CC BY
39
УДК 550.837
ГЕОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ КАМЕННОГО ГЛЕТЧЕРА СУКОРСКОГО ОПОЛЗНЯ-ОБВАЛА (ГОРНЫЙ АЛТАЙ)
Анастасия Александровна Лапковская
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, инженер, e-mail: LapkovskayaAA@ipgg.sbras.ru
Владимир Владимирович Оленченко
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник, тел. (383)330-79-08, e-mail: OlenchenkoVV@ipgg.sbras.ru
Галина Сергеевна Дьякова
Алтайский государственный университет, 656049, Россия, г. Барнаул, пр. Ленина, 61, ассистент кафедры физической географии и геоинформационных систем, e-mail: galinabarmaul@mail.ru
Приведены результаты исследований одного из каменных глетчеров Горного Алтая методом электротомографии. По полевым данным построены геоэлектрические разрезы, получена модель по результатам трехмерной инверсии и построены карты распределения удельного электрического сопротивления (УЭС) по площади на разных глубинах. Установлено, что УЭС каменно-ледяных ядер изменяется от первых десятков тысяч до нескольких сотен тысяч Ом-м. Над каменно-ледяными ядрами отчетливо проявляется сезонно-талый слой мощностью 5-7 м, отличающийся пониженными значениями УЭС.
Ключевые слова: каменный глетчер, электротомография, Горный Алтай, многолетнемерзлые породы, геоэлектрический разрез.
THE GEOELECTRICAL STRUCTURE OF ROCK GLACIER SUKORSKY LANDSLIDE (ALTAI MOUNTAINS)
Anastasia A. Lapkovskaya
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, Koptyug Prospect 3, Engineer, e-mail:lapkovskaya.a.a@gmail.com
Vladimir V. Olenchenko
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, Koptyug Prospect 3, Ph. D., Senior Staff Scientist, tel. (383)330-79-08, e-mail: OlenchenkoVV@ipgg.sbras.ru
Galina S. Dyakova
Altai State University, 656049, Russia, Barnaul, Lenin Prospect 61, Assistant of the Department of Physical Geography and GIS, e-mail: galinabarmaul@mail.ru
The results of electrical resistivity tomography of one of rock glaciers of the Altai Mountains are presented. It was found that the resistivity of rock-ice cores varies from a few tens of thousands to several hundred thousand ohms • m. Above the rock-ice cores clearly manifested active layer capacity of 5-7 m, wherein reduced values of resistivity.
Key words: rock glacier, electrical resistivity tomography, Altai Mountains, permafrost, geoelectric section.
Изучение каменных глетчеров (КГ) становится актуальным направлением ряда физико-географических исследований. Результаты этих исследований приобретают сегодня особое значение при разработке планов социально -экономического развития горных территорий России. Кроме того, данные о внутренней структуре каменных глетчеров могут применяться в процессе палеогеографических и палеосейсмогеологических реконструкций [1, 2].
По данным исследований [1], на территории Горного Алтая насчитывается более 1200 подобных объектов, и многие из них находятся в непосредственной близости с населенными пунктами. Определенные условия развития комплексов гляциально-мерзлотных каменных образований могут привести к быстрому перемещению огромного объема ледового-каменного материала. В связи с активным освоением территории Алтайских гор КГ могут нести серьезную угрозу для эффективного развития региона, его инфраструктуры. Комплексное изучение внутреннего строения КГ, их особенностей и специфических характеристик позволит обеспечить продуктивность и безопасность процесса освоения горных территорий.
Современные представления зарубежных специалистов о внутреннем строении каменных глетчеров основаны на комплексировании данных различных геофизических методов [3]. Однако в российской практике гляциальных исследований нет примеров целенаправленного использования геофизических методов для изучения подобных объектов. С 2014 г. в ИНГГ СО РАН ведется научная работа по изучению каменных глетчеров геофизическими методами.
Район исследований находится на территории республики Алтай Кош-Агачского района. Участок исследований расположен между Курайской и Чуйской степями, на Чаган-Узунском блоке, у подножия горы Сукор (абс. 2926 м). Данный участок относится к зоне прерывистого распространения многолетнемерзлых пород [4]. В геологическом строении территории участвуют баратальская свита, представленная известняками, доломитами и силицитами, а также арыджанская свита, включающая в основном вулканогенный, лавовый материал: пиллоу-лавы базальтов, сланцы.
Изучаемый каменный глетчер имеет несколько различных генераций и располагается внутри цирка на северном склоне г. Сукор. Внутренняя часть цирка заполнена обвально-осыпными отложениями, состоящими из глыб, валунов, щебня, предполагаемой мощностью 70-100 м. Ряд исследователей рассматривают данный объект как палеосейсмодислокацию, в которой сформировался оползень-обвал Д5Ж
В 2015 г. площадными исследованиями был изучен каменный глетчер, расположенный в левом (северо-западном) борту цирка. Данные об особенностях внутреннего строения были получены с помощью метода электротомографии (ЭТ), исследования проводились многоэлектродной
электроразведочной станцией «Скала-48». Измерения выполнены поперек структуры КГ по семи профилям. Шесть профилей имели протяженность 475 м и один - 355 м. Расстояние между профилями составляло 50 м. Один из профилей длиной 840 м располагался вдоль оси структуры. Последовательность подключения электродов соответствовала трехэлектродной (поле-диполь) прямой и встречной установкам (AOmax=215 м). Шаг измерений по профилю составлял 5 м. Максимальная глубинность измерений составила 80 м.
