CC BY
306
УДК 550.34 (571.15 + 571.151)
В.С. Осьмушкин, А.Я. Швецов ОАО «АлтайТИСИз», Барнаул Г.Я. Барышников АлтГУ, Барнаул
СЕЙСМИЧНОСТЬ РУССКОГО АЛТАЯ И СТЕПНОЙ ЗОНЫ АЛТАЙСКОГО КРАЯ
Исследуемая территория охватывает Русский Алтай (Рудный Алтай, Горный Алтай), равнинную и предгорную часть юга Западной Сибири, Салаирский кряж в административных границах Алтайского края и Республики Алтай и находится на стыке крупных тектонических структур I порядка: Алтае -Саянской горно-складчатой области и Западно-Сибирской платформы (плиты).
Алтае-Саянская горно-складчатая область сформировалась в течение салаирского, каледонского и герцинского этапов тектонизма. Отложения протерозоя и палеозоя, слагающие эту область, испытали интенсивную складчатость, смяты в крупные складки и разбиты тектоническими нарушениями, ряд которых имеет глубинный характер и региональное протяжение до 100-200 км и более.
В состав Алтае-Саянской горно-складчатой области в пределах исследуемой территории входят структуры II порядка: Рудный Алтай, Горный Алтай, Неня-Чумышская впадина, Салаир и Колывань-Томская зона.
Горный Алтай состоит из системы отрицательных (синклинориев) и положительных (антиклинориев) структур III порядка северо-западного и субмеридионального простирания: Чагырский (Чарышско-Инской)
синклинорий, Талицкий антиклинорий, Ануйско-Чуйский синклинорий, Катунский (Бийско-Катунский) антиклинорий, Коргонский синклинорий. Эти структуры разделяются региональными глубинными разломами Чарышским, Бащелакским и Сарасинско-Курайским (Телецко-Курайским), протяженностью по 100-140 км каждый. Помимо их намечена серия протяженных разломов северо-западного, северо-восточного и субширотного направлений.
Рудный Алтай находится между Иртышской и Северо-Восточной зонами смятия и представляет собой два синклинория (Рудно-Алтайский и Рубцовский), разделенные Алтайским антиклинорием. Здесь развита серия разломов северо-западного, субмеридионального и субширотного направлений. Крупнейшие из них Локтевско-Караиртышский, Саввушкинский и Иртышские глубинные разломы.
На Салаире основными структурами третьего порядка являются Хмелевская синклиналь, Тягунский антиклинорий (горст), Горновский грабен, Уксунайский антиклинорий и Ельцовская антиклиналь. Здесь также прослежены многочисленные разломы северо-западного и северо-восточного направлений. Крупнейшими из них являются Предсалаирский и Уксунайский глубинные разломы и Бердский региональный разлом.
Колывань-Томская складчатая зона представлена структурой III порядка -Каменским поднятием.
Между Горным Алтаем и Салаиром находится Неня-Чумышская впадина. Вдоль северного фаса Алтая выделяется крупнейший глубинный Алейско-Саяно-
Минусинский разлом (Змеиногорско-Калманско-Салаирский разлом), прослеживающийся от Рудного Алтая до Салаира и далее на восток. ЗападноСибирская плита - молодая эпипалеозойская платформа. В пределах Алтайского края к ней относятся структуры II порядка: Кулундинская (Бийско-Барнаульская) впадина, имеющая двухэтажное строение. Нижний этаж - складчатый фундамент, прошедший геосинклинальную стадию развития в протерозое и палеозое. Верхний этаж - платформенный чехол, состоящий из рыхлых мезо-кайнозойских осадок мощностью от 200-300 до 1200 м, залегающих субгоризонтально. Рельеф палеозойского фундамента впадины ступенчато погружается от предгорий Алтая и Салаира к центральной части впадины. В пределах впадины выделяют четыре структурные террасы (с востока на запад): Рубцовская, Бийская, Барнаульская и Центрально-Кулундинская. Палеозойский фундамент разбит рядом разломов северо-западного и северо-восточного простирания.
