ВАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ В ПЛЕЙСТОСЕЙСТОВЫХ ОБЛАСТЯХ КАТАСТРОФИЧЕСКИХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ
БЮЛЛЕТЕНЬ М. О-ВА ИСП. ПРИРОДЫ, ОТД. ГЕОЛОГИИ, Т. XXXVIII (2), 1963
СЕЛЕВАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ В ПЛЕЙСТОСЕЙСТОВЫХ ОБЛАСТЯХ КАТАСТРОФИЧЕСКИХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ
Содержание. На основании детального геологического и геоморфологического изучения плейстосейстовой области Гобийского Алтая автор приходит к выводу, что уменьшение количества осадков не влечет за собой снижение энергии эрозионной деятельности в противоположность существующей точке зрения об отмирании эрозионной деятельности в однотипных по климату сейсмических областях.
Обследование плейстосейстовых областей катастрофических землетрясений [3, 4, 5] в Монголо-Байкальской сейсмической зоне [1, 6] показало, что при прогнозировании селевой опасности бассейнов рек в сейсмических районах с силой землетрясений 8 баллов и выше необходимо учитывать вероятность возникновения селей в таких бассейнах, в которых образование их без воздействия сейсмических сил невозможно.
При определенном сочетании условий движение земляных масс со склонов может быть подготовлено или даже начаться при сравнительно слабых землетрясениях (порядка 4—5 баллов). Так, например, через 5 дней после землетрясения 22 июля 1958 г. (не более 5 баллов), эпицентр которого находился в зоне Саянского разлома, в Восточном Саяне близ этой зоны разломов во время дождя наблюдались многочисленные оплывины, оползни и обвалы элювиально-делювиальных отложений вместе с росшим на них лесом. По сообщению В. Гладкова, в этот день обвалы произошли в районе пос. Чертовы Ворота в 6—7 местах. Обвал запрудил р. Урик на полчаса, каньон ключа Черного на расстоянии 400—;600 м был завален на высоту 4—5 м, завалы наблюдались еще в нескольких ключах. При прорыве этих завалов Потоки на некоторое время приобретали селевой характер. Массовое развитие обвалов 27 июля 1958 г. вдоль Саянского разлома близ эпицентра землетрясения 22 июля может быть объяснено лишь тем, что землетрясение вывело из равновесия земляные массы и было достаточно обычного избыточного увлажнения, чтобы они пришли в движение. Совершенно определенно влияние катастрофических землетрясений на селевую деятельность выявилось при изучении плейстосейстовой области двенадцатибалльного землетрясения, происшедшего 4 декабря 1957 г. на юге Монголии [2, 4, 7]. При этом землетрясении горы северной ветви Гобийского Алтая протяженностью в 275 км и с высотами до 4000 м поднялись и сдвинулись на восток. Амплитуда точно
133
замеренного видимого горизонтального смещения достигала 8,85 м, вертикального 9,2 м, а местами она была значительно больше. Многочисленные долины плейстосейстовой области по взбросо-сдвигам были подняты над своими нижними отрезками, местами произошло подпруживание долин взбросо-сдвигами, надвигами, сдвигами и обвалами. В долине Битут-ам в результате опускания тектонического клина на 328 м и обвалов, сопровождавших образование этой феноменальной структуры,
Рис. 1. Уступ взбросо-сдвига в сайре Тормхон. Фото 4 октября 1958 г.
возникло несколько подпруженных озер. Как было подмечено уже при первом рекогносцировочном обследовании плейстосейстовой области 6 январе 1958 г., все эти деформации резко повысили селевую опасность, так как было ясно, что прорыв временными водными потоками подпруживающих земляных масс должен сопровождаться образованием селей [2, стр. 38].
Детальные исследования в Гобийском Алтае, проведенные в августе — сентябре 1958 г. [2], подтвердили наш прогноз [5, 7]. В первой половине лета, среднего по количеству осадков 1, во всех сколько-нибудь крупных сайрах были смыты уступы рельефа, созданные землетрясением 4 декабря 1957 г. В сайре Тормхон, где в январе 1958 г. возвышался уступ высотой в 1,5 м, весь рыхлый гравийно-щебенистый покров был вовлечен в селевой поток и обнажились коренные палеогеновые породы (рис. 1).
В сайре Улан-булак, приподнятом по взбросо-сдвигу на 4—6 м (рис. 2), селем полностью восстановлена эрозионная доминанта
1 Среднегодовая сумма осадков здесь около 200 мм.
134
(рис. 3), причем и здесь были обнажены коренные породы — нижнемеловые песчаники и глинистые сланцы.
