W listopadzie 2023 roku na terenie Uzbekistanu wystąpiło trzęsienie ziemi o magnitudzie 4,6. Choć zdarzenie to nie spowodowało poważniejszych zniszczeń, wielu mieszkańców pamięta jeszcze skutki wstrząsów z 1966 roku, które doprowadziły do śmierci wielu osób. Z uwagi na położenie geotektoniczne gwałtowne zjawiska tego typu nie są w Uzbekistanie rzadkością. Pamięć o przeszłych trzęsieniach ziemi mogła się zachować zarówno w zapisie geologicznym, jak i w znajdujących się tam budowlach. Takich śladów szuka w Uzbekistanie międzynarodowy zespół naukowców, do których dołączył dr Krzysztof Gaidzik z Wydziału Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu Śląskiego. Wyniki badań pozwolą oszacować zagrożenie sejsmiczne na badanym obszarze, a w efekcie podjąć działania służące zabezpieczeniu najcenniejszych zabytków przed skutkami kolejnych trzęsień ziemi.

Dr Krzysztof Gaidzik podczas wykonywania numerycznego modelu ścian wkopu w wysokiej rozdzielczości

– Tropienie śladów historycznych trzęsień ziemi można zacząć od oglądania zdjęć z wakacji zamieszczonych w internecie. Zanim pojedziemy na wyprawę badawczą, szukamy wszelkich nieprawidłowości, odchyleń, fragmentów, które były naprawiane, czy niepasujących do całości elementów architektonicznych. To dobry początek w przypadku archeosejsmologii, którą się zajmuję – mówi dr Krzysztof Gaidzik, geolog z Uniwersytetu Śląskiego.

Choć najbliższe są mu badania tektoniczne w aktywnej strefie subdukcji Peru i Meksyku, w ubiegłym roku naukowiec zrealizował projekt dotyczący zamków i kościołów Dolnego Śląska, Beskidów i Gór Świętokrzyskich, gdzie badał ślady historycznych trzęsień ziemi. Jak sam przyznaje, marzył również o wyprawie do Azji. Marzenie stało się realne dzięki jednej z konferencji naukowych, podczas której poznał prof. Richarda Walkera z Uniwersytetu w Oksfordzie. Brytyjski naukowiec prowadził od kilkudziesięciu lat badania paleosejsmologiczne w centralnej Azji i niedawno rozpoczął realizację projektu badawczego w Uzbekistanie. Po wysłuchaniu wystąpienia dr. Krzysztofa Gaidzika zaproponował mu udział w kolejnej wyprawie. Polski naukowiec dołączył do zespołu, w którym pracowali już: dr Christoph Grützner z Uniwersytetu Friedricha Schillera w Jenie, a także prof. Makhir Usmanov Turabovn, dr Tahir Zahidov Kamilovich i dr Zukhriddin Shukurov Fazliddinovich z Instytutu Sejsmologicznego Uzbeckiej Akademii Nauk.

– Wiedziałem, że jest to teren, w którym występują silne trzęsienia ziemi, mogłem więc przypuszczać, że ich ślady zachowały się w architekturze. Zacząłem przeglądać zdjęcia w internecie i odnotowywałem coraz więcej interesujących mnie struktur. W takim wypadku nigdy nie mamy pewności, czy to aby nie kwestia wykonania zdjęcia, ręki fotografa lub perspektywy; miałem jednak podstawy, aby ruszyć w teren i zobaczyć perły architektoniczne Uzbekistanu na własne oczy – opowiada polski badacz. Wyjazd trwał prawie dwa tygodnie i miał charakter rozpoznawczy. Uczestników interesowały zarówno tematy związane z paleo-, jak i archeosejsmologią.

Górujący nad Samarkandą meczet Bibi Chanum

Różnica między tymi dwiema dyscyplinami naukowymi jest znacząca, choć obie się uzupełniają. Jak wyjaśnia naukowiec, różni je zakres czasowy i obiekty badań. W przypadku paleosejsmologii analizuje się zapis geologiczny, aby znaleźć ślady czwartorzędowych trzęsień ziemi. Z kolei archeosejsmologia rozpoznaje dawne zdarzenia sejsmiczne, których ślady można odnaleźć w budowlach i obiektach archeologicznych. W tym przypadku poszukuje się anomalii niebędących efektem działania człowieka czy naturalnych procesów degradacji związanych z czasem.

Przygotowania do wyprawy obejmowały także rozmowy z archeologami prowadzącymi badania na miejscu. Geologa interesowały wszystkie struktury, których nie mogli za bardzo wyjaśnić i które wyglądały nietypowo. Mógł to być skutek erozji, trzęsienia ziemi lub działalności człowieka, np. w wyniku działań wojennych. Do tego ważne jest czytanie raportów i prac archeologicznych. Na tej podstawie wybiera się określone lokalizacje, które trzeba zobaczyć podczas wyprawy. Tam szuka się deformacji, odchyleń, a potem rozpoczynają się interpretacje, mające na celu ocenę, czy zaobserwowane zjawiska mogą mieć związek z trzęsieniem ziemi.

