Сейсмотектоника

Глава XI СЕЙСМОТЕКТОНИКА

Понятие и термин «сейсмотектоника» довольно новы и пока еще не общеупотребительны, но все же приняты некоторыми авторами. С нашей точки зрения достаточным оправданием этого является, во-первых, сложившееся представление о самой сейсмичности как об одной из сторон или специфических проявлений неотектоники, во-вторых, происходящее при очень сильных землетрясениях естественное «моделирование» разнообразных дислокаций, специально рассматриваемых в структурной геологии и, наконец, в-третьих, то очень важное и по существу незаменимое, что вносится сейсмологией в понимание глубинного строения и тектонического режима земной коры. В конкретных же описаниях под «сейсмотектоникой» подразумевается раздел, в котором рассматриваются возможные тектонические причины и следствия данного землетрясения (его возникновение, ход и поверхностные результаты). В тот же круг могут войти вопросы о механизме очага и о тектоническом прогнозе землетрясений.

Последствия Гоби-Алтайского землетрясения изучались в поле комплексными геологическими методами на основе аэрофотосъемки. Поэтому точность плана сейсмодислокаций очень велика, а сами сейсмодислокации теперь могут быть наглядно сопоставлены с тектоникой, точнее говоря, со структурой плестосейстовой области и особенностями пространственного распределения в ней молодых движений.

Как следует из предыдущих глав, в ходе землетрясения и, возможно, его первых сильных афтершоков на поверхности возникло множество разнообразных структурных форм различного маштаба. Не все эти явления удалось уместить в рамки существующих классификаций разрывных смещений, но большинство соответствует структурным формам, хорошо известным ib древних толщах и образованным в минувшие геологические эпохи. Это положение, которым констатируется факт практически мгновенного (по данным сейсмограмм основной разрушительный акт землетрясения 4 декабря 1957 г. длился около одной минуты) формирования на площади в 8 тыс. км2 по существу всех типов разрывных смещений, известных в структурной геологии, выдвигается нами в первую очередь.

Из описаний явствовало также, что в ходе землетрясения возникли одновременно и так, что можно было отчетливо видеть взаимопереход,— сейсмодислокации, кажущиеся несовместимыми с обычных позиций палеотектонического анализа. Такими были, например, деформации сжатия и растяжения, переходящие друг в друга на очень коротком расстоянии (метры и десятки метров) и относящиеся к одной и той же структурной линии. Это положение, вытекающее из множества частных наблюдений в плейстосейстовой области, также исключительно важно.

358

Все изложенное выше с несомненностью показало, что основные региональные сейсмодислокации, в первую очередь главный разлом Богдо, возникли в своем субстрате не заново, а явились акцентированием и возрождением ранее существовавших структурных швов, тем самым наглядно и непосредственно демонстрируя правило унаследованности тектонических движений. В этой ситуации древняя структура Гурбан-Богдо явилась как бы готовой конструкцией, законченным «изделием» Неоген-четвертичные движения (общее распирание, сводообразование и блоковые смещения) несколько расслабили швы этой конструкции и «растянули» ее; гигантский сейсмический удар 4 декабря воспользовался некоторыми внутренними и наружными направлениями слабости, переместив, а местами раздробив детали сооружения. Этим простым сравнением мы хотим подчеркнуть зависимость конечной деформации, бывшей при землетрясении, от структурной анизотропии Гобийского Алтая и от подготовительного расслабления его внутренних частей за четвертичное время. Иными словами, наша мысль, составляющая один из главных выводов из предыдущего, состоит в том, что неотектонический уклад местности, охваченной землетрясением, т. е. распределение, режим и тип ее новейших тектонических движений, оказал существенное влияние если не на причины, то на весь ход землетрясения и на всю сумму его последствий.

Изучая естественные разрезы в горах и особенно в предгорьях Гурбан-Богдо, мы столкнулись с замечательными и наглядными аналогиями между ископаемыми и современными дислокациями; оценивая эти факты актуалистически, мы сделали вывод о том, что первые в отличие от вторых являются палеосейсмодислокациями, т. е. свидетельством древних (четвертичных или третичных) землетрясений, в то время как поверхностные геоморфологические следы древних разрывов должны быть квалифицированы как сравнительно недавние палеосейсмодислокации или доисторические сейсмодислокации. Мы отметили роль тех и других в деле общего геологического прогноза землетрясений (Флоренсов, 19601,2,3).

Наконец, последнее главное положение, необходимо вытекающее из изложенного выше, но требующее дополнительного рассмотрения, касается тектонической природы новообразованного разлома Богдо. По поведению во время землетрясения этот разлом оказался по преимуществу громадным (и максимальным по относительному горизонтальному смещению — около 9 м на одном из своих отрезков) сдвигом, напоминая мировые примеры этого рода.

Перейдем теперь к более подробному рассмотрению приведенных положений, а также к оценке выводов о кинематике Гоби-Алтайского землетрясения, сделанных нами в ранее опубликованном предварительном отчете (Солоненко, Тресков, Флоренсов, 1960г).

При рассмотрении карты поверхностных сейсмодислокации обращает на себя внимание прежде всего их линейная группировка; общее впечатление вытянутости, линейности не ослабляется ни поперечными разрывами на Тормхонской перемычке, ни азимутальными расхождениями отдельных трещинных ветвей по сравнению с главными разрывами. Все это придает изученной зоне сейсмодислокации, обязанных своим образованием единому сейсмическому акту, характер типичного сложного линеамента. Совершенно очевидна самая тесная связь как всего линеа-мента в целом, так и его отдельных крупных частей и ответвлений с орогеоморфологическими и структурно-геологическими особенностями линейного ряда горных возвышенностей, начиная с Баян-Цаган-нуру на западе и кончая Бага-Богдо на востоке.

