее же преувеличение всей площади Северной Земли на этой карте против фактически имеющейся на геоиде достигает 0.82%, что значительно меньше, как увидим ниже, общей точности всей карты.
— 185 —
Масштаб карты принят — 1/750 000. {1} Принимая во внимание интересы мореплавания, кроме карты в стереографической проекции, была составлена карта в меркаторской проекции, хотя она и дает в высоких широтах значительные искажения. Увязка маршрутных ходов производилась последовательно — между предварительно нанесенными на каргу астрономическими пунктами. Хода сперва путем интерполирования исправлялись на магнитное склонение, определявшееся на каждом астрономическом пункте.
Средняя невязка по всем ходам, в условиях вычерчивания на базе, почти без инструментов, — 4.3%, из коих 2.5% падает на линейную невязку (измеренные линии всюду оказались меньшими), а 3.6% — на угловую. Последняя — в абсолютных цифрах. Алгебраически же величина угловой невязки равняется всего + 0.3%.
Принимая во внимание среднюю точность определения астрономических пунктов, точность самой съемки и графических работ, можно считать, что средняя точность составленных предварительных карт достигает ± 2.0%.
Всего за два года заснято на карту 36 712 кв. км. Размеры отдельных островов, полученные при помощи планиметра-топорика (точность около ±1%), видны из приложенной таблицы.
Таблица III
Комсомолец Пионер Октябрьская Революция Большевик Мелкие о-ва Всего
9244 кв. км 1649 кв. км 13 992 кв. км 11 527 кв. км 300 кв. км 36 712 кв. км
Кроме маршрутной топографической съемки, была произведена инструментальная тахеометрическая съемка района базы, с разбивкой опорной тригонометрической сети в масштабе 1/500, с горизонталями через 1 м.
В двух точках опорной сети были заложены и зацементированы два репера: основной и контрольный, связанные нивелировкой друг с другом и с нолем футштока водомерного поста. Точность нивелировки равняется + 0.2 см. Из наблюдений приливов была вычислена отметка среднего уровня моря, к каковому и приведены затем все высоты съемки. Геологические наблюдения свидетельствуют о повсеместном довольно быстром отступании береговой линии Северной Земли. Повторные нивелировки заложенных реперов и приведение их каждый раз к вновь наблюденному
{1} Прилагаемая карта уменьшена вдвое.— 186 —
среднему уровню моря дадут объективные цифровые данные, характеризующие процесс отступания.
Магнитные наблюдения на базе велись в специально построенном без железа фанерном домике, поставленном метрах в 120 от жилого дома. Для наблюдений служили: магнитный теодолит Муро работы Chasselon’a и инклинатор Dover’a. Проведено восемь полных наблюдений элементов земного магнетизма — в различные месяцы и часы дня. Кроме того, велись суточные ежечасные наблюдения качаний и склонения. Обработка этих наблюдений еще пока не сделана, так как данный Слуцкой Магнитной обсерваторией коэффициент „А“ даже для дальнего положения отклоняющего магнита оказался непригодным. Горизонтальная составляющая здесь настолько мала (порядка 0.04 Гаусса), что приходилось помещать отклоняющий магнит в сверхдальнее положение, для которого коэффициента „ А“ дано не было.
В среднем склонение (не приведенное к эпохе) на базе равно 34.6°,. наклонение — 85.4°. Суточные колебания склонения достигали 45', месячные 1°28', а в моменты магнитных бурь склонение изменялось на 2°—3° за период в 5—10 секунд. Колебания наклонения достигали 11'.
Ввиду тяжести магнитных приборов, они в маршрут не брались, а наблюдения велись наклонной буссолью Hildebrand’a, позволяющей, как известно, определять только величину склонения.
Наблюдения обнаружили ряд магнитных аномалий, довольно сильных по интенсивности, но, повидимому, незначительных по площади. Аномалии связаны или с процессами оруденения или с тектоникой.
Всего обнаружены четыре аномалии.
Таблица IV
Наблюдавшиеся на Северной Земле магнитные аномалии
Астр. пункт № 3 вблизи м. Ворошилова, о-в Окт. Революции Астр. пункт № 10 — о-в Окт. Революции, м. Я. Свердлова Астр. пункт № 14 — о-в Большевик, м. Уншлихта Астр. пункт № 7 — о-в Пионер, м. Буденного
45.8° 53.8° 41.7° 44.6°
Осенью 1931 г. с 24 августа по 8 сентября на базе были проведены ежечасные наблюдения над приливо-отливами. Футшток был установлен у открытого берега в забереге. Ледяной припай, шириною до 5 км, окружал в то время остров, где расположена база, и совершенно предохранял место наблюдения от всякого волнения. Метеорологические условия за
— 187 —
время наблюдений были благоприятны: сильные ветры отсутствовали, колебания барометра были невелики и плавны. Отсчет футштока делался с точностью до 0.1 см; время местное, среднее, солнечное — с точностью до 1 м. Пятнадцатидневные данные затем были обработаны по методу гармонического анализа, при чем ординаты предварительно приводились к нормальному барометрическому давлению. Из приведенных ниже некоторых констант можно видеть, что амплитуда приливов очень невелика.
