ВУЛКАНОЛОГИЯ И СЕЙСМОЛОГИЯ, 2011, № 6, с. 60-70
УДК 551.311.24+550.342(238.222)
ОЦЕНКА СКОРОСТИ СЕЙСМОГРАВИТАЦИОННОЙ ДЕНУДАЦИИ РЕЛЬЕФА ЮГО-ВОСТОЧНОГО АЛТАЯ В ГОЛОЦЕНЕ НА ПРИМЕРЕ
БАССЕЙНА Р. ЧАГАН-УЗУН
© 2011 г. А. Р. Агатова, Р. К. Непоп
Институт геологии и минералогии СО РАН 630090 Новосибирск, проспект ак. Коптюга, 3, e-mail: agatr@mail.ru Поступила в редакцию 10.12.2010 г.
Рассмотрено влияние сейсмоиндуцированных склоновых процессов на изменение рельефа. С использованием параметров максимальных палеосейсмооползней — последствий сильнейших землетрясений прошлого — на примере бассейна р. Чаган-Узун рассчитана скорость сейсмогравитацион-ной денудации высокогорной и сейсмически наиболее активной юго-восточной части Горного Алтая в голоцене. Показано, что воздействие на рельеф сейсмических толчков умеренной силы пренебрежимо мало по сравнению с влиянием сильных землетрясений, а для сейсмоактивных районов, на территории которых афтершоковый процесс не подчиняется законам Бота и Омори, существенным становится вклад обвалов/оползней, вызванных афтершоками. Численная оценка скорости сейсмогра-витационной денудации, полученная с применением статистических методов, заверена измерением объемов голоценовых сейсмогравитационных дислокаций методом детального профилирования. Показано, что объем сейсмогенных обвалов/оползней определяется, в основном, силой землетрясения и климатом.
ВВЕДЕНИЕ
Сейсмогравитационная денудация представляет собой процесс снижения земной поверхности в результате смещения склонового субстрата, инициированного землетрясениями. Напряжения горных пород, сейсмические ускорения и вибрации при землетрясениях коренным образом влияют на устойчивость скальных грунтов и склоновых отложений, что приводит к возникновению грандиозных обвалов, оползней, селей и осовов, формированию осыпных конусов аномально крупных размеров. В сейсмически активных областях, к которым относится большинство горных систем, сейсмогравитационная денудация вносит существенный вклад в общее снижение земной поверхности наряду с деятельностью ледников и рек. Смещение склонового субстрата, происходящее в результате сильных землетрясений практически одномоментно, соответствует результату воздействия на рельеф других агентов эрозии на протяжении сотен и даже тысяч лет [Иверонова, 1969]. Актуальность изучения рельефообразующей роли сейсмической деятельности определяется еще и тем, что около одной пятой части земной поверхности регулярно подвергается воздействию сейсмических толчков различной силы, при этом сейсмоиндуцированные обвалы, оползни, сели наносят значительный ущерб народному хозяйству и приводят к гибели людей. К настоящему времени геоморфологические проявления современных сейсмособытий и сильных землетрясений
прошлого достаточно хорошо изучены. Однако лишь в некоторых работах приводятся количественные оценки объемов смещаемого субстрата и вклада сейсмогравитационной денудации в общее снижение горных поднятий [Кее!ег, 1994, 2002; Агафонов, 2002].
В данной работе рассчитывается скорость сей-смогравитационной денудации рельефа наиболее сейсмоактивной юго-восточной части российской территории Алтайского горного поднятия за голоцен; оценивается вклад оползней, инициированных афтершоками, в общий объем сейсмогравитационных деформаций, возникших в ходе сейсмической активизации; проводится сравнительная оценка влияния на рельеф сильных землетрясений и толчков умеренной силы. Оценка скорости сей-смогравитационной денудации, полученная статистическими методами, заверяется измерением объемов сейсмогравитационных палеодислокаций методом детального профилирования.
РАЙОН ИССЛЕДОВАНИЙ
Территория Горного Алтая, расположенного в пределах России северного окончания Алтайского внутриконтинентального поднятия, неоднородна по проявлениям сейсмической деятельности и связанных с ней сейсмогравитационных деформаций рельефа. Наиболее активной в сейсмическом плане является юго-восточная часть Горного Алтая, включающая Курайско-Чуйскую систему
межгорных впадин и хребты их обрамления. По комплексу сейсмических и геологических данных юго-восточная часть Горного Алтая с большим количеством активизированных разломов и высокой общей сейсмичностью (до А10 = 0.1) была отнесена к 8-балльной зоне с повторяемостью сильных землетрясений 1—3 тыс. лет [Жалковский и др., 1978]. И лишь небольшая область, включающая южную часть Чуйской впадины, была выделена в 9-балльную зону. Основанием для этого послужила высокая сейсмическая активность (А10 = 0.2) сопредельных территорий Монголии, для которых известны многочисленные сильные землетрясения, произошедшие, в частности, и в XX веке, и сейсмическая природа палеодислокаций, отмеченных в бассейнах рек Чаган-Узун и Джасатер (Южно-Чуйский хребет) [Девяткин, 1965].