Сейсмические проявления в Алтае-Саянской горноскладчатой области отмечаются, практически, повсеместно. Сейсмогенерирующими структурами являются глубинные разломы, к которым относятся Алейско-Саянско-Минусинский (вдоль северного фаса Алтая), Телецко-Курайский (Сарасинско-Курайский), Чарышско-Теректинский, Шапшальский (Чулышмало-Шапшальский), Северо-Восточная зона смятая Рудного Алтая (Локтевско-Караиртышский разлом). В пределах орогенной ступени, где развиты районы наиболее интенсивных поднятий с тектоническими внутригорными впадинами, приуроченными к приразломным грабенам, заполненными третичными и четвертичными отложениями, расположенными на различных гипсометрических уровнях, зоны сопряжений являются сейсмически активными. На Алтае к ним относятся Джулукульская, Чуйская, Курайская, Усть-Коксинская, Усть-Канско-Чарышская, Телецкая, Улаганская, Чульчинско-Сайгонская. В пределах этих впадин или районов к ним прилегающих, зафиксировано наибольшее число землетрясений интенсивностью 8-9 баллов и более. Установлены районы распространения третичных и четвертичных базальтов, что свидетельствует об активных сейсмических зонах, приуроченных к глубинным разломам на Алтае: Чарышско-Теректинской зоне, Чокракской, Шапшальской. Менее активные сейсмические проявления зафиксированы в предорогенной (приприплатформенной) ступени Западной Сибири в пределах сопряжения Бийско-Барнаульской впадины, Салаирского предгорья, Обско-Каменского выступа. Районы слабых землетрясений распространены на стыке Салаирского Кряжа с отрогами Алтая и на западе - в районе Рудного Алтая.
Сложно построенные новейшие структуры и узлы, сформировавшиеся на структурах до палеозойского времени, оказываются наиболее тектонически активными. Наблюдается так же повышенная сейсмичность древних разломов на участках их пересечения с новейшими нарушениями. Высокая концентрация эпицентров наблюдается на участках разно ориентированных разломов, образующих «пучки» пересечений, сгущений.
Анализ расположения землетрясений за период с 1761 г. по 2003 г. позволяет выделить ряд сейсмических зон: Чуйская, Шапшальская, Южно-Алтайская,
Коргонская, Коксинская, Урсульская, Каменская. Наиболее интенсивные землетрясения 7-9 баллов зафиксированы в Чуйской, Шапшальской и ЮжноАлтайской сейсмических зонах.
Чуйская сейсмическая зона вытянута в широтном направлении от слияния рек Катунь и Чуя на западе до границы с Монгольской народной республикой на востоке. Протяженность зоны 220-230 км, ширина - 50-60 км. В зону входят Курайский, Северо-Чуйский и Южно-Чуйский хребты с максимальными абсолютными отметками соответственно 3412 м, 4177 м и 3936 м. Зону рассекает Чарышско-Теректинский и Телецко-Курайский (Сарасино-Курайский) глубинные разломы, которые сближаются в Чуйской впадине, выполненной мощной толщей (около 1000 м) рыхлых кайнозойских отложений. В Чуйской зоне зафиксированы десятки землетрясений интенсивностью 5 баллов, пять землетрясений - 6 баллов, три землетрясения - 7 баллов, два землетрясения -8 баллов и два землетрясения интенсивностью - 9 баллов: 27 сентября и 1 октября 2003 года.
Шапшальская сейсмическая зона приурочена к Шапшальскому хребту и одноименному глубинному разлому северо-западного направления. Максимальные отметки хребта 2618-3149 м. Глубинный разлом хорошо выражен в рельефе в виде уступа. Протяженность с северо-запада на юго-восток 140-150 км, с запада на восток до 100 км. Здесь, как в Чуйской сейсмической зоне, высокая повторяемость землетрясений интенсивностью 5 баллов, шесть землетрясений
- 6 баллов и три землетрясения с максимальной интенсивностью 7 баллов, два из них около вершины с абсолютной отметкой 3022 м. К юго-востоку от Шапшальской зоны, примерно, в 50-60 км от границы Республики Алтай, на территории Монголии зафиксировано землетрясение интенсивностью 9 баллов.