Таблица V
Величина прилива Котидальный час в среднем солнечном времени Прикладной час Hs2 Hk1 + Ho1 + Нр1 + Hq1
Средняя Сизигийная Квадратная Полусуточный прилив Суточный прилив Нm2 Нm2 + Hs2 + Нn2 + Hk2
22.0 см 30.9 см 10.9 см 7.2h 22.2h 1.5h 0.52 0.56
Характер приливной волны у о-вов Сергея Каменева неправильный полусуточный, с резко выраженным полусуточным неравенством. Когда луна находится на экваторе, прилив становится суточным.
Общие геологические результаты наблюдений за 1930—1932 гг. были уже сообщены радиограммой от 6 января 1932 г. {1} Остается лишь дополнить их здесь наблюдениями 1932 г., когда был исследован о-в Большевик.
Восточный берег этого острова в северной части значительно отличается от нанесенного ранее на карту экспедицией Вилькицкого 1913 г. Здесь от подножия обрывистых коренных склонов острова тянется на север и северо-восток низменная терраса, около 50 м абсолютной высоты. Терраса эта постепенно снижается к морю и переходит в отмелый галечный и песчано-галечный, сильно изрезанный лагунами и бухтами берег.
Северовосточный мыс острова — мыс Уншлихта — оказался лежащим севернее береговой черты карты Гидрографического управления на 35 км.
Западный берег острова, обращенный к проливу Шокальского, имеет почти прямолинейные очертания, высокие — до 300—400 м абсолютной высоты — обрывистые склоны, в северной части, у мыса Визе, спускающиеся непосредственно к морю, а в южной части переходящие сначала в террасу, около 50 м абсолютной высоты.
Рельеф острова внутри, как и у остальных островов, имеет округлый, курчавый характер. Высоты достигают 500 или немногим более метров
{1} Бюлл. Аркт, инст., Лг., 1932, № 2, стр. 21—24.— 188 —
абсолютной высоты. Асимметричности профиля с востока на запад, в отличие от о-ва Октябрьской Революции, незаметно.
Ледники на о-ве Большевик развиты незначительно, занимая около 20% всей площади, между тем как на о-ве Октябрьской Революции они занимают 45.8%, а на о-ве Комсомолец — 65%. Только в четырех — пяти местах по западному берегу ледниковые языки, спускаясь по долинам и фьордам, доходят до моря; в остальных пунктах края щитов (их, повидимому, здесь два) лежат внутри острова. Следы весьма недавнего отступания ледников и признаки бывшего здесь мощного сплошного покрова всюду очень ярки и характерны.
О-в Большевик сложен весьма мощной свитой зеленых и серых вакковых сланцев с подчиненными прослоями песчаников, кое-где грубозернистых, изредка с галькой кварца, кварцитов и кремнистых сланцев. Возраст, вероятно, нижнекембрийский; фауны не обнаружено. Свита образует крупную антиклинальную складку, около 20° простирания, осложненную складчатостью второго и третьего порядка. Ось складки проходит почти по средней части острова, несколько ближе к восточному краю. Наблюдается общее довольно значительное погружение оси по направлению к северу. Вследствие этого, в северной части острова, где обнажаются верхние горизонты свиты, породы представлены почти неизмененными вакковыми сланцами и песчаниками. По мере передвижения к югу, где обнажаются более глубокие горизонты, сланцы переходят в филлиты и филлитовидные сланцы. Еще далее, по южному берегу острова, вдоль пролива Вилькицкого, появляются различные кристаллические сланцы (биотитовые, хлоритовые и др.).
На мысе Мессера и несколько далее к востоку, в области ядра складки, выходят биотитово-роговообманковые граниты, слагающие, повидимому, довольно крупное интрузивное тело. Возраст гранитов, по всей вероятности, тот же, что и на о-ве Октябрьской Революции, т. е. пермский — послепермский.
На мысе Челюскина обнажены в общем те же породы, что и по южному берегу о-ва Большевик, но метаморфизованы здесь они еще сильнее. На мысе Челюскин-Заря обнаружена мощная, в несколько сот метров, свита базальных конгломератов. Подстилающие породы представлены теми же вакковыми сланцами и песчаниками, в различной, довольно сильной степени динамо-метаморфизованнымй. По возрасту эту подстилающую свиту нужно отнести уже к протерозою.
Большая мощность конгломератов свидетельствует о продолжительном перерыве и обширных денудационных процессах на границе между протерозоем и кембрием.
Н. Н. УРВАНЦЕВ