Участки детальных топографических исследований разрывов Гоби-Алтайского землетрясения 1957 г

Приложение А

УЧАСТКИ ДЕТАЛЬНЫХ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ РАЗРЫВОВ ГОБИ-АЛТАЙСКОГО ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ 1957 г.

Нижеследующее описание участков иллюстрируется в большинстве случаев двумя рисунками. Карта, обычно обозначаемая буквой «а» за порядковым номером рисунка, совпадающим с номером участка, показывает используемые данные (звездочки) и рельеф участка в горизонталях. На ней жирными линиями показаны профили, используемые для оценок величин компонентов подвижек. На рисунках, обозначаемых обычно буквой «б» (иногда «в» и «г»), эти профили демонстрируют смещения. Там, где присутствует только вертикальное смещение, показывается, как правило, один профиль, построенный вкрест простирания тектонического уступа. Сдвиговая подвижка иллюстрируется двумя параллельными профилями, один из которых показан, кроме того, смещенным относительно другого. Некоторые участки характеризуются не одной парой профилей.

УЧАСТОК 1. 45°10,18' с. ш, 99°16,08' в. д, h =2170 м. Разрыв Богдо у южного подножия

гор Бахар там, где деформация сосредоточивается по одной ветви (см. фиг. 8 и 9).

Разрыв пересекает относительно широкий овраг с переуглубленным молодым руслом и смежные с ним плоские водоразделы (фиг. А1, а). Расхождение горизонталей, особенно 2,5-4,5-метровых, вдоль у = 11 м в западной половине площади может свидетельствовать либо о левостороннем смещении, либо о вертикальном компоненте с поднятием южного крыла (см. фиг. 9). Однако разное заложение горизонталей, параллельных разрыву у левого края карты выше и ниже трассы разрыва, подразумевает, что вертикальный компонент должен включать в себя поднятие северного, а не южного крыла. Таким образом, это расхождение горизонталей отражает левостороннее смещение величиной 3-5 м. Относительно глубокий и свежий врез главного русла оврага является только незначительным следствием вертикального смещения. Изгиб горизонталей на южном крыле разрыва близ

Фиг. А1.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

х=45 м свидетельствует, что русло когда-то располагалось восточнее его современного курса. Далее к востоку разрыв следует по ступенчатому юго-западному склону, рельеф которого изменен оползневыми процессами.

Сопоставляя западные склоны оврага по профилям вдоль y=10 м южнее трассы разрыва и вдоль y=13 м севернее ее (фиг. А1, б) и современное русло на северном крыле с отмершим руслом на южном крыле разрыва, мы оценили горизонтальное разделение этих маркеров в 4,0 ± 0,8 м. Относительно большая погрешность оценки обусловлена трудностью сопоставления профилей на восточном борту оврага и неопределенностью положения русла перед землетрясением. Овраг ориентирован под косым углом к трассе разрыва, и коррекция на угол 75° и на 3-метровое расстояние между профилями сокращает величину горизонтального смещения до 3,2 м. Профили разделены по вертикали на 0,9 м, но из-за общего наклона рельефа к югу эту величину необходимо уменьшить примерно на 0,5 м. Следовательно, вертикальный компонент смещения составит только 0,4 ± 0,2 м.

УЧАСТОК 2. 45°09,00' с. ш., 99°31,75' в. д.,

h=1710 м. Разрыв Богдо в 4 км восточнее сайра Улан-Булаг (см. фиг. 13).

В этом месте сделал широко известную фотографию исключительно резкого, эффектного разрыва [Флоренсов, Солоненко, 1963. Фиг. 112], по которому особенно четкий в 1958 г. левосторонний сдвиг ко времени наших работ (1993 г.) все еще хорошо сохранился (см. фиг. 13). [1985] оценил здесь величину горизонтальных смещений только в 2,7-3,3 м, доказывая, что более крупные смещения обусловлены неоднократными землетрясениями. С его выводами мы не можем согласиться. Сопоставимость величин горизонтальных смещений оврагов и межовражных водоразделов имела следствием такое подпруживание дренажной сети, что на южном, расположенном вверх по течению крыле разрыва осадки, заполнившие овраги, сделали их днища исключительно плоскими (фиг. А2, а). Наряду с этим, сопоставляя исключающие такие днища профили непосредственно севернее (y=0,5 м) и южнее (y=-1 м) трассы разрыва, можно у у=0 м хорошо реставрировать сдвиг величиной 5,1 ±0,5 м (фиг. А2, б). Мы считаем, что резкость уступа и

Фиг. А 2.

