Solonenko 1, 2, 3, 4, 5.
академия наук ссср—сибирское отделение восточно-сибирскип геологический институт
В. П. СОЛОНЕНКО, А. А. ТРЕСКОВ, Н. А. ФЛОРЕНСОВ
КАТАСТРОФИЧЕСКОЕ ГОБИ-АЛТАЙСКОЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ
4 декабря 1957 года
Сейсмогеологический очерк
ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
ЛИТЕРАТУРЫ ПО ГЕОЛОГИИ И ОХРАНЕ НЕДР
МОСКВА 1960
ВВЕДЕНИЕ
Последнее сильнейшее землетрясение в Монголии произошло 4 декабря 1957 г. около полудня по местному (иркутскому и уланбаторскому) времени. Наиболее сильным разрушениям при этом подверглась центральная часть Баян-Хонгорского аймака, занятая горами Гобий-ского Алтая. Как и при Хангайском землетрясении 1905 г., ущерб, причиненный данным землетрясением, благодаря слабой населенности района и преобладанию легких (войлочных) жилищ, оказался сравнительно небольшим.
Землетрясение было отмечено на огромной площади, по-видимому, не меньшей, чем площадь заметных толчков при Хангайском землетрясении. В различной степени оно ощущалось на всей территории Монгольской Народной Республики, смежных территориях СССР (Тувинская автономная, Иркутская и Читинская области, Бурятская АССР) и Китая (провинции Ганьсу, Нинся Синьцзян-Уйчурский автономный р-н).
Данные сейсмических станций СССР и МНР (позже к ним были присоединены данные станций КНР) и первые сведения, поступившие из района землетрясения от очевидцев, со всей несомненностью свидетельствовали об огромной силе новой сейсмической катастрофы. Сразу же она была оценена полными одиннадцатью баллами.
Параллельно с мероприятиями Правительства МНР по оказанию помощи пострадавшим от землетрясения, Комитетом наук и высшего образования МНР было организовано специальное научное обследование эпицентральной области, в котором, помимо авторов, приняли участие монгольские специалисты: О. Намнандорж, И. Балжинням и Ш. Цебек. Во время наземных и воздушных маршрутов, выполненных с 2 по 6 января 1958 г., был обнаружен ряд эффектов, вызванных землетрясением и представляющих значительный научный интерес. Конечно, в такой короткий срок представлялась возможность провести лишь беглые предварительные наблюдения; холодное время года, немногочисленность участников обследования и его непродолжительность исключали систематический детальный осмотр всей площади, охваченной землетрясением. Тем не менее, и предпринятое обследование дало существенные результаты. Во-первых, наличие воздушного транспорта позволило совершить облеты всей эпицентральной области и сделать очень интересные аэровизуальные наблюдения; во-вторых, в процессе обследования удалось, как нам кажется, выявить главные особенности
3
в распределении и характере разнообразных сейсмодислокаций, подтвердив при этом правильность инструментальных определений эпицентра землетрясения, в-третьих — полученные материалы позволили обосновать необходимость дальнейших, более детальных исследований и разработать их рациональную программу.
Кратковременная база нашей немногочисленной группы находилась в населенном пункте Богдо-сомон (Баянхонгорском), расположенном в нижнем течении р. Туин-гол, на северной окраине Долины Озер. Отсюда были совершены как воздушные, так и наземные маршруты.
Инструментальные данные о землетрясении 4 декабря 1957 г., обработанные на сейсмической станции «Иркутск», и наземный осмотр местности показали, что землетрясение возникло в районе небольших горных массивов Бахар и Цэцэн, лежащих на западном продолжении горной цепи Гурбан-Богдо —северной ветви Гобийского Алтая. Поэтому землетрясение 4 декабря 1957 г. названо Гоби-Алтайским.