Однако позднее, помимо отмеченных оползней и обвалов, крупные сейсмогравитационные деформации голоценового возраста были закартиро-ваны и в других долинах Южно-Чуйского хребта, а также в Курайском и Северо-Чуйском хребтах и на границах Чаган-Узунского межвпадинного выступа [Новиков и др., 1998; Рогожин и др., 1998; Рогожин, Платонова, 2002; Агатова и др., 2006]. Помимо крупных сейсмогравитационных деформаций, маркирующих в основном разломные границы морфоструктур ранга хребтов и впадин, многочисленные грабены и эскарпы позднеплейстоцен-го-лоценового возраста выявлены также на границах блоков, образующих приподнятую часть днища Курайской впадины [Рогожин, Платонова, 2002]. Все это позволяет выделить в качестве высокосейсмичной зоны с повторяемостью сильных землетрясений 500—900 лет [Рогожин и др., 2007] всю территорию Курайской и Чуйской впадин и их горного обрамления (за исключением хребта Сай-люгем), проведя северную границу этой зоны по гребневой части Курайского хребта.
Эта граница совпадает с границей морфотекто-нической зоны, образованной морфоструктура-ми с максимальными для Горного Алтая абсолютными высотами (до 4000—4500 м) и амплитудами относительных вертикальных смещений (до 2600—3000 м). Подобные характеристики являются следствием расположения этой зоны на бровке крутого субширотного уступа базисной поверхности, а также возникновения взбросовой составляющей структурообразующих правосторонних сдвигов за счет резкой смены их простирания на территории Юго-Восточного Алтая с северо-западного до субширотного.
В пределах этой морфоструктурной зоны межгорные впадины имеют олигоценовое заложение [Лунгерсгаузен, Раковец, 1958; Девяткин, 1965] — наиболее древнее для Алтая. Усиление дифференциации рельефа в верхнем миоцене привело к резкому сокращению во впадинах озерного осадкона-
копления и формированию грубообломочных отложений буроцветной серии N —01 [Девяткин, 1965 и др.]. Несомненно, что эта резкая перестройка рельефа сопровождалась сейсмическими процессами — они отражены в виде пликативных и разрывных деформаций нижне- и среднемиоцено-вых отложений [Аксарин, 1938; Девяткин, 1965; Лузгин, Русанов, 1992], однако оценить параметры землетрясений того периода и их влияние на рельеф сейчас практически невозможно. Анализ соотношения ледниковых форм рельефа разного возраста с элементами современной тектонической структуры позволил предположить общее поднятие Юго-Восточного Алтая и рост его хребтов также на рубеже среднего и позднего плейстоцена [Агатова, 2003, 2005]. Однако наиболее ярко, благодаря сохранности в рельефе, проявлены следы сильных голоценовых землетрясений, произошедших уже после деградации ледников позднего плейстоцена. Последним в этом ряду стало Чуй-ское землетрясение 2003 г.
Таким образом, наиболее древняя зона горообразования на территории Алтая является сейсмически активной и в голоцене. При этом, благодаря морфологической сохранности голоценовых сей-смогравитационных деформаций, наиболее корректно мы можем оценить скорость сейсмограви-тационной денудации данной территории именно за голоцен.
В качестве одного из участков, в полной мере отражающего воздействие землетрясений на рельеф Юго-Восточного Алтая, авторами был выбран бассейн реки Чаган-Узун (рис. 1), на территории которого закартирован целый ряд крупных сейсмогравитационных дислокаций. Критерии их сейсмического происхождения подробно обсуждены в работах [Агатова и др., 2006; Непоп, Агатова, 2008б]. Бассейн включает фрагменты юго-западной части Чуйской межгорной впадины и хребтов ее обрамления. Зона сочленения хребтов с впадиной представляет собой вовлеченную в поднятие периферическую часть впадины с рыхлыми неоген-нижнеплейстоценовыми осадками, перекрытыми в пределах Чаган-Узунского бассейна чехлом ледниковых и водно-ледниковых отложений среднего и позднего плейстоцена [Агатова, 2000]. Эта зона характеризуется повышенной сейсмической активностью в течение всего голоцена.
Сосредоточенные на территории Чаган-Узун-ского бассейна палеосейсмодислокации в виде микрограбенов, сейсморвов, обвалов, осовов, а также крупных оползней в отложениях неогена -позднего плейстоцена наглядно подтверждают активную сейсмическую составляющую процесса роста и расширения хребтов Юго-Восточного Алтая в голоцене (рис. 2, 3). Концентрация крупных палеосейсмооползней в пределах рассматриваемой территории свидетельствует о том, что к пери-
87°30' 88°00' 88°30' 89°00'
Рис. 1. Район исследований. Пунктиром показана граница бассейна реки Чаган-Узун. Морфотектоническая схема приведена по [Новиков, 2004].
88°00'
км
Рис. 2. Схема расположения сейсмогравитационных дислокаций голоценового возраста на территории бассейна р. Чаган-Узун.
1 — обвалы, оползни и осовы, стенки их отрыва (а), максимальный оползень, возникший в результате Чуйского землетрясения 2003 г (б); 2 — реки и озера; 3 — ледники; 4 — область максимального воздействия сейсмоиндуцированных склоновых процессов (границы хребтов и зона перехода хребтов к межгорной впадине); 5 — граница бассейна.
Рис. 3. Сейсмогравитационные дислокации, расположенные на территории бассейна р. Чаган-Узун. а — максимальный оползень, возникший в результате Чуйского землетрясения 2003 г.; б — современный и палеосей-смооползни на правом склоне долины р. Талдура; в —
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.