66 П. МОЛНАР И ДРУГИЕ

сопоставимые 5-метровые разобщения структур различных размеров в этом районе были результатом горизонтального смещения в 1957 г. величиной не менее 4,5 м.

При такой реставрации выравниваются три межовражных мыса различной ширины (см. фиг. А2, б). Вследствие того, что и форма межовражных водоразделов, и их склоны отличаются по разные стороны от разрыва, коррекция за 1,5-метровое расстояние между профилями затруднена. Вместе с тем она, по-видимому, невелика, и вертикальное разделение в 0,4 м представляет разумную оценку вертикального компонента смещения.

УЧАСТОК 3. 45°09,00' с. ш., 99°31,83' в. д., Л =1705 м. Разрыв Богдо в 4,2 км восточнее сайра Улан-Булаг и в 200 м восточнее участка 2 (см. фиг. 12 и 14).

Фотография в [Baljinnyam et al., 1993. Fig. 32, а] демонстрирует этот район видом на восток-северо-восток. Разрыв между участками 2 и 3 непрерывен и очень четок, но слегка искривляется таким образом, что местные простирания разнятся на 13°.

Карта (фиг. A3, а) показывает левостороннее разобщение небольшого водораздельного

гребня у х=9 м на южном крыле и более крупного - у восточного края карты. В то же время комбинация сдвигового и вертикального компонентов смещения приводит к образованию дамбы, подпруживанию стока на север и накоплению осадков на южном крыле разрыва. Реконструкция рельефа по профилям вдоль у=6 м и у=8 м выявляет левостороннее смещение величиной 5,0±0,5 м (фиг. A3, б). Совмещение профилей требует только незначительного вертикального разделения в 0,3 м, но наклон к северу (составляющий примерно 0,2) гребня на востоке участка позволяет предположить, что северный профиль у у=8 м должен был перед 1957 г. находиться на 0,4 м ниже южного профиля у у=6 м. Таким образом, это свидетельствует о наличии вертикального компонента смещения величиной примерно 0,7±0,3 м с поднятием северного крыла. Близкие значения сдвиговых компонентов и некоторые различия величин вертикальных компонентов на участках 2 и 3 согласуются с незначительным изменением местных простираний разрыва, в результате чего на участке 3 возникает больший компонент растяжения.

Фиг. A3.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

67

УЧАСТОК 4. 45°08,50' с. ш., 99°39,00' в. д., h =1690 м. Разрыв Богдо севернее хр. Таряту, примерно в 0,5 км восточнее родн. Сэбсул-булаг (см. фиг. 15 и 17).

Трасса разрыва пересекает субмеридионально ориентированный плоский водораздел между стекающими на север временными водотоками. В то время как региональный рельеф наклонен на север, водораздел такого наклона не имеет, вероятно из-за вертикального компонента смещения по разрыву (фиг. А4, а). Примерно в 300 м западнее обращенный на юг уступ свидетельствует о вертикальном компоненте величиной около 1 м. К тому же ров, параллельный трассе разрыва в западной части карты (см. фиг. А4, а), в районе 28 M<у<32 м маркирует, вероятно, зону растяжения или небольшой грабен. Таким образом, как горизонтальный, так и вертикальный компоненты смещения здесь менее отчетливы, чем во многих других исследованных районах. Тем не менее, левостороннее разобщение отрезков водораздела севернее и южнее уступа достаточно ясно.

Сравнение профилей вдоль у = 19 м южнее уступа и вдоль у=31 м севернее его позволяет предполагать сдвиговое смещение величиной 6,4 м, а вертикальное - только 0,3 м (фиг. А4, б). Однако частично из-за различия в ширине водораздела к северу и югу от трассы разрыва, частично из-за отсутствия наклона водораздела к северу по сравнению с общей поверхностью рельефа сопоставление профилей плохое. При простом сравнении гребней водораздела вытекает горизонтальное разобщение величиной 6,4 м, но неперпендикулярность водораздела к северу от уступа (79°) делает эту оценку преувеличенной. Предполагая, что водораздел проецируется под этим углом через полосу между профилями шириной 12 м, следует уменьшить величину смещения на 2,4 м и увеличить неопределенность оценки. В результате получим 4,0±1,5 м. Проецируя либо горизонтали в западной части карты, либо водораздел в ее середине (см. фиг. А4, а), можно предположить величину вертикального смещения близкой к 0,5 м или между 0,3-1 м. Нами принято 0,5±0,3 м.