1 Ту же величину горизонтального смещения (около 9 м) указывает Уоллес для разлома Сан-Андреас в Калифорнии во время землетрясения 1857 г. (Wallace, 1949).

359

Второе, что обращает на себя внимание,— линейная прерывистость или пунктирность даже крупнейших разрывов; при первом визуальном наблюдении с самолета эта черта линеамента, естественно, не была всюду подмечена, поэтому в первых опубликованных схемах все разрывы были показаны почти непрерывными. На новых картах отчетливо видно, что «пунктирность» сейсмодислокаций, в частности разлома Богдо, возрастает с запада на восток, т. е. с удалением от эпицентра.

На прилагаемой схеме и в натуре господствующее положение занимают два типа разрывных сейсмодислокаций: горизонтальные сдвиги и краевые надвиги. Подчиненное значение имеют, безусловно, производные от предыдущих сбросы, взбросы, взбросо-сдвиги и т. д.

Анализируя схему, нетрудно заметить, что основной ствол линеамента — разлом Богдо — плавно искривляется то к северу, то к югу сообразно с поведением горных склонов вдоль южного борта Долины Озер. Но на отдельных участках довольно значительной длины линия выхода разлома вполне прямолинейна; в таких местах разлом ведет себя как типичный сдвиг (левосторонний, по английским и американским авторам). Напротив, значительные отклонения линии разлома Богдо от прямой связаны обычно с тем, что там он модифицирован в крутой надвиг или взброс, причем, естественно, возникает вопрос о причинах, вызывающих подобные модификации разрывного смещения с преобразованием сдвига в надвиг или наоборот. Как увидим ниже, некоторый свет на это явление проливают особенности геологической обстановки на отдельных отрезках разлома Богдо. В самом деле, рисунок сейсмодислокаций особенно сложен и прихотлив там, где фронт горных подножий осложнен форбергами: они резко отклоняют «на себя» линию основного разлома, который в подобных случаях неизменно следует по подножью дзэргэлэ, создавая в них самих массу второстепенных продольных, поперечных и (редко) диагональных разрывов растяжения обычно с небольшими вертикальными смещениями, гораздо реже — разрывов сжатия (более продольных, нежели поперечных). Вертикальные смещения по разрывам растяжения обычно имеют характер нормальных сбросов, и их опущенные крылья в большинстве своем относятся к пониженным частям или склонам рельефа. Такие сейсмогенные сбросы удобно было бы называть прямыми или консеквентными. Кроме того, разлом Богдо трансформируется из сдвига в надвиг или взброс там, где он составляет линию фронта очень высокого горного массива.

Итак, в зонах форбергов и на приближении к ним основной продольной сейсмодислокацией является крутой эрозионный надвиг1, поверхность которого всюду скрыта от наблюдения внутри уступа, сложенного глыбами раздробленного грунта, иногда с возникшими вследствие инерции земляными языками. Эти надвиги везде и всегда сочетаются с уступами рельефа либо непосредственно, либо тянутся в некотором удалении, но параллельны им.

По северному фронту горных массивов разлом Богдо ведет себя как надвиг, часто с весьма заметной горизонтальной составляющей. Но здесь широко проявляются и сбросы, однако как вторичные смещения, производные от надвигов. Следовательно, для тех участков трассы разлома Богдо, где имеют место резкие и притом односторонние контрасты рельефа, обусловленные, как мы видели выше, структурными контрастами, господствующим внешним выражением разлома Богдо являются эрозионные надвиги с движением масс от горных массивов в сторону близлежащих низин. Напротив, в узких вытянутых низинах, таких как Бахарская впадина (между массивами Бахар, Цэцэн и Баян-Цаган-нуру),

1 То есть такой надвиг, автохтоном которого служит эрозионная (дневная) поверхность.

360

в широких холмисто-гривистых предгорьях (к северу от Орцак-ула и Таряту-ула), в бэдлендах, на северной покатости Тормхонской перемычки разлом Богдо выступает как типичный сдвиг с небольшой вертикальной составляющей или совсем без нее.

Объяснение описанных соотношений между типом разрывного сейсмогенного смещения и геолого-геоморфологической (как кажется, прежде всего геоморфологической) обстановкой заключается, по нашему мнению, не в особенностях последней, меняющихся от места к месту значительно чаще, чем было бы необходимо. Мы считаем, что в основе дифференцированности морфологии всей предгорной полосы и характера движений по разлому Богдо лежит более глубокая и общая причина.

В указанных соотношениях мы имеем прямую и простую зависимость сейсмотектоники от неотектоники, как частного от общего; в них (соотношениях) заключено быть может одно из самых важных свидетельств действительного кровного родства двух групп явлений — сейсмических и тектонических. Ибо если сейсмическая катастрофа 4 декабря 1957 г. подготовлена неизвестным нам процессом на глубине, то эта подготовка была, бесспорно, связана с более общими, отражающимися на поверхности особенностями физического режима коры. А если неотектоника выливается в определенное режимное состояние современной геологической эпохи, то именно ею должны быть подготовлены и направлены сейсмические катастрофы. Геофизические наблюдения показывают неуравновешенность блоков коры Гобийского Алтая и на сегодня, причем из тех же данных следует, что эта неуравновешенность существует очень давно.

Теперь вспомним, что вся потрясенная горная цепь представляет собой «сегментированное» неоген-четвертичное сводо-блоковое поднятие, в котором ведущую роль играют некоторые обширные максимумы отдельных поднятий (т. е. движений собственно вертикальных). Местами они сопровождаются линейными тектоническими блоками второго порядка— форбергами типа односторонних антиклиналь-горстов (глава IV), которые могут рассматриваться только как эффекты поднятий (по-видимому, на выпуклом изгибе). Таким образом, крупнейшие горные массивы, как Ихэ-Богдо и Бага-Богдо, и невысокие узкие форберги — суть образования разного масштаба, но родственного происхождения. И естественно думать, что структурная общность тех и других обусловила тождество типа обрамляющих их сейсмодислокаций (надвиги).