КРАТКИЙ ОБЗОР ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ НА ТЕРРИТОРИИ МНР
На территории Монгольской Народной Республики за полвека (точнее с 1902 по 1957 г.) произошло четыре катастрофических землетрясения и большое число землетрясений менее сильных. Это говорит о весьма высокой сейсмотектонической активности области, граничащей на севере с Прибайкальем и Забайкальем и на западе с сейсмоактивными районами Средней Азии. Тем не менее сейсмичность Монголии изучена крайне неполно. Имеющиеся в настоящее время сведения о монгольских землетрясениях охватывают только текущее столетие.
Что касается инструментальных данных, то их ограниченность понятна, так как электродинамические сейсмографы, надежно регистрирующие сильные удаленные землетрясения, были созданы академиком только в начале текущего столетия, а широкое развитие сейсмических наблюдений произошло за последние 20—30 лет. В Прибайкалье — районе СССР, наиболее близком к Монголии, с 1912 до 1952 г. существовала единственная станция с электродинамическими сейсмографами в г. Иркутске. Только с 1952 г. наблюдения ведутся на трех станциях: в Иркутске, Кабанске и Кяхте. В 1957 г. открыта первая сейсмическая станция в Монголии (Улан-Батор). Этим хотя и улучшились возможности определения эпицентров монгольских землетрясений, но еще не обеспечена должная точность этих определений. Только дальнейшее развитие сети сейсмических станций в Прибайкалье и в МНР может обеспечить надлежащий уровень изучения сейсмичности этих исключительно интересных в сейсмотектоническом отношении районов. Что же касается неинструментальных данных, то можно надеяться, что изучение древних архивов Монголии и Китая позволит получить сведения о землетрясениях и более далекого прошлого.
Наиболее сильными из известных монгольских землетрясений были землетрясения 1902, 1905 и 1957 гг.
В 1902 г. в Гобийском Алтае произошло землетрясение, о котором (в отчете «Центральная Гоби и Золотой караул») сообщил следующее:
«С горы Гурван-Сайхан летели огромные камни, многие колодцы были засыпаны обвалами. Па южном подножии Гурван-Сайхана земля треснула, и края трещины нашли один на другой. Много скота и людей погибло. Окрестные монастыри, как Годил-Далас, Сангийн-Далан, Эхин-Дзак были совершенно разрушены. Подземные удары и легкие содрогания бывают часто, даже в нынешнем (1924) году, ранней весной».
По поводу того же землетрясения житель Умнугобийского аймака1 Жамц сообщил:
«В 1902 году, в год Зайца, 7-го числа Белого месяца в нашем аймаке произошло очень сильное землетрясение. Теперешний центр Арга-лант-сомона — Балгасныхийд был полностью разрушен. Около 20 км к северо-западу от центра Аргалант сомона находится небольшая горка
5
Унэгед—восточный отрог Зууин-Сайхан и посередине ее образовалась трещина длиной 15 км; края трещины лежали друг над другом на расстоянии около 3 м. На этом месте по трещине появилась вода, которая называется «Ангархайн худак», т. е. «колодец разрыва» (Нинжбадгар, 1957, стр. 33, 34).
В июле 1905 г. (9 и 23/VII) в Монголии произошли два катастрофических землетрясения, изученные . При этих землетрясениях образовались огромные трещины, о которых сообщает следующее: «Северная система трещины, начинаясь от гор. Дором, проходит затем через Цицерлик и Тэсин-Гол у гор. Сахюртэ и Гурбан-Тологой, поднимается на высокое вулканическое нагорье Алтын-Кулин-Нюру и затем от меридиана Богдо-Ула склоняется к ЮВ.
Общее направление трещин ЮЗ—СВ. Вся система главных трещин, с довольно большими ответвлениями в сторону, появилась 9 июля.
Южная большая трещина тянется по южной оконечности Сангин-Далан почти непрерывно в широтном направлении до хребта Хан-Хухея на протяжении свыше 320 верст1. Она образовалась 23 июля...
Разрывы доходят до 5—6 сажен... Местами нагромождения земли, выкинутой из этих разрывов по краям их, достигают 4 сажен высоты, а самые разрывы достигают до нескольких десятков сажен ширины». (Вознесенский, 1906 г. стр. XXXIX, ХС).
