В. П. СОЛОНЕНКО и Н. А. ФЛОРЕНСОВ
ГОБИ-АЛТАЙСКОЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ 4 ДЕКАБРЯ 1957 г.
Гоби-Алтайское землетрясение (координаты эпицентра по наблюдениям 56 советских и иностранных станций 45°,1±0,1° N, 99°,15±0,1° Е, а по макросейсмическим наблюдениям, с точностью до 10 км, 45°,17 N, 99°,25 Е) по его масштабу и макроэффектам следует признать одним из сильнейших в истории. Землетрясение произошло на северном обрамлении пустыни Гоби в горах Гобийского Алтая, составленного из ряда горных цепей и массивов, разделенных плоскодонными межгорными впадинами, на периферии равновеликого Байкалу сложного межгорного прогиба — Долины Озер, пролегающего между хребтами Монгольский Алтай и Хангай. Интенсивность М землетрясения оценивается от 73/4 (станции Пулково, Беркли) до 8,4—8,6 (станции Пасадена, Наумеа, Рейкьявик: и др.).
По макросейсмическим признакам и остаточным деформациям, наблюденным авторами во многих пунктах плейстосейстовой области и в самом эпицентре, сила землетрясения не только равнялась, но, возможно, даже превосходила 11 баллов. Кроме того, полевые наблюдения январь, июнь и сентябрь — ноябрь 1958 г.) привели к выводу, что инструментально определенные координаты эпицентра и на сейсмической станции Иркутск весьма точно соответствуют положению первоначальных разрушений.
Землетрясения ощущались на площади около 5 млн. км2, площадь в пределах 5-балльной изосейсты достигала 1,4 млн. км2 (фиг. 1), разрушение и серьезные повреждения построек наблюдались на площади порядка 300 тыс. км2 (на расстоянии до 300—325 км от эпицентра),
Кинематика структур, активизированных Гоби-Алтайским землетрясением (фиг. 2), представляется в следующем виде: из начального эпицентра землетрясения, расположенного между горами Бахар и Цэцэн, началось обновление на восток старого разлома на протяжении 240-250 км, а на запад — не более чем на 25—35, км. В 60—65 км восточнее первичного эпицентра произошло «вспарывание» южной фрагментарной зоны разломов на протяжении свыше 100 км.
Горные хребты и массивы от хр. Баян-Цаган до восточного окончания хр. Бага-Богдо на протяжении 275 км поднялись и переместились к востоку. Исключением явился массив Бахар, несколько сместившийся к западу, что, впрочем, вполне согласуется с его положением на северном, в общем, стабильном крыле главного разлома и непосредственно в начальной эпйцентральной зоне, где тангенциальные напряжения стремились сместить северный и южный блоки в противоположных направлениях.
Сейсмодислокации в районе начального эпицентра показывают, что они образовались в результате исключительного по своей резкости
Фиг. 1. Схематическая карта области потрясения при Гоби-Алтайском землетрясении 4. XII 1957 г.