Мы считаем, следовательно, что ведущая роль новообразованных надвигов по периферии больших горных массивов и связанных с ними фор-бергов есть следствие не только структурной однородности, но и определенного типа неотектонического движения, породившего крупнейшие массивы и форберги. Очевидно, что в этих блоках поднятия (происходившего путем выпуклого искривления и время от времени срыва по разломам) господствовала раньше и господствовала также в момент сейсмической катастрофы тенденция к движению вверх. Действительно, нет оснований сомневаться в том, что катастрофа застала цепь Гурбан-Богдо в состоянии, характеризующемся обычной и исторически сложившейся склонностью к вертикальному подъему. Результат — тенденция к вертикальному перемещению превозмогла или отчасти подавила тенденцию к горизонтальному движению, главную и первичную в акте землетрясения.

С другой стороны, там, где тенденция к дифференцированному расхождению высот поверхности фундамента в вертикальном направлении (унаследованная от предыдущего неотектонического развития и продолжающая действовать доныне) была слабее — в Бахарской впадине, полях бэдлендов к северу от Орцак-ула и Таряту-ула, на Тормхонской седловине,— основная первичная сейсмодислокация оказалась минимально

361

стесненной тенденциями, «навязанными» ей геологической предисторией. Поэтому здесь развился сдвиг в наиболее чистом виде с максимальной (около 9 м) амплитудой.

Как видно из материала, приведенного в главе X, там, где разлом Богдо более прямолинеен, тип смещения вполне соответствует сдвигу. Но нельзя утверждать что там, где есть сдвиг, поверхность его обязательно вертикальна. В местах, где плоскость сдвига удавалось наблюдать непосредственно в обнажениях (например, в окрестностях Суджи-булак), она имела наклон на юг под Ð65—70° и, кроме горизонтальных борозд скольжения, обнаруживала и другие, наклонные, изучение которых позволило допустить некоторое надвигание южного крыла на северное. Непосредственное превращение дислокации сдвига в надвиг мы наблюдали к западу от сайра Тормхон, в подножии Дулан-Богдо. По этому поводу можно заключить, что и в удалении от главных (или особенно активных в современную эпоху) центров поднятия слабая тенденция к подъему все же сохранилась и при сейсмической катастрофе; здесь также стремились возникнуть надвиги, хотя абсолютно господствовали горизонтальные смещения.

В наших рассуждениях надвиги противопоставляются сдвигами в совершенно определенном кинематическом, а не динамическом смысле. Как известно, :при тех и других дислокациях происходит горизонтальное перемещение, но в случае надвигов, как частных составляющих линеамента Богдо, это перемещение перпендикулярно направлению сдвига и, кроме того, оно значительно уступает вертикальному перемещению как по амплитуде, так и общему эффекту поверхностной деформации. По этому, хотя и формальному признаку, однообразно направленные в сторону Долины Озер крутые надвиги нужно причислить к следствиям или специфическому выражению явлений поднятия, а не горизонтального движения, направленного перпендикулярно к горизонтальному направлению общего сдвига. Некоторая (только кажущаяся) неясность в этом вопросе легко устранится, если мы рассмотрим его в аспекте общей неотектоники изученного района.

Для этой цели снова вспомним, что рассматриваемая система гор была и остается изостатически неуравновешенной (глава VI), и в ней господствует тенденция к дифференцированному поднятию. В подобных условиях, казалось бы, должны особенно легко возникать обратные сбросы, образующие горсты. Таковыми, видимо, и являются горные массивы, венчающие собой сводовый пьедестал бэля. Но 4 декабря 1957 г. здесь возникла система разломов, среди которых не играли ведущей роли прямые и обратные сбросы. Этого типа разрывные смещения, весьма многочисленные, но небольшие по протяжению образовались в весьма разнообразных условиях, но в особенности на участках с сильно расчлененным рельефом или на стыках очень крутых поверхностей с почти равнинными поверхностями. Только сбросами и их комбинациями (грабенами, горстами, ступенчатыми комплексами) оказались второстепенные поперечные и диагональные разрывы, что особенно хорошо видно в дзэргэлэ Долон-туру и Гурбан-булак. В этих местах поперечные, а иногда и продольные сбросы сопровождают краевые надвиги. Только в одном районе максимальных сейсмических разрушений — в высочайшей части массива Ихэ-Богдо — сбросы господствуют над всеми другими разрывными дислокациями, что, на наш взгляд, также вполне естественно.

Поясним сказанное. Структура Битут подробно описана выше, причем показана огромная роль в ее создании сил вертикальных. Помимо структуры Битут — грандиозного сбросового клина — вершинное плато Ихэ-Богдо исполосовано разрывами типа сбросов с продольными провалами, изометричными оседаниями и косыми срывами горных вершин.

362

Подобных феноменов в плейстосейстовой области больше нет нигде, и именно это обстоятельство дает возможность понять взаимодействие в данном районе надвигов и сбросов.

Наличие по северному и южному склону западной, наиболее высокой части Ихэ-Богдо двух дзэргэлэ как будто указывает на относительно симметричную структуру «корней» этого массива. О том же говорят краевые надвиги, поверхности которых наклонены примерно под одинаковым углом (65—70°) в глубь массива, т. е. навстречу друг другу. Эти

Фиг. 196. Вверху: расположение сейсмогенных разрывов в горном массиве Ихэ-Богдо (профиль); внизу: схема движений.