Южно-Алтайская сейсмическая зона северо-восточного простирания пространственно тяготеет к хребту Южный Алтай, северные склоны которого относятся к Республике Алтай, южные - к Казахстану, Монголии, Китаю. Протяженность зоны 130 км, ширина 30-40 км. Северная часть заходит в Республику Алтай и здесь два землетрясения интенсивностью 7 баллов (1960 и 1962 гг.) попадают на плато Укок в районе горы Текекунген с абсолютной отметкой 3097 м. Максимальная интенсивность землетрясения в Китае в 15-20 км от границы с Россией - 8 баллов (1908 г.) около горы Джагыртау (абс. отм. 3871 м). Общее количество землетрясений от 5 до 7 баллов - 10 землетрясений.
В Коргонской сейсмической зоне отмечено 3 землетрясения интенсивностью 5 баллов, одно 6-ти и одно 7-и бальное. Зона охватывает наиболее высокую часть узла хребтов Коргонского, Коксуйского и Тигирецкого с максимальными отметками 2299 - 2490 м. Размер зоны с севера на юг 60 км, с запада на восток - 40 км. Зафиксировано 4 землетрясения в 5 баллов, одно - 6 баллов и одно землетрясение интенсивностью 7 баллов.
Коксинская сейсмическая зона вытянута в северо-западном направлении, имеет длину - 80 км, ширину - 40 км. В зону входят часть хребтов Коксинского и Холзунского. Зафиксировано 8 землетрясений интенсивностью 5 баллов и 3 землетрясения 6-ти бальных.
Урсульская сейсмическая зона северо-западного направления, длиной 60 км, шириной 40 км пространственно относится к Теректинскому хребту с масимальной абсолютной отметкой 2821 м. Здесь отмечено З землетрясений интенсивностью З баллов и 4 землетрясения 6 баллов.
Коргонская, Коксинская и Урсульская сейсмические зоны относятся к низко - и среднгегорной части Горного Алтая и через них проходят глубинные разломы Чарышско-Теректинский и Бащелакский.
Особняком находится Каменская сейсмическая зона - в равнинной части Бийско-Барнаульской впадины на южной оконечности Томь-Колыванской складчатой зоны. Крупной структуро-контролирующей единицей площади является субширотный Каменский разлом на линии г. Камень-на-Оби - пос. Сузун, вдоль которого северное крыло приподнято относительно южного, вследствие чего севернее разлома отмечаются выходы палеозойских пород на поверхность в ряде мест у г. Камня-на-Оби.
Первые сведения о землетрясении в Каменской зоне относятся к 1829 г., когда отмечался сейсмический толчок интенсивностью 6-7 баллов. Всего в зоне зафиксировано 6 землетрясений интенсивностью З баллов, З землетрясений 6-ти бальные и 1 землетрясение - 7 баллов (1З февраля 196З г.). Зона вытянута с запада на восток на 70-100 км, с севера на юг - 50-70 км.
Салаирский кряж - блок слабых поднятий, здесь отмечено два землетрясения интенсивностью 5 баллов и два землетрясения - 6-ти бальные. На общий фон сейсмичности оказывает влияние пространственная близость Кузнецкой зоны, где в историческое время в непосредственной близости отмечались 7-8 бальные землетрясения (1898 и 1903 гг.).
В предгорной части Рудного и Горного Алтая вдоль ее границы с равниной зафиксированы 3 землетрясения интенсивностью 5 баллов и два землетрясения - 6-ти бальные.
На равнине на правобережье р. Оби в районе г. Барнаула отмечено землетрясение интенсивностью 5 баллов (1846 г.).
