CC BY
23
О соотношении проявлений землетрясении, вулканизма и катастрофических пульсаций ледников Северной Осетии в голоцене
Е.П. Рогожин ', О.Г. Гурбанов2, П.В. Иараханов1, О.Н . Овсюченко', О.В. Спиридонов5, Е.Е. Бурканов6
Получены сведения о древних, не известных ранее сильных землетрясениях, произошедших в голоцене на Центральном Кавказе, в пределах горной части республики Северная Осетия-Алания. Радиоуглеродные датировки палеосейсмодислокаций, древних ледово-каменных лавин и определение возраста продуктов древних извержений в Казбекском вулканическом центре показывают, что в последние 10 тысяч лет произошло семь сильных землетрясений с магнитудой 6,5-7,0, одно извержение вулкана Казбек и несколько катастрофических сходов ледников в долины рек Геналдон, Гизельдон и Мидаграбиндон. Период повторения сильнейших сейсмических событий составляет 500-1000 лет. Наблюдается соответствие во времени между периодами сейсмической активизации и катастрофическими сходами ледово-каменных лавин. Вулканическое извержение, произошедшее около 6 000 лет назад, согласно результатам радиоуглеродного датирования, соответствует во времени нескольким геологическим проявлениям сильного древнего землетрясения. Найдены также следы катастрофического схода ледника в долину р. Геналдон примерно в это же время.
ВВЕДЕНИЕ
Природные катастрофы на густо заселенной, проблемной с национальной и социальной точек зрения территории Северного Кавказа чреваты серьезными экологическими, политическими и экономическими последствиями. Поэтому изучение причин возникновения сильных землетрясений, извержений вулканов и сопутствующих экзогенных катастрофических явлений здесь представляется актуальной научной задачей. В последние десятилетия ХХ века Кавказский регион подвергся целой серии сильнейших землетрясений. Наблюдается его явная сейсмическая активизация. Большинство очагов сильных толчков (Чалдыранского 1976 г., Па-раванского 1986 г., Спитакского 1988 г., Рачинско-го 1991 г., Барисахского 1992 г.) сконцентрировалось в пределах крупнейшей геологической структуры, пересекающей Кавказский регион в меридиональном направлении, - в Транскавказском поперечном поднятии, коллизионной структуре типа континент-континент. 20 сентября 2002 г. произош-
' Е.А. Рогожин - д.г.-м.н., ИФЗ РАН.
2А.Г. Гурбанов - к.г.-м.н., с.н.с. ИГЕМРАН.
3 А.В. Мараханов - н.с. ИФЗ РАН.
4 А.Н. Овсюченко - н.с. ИФЗ РАН.
5 А.В. Спиридонов - н.с. ИФЗ РАН.
6 Е.Е. Бурканов - н.с. ИФЗ РАН.
ла Кармадонская ледниковая катастрофа - природная драма планетарного масштаба.
Центры новейшего вулканизма Кавказской подвижной области также тяготеют к Транскавказскому поперечному поднятию. Проявлявшие вулканическую активность в позднечетвертичное время вулканы Арарат, Арагац, Казбек, Эльбрус и др. приурочены к этой поперечной относительно всей складчатой области зоне. В центральном секторе Северного Кавказа в позднем плейстоцене и голоцене отмечались неоднократные извержения в Эльбрусском и Казбекском вулканических центрах [1; 9; 7]. Пик магматической активности Казбекского вулканического центра приходится на 280-180 тыс. лет назад, следующий всплеск произошел около 50 тыс. лет назад, а последние проявления вулканической активности датируются около 10 000 [5] и 6 000 лет тому назад [7]. При последнем извержении лавовый поток побочного вулкана Малый Ткаршети спустился в долину р. Терек, образовав временную подпруду. В результате прибрежный лес был погребен под
ТОМ 4
№ 3
ВЕСТНИК ¥Ж
ВПАОИКАВКАЗСКОГО НАУЧНОГО UEHTPA (И^^^^Я
мощными озерными отложениями. Радиоуглеродный возраст ископаемой древесины, определенный независимыми исследователями позволил определить временной интервал этого события -5 950-5 920±180 лет назад [2; 19].
Таким образом, ледники Казбек-Джимарайского ледникового массива расположены в вулканической области, в которой последние всплески магматической активности, с геологической точки зрения, произошли совсем недавно. В прошлом ледово-каменные массы ледника Колка неоднократно проникали в долину р. Геналдон: в 1834 (1835), 1902 и 1969 гг. [8; 6]. При этом подвижки 1834 и 1902 гг. по своему размаху были близки Кармадонской катастрофе 2002 г. Есть основания полагать, что эти события были связаны с проявлениями эндогенной активности в окрестностях вулкана Казбек [3]. Но вопрос о роли вулканической и сейсмической активности и об их соотношении с катастрофическими проявлениями ледниковых процессов остается открытым в силу недостаточной изученности, прежде всего сейсмического режима этого региона.