поверхности, будучи мысленно продолжены вниз до пересечения (фиг. 196), вырезают клин, «выбитый» из земной коры с глубины 27—30 км. При всей грубости экстраполяции приведенная цифра — глубина точки пересечения двух «встречных» поверхностей краевых надвигов — привлекает внимание, во-первых, тем, что может быть близка к вероятной глубине очага Гоби-Алтайского землетрясения (18± ±8 км) и, во-вторых, она соответствует длине радиуса кривизны сводового изгиба Ихэ-Богдо, о котором говорилось в предыдущих главах и который запечатлен в деформациях террас при устье ущелья Битут. Все это позволяет сделать гипотетическое построение

(фиг. 196), в котором сводовое искривление, создавшее массив Ихэ-Богдо, естественно согласуется с периферическими надвигами как структурными формами выпирания. Та же схема хорошо отражает графически идею сводового выгиба как основную тенденцию в неотектоническом развитии массива, а также идею о толщине и, следовательно, о составе (гранит) слоя коры, участвующего в короблении. Тем же построением дается ясный ответ на вопрос о происхождении краевых сейсмогенных надвигов как мгновенной, стимулированной землетрясением реакции на длительное и напряженное предшествующее выгибание. Наконец, согласно изложенной точке зрения получают вполне правдоподобное объяснение структура Битут и системы разрывов (сбросов) в вершинной части массива Ихэ-Богдо. Как видно из фиг. 196, эта система занимает очень высокое и почти центральное положение на поверхности массива, характеризуя собой зону растяжения, находящуюся между двумя краевыми зонами сжатия, где образовались периферические надвиги. Таким образом, система сбросов вершинной части массива Ихэ-Богдо может быть представлена как результат «развала» наиболее растянутой и расслабленной части блока земной коры, причем само расслабление явилось, возможно, следствием двустороннего надвига при продолжающемся изгибании массива, словно «выползающего» вверх и в стороны за свои первоначальные структурные границы. О том, что в данном случае мы имеем дело с распадом наиболее высоко поднятой и наиболее растянутой части свода, говорят и система зияющих сейсмогенных трещин растяжения, а также поразительные сейсмические эффекты в районе вершины Зурх. При этом, как видно из предыдущего, максимум распада и обрушения (гравитационного?), направленного «на заклинивание» и

363

реализованного в виде структуры Битут, был связан с древним продольным разломом и областью не менее грандиозного доисторического землетрясения, чем бывшее 4 декабря 1957 г.

Изложенное представление при всей своей гипотетичности хорошо согласуется с наблюденными фактами и, в свою очередь, дает им удовлетворительное общее объяснение. Оно представляет интерес, как нам кажется, и в том отношении, что показывает возможный путь зависимости от обычных и общих явлений неотектоники ее необычных, т. е. сравнительно редких и частных явлений (сейсмических). Этим мы хотим еще раз подчеркнуть, что уловимые геологическими методами неотектонические движения, будучи относительно постоянным фоном, т. е. создавая длительно существующий и медленно меняющийся тектонический режим, по нашему мнению, оказывают подобающее и подлежащее в каждом отдельном случае выяснению влияние на причины, ход и последствия землетрясений — этих кратковременных, но высоко интенсивных движений земной коры.

Массив Ихэ-Богдо с его симметрично расположенными дзэргэлэ и краевыми надвигами и центральной зоной растрескивания не имеет себе подобных во всей рассматриваемой горной системе. Лишь. небольшой массив Улдзит-ула, квалифицированный выше как форберг особого рода и сопряженный по простиранию с массивом Таряту, отчасти напоминает собою Ихэ-Богдо. Он также окаймлен с юга и севера краевыми надвигами с движением масс в сторону близлежащих лизин, однако в его пределах не было обнаружено явного сводового изгиба и зияющих осевых трещин. Любопытно, что в этом массиве произошли огромные обвалы, причем именно посредине массива.

Все сказанное, выделяющее массив Ихэ-Богдо среди остальных, в какой-то мере объясняет «подавленность» сдвиговой составляющей в разломе Богдо на отрезке между Ноян-ула и Дулан-Богдо. И в то же время эта составляющая проявилась ярчайшим образом поблизости — на погружении горного тела Ихэ-Богдо близ Тормхонской перемычки как в трассе главного сдвига, так и в поперечном Тормхонском надвиге с его движением масс с запада на восток.

Если массив Ихэ-Богдо и его Сейсмические макроэффекты, хорошо согласующиеся с неотектоническим состоянием до и в момент землетрясения, занимают в описываемой горной системе совершенно особое положение, то картину кинематики землетрясения в наиболее чистом виде следует искать за его пределами. С этой точки зрения особенно интересен западный отрезок линеамента Богдо, где находился первоначальный эпицентр.

Прежде всего мы находим здесь очень сложную древнюю структуру в виде мозаики удлиненных или почти изометричных структурных блоков, обволакиваемых верхнемезозойским покровом красно - и сероцветных отложений, причем сам покров местами разорван и пробит гранями блоков. Эти блоки (горные массивы) расположены очень своеобразно относительно узкой линейной Ноян-Бахарской впадины, по которой протянулся разлом Богдо; по обе стороны впадины они образуют эшелонированные ряды, характерные для левых сдвигов (Солоненко и др., 19602), что было замечено еще при первом обследовании района через месяц после землетрясения и тогда же надлежащим образом истолковано. Именно здесь, на западном затухании, разлом Богдо, оживленный землетрясением, имел черты горизонтального сдвига, для которого в целом удалось установить абсолютное смещение к востоку южного крыла. Как было показано в описании деформаций, сдвиговая составляющая преобладала по всему разрыву на протяжении многих десятков километров, но на значительных участках была замаскирована поперечными движениями, а также движениями, унаследованными и

364

направленными под значительным углом к плоскости горизонта (в краевых надвигах).