– Po przeanalizowaniu danych zdecydowaliśmy się zbadać Kafir-kalę (Kāfer Qal’a) znajdującą się w pobliżu Samarkandy, wspaniałego miasta wpisanego na listę światowego dziedzictwa UNESCO. Kafir-kala to obiekt archeologiczny zamieszkały prawdopodobnie od IV wieku naszej ery, według źródeł zniszczony w 712 roku w wyniku najazdu islamskiego, a potem znów zamieszkały przez muzułmanów. Znaleźliśmy tam, zarówno w terenie, jak i w raportach, deformacje bardzo interesujące z mojego punktu widzenia. Nie wszystkie dały się wytłumaczyć jako skutki działań wojennych – tłumaczy naukowiec. Jako przykład podaje budynek ze stropem półkolistym o charakterze łukowym.

– Jeśli mamy sytuację, w której ten strop opadł w całości i na nim wybudowane zostało kolejne pomieszczenie, to taki ślad budzi moje zainteresowanie. Zadaję sobie pytanie: w jakim celu armia najeźdźców miałaby w taki sposób niszczyć budynek? Byłoby to trudne do wykonania i zupełnie nieopłacalne. Są to tylko przesłanki, ale wiele takich elementów razem może wskazać ich powiązanie z trzęsieniem ziemi – mówi geolog.

Wnętrze meczetu Bibi Chanum zniszczone w wyniku trzęsienia ziemi w 1897 roku

Oprócz Kafir-kali badane były także wybrane obiekty w Samarkandzie, mauzoleum i meczet Bibi Chanum oraz zespół architektoniczny Registan, czyli główny plac z trzema medresami, w których każda wieża jest odchylona w inny sposób.

– Bierzemy pod uwagę materiał, z którego budowane są obiekty, ale i podłoże. Z tymi danymi udaliśmy się do Francji, gdzie spotkaliśmy się z architektami oraz inżynierami budownictwa, aby przeprowadzić testy. Korzystaliśmy z tzw. shaking table, platformy, na której można odtwarzać zachowanie się budynku w reakcji na drgania powstałe w wyniku trzęsienia ziemi. Planujemy zbudować makietę z tego samego materiału, z którego wykonano obiekty w Samarkandzie, a następnie odtworzyć warunki drgań o znanych nam parametrach, aby obserwować powstające deformacje – wyjaśnia naukowiec.

Oprócz śladów deformacji geolog szuka również prób ich naprawienia, a te można już datować. O ile oczywiście trzęsienie ziemi nie było tak silne, że zniszczyło całe miasto. Wtedy szuka się zapisków w różnych dokumentach, np. dziennikach podróżników.

W przypadku Samarkandy, zwłaszcza od XV wieku, pojawiają się dodatkowe źródła ze względu na ważny szlak handlowy, który tamtędy przechodził. Zachowane dokumenty badają archeolodzy z Uniwersytetu w Oxfordzie. Naukowiec z Uniwersytetu Śląskiego wspomina ponadto o legendach, w których może kryć się ziarno prawdy.

– Jest opowieść o Uług-Begu, genialnym wnuku słynnego Timura Chromego. Otóż Uług-Beg, badając gwiazdy, przewidział dzień śmierci swojego dziadka. Tego dnia popędził więc do mauzoleum Ishratkhona, by go ostrzec. Nawoływaniem lub siłą (w zależności od wersji) zmusił dziadka do opuszczenia budynku, a w tym momencie zatrzęsła się ziemia i zawaliło sklepienie, dokładnie w miejscu, w którym Timur przed chwilą siedział. Mamy więc sporo interesujących szczegółów, wiemy, gdzie i czego szukać w strukturach zabytkowego mauzoleum.

Im później, tym więcej interesujących danych. Dr Krzysztof Gaidzik wspomina o kolejnych bardzo silnych trzęsieniach ziemi z przełomu XIX i XX wieku, gdy uszkodzone zostały najpotężniejsze mauzolea Samarkandy. Pojawiły się szczeliny w ścianach, zawaliły łuki, poodpadały mozaiki. W tym przypadku zachowały się zdjęcia sprzed katastrofy i po niej.

– Dlatego właśnie jesteśmy w kontakcie z naukowcami z Uzbeckiej Akademii Nauk, archeologami oraz z inżynierami budownictwa. Okazuje się, że czasem wystarczyłyby proste rozwiązania architektoniczne, aby lepiej zabezpieczyć najważniejsze zabytki przed skutkami trzęsień ziemi. Wszystko zależy oczywiście od siły takiego trzęsienia. Co więcej, efekty naszych badań będą mogły być wykorzystywane także do ochrony innych zabytków, nie tylko tych zlokalizowanych na terenie Uzbekistanu – podsumowuje dr Krzysztof Gaidzik.