Оценка сейсмической опасности для Кавказского региона, проведенная на базе кластерного анализа комплекса геолого-геофизических и сейсмологических данных [13], показала, что в горной части Северной Осетии возможны землетрясения с прогнозируемой максимальной магнитудой 6,57,1 [15]. Потенциальные очаги возможных землетрясений (ПОЗ) увязываются с Владикавказской флексурно-разрывной зоной, Адайком-Казбекским разломом, приуроченным к зоне так называемого Главного надвига Большого Кавказа, и Геналдонс-ким меридиональным разрывным нарушением, выделенным в процессе полевых работ 2003 г. Эти ПОЗ за инструментальный и исторический периоды наблюдений проявили себя довольно вяло. В пределах Владикавказской флексурно-разрывной зоны известны лишь два значительных землетрясения: 14.01.1915 г. (М = 5,4; И = 19 км) и 10.02.1929 г. (М = 5,3; И = 17 км). Оба события произошли в южной части этой крупной структуры и приурочены к Садонско-Верхнеурухской шовно-депрессионной зоне, в пределах которой выделен ПОЗ с Ммакс=7,0. Сведения о землетрясениях с магнитудой более 5 для других ПОЗ отсутствуют. В то же время собранные авторами статьи палеосейсмогеологические материалы говорят о том, что в прошлом здесь, по-видимому, имели место сильнейшие землетрясения. К этому же выводу пришли и авторы, использовавшие материалы дешифрирования крупномасштабных аэрофотоснимков [11]. В силу сказанного представляет-
ся актуальным исследование соотношения сейсмических, обвально-ледниковых и вулканических проявлений в этом активном с различных позиций узле.
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
В силу актуальности означенной проблемы были организованы полевые исследования, задачей которых явилось геолого-геоморфологическое изучение горной части Северной Осетии с целью поисков следов древних, неизвестных сильных землетрясений - палеосейсмодислокаций [17]. Существование палеосейсмодислокаций сильных землетрясений прошлого на Большом Кавказе безусловно доказано разными авторами в других районах: на северозападном Кавказе [20], в Приэльбрусье [1], на западном Кавказе и в Сванетии [18], в Горном Дагестане и Северной Осетии [10; 11]. Поэтому поиски и изучение поверхностных нарушений, оставшихся от древних землетрясений, на Центральном Кавказе представлялись перспективными. При этом авторы настоящей статьи планировали изучение как первичных (сейсмотектонических), так и вторичных (гравитационных и вибрационных) деформаций. Помимо того, во время полевых исследований было проведено изучение следов древней обвально-ледниковой активности в долинах рек Геналдон и Ми-даграбиндон. В процессе изучения всех этих объектов ставилась задача отобрать образцы захороненного материала, содержащего органическое вещество, пригодное для получения сведений о времени возникновения сейсмодислокаций, а следовательно, и для определения времени породивших их землетрясений. Датирование таких образцов радиоуглеродным методом (С14) выполнялось в лаборатории Института географии РАН группой О.А. Чичаговой. Сопоставление многочисленных результатов определения возраста сейсмодислокаций разного генезиса делает реконструкции датировок возникновения древних землетрясений более надежными по сравнению с датировками отдельных типов дислокаций. Полученные возрастные оценки позволили сопоставить периоды возникновения сильных землетрясений с возрастом древних ледово-каменных лавин и уже известными периодами вулканических извержений.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Полевое изучение следов сильных землетрясений доисторического прошлого на северной периферии Казбекского вулканического центра, в бассейнах рек Геналдон, Гизельдон и Фиагдон позволило выявить разновозрастные палеосейсмодисло-
ТОМ 4
№ 3
ВЕСТНИК ¥Ж
ВПАППКАВКАЗСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА (И^^^^Я
44'20'
44°£5'
44*35'
АЗСК
Условные обозначения:
Первичные сейсмодис-локации: а) разрывы; б) рвы Сейсмогравитационные и вибрационные дислокации ■ .Блоковые оползни
> Пластические оползни (рыхлых отложений) Каменные лавины и обвалы
Стенки отрыва
Сплошное развитие оползней различного генезиса
Ледово-каменные лавины
Современные Древние
Ледники
Точки отбора проб и ' номера ИГАН
И
Н
Р
О п
о
*
к >
н Г
«<
СП >
Я
о
н В
>
я о
н О
и
о
Е
и Я Я О
44"20
44<30'
44°35'
Рис. 1. Палеосейсмодислокации изученной горной части Северной Осетии.
3
кации как первичного, сейсмотектонического, так и вторичного, сейсмогравитационного и вибрационного генезиса (рис. 1).
К первичным дислокациям, т.е. к следам выхода очага землетрясения на поверхность, относятся эшелонированные системы палеосейсморазрывов меридиональной и субширотной ориентировок с различной амплитудой смещений (1-10 м). Система сейсморазрывов субширотной ориентировки увязывается с восточным продолжением Нузальс-кого взбросо-надвига, который был выделен в качестве сейсмоактивного дизъюнктива в более западных частях Кавказа в долине реки Ардон [11]. Этот разлом образует южную, Садонскую ветвь Владикавказской флексурно-разрывной зоны и ограничивает с юга куэстовую гряду Скалистого хребта.