1—изосейста 5 баллов; 2 — площади с силой землетрясения 7 баллов и
выше; 3 — направление структурных линий; 4 — Северомонгольский
живой разлом; 5 — зона разломов, образовавшихся 4.XII 1957 г.;
6 — эпицентр Баян-Цаганского землетрясения (X баллов) 7.IV 1958 г.;
7 — эпицентры афтершоков (по )
Фиг. 2. Схематическая карта плейстосейстовой области Гоби-Алгайского
землетрясения 4. XII 1958 г.-
1 — межгорные впадины и долины; 2 — горные массивы; 3 — главнейшие разломы, образовавшиеся 4.XII 1957 г.; 4 — главный разлом, образовавшийся 7.IV 1958 г.; 5 — структура Битут; 6 — направление сдвига и амплитуда его, м; 7 — амплитуда вертикального перемещения, м; 8 — сомонные центры, разрушенные 4.XII 1957 г. и покинутые населением; 9 — абс. отметки, м
Гоби-Алтайское землетрясение 4 декабря 1957 г. 87
и направленности удара: трещины на большом протяжении прямолинейны, сместители точно ножом! срезают любые породы, в том числе самые прочные, здесь по только возрождены старые разломы, но возникли и новые протяженностью в десятки километров. Генеральный взбросо-сдвиг с поднятым и смещенным к востоку южным крылом во
|
Фиг. 3. Схема движения поднятого крыла взбросо-сдвига Богдо при землетрясении 4. XII 1957 г. Простирание взбросо-сдвига 300°, падение 103 55°. Направление горизонтального смещения ЮВ 120° (, 12. XI 1958 г.) |
многих местах и на значительном протяжении осложнен иными структурами: сбросами, оперяющими и сопутствующими трещинами, зонами кулисо-образно расположенных трещин, надвигами, сейсмокупольными структурами, трещинами растяжения, горсто - и грабенообразными трещинами шириной до 50 м и более и т. д. Ширина зоны трещин достигает 2,5 км. На южном склоне гор Бахар-Ула, непосредственно в районе начального эпицентра землетрясения, образовался грабен шириной до 800 м при длине 27 км. Северный сброс грабена следует по разлому древнего заложения вдоль контакта палеозойской метаморфической толщи с
мезокайнозойскими отложениями. Ширина трещины колеблется от десятков сантиметров до 14,35 м, амплитуда от 0,8 до 4 м. Южная зона трещин проходит в нижнемеловых отложениях и представляет собой вновь образованный разлом. Здесь мы видим деформации земной коры, связанные с растяжением, сжатием и сдвигом. В местах сопряжения главной и диагональных трещин ширина трещины резко увеличивается и достигает максимальной величины — 19,15 м. При приближении к хр. Баян-Цаган грабен переходит в систему ступенчатых сбросо-сдвигов.
Смещение хребтов плейстосейстовой области происходило с перекосом как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости: северный край горной цепи поднялся выше и переместился к востоку больше, чем южный. С южной стороны только в массиве Ихэ-Богдо напряжения разрядились образованием сейсмотектонических трещин, а на остальном протяжении эпицентральной зоны они компенсировались деформациями изгиба. Массив Ихэ-Богдо сместился к востоку сильнее, нежели Бага-Богдо, что обусловило образование между этими массивами Тормхонского взбросо-надвига — одной из самых эффектных сейсмотектонических структур, когда-либо возникавших на глазах человека. Главная зона взбросо-надвига имеет вид громадной застывшей волны, с высотой «берегового» уступа от 1—2 до 9,2 м. Местами чешуи взбросо-надвига переместились по поверхности земли к востоку до 10—12 м. Надвиговые «языки» иногда состоят из двух чешуи. Взбросо-надвиг несет элементы сдвига — западное поднятое его крыло сместилось к северу до 4 м.
К месту выхода Тормхонского взбросо-надвига к главной северной структуре сдвиг по разлому Богдо достигает максимальной величины — 8,85 м.
Восточнее Тормхонской зоны амплитуда смещения резко падает. Границей смещенной зоны, по-видимому, является зона меридионально расположенных взбросов восточнее Бага-Богдо.
В указанные величины амплитуды смещения не включены деформации изгиба, которые могут быть значительны. Так, например, в сайре Улан-Булак при амплитуде взброса 1,5—2 м амплитуда изгиба
88
и
не менее 2 м; у южного подножия Ихэ-Богдо при амплитуде взброса 4—5 м амплитуда изгиба не менее 5 м. Изгиб почвы как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости зоны наблюдался во многих пунктах.
Наибольшим разрушениям но сравнению с другими структурами плейстосейстовой области подвергся массив Ихэ-Богдо, в ходе землетрясения проявивший себя как горстовая структура первого порядка (длина 80 км, ширина до 30 км). Он фактически но всему периметру ограничен сейсмотектоническими трещинами, преимущественно взбросо-сдвигами и взбросо-надвигами. В центральном отрезке хребта возникло пять зон трещин: с севера взбросо-сдвиг Богдо, с юга две внешние зоны трещин (одна протягивается по подножию главного массива, а вторая - по линии передовых тектонических клиньев — форбергов) и две внутренние зоны, расположенные приблизительно параллельно с обеих сторон осевой части хребта, на расстоянии 5—6 км друг от друга. Эти последим ограничивают грабепообразное опускание вершинной части Ихэ-Богдо.
