ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2014, № 5, с. 121-132
УДК 550.34
РЕКОНСТРУКЦИЯ ПРОЦЕССА СХОДА ЛЕДНИКА КОЛКА 20 СЕНТЯБРЯ 2002 ГОДА ПО ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫМ СЕЙСМИЧЕСКИМ ДАННЫМ
© 2014 г. В. Б. Заалишвили, Д. А. Мельков
Центр геофизических исследований ВНЦРАН и РСО-А, г. Владикавказ E-mail: cgi_ras@mail.ru Поступила в редакцию 19.08.2013 г.
Выполнена реконструкция процесса схода ледника Колка 20 сентября 2002 г. в Кармадонском ущелье в Северной Осетии на основе анализа инструментальных сейсмических записей. Результаты расчетов скоростей движения ледово-каменных масс на участке ледник Майли—Кармадонские Ворота соответствуют результатам математического моделирования процесса движения лавинообразного потока в каньоне. Оценен макросейсмический эффект воздействия потока на склон в районе Кармадонских Ворот по данным сейсмических записей и результатов обследования территории, выполненного авторами в 2003—2004 гг.
Ключевые слова: ледник Колка, лавинообразный поток, интенсивность, скорость потока. DOI: 10.7868/S0002333714050093
Ровно десять лет назад произошло трагическое событие, потрясшее все население Республики Северная Осетия-Алания. Событие — это внезапный сход ледника Колка 20 сентября 2002 года. В результате указанного схода исчез расположенный в ущелье пос. Нижний Кармадон. Оказалась под водой большая часть домов с. Горная Саниба, построенных в последние годы, почти в русле р. Геналдон. Погибли люди, в том числе, дети. Погибла группа Сергея Бодрова, участвующая в съемках фильма.
С целью исключения подобных ситуаций необходимо иметь действенную и в то же время постоянную государственную поддержку для проведения различного мониторинга и тщательного анализа его результатов.
Непосредственно в период после схода ледника имела место заметная поддержка Правительством РСО-А работы комплексной экспедиции с участием организаций РАН, МЧС, МГУ и др., но в последующем она практически прекратилась. Тем не менее, надо отметить, что за прошедшее время многое все же было сделано. В настоящее время исследования продолжаются большей частью при финансовой поддержке и инициативе РАН, МГУ и других ведомств и организаций.
Одной из главных проблем научных организаций расположенных в Северной Осетии является все еще слабая инструментальная оснащенность, которая преодолевается недопустимо медленно. Другой путь решения проблемы заключается в тесном взаимодействии учреждений различных
ведомств и объединении их потенциала. В то же время, на этом пути у нас уже есть определенные достижения. Так, в сентябре 2003 г. в п. Кармадон была открыта сейсмическая станция, а в декабре 2003 г. наша локальная сеть была преобразована в локальную сеть наблюдений за опасными при-родно-техногенными процессами "Кармадон-ский параметрический полигон", модернизованная в 2006 г. (установка современных цифровых регистраторов Дельта-Геон-02М). Наконец, в 2012 г. за счет собственных внебюджетных средств при поддержке МЧС республики непосредственно в районе ложа ледника Колка была установлена новая современная сейсмическая станция.
Можно вспоминать трагические события десятилетней давности по-разному: рассматривая сход ледника Колка исключительно через траурную призму, а можно, не забывая о прошлом, планировать будущие задачи и решать соответствующие проблемы. Для этого, очевидно, надо создавать условия, чтобы исключить в будущем повторение подобных последствий. Самой лучшей памятью безвременно ушедшим будет именно такой подход, и он вполне будет соответствовать и современному уровню наших или мировых знаний, и нравственному восприятию. Именно взаимодействие властных структур, науки, широких слоев населения позволит не просто сохранить население в горных районах и через сильнейшую генетическую связь горского населения, в свою очередь, сохранить горы для всех других слоев общества, но и сделать горы более цивилизованными с точ-
ки зрения безопасности. Для этого, кроме строгого соблюдения населением соответствующих строительных норм, учета опасных геофизических процессов, совершенно необходимым представляется дальнейшее развитие инструментальных наблюдений за опасными природно-техно-генными геологическими явлениями.
На основе инструментальных записей Центра в 2003 году, а также станций сопредельной территории, еще в 2004 году, любезно переданных грузинскими коллегами, был разработан сценарий основных этапов процесса схода ледника Колка 20 сентября 2002 года.
В октябре 2006 г. благодаря любезности нового руководства ГС РАН Центру были переданы инструментальные записи, полученные по времени в период схода ледника Колка 20 сентября 2002 г. станциями Северного Кавказа. Это позволило, с одной стороны, проверить и, во многом, подтвердить полученные ранее результаты, а с другой, — существенно развить наши знания. Впрочем, процесс анализа инструментальных данных все еще продолжается.
Наконец, после получения в 2010 г. сейсмических записей станций системы наблюдений в районе Зарамагской ГЭС [Сейсмические записи..., 2002], любезно предоставленных А.И. Савичем (ЦСГНЭО), Центр располагает всеми имеющимися уникальными сейсмическими записями процесса схода ледника Колка 20 сентября 2002 года.
В настоящее время предложен целый ряд различных версий причин происшедшего события (обвал, газодинамический взрыв, гидравлический удар и т.д.). Хотя проработка их имеет различную научную глубину, но какая-либо полностью, с научной точки зрения, обоснованная и однозначная версия, к сожалению, все еще отсутствует. Это предполагает расширять доказательную базу.