Тот факт, что разлом Богдо развивался в общем и целом как сдвиг, ставит его в один ряд с мировыми примерами сдвигов, возобновляющих свою деятельность при исторических землетрясениях, таких, как сдвиг Сан-Андреас в Калифорнии, Мино-Овари в Японии и т. д. Все они, а также крупнейшие древние сдвиги (например, Грэйт Глен в Шотландии, сдвиги в докембрийских толщах Канады, Альпийский разлом в Новой Зеландии) причисляются Мууди и Хиллом (1956) к особому, притом, по их мнению, главному в трещинно-разрывном рисунке земной коры типу ренч-разломов (wrench-faulting).

Количественное сравнение деформаций по разлому Багдо и другим, испытавшим на глазах человека сейсмическое обновление, сделано в другом месте настоящей работы. Здесь мы только отметим, что на тектонической карте территории МНР, составленной А. X. Ивановым (Васильев и др. 1959), среди множества разломов с разной характеристикой не показано ни одного сдвига. Существует лишь предположение, что Южнохэнтейский (Верхнекеруленский) глубинный разлом представляет собой крупный левый сдвиг, а Толбовур-Дэлюн-Ачжибогдо-Тумуртинский глубинный разлом, относящийся к системе Монгольского Алтая, имеет черты правого сдвига (Васильев и др., 1959, стр. 446). Не уделялось должного внимания диагностике и выявлению (картированию) сдвигов также и в смежных районах южной Сибири. Только в самое последнее время на это стали обращать внимание. Вследствие этого сдвиг Богдо пока невозможно сравнивать с другими подобными ему и близрасположенными сдвигами, если таковые существуют. Не является исключением и Хангайский разлом в северо-западной Монголии, обновленный землетрясением 1905 г. и впервые описанный (1906), а позже — (1926) и (1955). Известно, что его северная ветвь местами имела отчетливые признаки левого сдвига, и, судя по всему имеющемуся материалу, своими поверхностными проявлениями Хангайской сейсмогенный разлом вообще очень близок к разлому Богдо. Поэтому сравнительное изучение того и другого было бы в высшей степени интересно, но, к сожалению, пока неосуществимо, ибо требует одинаково точной полевой документации их. Ограничиваясь общим сопоставлением, отметим самое главное.

Прежде всего разлом Богдо занимает иную геоморфологическую позицию, нежели Хангайский. Последний пролегает по крупным речным долинам и узким межгорным впадинам, составляющим, безусловно, тектонически связанную систему, а не единое и однородное целое. В то же время разлом Богдо, составляющий сейсмоактивный отрезок весьма протяженного и относимого к типу глубинных Долиноозерского разлома, почти на всем протяжении разграничивает Долину Озер и северное подножье Гобийского Алтая. От Хара-Удзюр-ула на западе до восточного окончания Бага-Богдо сейсмоактивный разлом составляет, таким образом, ярко выраженную геоморфологическую границу, и именно с ним связаны односторонние контрасты в распределении высот. Поэтому нельзя думать, что разлом Богдо всегда и неизменно функционировал как сдвиг, хотя событие 4 декабря 1957 г. явилось совершенным воплощением последнего. Именно современная геоморфологическая ситуация была бы невозможна, если бы в четвертичное время по разлому Богдо не происходили явные и значительные вертикальные движения. Иначе было бы очень трудно объяснить огромные градиенты высот в северной части Ихэ - и Бага-Богдо. Кроме того, из механизма простого сдвига нельзя извлечь такие специфические образования, как форберги, которые существуют, вероятно, с середины плейстоцена и в особенности

365

такие, как структура Битут. Те и другие ориентированы вполне параллельно разлому Богдо и никоим образом не могут быть причислены к структурам «оперения» ствола главного линеамента. Если бы разлом Богдо действовал всегда как сдвиг, то не смогла бы образоваться и Долина Озер. Очевидно, наконец, что одним относительным горизонтальным смещением и взаимным заслонением разорванных понижений и повышений рельефа, например, по схеме, предложенной С. Коттоном (Cotton, 1950), нельзя объяснить наблюдаемого, однообразного по типу, но очень изменчивого по величине перепада высот между шарниром Долины Озер и гребнем цепи Гурбан-Богдо. Попутно отметим, что известный американский тектонист М. Биллингс в своей новой работе (Billings, 1960) осуждает чрезмерное увлечение некоторых геологов сдвигами как якобы важнейшим и даже первичным типом разрывных смещений в земной коре. Он указывает, что действительно существующие большие сдвиги отчетливо подчинены складчатости и вертикальным движениям с крутопадающими сбросами. При этом М. Биллингс полагает, что при Невадийских землетрясениях 1954 г., для которых горизонтальные смещения на поверхности доказаны повторными геодезическими работами, сдвиги происходят потому, что в этом районе предварительно сложилась сбросово-глыбовая структура Большого Бассейна: Последняя же, как известно, весьма многими чертами напоминает глыбовую структуру Центральной Азии. Даже сдвиг по разлому Сан-Андреас, где суммарное горизонтальное перемещение измеряется многими десятками, а возможно, и сотнями километров, по мнению М. Биллингса мог быть подготовлен ранее существовавшим (домеловым) сбросом (Hill, Dibblee, 1953; Billings, 1960).

