научная статья по теме НОВЫЙ АСПЕКТ ПРИМЕНЕНИЯ ДЕНДРОХРОНОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ДЛЯ ДАТИРОВАНИЯ СИЛЬНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ ПРОШЛОГО (НА ПРИМЕРЕ ГОРНОГО АЛТАЯ) Математика

Текст научной статьи на тему «НОВЫЙ АСПЕКТ ПРИМЕНЕНИЯ ДЕНДРОХРОНОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ДЛЯ ДАТИРОВАНИЯ СИЛЬНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ ПРОШЛОГО (НА ПРИМЕРЕ ГОРНОГО АЛТАЯ)»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2014, том 455, № 2, с. 175-178

= ГЕОЛОГИЯ

УДК 550.34.55+551.432(238.222)

НОВЫЙ АСПЕКТ ПРИМЕНЕНИЯ ДЕНДРОХРОНОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ДЛЯ ДАТИРОВАНИЯ СИЛЬНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ ПРОШЛОГО (НА ПРИМЕРЕ ГОРНОГО АЛТАЯ)

© 2014 г. А. Р. Агатова, Р. К. Непоп, В. В. Баринов, А. Н. Назаров, В. С. Мыглан

Представлено академиком Н.Л. Добрецовым 28.11.2012 г. Поступило 10.12.2012 г.

БО1: 10.7868/80869565214080155

Одна из основных проблем при сейсмическом районировании и выделении территорий с высоким уровнем сейсмической активности — установление значений Мтах и периода повторяемости сильных землетрясений, приводящих к крупным деформациям рельефа и наносящих большой урон хозяйственной деятельности человека. Продолжительность инструментальных сейсмологических наблюдений невелика по сравнению с периодом повторяемости сильных землетрясений, и для расчета этой величины привлекают исторические и археологические данные, а также определяют время возникновения выявленных на изучаемой территории палеосейсмодислокаций. В данной работе предложен новый способ датирования сейсмособытий в рамках дендросейсмологиче-ского метода, а также приведены первые результаты применения дендрохронологического анализа для определения возраста и периода повторяемости сильных землетрясений в голоцене в пределах сейсмоактивной юго-восточной части Горного Алтая (рис. 1).

Среди методов абсолютного датирования сей-смодислокаций наиболее часто используют радиоуглеродный анализ, который позволяет датировать почвы, фрагменты древесины и другие органические материалы, деформированные и захороненные во время землетрясений и/или перекрывающие сейсмогенные обвалы и оползни. Предел датирования радиоуглеродного анализа составляет около 50 тыс. л. (при изотопном обогащении 14С до примерно 75 тыс. л.), однако его использование для определения возраста сейсмособытий последних 2—3 тыс. л., т.е. на ближайшем к современности вре-

Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения Российской Академии наук, Новосибирск

Сибирский федеральный университет, Красноярск

менном отрезке, имеет свои ограничения вследствие высокой относительной погрешности на этом интервале и наличия ряда "плато" на калибровочной кривой, затрудняющих привязку радиоуглеродных дат к календарной шкале [1]. Так, проведенное нами сопоставление дендрохронологических и радиоуглеродных датировок одних и тех же образцов древесины из позднеголоценовых моренных отложений в долинах Горного Алтая показало, что радиоуглеродный метод на интервале последних 3 тыс. л. может давать ошибку определения возраста древесины — наилучшего материала для данного вида датирования — до 300 лет. Кроме того, радиоуглеродные даты палеопочв дают представление лишь об осредненном времени их формирования, что также снижает точность определения возраста сейсмодислокаций.

При произрастании в сеймоактивных зонах древесной растительности дополнением, а иногда и альтернативой радиоуглеродному методу может служить дендрохронологический анализ, который дает возможность датировать события с точностью до одного года. В мировой сейсмологической практике с целью датирования землетрясений до настоящего времени использовали несколько аспектов дендрохронологического анализа. Для датирования разрывных нарушений проводили: 1) датирование первичных дендросейсмологиче-ских свидетельств — разрывов стволов, корней деревьев, а также крена и вывала деревьев в зоне поверхностных сейсморазрывов; 2) датирование вторичных свидетельств — начала замедленного роста и/или гибели деревьев вдоль сейсморазры-вов, что связано с полной или частичной потерей кроны в результате сотрясения поверхности. Для датирования оползней и обвалов с доказанной сейсмической природой формирования: 1) изучают древесину деревьев-свидетелей, произрастающих непосредственно на теле оползня (начало формирования креневой древесины соответству-

Рис. 1. Курайско-Чуйская сейсмоактивная зона (Юго-Восточный Алтай), места отбора образцов и результаты дендро-хронологического (1) и радиоуглеродного (2) анализов, позволившие установить дату ранее неизвестного сильного средневекового землетрясения, в ходе которого, как и во время Чуйского землетрясения 2003 г., были активизированы границы Чаган-Узунского межвпадинного выступа. График (врезка) — распределение повреждений древесной структуры на образцах: пунктир — серии прироста деревьев с верхнего обвала; сплошная линия — с нижнего обвала; квадраты — повреждения у двух и более деревьев; треугольники — случайные повреждения.