Интенсивность землетрясений 1905 г. Б. Гутенберг и К. Рихтер оценивают М-8, что по шкале силы землетрясений отвечает 11 баллам.
В работе монгольского исследователя Нинжбадгар «Некоторые данные о землетрясениях, имевших место на территории Монгольской Народной Республики», содержатся также следующие сведения о землетрясении 1 января 1951 г. в Хэнтэйском аймаке. «Первого января 1951 года в районе горы Эрдэне-хан-уула Хэнтэйского аймака раздался сильный гул, обвалились берега рек, оврагов, появились трещины у основания скалы. В следующие дни, 2—3 раза в день, раздавался подземный гул и наблюдались удары. 10-го января раздался сильный гул, и с горы Эрдэнэ-хан покатились большие камни, разрушенные скалы. Находившиеся у подножия гор юрты 'сильно раскачивались, люди чувствовали толчки и головокружение, падали вещи в юртах. В центре Умну-Дэлгэр сомона, расположенном в 20 км к северо-востоку от горы Эрдэнэ-хан, печи в домах отходили от стен на 7 мм — 1 см; елка, поставленная в красном уголке, упала, в юртах чувствовались толчки. В районе угольной шахты, расположенной в 10 км от Эрдэнэ-хана, печи в домах отошли от стен.
Наблюдались также обвалы в горах Зотол в 30 км к юго-востоку от горы Эрдэнэ-хана.
В центре Хэнтэй сомона в здании поликлиники отвалилась часть потолка, в Ундурхане — центре Хэнтэйского аймака — упали дымовые трубы и поврежден потолок здания средней школы... В Улан-Баторе 1-го января того же года, в 11 ч. 20 м. по местному времени отмечены подземные толчки около 3-х баллов». (Нинжбадгар, 1957, стр. 35).
В Бюллетене сейсмической сети СССР за 1951 г. (1951, № 1—3) имеются данные только о землетрясении 1 января (в 11 часов по улан-баторскому времени), тогда как монгольского землетрясения 10 января ни одна сейсмическая станция не зарегистрировала. По-видимому произошло только одно землетрясение, а именно 1 января, и макросейсмические сведения, датированные 10 января, должны быть отнесены к тому же землетрясению.
1 Как сообщил , длина главной трещины, образовавшейся при этом землетрясении, названном Хангайским, достигала на самом деле 500 км (Маринов, 1955).
6
В отношении землетрясения 1 января 1951 г. имеются данные наблюдений 23 станций СССР, но только для 8 из них можно определить, хотя бы приближенно, эпицентральные расстояния. Наиболее далекая из таких станций — «Свердловск» имеет эпицентральное расстояние около 3500 км. Координаты эпицентра (указанные в бюллетене): φ=48°6С; λ =112°.0 В.
Судя по материалам инструментальных наблюдений, это землетрясение не было особенно сильным: по наблюдениям в Алма-Ате,
Рис. 1. Изосейсты землетрясения 6 февраля 1957 г. Составил .
Фрунзе, Ташкенте и Свердловске интенсивность его составляла 5,4, что соответствует силе в 7 баллов; та же оценка балльности устанавливается и по дальности регистрации.
К числу значительных землетрясений, происшедших в МНР за последнее время, относятся землетрясения 6 февраля 1957 г. (в 20 ч.) и 23 июня 1958 г. (в 5 ч.).
О последнем имеются пока только данные наблюдений сейсмических станций Прибайкалья и станции в Улан-Баторе, по данным этих наблюдений в грубом приближении были определены координаты эпицентра: φ = 49°С; λ = 103° В. Землетрясение ощущалось в Иркутске (на расстоянии 400 км) силой в 3 балла, в Кяхте — 4 балла, в Улан-Баторе— 4—5 баллов. Более сильно оно проявилось в Мурэне, но подробности еще неизвестны. (Сведения по Монголии сообщены по телефону из Улан-Батора).
Значительно полнее изучено землетрясение 6 февраля 1957 г. с эпицентром вблизи Советско-Монгольской границы.