1. АНАЛИЗ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ СЕТЕЙ НАБЛЮДЕНИЙ РАЗЛИЧНЫХ СТРАН И ВЕДОМСТВ
Анализ имеющихся инструментальных данных показывает соответствие основных этапов, полученных на разных пунктах локальной сети сейсмологических наблюдений РСО-А [Заали-швили, Невская, 2003; Заалишвили и др., 2004; Заалишвили, Мельков, 2012], аналоговых записей сети сейсмологических наблюдений Грузии [Заалишвили и др., 2005] и цифровых записей станций ГС РАН [Заалишвили, Харебов, 2008].
С целью более детального изучения процесса схода ледника Колка были изучены данные сейсмических станций сопредельной территории: Абастумани, Амбролаури, Ахалкалаки, Ахалцихе, Они, Тбилиси, которые были предоставлены нам
грузинскими коллегами. Указанные аналоговые записи, полностью охватывают продолжительность суток с 19 по 20 сентября 2002 г. Наиболее полными и качественными являются данные станции Тбилиси (геофизическая обсерватория), отличающиеся наибольшим увеличением (рис. 1 и рис. 2).
Анализ каталога землетрясений показал, что 20 сентября 2002 г. перед катастрофическим сходом ледника Колка имело место землетрясение, приуроченное к данному времени. Так, в 15:43:50.3 в районе Западного Ириана (1.68° с.ш., 134.23° в.д.) произошло землетрясение с магнитудой Ы8 = 6.2 и глубиной очага к = 33 км. Такое расстояние продольные Р-волны проходят за время около 13 мин, а поперечные ¿-волны за время около 26 мин. Необходимо отметить, что вступление Р-волны при этом произойдет в 15:56:50, а ¿-волны — 16:09:50. Сразу обращает на себя внимание хорошее соответствие времен основных фаз волн с этапами схода ледника. Регистрация таких удаленных сигналов вполне возможна указанным типом наблюдений. Более того, даже менее чувствительной локальной сетью наблюдений ЦГИ ВНЦ РАН неоднократно регистрировались удаленные землетрясения (Китай, Япония и т.д.). В связи с этим, можно предположить, что "спусковым крючком" для схода ледника явилось указанное удаленное землетрясение. По нашему мнению, именно оно обусловило включение наиболее чувствительных станций: Чиколы, Владикавказа 31 и ЦСГНЭО [Заалишвили и др., 2004].
Вертикальная составляющая с расстоянием затухает намного быстрее горизонтальной составляющей. В связи с этим записи от удаленных землетрясений, как правило, характеризуются относительно слабой вертикальной составляющей. После затухания указанных колебаний на вертикальной составляющей можно наблюдать длин-нопериодный импульс (соб. 41, 42 на рис. 2). Достаточно значимой являлась и горизонтальная составляющая импульса (Е^).
Максимальная продолжительность процесса схода ледника Колка, которую контролировали станции ГФЦЭД (ЦГИ ВНЦ РАН и РСО-А), охватывает 7 мин 40 с и, несомненно, включает основную часть процесса схода по его амплитудному вкладу (соб. 5, 8, рис. 2).
Особый интерес представляет собой детальный анализ сейсмической записи станции Фи-агдон [Заалишвили, Мельков, 2008а]. Во-первых, это обуславливается близостью ее к району схода (16 км), и, кроме того, расстояние от трассы движения ледово-каменной массы до данной станции остается практически постоянным, что позволяет непосредственно по записям надежно оценивать амплитуды и спектральный состав колебаний грунта, возбуждаемых при движении ледника.
Предшествующие за сутки события
вертикальной направленности
/7о
Включение станций Центра соб. 1
соб. з^ту соб. 3
Направление движения -записи ^
----------NS
_—--------
19.09.02 17ь21ш258 Ъ
NS
-------Е^'
21ь32ш368 Ъ
NS
20.09.02 Ч3ь46ш468 Ъ
№
15ь09ш178 Ъ
NS
16 Т16ь00ш
Выключение ^^ станций Центра г соб. 2
Ъ
115ь59ш 20.09.02
\ер
NS
Рис. 1. Записи предшествующих событий (время начала событий указано в абсолютных значениях с учетом поправки).
16ь05ш
16ь04ш
16ь03ш
... NS
"соб. 5
Включение станций Центра 1бЬ08ш
16ь07ш
16ь06ш
соб. 42
16ь13'
соб. 41
Горизонтальные колебания 16ь11ш
16ь10ш
¿ЩЦН!^
соб. 6
Удар о "Кармадонские Ворота" Выктютение Удар в рай°н соб. 7 16ь16ш ___— - 1645? ледника Майли 16ь14ш
со6. , станций ±беи-?ра ледника Майли 16"
соб. 8
16ь21п
16ь20ш
соб. 9
16ь19ш
16ь18ш
Ъ
Рис. 2. Процесс схода ледника Колка 20 сентября 2002 г.
Рис. 3. Трасса движения ледово-каменной массы.
1.1. Модель схода ледника. Скорости и ускорения движения ледово-каменного потока
Важнейшей задачей для понимания физической сути того или иного процесса является необходимость создания его динамической модели [Заалишвили, Еналдиев, 2003]. Полноценность и обоснованность той или иной модели, в свою очередь, напрямую зависит от надежности и обоснованности исходных э
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.