Итак, мы приходим к выводу, что четвертичный подъем таких высоких массивов, как Ихэ - и Бага-Богдо, не был и не мог быть связан со сдвиговыми движениями. Особенно трудно представить подобную связь при сводовом поднятии, которое, как было показано выше, имело столь большое значение в новейшей тектонике изученного района. А из этого следует, что на сейсмоактивном отрезке Долиноозерского линеамента, названном разломом Богдо, в разные моменты геологической истории действовали различно ориентированные силы.

Наблюдения показывают далее, что простирание новообразованного сдвига Богдо в большинстве случаев образует острый угол с простиранием складок древних толщ, к которым в данном случае мы должны причислить и мезозойские. Почти повсюду этот угол меньше 30°, что характерно для сдвигов первого порядка или, лучше сказать, для сдвигов как первых производных от сжимающих сил, если следовать представлениям И. Мууди и М. Хилла (Moody, Hill, 1956). Примерно тем же углом схождения с главным разломом обладает целая серия древних косых разрывов, преимущественно надвигов, в южном крыле Долиноозерского линеамента. Расположение этих последних, очень характерное, подтверждает ранее высказанное мнение о том, что Долиноозерский разлом на отрезке Баян-Цаган-нуру — Бага-Богдо-ула еще в мезозое функционировал как сдвиг. Выше уже подчеркивалось, что поскольку о поверхностной кинематике Гоби-Алтайского землетрясения и направлении истинного смещения можно судить вполне определенно, нет особой нужды указывать и на левосторонний характер сдвига. Вся сумма геологических наблюдений подтвердила наш первоначальный вывод о том, что активным и испытавшим абсолютное перемещение к востоку было южное крыло сдвига Богдо. С этим выводом вполне согласуются и результаты исследования возможного механизма очага землетрясения (глава XII).

Таким образом, если большая активность гордого гоби-алтайского крыла сдвига по сравнению с северным долиноозерским крылом несомненна, то и причина этого явления после всего сказанного становится

366

довольно ясной. Без сомнения, первоначально оба крыла были потенциально равноправными соучастниками горизонтального движения вдоль трассы сдвига. Однако мы не можем себе представить, что действительное движение происходило под воздействием пары сил. Никаких значительных следов вращения, вызванного действием этих сил, в зоне сдвига не обнаружено. Все событие развивалось линейно. Активному абсолютному сдвиганию легче подвергалось горное крыло, как поднятое, т. е. уже в какой-то степени отчлененное или «оттянутое» от общего основания. Цепь Гурбан-Богдо вместе с западными массивами, оказалась исторически как бы более подготовленной к сдвигу, нежели Долина Озер, в чем мы усматриваем еще одну замечательную форму связи нео - и сейсмотектоники. В целом, способствуя через общее поднятие расслаблению и отделению горного крыла от подгорного, низменного, неотектоническая подготовка оказала на сдвиг угнетающее действие там, где напряженность поднятия до (а, возможно, и в момент или вначале) землетрясения была особенно велика и где в качестве «компромиссных» сейсмодислокаций возникли крутые краевые надвиги. Как мы видели выше, тот же сложный механизм горизонтального сдвига к востоку и общего поднятия Ихэ - и Бага-Богдо создал поперечные надвиги (или взбросы) на Тормхонской перемычке.

Соучастие в динамике Гоби-Алтайского землетрясения как горизонтальных, так и вертикальных сил вытекает и из анализа сейсмических данных, выполненного и (1960). Этот анализ показал, что в момент землетрясения действовали, с одной стороны, вертикальные растягивающие усилия, а с другой,— силы горизонтального сжатия. Первые привели к резкому (как мы видели выше,— ранее подготовленному) подъему горных массивов, вторые — к горизонтальному сдвигу горной цепи относительно стабильной массы Долины Озер.

В отчете о предварительном обследовании района землетрясения (Солоненко и др., 19602б) было показано, что горизонтальный сдвиг, происходивший по простиранию горной цепи, породил поперечный к этому простиранию Тормхонский надвиг с движением масс с запада на восток, т. е. в сторону массива Бага-Богдо — очень высокого и быстро поднимающегося в современную геологическую эпоху. Последний явился либо пассивным механическим упором для масс, напиравших на него с запада, либо погасил нажим, обусловленный сдвиговой компонентой, своей мощной тенденцией к поднятию. В том и другом случае Тормхонская система поперечных надвигов и взбросов выполнила совершенно особую роль в кинематике землетрясения: в ней должны были возникнуть напряжения, не только не снятые первыми самыми мощными толчками, но, напротив, обусловленные последними. И действительно разрешение напряжений в районе Тормхонской перемычки произошло только впоследствии при поздних афтершоках, эпицентры которых переместились значительно восточнее по сравнению с эпицентрами ранних афтершоков.

Констатируя практическую мгновенность и одновременность образования в плейстосейстовой области всей суммы сейсмодислокаций, столь различных по типу и масштабу, мы все же должны попытаться проанализировать с точки зрения последовательности событий, хотя и очень быстро следующих друг за другом, и возможности превращения «на ходу» одних структурных форм в другие. Кроме того, подобный анализ мог бы, как кажется, облегчить понимание таких интереснейших фактов, как совместное нахождение и переход друг в друга дислокаций сжатия и дислокаций растяжения.

Оставляя в стороне сбросы как дислокации производные и, вероятно, связанные с пассивной механической реакцией блоков на перемещение, попытаемся ответить на вопрос — возникли ли сдвиговые смещения

367

и надвиги одновременно или нет, а если нет, то в каком порядке?