УЧАСТОК 5. 45°07,67' с. ш., 99°51,58' в. д., h=1790 м. Разрыв Богдо на северном склоне гор Ноён, в 1 км западнее Нургийн-ама (см. фиг. 21 и 22).

Спускающиеся на север по крутому склону овраги были в 1957 г. левосторонне смещены (фиг. А5, а), и северное крыло разрыва двигалось при этом вверх относительно южного. Овраги и разделяющие их водоразделы южнее

Фиг. А 4.

Фиг. А 5.

68 П. МОЛНАР И ДРУГИЕ

трассы ориентированы к ней перпендикулярно, но севернее некоторые из них сближаются друг с другом. Тем самым оценка смещения осложняется различной ориентацией маркеров севернее и южнее трассы разрыва (относительно у≈24 м). Водораздел южнее уступа, грубо параллельный х=24 м, располагается примерно в 6 м восточнее его северного продолжения у х=18 м на северном крыле разрыва. Относительно мелкий овраг у x=18,5 м на южном крыле располагается лишь в 4,5 м восточнее его северного продолжения у x=14 м. Однако глубокий овраг, входящий на карту с юга у x=35 м, разобщен на 11 м относительно своего северного продолжения у х=24 м непосредственно севернее трассы. Такое крупное смещение, видимо, создано двумя событиями.

Профили, построенные непосредственно севернее (вдоль у=29 м) и южнее (вдоль у=15 м) трассы разрыва (фиг. А5, б), показывают трудность определения смещения. Выравнивание отрезков гребня водораздела требует перемещения на 5,8 м, сопоставление относительно небольшого западного оврага - примерно на 2 м, а более глубокого восточного оврага - примерно на 5 м. Мы заключаем, что смещение в 1957 г, составляло 5,8±1,5 м, но количественное определение смещения в этом месте, возможно, не так убедительно, как в других местах.

Так как северный склон участка крутой,

северный профиль должен обязательно находиться ниже южного профиля. При среднем наклоне 0,5 (см. фиг. А5, а) и расстоянии между профилями 14 м северный профиль должен был перед землетрясением лежать на 7 м ниже, чем южный. Измеренное вертикальное разобщение профилей составляет 5,2 м (см. фиг. А5, б), и, следовательно, значение вертикального компонента - 1,8 м. Предполагая, что восточный овраг, так же как и смежные водораздельные гребни, был смещен грубо дважды, мы считаем, что и этот вертикальный компонент возник в результате двух событий, а его величина в 1957 г. составляла только ~1±0,5 м.

УЧАСТОК 6. 45°06,3' с. ш., 99°56,6' в. д, h=1760 м. Разрыв Богдо в 3 км западнее г. Ондгон-Хайрхан и непосредственно западнее Ухагийн-ам (см. фиг. 24, а и 25, а).

Разрыв смещает долину небольшого ручья, смежную террасу и гребень высокого водораздела далее к востоку (фиг. А6, а). Ручей вступает на закартированную площадь с юга близ х=35 м и там, где пересекается разрывом около у=14 м, образует узкий глубокий овраг, следующий далее к северу вдоль х=17 м. На южном крыле русло этого водотока разрезает террасу, выраженную в районе 35 м<x<50 м расширением 4- и 4,5-метровых горизонталей. Восточный край террасы ограничен крутым склоном межсайрового водораздела, расположенного у восточной рамки

Фиг. А6.

ПРИЛОЖЕНИЕ A

карты. Смещения этих маркеров отчетливо больше тех, которые мы картировали где-либо в других местах.

Для количественной оценки смещения нами построены профили вдоль х=10 и 17 м (фиг. А6, б). Сопоставление восточных склонов как молодого оврага, так и восточных ограничений террасы требует горизонтального разобщения на 10,4±1,5 м. Мы убеждены, что это крупное смещение представляет собой результат двух землетрясений. Вертикального компонента при этом сопоставлении не требуется, но следует обратить внимание, что ширина зоны разрыва составляет несколько метров и включает рвы (как, например, около х=8 м, y=14 м) и, возможно, грабены на гребне водораздела у правого края карты. Следовательно, отсутствие вертикального компонента не является строго доказанным (0 ±2 м).