7
Рис. 2. Карта расположения эпицентров землетрясений XX в. в Монголии с указанием классов по интенсивности (для сильных землетрясений)
Эпицентры: 1 — класс А (7,8 < М < 8,5), 11 баллов; 2 — класс В (7,0 < М < 7,8), 10 баллов; 3 — класс С (6,0 < М< 7.баллов; 4 — класс D (5.3< М< 6.0), 6-7 баллов: 5 — эпицентры слабых землетрясений, определенные сетью сейсмических станций Прибайкалья: 51— в 1952 г., 52 — в 1954 г., 53 —в 1955 г.,
54 — в 1956 г., 55 - в 1957 г.
Сотрудниками Иркутской сейсмической станции я обработаны наблюдения как близких, так и удаленных станций СССР, а также неинструментальные наблюдения во многих (77) пунктах на территории СССР и нескольких пунктах в МНР.
Координаты эпицентра этого землетрясения: <р = 50°.1 С; ). = 105°. 5 В; интенсивность равна 6, что соответствует 8 баллам. За основным толчком следовал ряд повторных (афтершоки), наиболее яркими из которых были землетрясения 6, 7 и два 8 февраля.
Приводим некоторые неинструментальные данные по пунктам на территории СССР, где землетрясение 6 февраля (20 ч.) ощущалось наиболее сильно.
В Торее, в зданиях осыпалась штукатурка, многие печи дали трещины, упали некоторые дымовые трубы, обрушились перекрытия в старой бане, в земле образовались трещины шириной до 5 см.
В Кяхте потрескались печи и стены каменных зданий.
В Петропавловске в земле образовались трещины до 5 см шириной.
Совокупность неинструментальных наблюдений отражена на рис. 1 (из статьи и ). На рисунке нанесены изосейсты; центр плейстосейстовой области хорошо согласуется с положением эпицентра, определенным инструментально.
На прилагаемой карте (рис. 2) малыми кружками отмечены эпицентры слабых монгольских землетрясений, определенные по наблюдениям прибайкальских станций с 1952 г. (до 4 декабря 1957 г.).
Как видно по карте, эпицентры землетрясений концентрируются севернее 47° северной широты, между 98 и 108° восточной долготы. Такое распределение эпицентров можно объяснить расположением сейсмических станций, находящихся недалеко от границы МНР к северу, между 104 и 106° вост. долготы, так как вполне естественно, что слабые землетрясения из более удаленных районов Монголии прибайкальскими станциями не регистрируются. Однако картина расположения определенных за последние годы эпицентров, в общем, хорошо согласуется с положением эпицентров сильных землетрясений (7 баллов и выше). Это позволяет думать, что плотность действительного эпицентрального поля не особенно сильно искажается дислокацией сейсмических станций. Чтобы это было более наглядным, на карту нанесены также и эпицентры всех известных сильных землетрясений Монголии, с указанием соответствующих им дат.
Наибольшая плотность эпицентрального поля наблюдается к северу от Хангайского хребта, в то время как группа южных эпицентров приурочена к горной системе Гобийского Алтая.
ХАРАКТЕРИСТИКА РЕЛЬЕФА
Рельеф плейстосейстовой области Гоби-Алтайского землетрясения обусловлен тектонической неустойчивостью и неравномерным распределением амплитуд новейших движений земной коры. Это область резких геоморфологических и гипсометрических контрастов, составляющих характерную черту горно-котловинного рельефа Центральной Азии.
На севере плейстосейстовой области располагаются скалистые отроги хребта Хангай, платообразный гребень которого имеет западно-северо-западное направление и местами достигает абсолютной высоты 3500 м. Отдельные горы, кряжи, останцовые массивы, образующие южные отроги Хангая, опираются на общую, наклоненную к югу, слабо волнистую поверхность, сформированную на коренных породах. По морфологическим и геологическим признакам эта поверхность — типичный педимент. В долинах нижних течений рек Байдарик, Туин-гол и других, уступ предхангайского педимента играет роль цокольной террассы.