На южном склоне хребта, где по взбросо-сдвигу, переходящему по простиранию то в надвиг, то во флексуру с амплитудой до 10—12м, местами, возможно, и более, были выработаны селевые русла глубиной 4—5 м. Одно из таких русел врезалось до 1 ж в коренные прочные нижнемеловые песчаники, конгломератобрекчии, конгломераты и
Рис. 2. Взбросо-сдвиг в сайре Улан-булак. Высота уступа 4—6 м. На заднем плане — продолжение взбросо-сдвига у подножия горы Бахар. Фото 3 января 1958 г.
плотные глины, падающие вверх по сайру под углами 30—65°. По-видимому, второй сель — водокаменный — сбросил здесь основную часть своей твердой фазы. Вместе с тем вне сайров и на островах обтекания во вновь образованных селевых руслах сейсмодислокации сохранили свою почти первозданную (4 июля 1957 г.) свежесть. Последнее указывает на малое количество выпавших атмосферных осадков и на низкий уровень паводков в 1958 г.
В совокупности все это наряду с геологическими и геоморфологическими наблюдениями привело автора к выводу, что существующему представлению об отмирании эрозионной деятельности в Гобийском Алтае и однотипных по климату областях может быть противопоставлена другая точка зрения, согласно которой уменьшение количества атмосферных осадков не влечет за собой снижение энергии эрозионной деятельности. На определенной стадии аридизации климата нормальная для гумидного климата эрозионная деятельность сменяется нормальной для областей с аридным климатом селевой эрозией, проявляющейся периодически, но с колоссальной энергией. Этому способствует именно сухость климата (отсутствие почвенного и растительного слоя, энергичное выветривание и т. д.).
135
Морфология сайров (хорошо выработанный продольный профиль, большая ширина днища), ничтожная мощность рыхлых отложений как в сайрах, так и на бэлях (за исключением отдельных крупных конусов выноса), выработанные сквозные долины, прорезающие горные гряды с относительными высотами до 400 м, но не имеющие никаких признаков перегрузки русел продуктами выветривания, и, наконец, само существование бэдлендов, занимающих значительные площади в Высокой Азии, свидетельствуют об интенсивной современной эрозионной деятельности, превосходящей интенсивность размыва при гумидном климате и одинаковом рельефе.
Рис. 3. Селевыми паводками восстановлена эрозионная доминанта сайра Улан-булак. Поднятое крыло взбросо-сдвига (см. рис. 2) полностью омыто. Фото 5 ноября 1958 г.
Результаты селевой деятельности особого типа, связанные с последствиями катастрофического землетрясения, установлены по внешнему фронту структуры Битут. Здесь горный блок длиной более 3 км и шириной до 1,5 км во время землетрясения опустился до 328 м. Следствием этого явилось образование перед фронтом тектонического клина надвигово-сейсмокупольной структуры (рис. 4), поднятой на высоту до 60 м и надвинутой на противоположный склон долины. В верхнем (юго-западном) изголовье надвига весной образовалось озеро глубиной до 10 м. По-видимому, в июле произошел прорыв воды из озера вдоль края надвига, повлекший за собой образование небольшого, но чрезвычайно эффективного селевого каньона, глубина которого к устью быстро увеличивается от 1 до 25 м. В стенках каньона вскрыта мощная толща моренного или пролювиального несортированного материала. Он состоит из глыб, щебня, полуокатанных валунов, «плавающих» в серовато-зеленой глинисто-песчано-хрящевой массе. Между устьем каньона и речкой Битут сформировался конус выноса (рис. 5), который частью сбил, частью полузасыпал деревья бывшей здесь рощи. Наиболее крупные глыбы осели на дне каньона.
136
Рис. 4. Селевой каньон, образовавшийся у надвигово-сейсмокупольной структуры перед фронтом тектонического клина, опустившегося при землетрясении 4 декабря
1957 г. на 328 м:
1—сбросы; 2 — надвиги, 3 — трещины растяжения; 4 — тропа; 5 — трещина сжатия; 6 — зияющие трещины — провалы; 7 — селевой каньон; 8 — горизонтали сейсмокупольного конуса; 9 — сместитель главного сброса; 10 — сместитель взброса. Горизонтали— через 5 м; h — амплитуда вертикального смещения в метрах; l — ширина трещин d метрах
Выше и ниже структуры Битут образовались более крупные озера. Если уровень верхнего озера поднимется на 20—25 м, то произойдет прорыв воды вдоль подошвы обвальных конусов, сейсмокупольных структур и надвига, и в этом случае в ущелье Битут сформируется мощный селевой поток.
Обвалы, связанные с землетрясением 4 декабря 1957 г., подготовили условия для селевой деятельности в соседнем с Битутом ущелье
Рис. ,5. Устье селевого каньона и конус выноса. Фото 20 сентября 1958 г.
Улясутай, где также формировалось подпруженное озеро, и в ряде других долин Гобийского Алтая.