УЧАСТОК 7. 45°06,13' с. ш., 99°59,50' в. д., h=1680 м. Разрыв Богдо на южном склоне г. Ондгон-Хайрхан в 5,5 км западнее сайра Хухний-хундий (см. фиг. 26 и 27).

Эффектное смещение, демонстрирующее как вертикальный компонент с поднятием южного крыла, так и крупный левосторонний сдвиг (фиг. А7, а). Вследствие их сочетания по почти вертикальному разрыву, подпруживающему дренажную сеть на крутом склоне

южной экспозиции, сопоставление профилей затруднено. Левостороннее смещение усиливает видимый вертикальный компонент на восток-юго-восточных склонах, как, например, у 9 м<x<16 м на северном крыле и у 15 м<x<33 м на южном крыле разрыва. Тем не менее, вертикальный компонент отчетлив там, где склоны обращены на запад-северо-запад, как между 35 м<х<4.0 м. Обращает внимание также, что четкий водораздельный гребень, подходящий к уступу на северном крыле близ х=9¸10 м в левой части закартированной площади, продолжается около х=14¸15 м на южном крыле. Мы подозреваем, что здесь в районе х=10 м, у=5¸6 м имела место эрозия седловины, так как склон водораздела к северу от уступа ступенчатый. Допуская такой генезис ступенчатости и равномерность наклона между 6,5¸7,5-метровыми горизонталями, можно предполагать, что перед землетрясением нижняя часть склона водораздельного гребня у трассы разрыва близ у=3,5 м должна была грубо соответствовать высоте примерно 5 м, а не наблюдаемой высоте z=10 м.

Для точной количественной оценки смещения мы построили профили вдоль y=6 м у подножия крутого уступа, непосредственно к северу от него, и вдоль у=3 м по бровке поднятого блока непосредственно южнее уступа

Фиг. А 7.

70 П. МОЛНАР И ДРУГИЕ

(фиг. А7, б). Сравнение профилей с очевидностью требует как сдвигового, так и вертикального компонентов. При этом нами сопоставляются склоны на двух сторонах водораздельного гребня в западной части закартированной площади и склон западной экспозиции в восточной ее части. Реставрация этих маркеров требует левостороннего горизонтального смещения величиной 5,5±0,5 м и вертикального - 4,1±1,0 м. Оценивая вертикальный компонент, мы должны внести поправку за наклон к югу водораздела в западной половине площади, в результате которого профиль вдоль у=6 м должен был до землетрясения находиться на 1±0,5 м выше, чем профиль вдоль у=3 м. Тогда величина вертикального компонента смещения составит 5,1 ±1,1 м.

УЧАСТОК 8. 45°06,17' с. ш, 99°59,58' в. д, h=1740 м. Разрыв Богдо на южном склоне г. Ондгон-Хайрхан примерно в 200 м восточнее участка 7 (см. фиг. 26 и 28).

Фиг. А8.

Определение сдвигового смещения вдоль большей части этого отрезка затруднено наличием вертикального компонента, который обусловливает поднятие южного крыла и под-пруживание стекающей на юг дренажной сети. В подпруженной части оврагов накопились осадки (как внутри 3-метровой горизонтали на фиг. А8, а), и трудно установить тальвеги на северном крыле разрыва близ уступов. Вместе с тем, комбинация вертикального и

горизонтального компонентов смещения приводит к изоляции низкого, продолговатого холма, вершина которого располагается в западной части закартированной площади в районе x=9±2 м (см. фиг. А8, а). Очевидно, что южное продолжение межсайрового гребня на северном крыле, водораздел которого спускается на юг у х=3 м, предполагает левостороннее смещение величиной 6±2 м.

Примерное левостороннее разделение профилей по у=9 и 15 м, составляющее 5,4±1 м из-за не перпендикулярной уступу ориентировки оврага на севере, характеризует минимальную величину смещения 1957 г. (см. фиг. А8, б). При угле между ними 75° экстраполяция этого направления через 4-метровое меридиональное расстояние между профилями подразумевает дополнительно 1,6±1,0 м левостороннего смещения, и, следовательно, полное горизонтальное смещение составит 7,0±1,4 м.

