ГЕОТЕКТОНИКА, 2013, № 3, с. 78-86
УДК 550.348/349(517)
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ПАЛЕОСЕЙСМОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В СИБИРИ
© 2013 г. В. С. Имаев1, А. Л. Стром2, А. В. Чипизубов1, О. П. Смекалин1, Л. П. Имаева1, И. Ю. Лободенко2
Институт Земной Коры СО РАН, Иркутск, 664033, ул. Лермонтова, д. 128 2ЦСГНЭО — Филиал ОАО "Институт Гидропроект", Москва, 125993, Волоколамское шоссе, д. 2
Поступила в редакцию 29.11.2011 г.
Масштабные изыскательские работы при выборе трассы нефтепровода Восточная Сибирь—Тихий океан (ВСТО) показали высокую востребованность и актуальность проведения детальных пале-осейсмологических исследований с применением новых приемов такого анализа при помощи материалов лазерного сканирования. Анализ материалов лазерного сканирования позволил не только "увидеть" и подробно откартировать многочисленные приразломные уступы, но и получить их мор-фометрические характеристики (высоту, крутизну) и выделить уступы, образовавшиеся в результате как одноактных, так и многоактных сейсмогенных подвижек. Высокая эффективность использованных материалов лазерного сканирования требуют скорейшего обязательного внесения их в арсенал проведения палеосейсмологических работ.
DOI: 10.7868/S0016853X1303003X
ВВЕДЕНИЕ
Палеосейсмологический метод был разработан Н.А. Флоренсовым, В.П. Солоненко и их учениками, как мощный и, практически, безальтернативный инструмент, позволяющий существенно расширить наши знания о сильных землетрясениях в высокосейсмичных, но слабо населенных районах Восточной Сибири и Монголии, где, несмотря на ряд сильнейших землетрясений XIX и XX веков, явно недоставало исторических сведений о таких событиях [3, 4]. Не случаен тот интерес, который проявили к этим пионерским исследованиям выдающиеся американские сейсмологи Ч. Рихтер и К. Аллен, во многом благодаря усилиям которых, труды советско-монгольской экспедиции по изучению последствий Гоби-Алтайского землетрясения были переведены и изданы на английском языке [34]. Несмотря на то, что еще в 1872 году американский геолог К. Жилберт впервые описал связь картируемых структур с возможными следами предшествующих землетрясений в зоне Уосатч-ского разлома в окрестностях г. Солт-Лэйк-Сити [19, 30, 32], приемы палеосейсмологического анализа прочно вошли в арсенал методов сейсмогео-логических исследований ученых из разных стран мира именно в конце 60-х, начале 70-х годов прошлого века, после выхода в свет на английском языке трудов Н.А. Флоренсова и В.П. Солоненко.
Первоначально палеосейсмологические исследования в нашей стране проводились преимущественно в Прибайкалье и Забайкалье. Их первые результаты были обобщены в монографии "Живая тектоника, вулканы и сейсмичность Станового нагорья", вышедшей под редакцией В.П. Солоненко в 1966 году. Именно благодаря использованию пале-осейсмологического метода было проведено сейсмическое районирование и доказана высокая сейсмическая активность обширных малообжитых территорий Восточной Сибири, ранее считавшихся практически асейсмичными [3, 4, 20].
Справедливости ради следует отметить, что для российских исследователей наблюдения за следами разрушительных землетрясений известны были и ранее благодаря публикациям К.И. Богдановича, И.В. Мушкетова и многих других [1, 11].
Позднее сейсмогеологическими исследованиями были охвачены как смежные районы Восточной Сибири, так и горные сооружения Кавказа, Средней Азии, некоторых районов Дальнего Востока [2, 5-18, 23-27].
К сожалению, приходится отметить, что дальнейшее совершенствование методических основ палеосейсмологии, и в первую очередь методов изучения строения сейсмотектонических дислокаций в разрезе в специально пройденных траншеях, происходило, в основном, за рубежом. Здесь следует упомянуть обобщающие работы американских сейсмогеологов, в первую очередь
106° 110° 114° 118° 122° 126° в.д.
58°
56°
54°
60° с.ш.
58°
56°
110° 114° 118° 122° 126°
Рис. 1. Местоположение Кичерской (1) и Чульмаканской (2) палеосейсмогенных структур
фундаментальный труд "Paleoseismology" ("Палео-сейсмология") под редакцией Д. Мак-Калпина, выдержавший уже 2 издания (в 1996 и 2009 гг.), а также монографию Р. Йетса, К. Си и К. Аллена "Геология землетрясений" ("The Geology of Earthquakes"), вышедшую в 1997 г. [29—32].
Начиная с середины 70-х годов прошлого века, развитие палеосейсмологического метода за рубежом приобрело лавинообразный характер. Он с успехом применялся в Японии, США, Италии, Китае, Индии, и теперь трудно найти страну, где не используется эта методика, позволяющая восстановить историю сильных землетрясений за последние десятки тысяч лет [22—33].