Анализируя распределение землетрясений на изучаемой территории, можно выделить районы различной сейсмической активности.
Равнинная часть - это территория слабой сейсмической активности - до 5 баллов включительно. Исключение составляет район г. Камня-на-Оби с интенсивностью до 7 баллов включительно.
Предгорья Рудного и Горного Алтая можно отнести к территории с интенсивностью до 6 баллов включительно.
Границу между равнинной (5 баллов) и Предгорьями Рудного и Горного Алтая (6 баллов) можно провести по Рубцовской структурной террасе, которая является шарнирной наиболее стабильной зоной, так как ниже ее преобладают опускания, а выше преобладают поднятия, размах которых достигает нескольких километров.
27 сентября 2003 г. в Чуйской сейсмической зоне произошло сильное «Чуйское» землетрясение. По данным информационно-обрабатывающего центра Геофизической службы РАН (ИОЦ ГС РАН) землетрясение произошло в 15 часов 33 мин. по московскому времени с магнитудой 7,3 - 7,5 по шкале Рихтера. Глубина гипоцентра 17 км, координаты эпицентра 50 °041 с.ш. и 88°071 в.д. в горной перемычке между Курайской и Чуйской межгорными впадинами. Поселок Бельтир Республики Алтай оказался в эпицентральной зоне и наиболее сильно пострадал. Была разрушена одноэтажная школа с пристроенным двухэтажным спортивным залом, на поверхности земли образовались трещины шириной до 0,5 - 0,7 м, из некоторых трещин изливалась жижа серого цвета (смесь серого суглинка и водой).
На правом борту р. Талтур (северный склон Южно-Чуйского хребта), в 3,5 - 4,0 км от пос. Бельтир образовался крупный сейсмообвал. Длина обвала по фронту 400-450 м, ширина (от подошвы вверх по склону) 350-400 м. Стенка отрыва высотой 25-30 м. Сейсмообвал произошел в моренных многолетнемерзлых отложениях (валуны, галечник, гравий, грубый песок, лед). «Панцирь» мерзлых пород мощностью 25-30 м сместился вниз по склону метров на 50-60. Трещины разбили оползневое тело мерзлых пород на крупные блоки, ширина трещин до 2-3 м и более, глубина трещин до 15-20 м. Характер изменения рельефа на участке сейсмообвала дает основание оценить интенсивность землетрясения в 10 баллов по шкале MSK-64.
По характеру деформаций зданий и сооружений, поведению людей и изменениям в рельефе, можно оценить интенсивность землетрясения 27.09.2003 г. на равнинной территории, в предгорьях Рудного и Горного Алтая и на Салаирском кряже до З-6 баллов включительно.
Выводы
1. По интенсивности землетрясений, отмеченных за весь период наблюдений, на изучаемой территории можно выделить районы:
- Равнинная территория - З баллов;
- Предгорья Рудного и Горного Алтая - 6 баллов;
- Район Камня-на-Оби - 7 баллов;
- Салаирский кряж - 6 баллов;
- Низкогорье и среднегорье Рудного и Горного Алтая - 7 баллов;
- Высокогорная Шапшальская сейсмическая зона - 8 баллов;
- Высокогорная Чуйская сейсмическая зона - 9 баллов.
2. На равнине, предгорной части Рудного и Горного Алтая, на Салаирском кряже интенсивность от сильного «Чуйского» землетрясения (9 баллов) 27 сентября 2003 г. оценивается нами максимум в З-6 баллов.
3. Данные сейсмических наблюдений за весь исторический период (17б1 - 2003 гг.), а также фактический материал по сильному «Чуйскому» землетрясению в Горном Алтае позволяют откорректировать границы сейсмической интенсивности на карте А Общего сейсмического районирования территории Россйской Федерации (ОСР-97-А) в пределах исследуемой территории (Алтайский край, Республика Алтай).
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобразования и науки РФ (грант ур 08.01.004).
© B.C. Осьмушкин, А.Я. Швецов, Г.Я. Барышников, 2005