Представление о том, что горное тело Гурбан-Богдо и западных массивов было поднято и сдвинуто одновременно, кажется нам недалеким от действительности; в самом деле, поведение в урочище Хутусудж борозд скольжения и следов, оставленных выступами одного крыла новообразованного разлома на поверхности другого, указывает на сложность траектории движений, их переход по инерции через положение равновесия и последующее к нему возвращение. Близ сайра Тормхон в зеркале скольжения новообразованного поперечного надвига мы наблюдали борозды, свидетельствующие об одновременном движении аллохтона вперед (на восток) и косо вверх (на северо-северо-восток). Возможно, что по завершении первой стадии движения после главного сеймического толчка имела место эластическая отдача, допускавшаяся, в частности, еще А. Лоусоном (Lawson, 1908) для объяснения некоторых особенностей деформаций по сдвигу Сан-Адреас. Действительно, этой отдачей можно было бы объяснить образование ряда второстепенных структур растяжения: поперечных сбросов, мелких грабенов, простых зияющих трещин и т. д.

Логически не менее правдоподобно, что резкое поднятие с явлениями краевых надвигов предшествовало сдвигу и облегчило образование последнего. Но в таком случае мы должны были наблюдать надвиги, вовлеченные в сдвиг. Ни в одном пункте видеть подобные явления не удалось, зато постепенный переход сдвига в надвиг, и наоборот, наблюдался нами во многих местах.

Наконец, менее правдоподобным является предположение о том, что сдвиг как таковой предшествовал вертикальным движениям и надвигам, создавая те и другие. Если все же явление протекало таким образом, то оно вне всякого сомнения было подготовлено предшествующим неотектоническим поднятием, ослабившим шов древнего сдвига Богдо. Впрочем, значение поднятия, уже давно и быстро идущего в Гобийском Алтае, сохранится при любом из рассмотренных здесь вариантов движения. Можно утверждать, что, несмотря на то, что горизонтальное смещение, случившееся, очевидно, далеко не впервые в линеаменте Богдо, было главенствующим актом всей сейсмической катастрофы, поднятие (как общий фон) имело место до, во время и, наконец, после землетрясения. Последнее доказывается тем, что, судя по афтершокам и прямым наблюдениям с самолета, структура Битут, спустя месяц после землетрясения, все еще активно развивалась.

Итак, при широко открытой глазу наблюдателя древней структуре изученной площади, выразительном ее рельефе, в котором отлично выражена «тектоническая составляющая», и при точной фиксации пространственных соотношений всех основных сейсмодислокаций мы все же не можем свести механизм катастрофы 4 декабря 1957 г. к действию однообразно направленной силы. Если, как это было показано выше, неотектоника северной окраины Гобийского Алтая наложена на его относительно древнюю (мезозойскую) структуру с некоторым соблюдением унаследованности развития (кайнозойские движения по древнему Долиноозерскому разлому, положение гранитных «ядер» и метаморфических толщ в центре высокоподнятых в настоящее время горных массивов и т. д.), то система современных сейсмодислокаций наложена в той же степени и с теми же поправками на унаследованность уже не только на неоструктуру, но и на пространственную систему распределения типов и знаков неотектонических движений. Сдвиг Богдо, весьма древний в своей основе, наложен на вспученную мозаику горных блоков. В сейсмотектонике, развившейся и сложившейся 4 декабря 1957 г. в некоторую «сейсмоструктуру», ярко выражено стремление сохранить индивидуальность древнего регионального сдвига. Она и была сохранена всюду, где оказалось возможным.

368

Но местами, в центрах современного поднятия — форбергах и у высоких горных массивов — неотектоника подавила эту тенденцию, несколько затемнив картину общего горизонтального смещения.

Остается совершенно неясным вопрос о природе и направлении первоначальных сил, обусловивших как образование сдвига Богдо вообще, так и новейшие по нему движения. Как и в других мировых примерах (Калифорния, Новая Зеландия), в нашем случае совершенно ясна только связь между землетрясением и сдвигом. Однако она очевидна только в самом общем виде (место, время, какая-то взаимная зависимость); о существе этой связи могут быть высказаны только предположения.

Нам кажется наиболее естественным допущение первичной роли сдвига, в ходе которого в качестве следствия произошло землетрясение. Ведь для объяснения механизма землетрясений сейсмологи и тектонофизики до сих пор пользуются преимущественно геологическими моделями, в которых фигурирует тот или иной тип, та или иная форма деформации. Поэтому ряд: «некоторый (неизвестный) механический процесс в очаге—>землетрясение —>сейсмодислокации» кажется менее вероятным, чем ряд: «глубинная сейсмодислокация —> землетрясение + дислокации». В первом случае глубинная тектоника и поверхностные дислокации разделены и во времени, и в пространстве, во втором — они слиты во времени, и глубинные дислокации являются «корнями» поверхностных. Рассматривая второй случай, мы не можем, однако, утверждать, что глубинная деформация должна отражаться на поверхности земли, как в зеркале, не испытывая существенных изменений. Кроме того, количественная сторона поверхностных деформаций должна уступать таковой у деформаций глубинных. Бесспорно, что на поверхности все явление в целом, несмотря на большую хрупкость материала, должно в какой-то мере затухать.

Важным достижением мирового геологического опыта является установление не только глубинности и колоссальной жизнеспособности отдельных разломов земной коры, но также колоссальной роли горизонтальных смещений по некоторым из них. Показано (например, в разломах Сан-Андреас, Грэйт-Глен, Альпийском), что амплитуда горизонтального сдвигания в десятки раз превосходит амплитуды вертикальных смещений нормальных сбросов, а продолжительность действия, включая, конечно, паузы, обнимает, возможно, геологические эры. В последнее время очень крупные сдвиги установлены на Урале, Кавказе, Средней Азии (Ажгирей, I960). После периода частичного или полного отрицания самостоятельной роли горизонтальных движений земной коры в .настоящее время научная мысль снова устремляется во все еще мало изученную область тангенциального силового поля земли. Вместе с тем вновь ставится вопрос о природе и направлении тангенциальных сил.