Инверсия полученных данных осуществлялась в рамках двумерных и трехмерных моделей с учетом рельефа с помощью программ Res2Dinv, Res3Dinv [6]. По результатам интерпретации были построены геоэлектрические разрезы по профилям, на основе 3D-инвepcии получена трехмерная модель и построены карты распределения УЭС по площади на разных глубинах.
Особенности строения наиболее наглядно отражаются на геоэлектри-ческом разрезе продольного профиля. На рисунке показан геоэлектрический разрез и его интерпретация по профилю, пересекающему каменный глетчер вдоль оси, по направлению спуска.
Рис. A) Продольный геоэлектрический разрез каменного глетчера В) Интерпретация: 1 - песчано-галечниковые отложения; 2 - супеси; 3 - моренные отложения; 4 - каменный глетчер; 5 - каменно-ледяное ядро; 6 - коренное ложе; 7 - зоны разломов в коренных породах; 8 - граница
многолетнемерзлых пород
Данный профиль охватывает прифронтальную часть, несколько генераций основного потока, а также частично боковой фронт каменного глетчера. Профиль пересекает не менее 5 генераций, а также несколько прифронтальных
напорных валов. Сам каменный комплекс является неактивным. Практически вся поверхность этой геоморфологической структуры покрыта лесом и кустарником, что говорит о значительном возрасте каменных комплексов. Доказательством этому служит отсутствие признаков современной активности: фронтальные части каменного глетчера выположены и задернованы, молодая древесная растительность не имеет видимых нарушений (перекрученных или наклоненных стволов). В прифронтальной части данного образования фиксируются напорные валы, свидетельствующие о том, что ранее каменный глетчер активно двигался.
С помощью программы Past 3.1 [7] был проведен статистический анализ распределения УЭС в среде. Инструмент Mixture analysis программы Past 3.1 позволяет оценить параметры (среднее значение, стандартное отклонение и т. д.) двух или более одномерных нормальных распределений на основе обобщенной одномерной выборки. По результатам статистического анализа можно выделить несколько комплексов пород, различающихся по УЭС (таблица). Согласно известной [8] зависимости УЭС рыхлых пород от литологического состава, выделенные комплексы пород можно отнести к представленным в таблице литологическим группам.
Таблица
Комплексы пород, различающиеся по УЭС
УЭС пород, Ом-м Литология
-а +а Среднее
52 73 61 Супеси
101 115 108 Пески
215 1144 496 Галечниковые с песчаным заполнителем
1230 4027 2225 Мёрзлые моренные, мёрзлые аллювиальные
3493 4535 3980 Осыпные отложения, коренные породы
3529 9815 5886 Мёрзлые склоновые
16625 70999 34356 Каменно-ледяные
В верхней части разреза на первых 250 м профиля выделяется горизонт повышенного УЭС, представленный моренными отложениями. Высокое электрическое сопротивление (6000-12000 Ом-м) внутренних частей морены говорит об их мерзлом состоянии. При этом в интервале глубин 27-45 м выделяется еще один горизонт высокого УЭС (1200-4000 Ом-м), интерпретируемый как погребенная многолетнемерзлая толща. Она подстилается отложениями низкого электрического сопротивления (60 Ом-м), вероятно, представленными супесями.
Таким образом, геолого-геофизическая интерпретация полученных данных позволила соотнести высокоомные аномалии с каменно-ледяными ядрами в отложениях каменного глетчера. Зафиксировать, что УЭС каменно-ледяных ядер изменяется от первых десятков тысяч до нескольких сотен тысяч Ом-м. Предположительно, такой разброс значений объясняется различной
льдистостью. В коренных породах вертикальными зонами пониженных УЭС выделяются тектонические нарушения. Над каменно-ледяными ядрами отчетливо проявляется сезонно-талый слой мощностью 5-7 м, отличающийся пониженными значениями УЭС, причем максимальная глубина оттаивания отмечается в местах незадернованной каменистой поверхности.
Авторы выражают благодарность Потапову В.В., Шеину А.Н., Камневу Я.К. за помощь в проведении полевых исследований.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Останин О.В., Дьякова Г.С. Гляциально-мерзлотные каменные образования Центрального Алтая // Известия АлтГУ. - 2013. - Т. 2 - С. 167-170.
2. Галанин А.А. Каменные глетчеры северо-востока России: строение, генезис, возраст, географический анализ: автореф. дис. ... д-ра геогр. наук. - СВНЦ ДВО РАН, 2009. - 35 с.
3. Ribolini A.and etc. The internal structure of rock glaciers and recently deglaciated slopes as revealed by geoelectrical tomography: insights on permafrost and recent glacial evolution in the Central and Western Alps (Italy-France) // Quaternary Science Reviews. - 2010. - Vol. 29. -P. 507-521.
4. Шац M.M. Геокриологические условия Алтае-Саянской горной страны. -Новосибирск: Наука, 1978. - 103 с.
5. Деев Е.В., Зольников ИД., Староверов В.Н. Отражение быстрых геологических процессов в отложениях и текстурах (на примере разновозрастных комплексов Северной Евразии) // Литосфера. - 2012. - № 6 - С. 14-35.
6. Loke, M.H. Electrical imaging surveys for environmental and engineering studies. A practical guide to 2-D and 3-D surveys, RES2DINV Manual, IRIS Instruments, 2009.
7. Oyvind Hammer, 1999-2012, PAST - Paleontological Statistics, Reference Manual.
8. СП 11-105-97. «Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть VI. «Правила производства геофизических исследований» / Госстрой России. - М.: ПНИИИС Госстроя России, 2004. - 53 c.
©А А. Лапковская, В. В. Оленченко, Г. С. Дьякова, 2016