9
У подножия педимента, параллельно оси хребта Хангай, тянется широкая (10—25 км) межгорная впадина, известная в литературе под названием Долины Озер или Котловины Больших озер. Она составляет крайнее восточное звено в сложной системе межторных впадин, разделяющих хребты Хангай и Монгольский Алтай. Простирание Долины Озер почти широтное. Минимальные отметки, приуроченные к отдельным замкнутым котловинам, смещены к ее южному краю, где находится ряд бессточных пресных и горько-соленых озер. С юга Долина Озер окаймлена высокой горной цепью Гурбан-Богдо-ула, составляющей северную ветвь Гобий-ского Алтая. Северные склоны этой цепи очень круты и резко переходят в дно предгорного прогиба. Здесь расположено оз. Орог-нур (1216 м), вытянутое вдоль горных подножий. Относительные высоты здесь составляют 2200—2500 м. Именно к этому району — котловине оз. Орог-нур и прилегающим с юга склонам и вершинам Ихэ-Богдо — приурочены максимальные поверхностные разрушения при землетрясении, а также непрекращавшиеся в течение месяца (до 4 января 1958 г.) горные обвалы. Линия минимальных высот Долины Озер в пределах рассматриваемой плейстосейстовой области смещена к югу, образуя как бы ось современного предгорного прогиба. Продольный профиль этой линии полого волнист: колебания высот не превышают 100—120 м на расстояниях в 10— 15 км. С другой стороны, максимальные высоты цепи Гурбан-Богдо-ула сдвинуты то к северу, то к югу и, следовательно, лишь местами приближены к краю северного предгорного прогиба. Этим объясняется переменная асимметричность поперечного профиля цепи. Таким образом, соотношения между гребнем цепи Гурбан-Богдо и осью Долины Озер довольно сложные: конфигурация и распределение главных высот горной цепи находятся под влиянием двух межгорных прогибов — северного (Долина Озер) и южного. Южный межгорный прогиб имеет более сложное внутреннее устройство и более сложные внешние контуры, чем Долина Озер, Северный фронт цепи Гурбан-Богдо-ула более прямолинеен.
Рассматривая цепь Гурбан-Богдо-ула как северную ветвь Гобийского Алтая, нельзя не заметить, что ее высоты значительно превосходят высоту главных вершин южной, более протяженной срединной ветви того же Гобийского Алтая и, следовательно, цепь Гурбан-Богдо можно считать прямым и главным восточным продолжением Монгольского Алтая. На подобную связь между главными хребтами Монгольского Алтая и цепью Гурбан-Богдо указывает также . (Маринов, 1957, стр. 17). Отдельные отрезки рассматриваемой цепи располагаются кулисообразно, с некоторым смещением к югу каждого следующего восточного звена, причем в целом вся система кулис своим почти широтным простиранием (СЗ 285°) четко отличается от выдержанного северо-западного направления других горных цепей в восточной половине Монгольского и Гобийского Алтая. Это обстоятельство представляется существенным потому, что широтные и почти широтные структурно-орографические линии в Прибайкалье и в Северо-Западной Монголии, как стало теперь известно, являются наиболее сейсмоактивными.
Одной из главных морфологических особенностей цепи Гурбан-Богдо является ее фрагментарность: вместо непрерывной горной цепи здесь размещаются овальные или почти круглые в плане отдельные горные возвышенности, выстроенные примерно в один ряд.
Они занимают промежуточное положение между горными цепями и горными массивами. Эти орографически индивидуальные элементы общей горной цепи Гурбан-Богдо отделены друг от друга весьма низкими горными перемычками, настолько широкими, что разделяемые ими горные массивы (например, Ихэ-Богдо и Бага-Богдо) кажутся изолированными. Тем не менее совершенно отчетливо видно, что чем крупнее (т. е. выше и обширнее по площади) тот или иной орографический элемент, тем он более вытянут по общему направлению цепи, и, наоборот, небольшие по объему возвышенности в плане иногда имеют изометричные очертания (массив Цэцэн и др.).
10
Solonenko 1, 2, 3, 4, 5.