Современные исследования, проводимые в сейсмоопасных регионах России, во многом базируются на обширном фактическом материале, собранном нашими предшественниками и коллегами В. П. Солоненко, В. С. Хромовских, В.А. Хилько, В.В. Николаевым, С.В. Ласточкиным, М.Г. Демьяновичем [4]. Внедряются в практику и новые методы палеосейсмологического анализа. Палеосейсмологические исследования, особенно при решении прикладных задач, связанных, в частности, со строительством ГЭС, магистральных трубопроводов, других ответственных сооружений, проводятся сотрудниками ИЗК
СО РАН совместно с коллегами из Института Физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, Геологического института РАН, Института динамики геосфер РАН, Института "Гидропроект", Института тектоники и геофизики ДВО РАН, Института геологии алмаза и благородных металлов СО РАН, Института морской геологии и геофизики ДВО РАН и других научно-исследовательских и изыскательских организаций.
Лазерное сканирование и картирование сейсмогенных разломов
Примером высокой востребованности и актуальности палеосейсмологических исследований для районов Восточной Сибири могут служить работы, проводившиеся в связи с проектированием нефтепровода Восточная Сибирь—Тихий океан (ВСТО), в ходе которых установление предельно возможной магнитуды землетрясений и их повторяемости во многом определялось именно по результатам палеосейсмологических исследований. При этих работах, по-видимому, впервые в нашей стране, широко использовались материалы лазерного сканирования, проведенного по трассе проектируемого нефтепровода, что позволило, даже в сильно залесенной местности, получить цифровые модели рельефа (ЦМР) интересующих
Рис. 2. Фрагмент Кичерской палеосейсмогенной структуры. Цифровая модель рельефа (ЦМР) по материалам лазерного сканирования. Отчетливо видно, что разрыв, расположенный выше по склону, не затрагивает молодую террасу на конусе выноса реки, в то время как разлом, проходящий ближе к оси впадины, смещает этот конус, но, в свою очередь, не затрагивает современную пойму. Высота уступа верхнего разрыва, где он пересекает молодые конуса выноса, существенно меньше, чем высота между ними, что свидетельствует о многократных подвижках по разрыву. Показано положение первого варианта трассы ВСТО, отвергнутого, в том числе из-за сложных сейсмотектонических условий
нас участков с детальностью, соответствующей топографической карте м-ба 1 : 2000. Анализ материалов лазерного сканирования в бортах долины р. Кичера и Чульманской впадины (рис. 1) позволил не только "увидеть" и подробно откар-тировать многочисленные приразломные уступы, но и получить их морфометрические характеристики (высоту, крутизну) и выделить уступы, образовавшиеся в результате как одноактных, так и многоактных подвижек (рис. 2, рис. 3).
Необходимо подчеркнуть, что в условиях густой тайги некоторые из этих дислокаций практически неразличимы ни на космических и аэрофтоснимках, ни при аэровизуальном обследовании.
В дальнейшем, некоторые из выявленных при-разломных уступов были вскрыты траншеями, в которых было изучено строение молодых разрывов и отобраны образцы для определения возраста подвижек. Все это позволило существенно повысить достоверность выделяемых палеосейсмо-дислокаций, а также установить количество возможных палеоземлетрясений, связанных с конкретными активными разломами [14, 15, 21, 22, 33].
Для изучения эволюции сейсмического процесса в зоне Кичерского разлома — одного из наиболее сейсмоопасных в Байкальской рифтовой зоне, через обнаруженный нами сейсмогенный уступ были пройдены две траншеи. В ходе проведенных исследований было установлено что формирование Кичерской палеосейсмогенной структуры, в том числе и основного фронтального уступа происходило на протяжении верхнего плейстоцен - голоцена, особенно интенсивно в периоды тектонической активизации. Последняя активизация относится к позднему голоцену. Сейсмогенные дислокации в зоне Кичерского сброса проявляются в полосе шириной до 500 м и более. Ближе к бортам впадины дислокации имеют более молодой возраст, что свидетельствует о расширении границы впадины за счет ее горного обрамления. Для позднечетвертичного времени приблизительно определена граница между завершением этапа последнего относительного сейсмотектонического затишья и началом голо-ценовой сейсмотектонической активизации в зоне разлома. Впервые в ходе проведенных траншейных исследований получены данные о внутреннем строении этой сейсмодислокации и параметрах единовременных подвижек (рис. 4,
0 1 2 км
Рис. 3. Выраженность Чульмаканского разрыва на материалах лазерного сканирования по трассе проектируемой ВЛ-500 кВ Нерюнгри-Алдан. А — на правобережье и Б — на левобережье р. Чульмакан (масштабы ЦМР разные). Обращает на себя внимание отсутствие видимых следов смещений в долине р. Чульмакан и наличие отчетливых приразломных грабенов на опущенном крыле разрыва
рис. 5). В частности, установлено, что сейсмоген-ные сбросовые уступы на конусах выноса сформированы в результате нескольких (2—3) разры-вообразующих землетрясений происходивших с интервалами в 2—3 тысячи лет. По предварительным оценкам за период с конца позднего плейстоцена произошло, как минимум, три разрыво-образующих землетрясения [21].
При этом, исходя из соотношений амплитуда смещения — магнитуда, рассчитанных эмпирически для современных дислокаций, последняя (для значения MD = 3—5 м, "maximum displacement") принимает зн
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.