Большое внимание всем этим вопросам уделили в своей недавней сводке по тектонике сдвигов И. Мууди и М. Хилл (Moody, Hill, 1956). Эти авторы считают, что силовые тектонические направления земли обладают большим постоянством, поскольку они зависят от общих для всей земли и для всей ее истории причин — контракции и суточного вращения планеты вокруг оси. Отсюда — постоянство (унаследованность) простираний разновозрастных структур и распределения тектонических режимов; отсюда же — единство сил, порождающих складчатость, надвиги и сдвиги разных порядков. Те же авторы полагают, что направления первоначального сжатия, а также простирания господствующей складчатости, надвигов и сдвигов связаны простыми геометрическими соотношениями, что будто бы доказывается относительным постоянством горизонтальных углов между этими разными направлениями. Чрезмерный схематизм подобных построений не лишает их некоторого

369

общего интереса. Но в применении их к Гобийскому Алтаю оказывается, что между простиранием складчатости и простиранием сдвигов Богдо нет постоянного соотношения. Это подчеркивалось в главе «Тектоника». Так, угол между простиранием осей герцинских складок и разломом Богдо не отличается постоянством. Складки нижнемеловых толщ при близительно параллельны разлому. Таким же образом ведут себя позднейшие дислокации, вплоть до четвертичных — антиклиналь-горсты форбергов и другие. .

По классификации И. Мууди и М. Хилла, которой они приписывают почти универсальное значение, сдвиг Богдо должен быть отнесен к одному из главнейших сдвиговых направлений Осоа, особенно ясно выраженному в Венецуэле и Колумбии, а также на южном скате Бискайского залива, по южному берегу Явы и т. д. Вряд ли, однако, классификация названных авторов столь универсальна; кроме того, явно необосновано их стремление объяснить различно простирающиеся разрывы (в том числе сдвиги «первого, второго и третьего порядка») единственной группой сил. Справедливые сомнения по этому поводу выразили М. Биллингс (Billings, 1960) и другие авторы.

Вместе с тем, рассматривая хорошо нам знакомую меридиональную зону, проходящую через Иркутск, Южный Байкал, Гобийский Алтай и Гоби, где северо-западные простирания складок и разрывов меняются на северо-восточные, мы принуждены констатировать постоянную и закономерную связь простираний разновозрастных структур и распределений типов и знаков неотектонических движений с одними и теми же направлениями, прототип которых воплощен во внешнем контуре Иркутского амфитеатра. Этот платформенный клин, острие которого притуплено неоднократно возобновлявшимися в течение геологической истории деформациями, продолжает играть свою важную роль и до ныне. Разрывные структуры Гобийского Алтая и в их числе одна из главнейших — сдвиг Богдо — занимают в системе разрывов этой меридиональной зоны вполне определенное и хорошо объяснимое положение.

При отчетливой асимметрии в распределении молодых и современных движений по отношению к меридиану 105° сдвиг Богдо пополняет и усиливает собой эту асимметрию, располагаясь в западной половине зоны и ориентируясь на запад-северо-запад.

В геологически одновременном образовании двух почти параллельных сдвигов — Хангайского и Богдо — и при возможном пропуске1 наукой третьего (на китайской территории Монгольского Алтая) можно, по-видимому, заподозрить существование некоторой сдвиговой системы, звенья которой взаимосвязаны и способны возбуждать друг друга. Конечно, такое предположение более чем гипотетично. Тем не менее нельзя не обратить внимание на то, что громадные разломы западной части рассматриваемой меридиональной зоны, начиная с Восточного Саяна и кончая Гобийским Алтаем, имеют некоторые общие черты. Многие из них (в том числе, по-видимому, и главный Саянский разлом) являются сдвигами и почти все несут признаки очень молодых, во всяком случае, четвертичных, перемещений; все они, бесспорно, потенциально или фактически сейсмогенны.

В связи с последним замечанием нельзя снова не задуматься над тем, каково же истинное участие сейсмического фактора в создании или в геологическом сопровождении юных сдвигов. Нам кажется, что это участие необходимо рассматривать не как причину, а как следствие разрывных смещений в земной коре. Сами по себе масштабы разломов и длительность их существования склоняют к мысли о первичности дислокаций и производном характере землетрясений в том виде, в каком мы их

1 Имеется в виду Ашаньское катастрофическое землетрясение 10 августа 1931 г.

370

знаем по поверхностным эффектам. Возможно, впрочем, что отдельные землетрясения Монголо-Байкальской зоны, связанные с глубинными деформациями, в частных случаях играют для сдвигов роль спускового механизма, освобождающего напряженное, как сдавленная пружина, тангенциальное тектоническое усилие. Такое предположение не лишено известной достоверности, так как оно хорошо согласуется с общеизвестным фактом упорного, геологически длительного сохранения в какой-либо области однообразных тектонических тенденций. От продолжительного сохранения таких тенденций до возможности их накопления, т. е. количественного увеличения и в конечном счете перенапряжения, очевидно, только один шаг.

Необходимо обратить внимание также и на то, что во всех приведенных примерах сибирских и монгольских сдвигов их простирания почти всегда параллельны простираниям древних складок и разломов в субстрате, а также вполне параллельны главным неотектоническим линиям. Эти соотношения с очевидностью указывают на тесную связь новейшего сдвигообразования с динамическим полем, которым обусловлено образование всех прочих главных неотектонических структур. А такая связь, в свою очередь, означает, что горизонтальные движения и горизонтальные деформации играют в неотектонике на самом деле гораздо большую роль, чем казалось до сих пор. О них, как правило, вообще не думают, вспоминая (как, к сожалению, было и на этот раз) только сразу после сильнейших континентальных землетрясений.