При обследовании плейстосейстовой области землетрясения, происшедшего сотни или первые тысячи лет назад в Байкальском хребте на западном побережье северной трети оз. Байкал, был выявлен «ископаемый» сель, по-видимому связанный с тем же катастрофическим землетрясением, которое оставило неизгладимые следы на склонах Байкальского хребта. Во время этого землетрясения была создана или обновлена сейсмотектоническая трещина, хорошо сохранившаяся до настоящего времени. К этой трещине тяготеют две сейсмогравитационные структуры типа структуры Битут. Наиболее крупная из них —
138
структура Шартлай — имеет длину около 7 км, ширину более 2 км и амплитуду вертикального смещения до 880 м. Близ этой структуры в ущелье Шартлай произошло два очень крупных обвала. Следы водокаменного селя, образовавшегося при прорыве этих обвалов, нам кажется, можно видеть в разрезе остатков конуса выноса, сохранившихся в устье ущелья Шартлай 1. Верхняя часть разреза пролювиальных отложений здесь резко отлична от подстилающих его горизонтов обычного валунно-глыбового пролювия с щебенисто-песчаным заполнением. Отличие заключается в том, что верхний горизонт представлен крупноглыбовыми отложениями с валунно-глыбово-щебенистым заполнением. Основной его материал характерен для обвальных фаций, а не аллювиально-делювиальных, как материал остальных горизонтов конуса выноса. Ничего общего он не имеет и с материалом моренных отложений. Отложение верхнего горизонта происходило чрезвычайно энергично, на что указывает как сама хаотическая структура осадков, так и очень беспокойный рельеф их подршвы. Экзотичность этого слоя свидетельствует и об экзотичных условиях его образования. Иного объяснения кроме как образование верхнего горизонта за счет селя, возникшего при прорыве водой упомянутых ранее сейсмогенных обвалов, мы не находим.
Селеобразующая роль сейсмогенных обвалов в ущелье Шартлай еще полностью не исчерпана: во время ливня 20 июня 1959 г. на обвале формировались местные сели, следы которых остались в виде узких селевых рытвин; в нижней части некоторых селевых каньонов, где уклон русел заметно выполаживается, видны отложенные сели, в составе которых преобладает крупноглыбовый материал обвальных фаций.
Заключение
1. При инженерно-геологической оценке площадей в районах свысокой сейсмической активностью (преимущественно с силой землетрясений 8 баллов и выше) необходимо учитывать возможность образования селевых потоков как следствия землетрясений.
2. Признаки селевых бассейнов в сейсмических районах могут несовпадать с таковыми обычных селевых бассейнов в той же климатической и ландшафтной зоне.
3. При оценке селевой опасности бассейнов вероятных плейстосейстовых областей катастрофических землетрясений необходимо учитывать: а) тип сейсмогенных структур, вероятность подпруживания временных и постоянных водотоков сейсмодислокациями и, исходя из местных геологических .условий, возможность образования селевых потоков при их прорыве; б) вероятность и место образования оползней и обвалов во время землетрясений и возможность образования селевых потоков за счет обвальных и оползневых фаций; в) объем материала, могущего прийти в движение, с оптимальным для образования селей составом, Например, для долин в Байкальской горной области объем мощных элювиально-делювиальных и моренных отложений, солифлюкционных террас, а на южном побережье Байкала — третичных песчано-глинистых отложений и особенно их оползней и продуктов выветривания. В Средней Азии особенно опасны оползни лёссов и коры выветривания первично-глинистых осадков и т. д.; г) лесной покров в сейсмических районах может играть роль как противоселевую, так и
1 Сам конус выноса того времени по береговому сбросу был опущен ниже уровня озера и сейчас перекрыт современным конусом выноса.
139
селеобразующую, так как лес, сброшенный обвалами и оползнями на дно долин, способствует образованию заломов, прорыв которых нередко сопровождается формированием мощных селевых потоков.
ЛИТЕРАТУРА
1. О сейсмическом районировании территории Монгольской Народнс. й Республики. ДАН СССР, 1959, т. 127, № 2.
2. Солоненко -Алтайское землетрясение. Геология и геофизика,1960, № 2.
3. , Тресков землетрясение29 августа 1950 г. Иркутск, 1960.
4. , , Флоренсов Гоби-Алтайское землетрясение 4 декабря 1967 г. Госгеолтехиздат, М., 1960.
5. , , Пучков землетрясение 27 июня 1957 г. Тр. Ин-та физики Земли, № 1(168). Вопросы инженерной сейсмологии, вып. 1. Изд-во АН СССР, М., 1958.
6. , , Флоренсов районирование Восточной Сибири. Геология и геофизика, 1960, № 10.
7. , По следам землетрясений вГоби. Природа, 1960, № 2.