Обе главные трещины падают под горную цепь под углом 68°. Подъем клинообразного массива вызвал растяжение его верхней части, следствием чего явилось упомянутое грабенообразное оседание водораздела Ихэ-Богдо и, как кульминационный акт этого процесса, образование современной феноменальной гравитационно-сейсмотектонической структуры Битут, с амплитудой вертикального смещения по главному сбросу до 328 м. Следствием столь значительного и быстрого опускания горного блока явились мощные напряжения в земной коре перед его фронтом, нашедшие разрешение в образовании надвига, сейсмокупольпых структур с вертикальной амплитудой до 17,5 м, трещин всевозможных типов, горстообразных поднятий отдельных участков в долине Битут-ам с амплитудой вертикального перемещения до 60 м и т. д. Вертикальный удар был настолько силен, что в воздух поднялись многочисленные фонтаны грунта, при падении образовавшие земляные конусы, высотой 1,2—1,5 м. Поля, покрытые такими конусами, напоминают колонии тесно расположенных термитных построек.
Несколько иной была кинематика земной коры при Баян-Цаганском землетрясении 7. IV. 1958 г. (координаты эпицентра по макросейсмическим наблюдениям 45°,2 N, 98°,6 Е)1. В ходе землетрясения произошло сжатие и смещение грунтов к ЮВ 170°, что связано с напряжениями, унаследованными от упругого состояния коры до декабрьского землетрясения, по в то же время действовали силы растяжения, направленные приблизительно по азимуту 80° в сторону эпицентра Гоби-Алтайского землетрясения и унаследованные от последнего. Этo обусловило образование сложной трещинной зоны длиной около 15 км и шириной до 40—50 м, ведущим элементом которой является взброс и взбросо-надвиг, по сильно осложненный системой тесно расположенных кулисообразных зияющих трещин растяжения. Трещинная зона рассекает базальтоиды и метаморфические породы южного склона хр. Баян-Цаган и прилежащую к нему впадину до центральной ее части.
Изучение сместителей главных трещин позволило установить очень интересные детали механизма перемещения крыльев структур. Как оказалось, масштаб необратимых изменений соответствует амплитуде движения только местных структур. Крылья же структур первого порядка описывали сложные кривые. Амплитуда их смещений в ходе
1 Но предварительному бюллетеню станции Москва (при точности определения до 1°) — 45°N, 98° Е, интенсивность М=7,0. По нашим макросейсмическим наблюдениям, сила землетрясения 10 баллов.
Гоби-Алтайское землетрясение 4 декабря 1957 г.
землетрясения местами превышала более чем в два раза видимую амплитуду необратимых сейсмодислокаций (фиг. 3). Во время быстрого смещения подвижное крыло по инерции переместилось выше и дальше положения равновесия, а затем столь энергично возвращалось к нему, что снова прошло точку равновесия, но уже в обратном направлении. В этом положении отдельные участки подвижных структур задерживались некоторое время и, наконец, переместившись в направлении первоначального смещения, достигали равновесия. Последнее смещение, судя но оставленным им следам, не было столь быстрым, как первые, и, по-видимому, могло происходить много дней спустя. Часть афтершоков, по всей вероятности, связана именно с «движениями равновесия».
Небезынтересно отметить, что по трещинам взбросо-сдвигов можно видеть новообразования тектонической плотной глины с прекрасно выраженными зеркалами скольжения, а в двух случаях удалось наблюдать довольно мощные (0,8 м) слои милонитов. Милонитизации подверглись в одном случае гранитизированные и фельдшпатизированные сланцы, в другом — осадочные породы, причем милонит был выжат из трещин и образовал гребень, похожий на дайку.
Таким образом, макросейсмические эффекты показывают, что Гоби-Алтайское землетрясение является одним из сильнейших землетрясений, случившихся за последние столетия. Это можно видеть из следующей таблицы1.
Восточно-Сибирский геологический институт СО АН ССОР Иркутск
1 Из книги: , . Элементы сейсмологии и сейсмометрии. Гостехтеориздат, 1955 (с некоторыми изменениями, уточнениями и дополнениями).