ет времени сейсмособытия); 2) определяют минимальный возраст обвала/оползня (по возрасту самого старого дерева, выросшего на теле обвала либо стенке его отрыва); 3) устанавливают точную дату подвижки (по времени гибели погребенных обвалом/оползнем деревьев) [2]. В России дендрохронологический анализ был успешно применен при изучении сейсмичности Станового нагорья для датирования землетрясений по времени гибели деревьев и формирования креневой древесины у деревьев-свидетелей в зонах разрывных нарушений [3].

Подчеркнем, что временной интервал применения дендрохронологического анализа для датирования сейсмодислокаций до сих пор ограничивался возрастом древостоя последнего поколения, и наиболее эффективно этот метод был использован при датировании сейсмособытий не древнее 300 лет. В то же время дендрохронологи-ческий анализ, основанный на уникальности сочетания ширины годичных колец в конкретной местности, позволяет проводить датирование любых событий, связанных с повреждением, гибелью и захоронением деревьев либо с появлением новой генерации леса на вновь образованных отложениях,

на интервале, существенно превышающем возраст современного древостоя. Этот интервал определяется длительностью региональных абсолютных дре-весно-кольцевых шкал, к которым можно привязывать относительные ("плавающие") древесно-коль-цевые хронологии (ДКХ), созданные при анализе палеодеревьев, произраставших на конкретных го-лоценовых сейсмодислокациях. В настоящее время существует несколько абсолютных региональных хронологий, однако датирование голоценовых землетрясений с помощью этих ДКХ в мировой практике дендросейсмологии не проводили.

Возможность такого датирования в высокогорной, сейсмически наиболее активной, юго-восточной части Горного Алтая (Юго-Восточный Алтай) обусловлена созданием несколько лет назад сети абсолютных дендрохронологий по лиственнице (Larix sibirica Ledeb) и сосне сибирской (Pinus sibirica Du Tour), максимальной из которых является 2367-летняя ДКХ Mongun [4]. Для Сибири, помимо Ямальской, Таймырской, Инди-гирской, это четвертая хронология протяженностью более 2000 лет. Два года назад с ней удалось соединить "плавающую" 424-летнюю ДКХ археологической древесины из пазырыкских курга-

НОВЫЙ АСПЕКТ ПРИМЕНЕНИЯ ДЕНДРОХРОНОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

177

нов Юго-Восточного Алтая [5]. Таким образом, в настоящее время дендрохронологический метод на территории Юго-Восточного Алтая и Тувы может быть использован для датирования сейсмосо-бытий возрастом до 2720 лет. Об уникальности нового инструмента датирования говорит тот факт, что, помимо сибирских хронологий, существуют всего лишь четыре длительные ДКХ, построенные для Центральной Европы, Ирландии, Америки, Китая.

Метод дендрохронологического датирования палеоземлетрясений мы опробовали при исследовании ранее неизвестного комплекса сейсмо-генных палеообвалов в долине р. Арыджан, дренирующей восточный макросклон Чаган-Узун-ского массива — новейшего горста, разделяющего Курайскую и Чуйскую межгорные впадины (Юго-Восточный Алтай). Южная разломная граница этого блока была активизирована в 2003 г. в ходе Чуйского землетрясения (Ms = 7.3). Стенкой отрыва двух наиболее крупных обвалов является плоскость реактивированного древнего разлома, по которому заложен фрагмент верхней части долины.

Помимо определения времени начала заселения обвалов лесом, мы опробовали новый способ датирования сейсмособытий, происходивших после формирования лесного покрова на обвалах. Травмы, полученные деревьями, растущими вблизи стенок отрыва, могут быть следами сейсмоиндуциро-ванных камнепадов. Датирование следов повреждений древесины позволяет устанавливать годы камнепадов, критерием сейсмического происхождения которых является синхронность получения травм деревьями на разных участках активизированной сейсмозоны.

Процедура древесно-кольцевого анализа включала измерение радиального прироста и абсолютное датирование материала на основе проведения стандартной процедуры кросс-корреляционного анализа в специализированном программном пакете для дендрохронологических исследований DPL [6] и графической перекрестной датировки в программном пакете TSAP system V3.5 [7] с визуальным сопоставлением кривых изменчивости абсолютных и индексированных значений радиального прироста. Для осуществления календарной датировки следов повреждений была проведена стандартная процедура построения ДКХ [8] по сосне сибирской длительностью 1153 года (856—2009 гг.), отражающей особенности прироста на исследуемом участке.

Для выявления сейсмоиндуцированных травм деревьев были отобраны образцы с живых деревьев и древесных останков, сохранившихся на поверхности обвалов. Всего был отобран 61 образец — 49 сегментов с нижнего и 12 сегментов с верхнего по течению обвалов. Результаты измерений нескольких образцов, отобранных с одного дерева,

сводили в обобщенную серию, и в конечной выборке каждое дерево было представлено одной ДКХ. Таким образом, после отбраковки образцов, не поддающихся датированию, были проанализированы травмы у 36 деревьев. Фиксацию повреждений структуры годичного кольца производили визуально, с помощью микроскопа. После определения положения поврежденного годичного кольца на образце производили измерение 20 колец до и 50 после травмы с последующей перекрестной датировкой, что обеспечило верификацию дат повреждений.

Заселение верхнего и нижнего по течению обвалов произошло, по имеющимся данным, в 1069 и 856 годах н. э. соответственно. С учетом времени формирования и стабилизации перекрывающих о

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.

Показать целиком