Эффектный, обращенный на север уступ на круто наклоненной к югу поверхности предполагает наличие большого вертикального компонента, сопровождающего сдвиговое смещение. Экстраполяция водораздела, протягивающегося вдоль x=3 м через трассу разрыва (см. фиг. А8, а), позволяет полагать, что у у=9 м его высота перед 1957 г. должна была составлять только 1 м, а не 6 м, как это получается исходя из высоты продолговатого холма на южном крыле разрыва. Таким образом, эти наблюдения свидетельствуют, что опускание северного крыла составляло 5 м. Аналогично, экстраполяция горизонталей со значениями 10 м < z< 16 м вдоль правого края карты (см. фиг. А8, а) через трассу разрыва приводит к существовавшей до 1957 г. у у=9 м высоте, равной 5 м, а не к измеренной нами высоте z=10 м. Отсюда очевидно, что в 1957 г. возник не только крупный сдвиговый компонент величиной 7,0±1,4 м, но также и сопоставимый вертикальный компонент 5,0±1,0 м.

УЧАСТОК 9. 45°06,33' с. ш., 100°00,33' в. д, h =1700 м. Разрыв Богдо в 1 км западнее сайра Хухний-хундий и непосредственно восточнее г. Ондгон-Хайрхан (см. фиг. 26 и 29, б), где смещение, видимо, достигло своего максимума.

Восточнее этого места наиболее характерны горизонтальные смещения в 3-4 м, но западнее его, вероятно, обычны смещения величиной 5-6 м. Участок расположен вблизи разветвления разрыва Богдо (см. фиг. 26 и 29, а). Северная ветвь протягивается на СЗ 285°, но уже в нескольких сотнях метров становится

ПРИЛОЖЕНИЕ А

трудно различимой. Нами закартирован отрезок южной ветви, охватывающей западнее южный склон г. Ондгон-Хайрхан.

Трасса разрыва пересекает почти перпендикулярно овраг в центре карты (фиг. А9, а). Горизонтальным разобщением тальвега на 3,9±0,5 м определяется, по-видимому, компонент смещения по простиранию (фиг. А9, б). Отчетливый уступ с обращенным к северу фасом на первый взгляд позволяет думать, что смещение включало существенный вертикальный компонент с поднятием южного крыла разрыва. Так, уступ в западной части закартированного участка (4 м<х< 12 м) имеет высоту, близкую к 2 м, а профили по у=11 м и y=17 м разделены по вертикали примерно на 2,4 м (фиг. А9, б). Совмещая профили на такие величины вертикального и горизонтального разделений маркеров, получим левосторонний компонент подвижки, равный 3,9±0,5 м (см. фиг. А9, б). В восточной части карты уступ значительно менее отчетлив, отчасти из-за двух разрывов (вдоль y=14,5 м и y=10,5 м), которые нелегко различаются в горизонталях (фиг. А9, а). Однако, наклон рельефа на самом севере, равный около 0,4 (фиг. А9, а), требует разницы в высотах профилей величиной 6 м, а без учета наклона - около 2,4 м, что и было измерено (см. фиг. А9, б). Таким образом, возникновение уступа обусловлено, по-видимому, сдвиговым смещением рельефа, относительно круто наклоненного на северо-запад. Вертикальный компонент смещения должен быть поэтому небольшим (0,0 ±0,5).

УЧАСТОК 10. 45°06,08' с. ш., 100°04,75' в. д., h=1680 м. Разрыв Богдо между сайрами Хухний-хундий и Дзарагийн-хундий (см. фиг. 30 и 31).

Нами закартированы левосторонние смещения двух оврагов и водораздела между ними (фиг. А10, а). Все они ориентированы косо к трассе разрыва, более затрудняя оценку смещения, чем это было бы при их перпендикулярном положении. Профили, параллельные трассе по у=21,5 м и у=24 м, перекроют друг друга, если южный профиль сместить к западу на 4,2 м и опустить на 0,7 м (фиг. А10, б). Из-за разницы приблизительно 60° в ориентации маркеров относительно трассы разрыва и отстояния профилей друг от друга на 2,5 м измеренное горизонтальное разделение преувеличено на 1,25 м. Таким образом, левостороннее смещение составляет 3,0±0,8 м. В связи с общим наклоном рельефа, равным примерно 0,25, и расстоянием между профилями 2,5 м можно полагать, что

Фиг. А9.

Фиг. А10.

Продолжение