В коренных породах - алевролитах и глинистых сланцах ранне-среднеюрского возраста разлом выражен мощными зонами ожелезнения, с медной минерализацией, окварцевания и дробления. На поверхности с зоной разлома связаны многочисленные, характерные для эпицентральных зон современных сильных землетрясений микроформы рельефа, представленные уступами и кулисообразными системами линейных ложбин и валов вспучивания. Ложбины сопровождаются цепочками родников и обильной, густой травянистой растительностью, контрастирующей с соседними склоновыми участками альпийских лугов. В покровном чехле четвертичных отложений с этими ложбинами связаны клиновидные тела и узкие линзы черной, богатой гумусом, палеопочвы, имеющие аномально большую мощность (около 1 м и более) при ширине 1,5-2,5 м. Древняя палеопочва обычно перекрывается более молодым линзовидным телом палеопочвы, не столь богатой гумусом. Мощность этой палеопочвы, имеющей темно-бурый цвет, составляет 0,5 м при ширине линзы 3-3,5 м. Сверху оба линзовидных узких тела па-леопочвы перекрываются либо делювиальными отложениями, либо современной почвой. Линзы палео-почв прослеживаются на всем изученном участке бассейнов рек Гизельдон и Геналдон на большое расстояние и часто деформированы более поздними импульсными подвижками в зоне разлома.
Ложбины, квалифицируемые как сейсмотектонические разрывы, имеют простирание 3 1 0-3400 при общей ориентировке разломной зоны в субширотном направлении. Это говорит о правосторонней сдвиговой компоненте, присущей зоне Нузальского разлома, на изученном участке. Существование узких клиньев и линз палеопочв, его сопровождающих, может свидетельствовать в пользу древних актов сей-
смических смещений сдвигового характера в зоне разлома. В эти моменты возникала система эшелонированных зияющих трещин отрыва, которые заполнялись окружающей почвой. Из этих трещин отобраны образцы палеопочв на радиоуглеродное датирование, которые показали возраст соответственно 6 730±40, 6 190±40, 5 370±60, 5 220±30 и 3 390±80 лет (образцы ИГАН 2 840, ИГАН 2 850, ИГАН 2 837, ИГАН 2 844 и ИГАН 2 838).
Очевидно, сдвиговые сейсмогенные смещения помимо образования открытых трещин растяжения сопровождались возникновением сопряженных с ними структур сжатия - валов вспучивания. Эшелонированная система таких валов была закарти-рована в зоне разлома, на левом борту р. Гизель-дон, напротив с. Даргавс. При сжатии происходило надвигание и сдваивание рыхлого четвертичного чехла. Погребенная при этих движениях палеопоч-ва дала возраст 5 890±60 лет (ИГАН 2 836).
Вертикальная составляющая смещений в зоне разлома особенно четко проявилась в образовании взбросового уступа на водоразделе рек Геналдон -Кауридон, напротив с. Кани (рис. 2). Высота усту-
Геналдон и Кауридон. 1 - коренные породы (среднеюрские сланцы); 2 - кол-лювиально-делювиальный материал (щебень, дресва) коллювиального клина; 3 - черная погребенная палео-почва; 4 - бурая палеопочва, у поверхности переходящая в тонкую (10 см) современную почву; 5 - линии сме-стителей и тектоническая брекчия.
ТОМ 4
№ 3
ВЕСТНИК иа
ВПАППКАВКАЗСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА (И^^^^Я
па составляет около 2 м. В его подножии серией шурфов вскрыты ожелезненные и передробленные коренные сланцы и кальцитовые жилы. Выше лежат дресвяно-щебнистые отложения коллювиально-го клина, подошва которых в нескольких метрах севернее уступа круто уходит вниз.
Строение разреза, слагающего коллювиальный клин, неоднородно. В нем отмечаются прослои различного по степени сортировки, окатанности и содержанию грубообломочной фракции материала. Этот грубообломочный материал, вероятно, ссыпался с поднятого блока, сразу после сейсмотектонической подвижки, обновившей взбросовый уступ, и захоронил горизонт палеопочвы, радиоуглеродный возраст которой составляет 7 230±50 лет (ИГАН 2 846). У подножия эскарпа, на дресвяно-щебнистых отложениях, залегает горизонт переотложенной палеопочвы, смещенной с поднятого блока при последнем обновлении взброса. Возраст этой палеопочвы 400±30 лет (ИГАН 2 845). Выше лежит бурая палеопочва, кверху переходящая в современный почвенный слой.
Внутреннее строение сейсморазрыва особенно ярко демонстрируется зарисовкой стенки зачистки, пройденной в с. Кани (рис. 3). Здесь отчетливо видны следы нескольких сейсмотектонических смещений, при которых разрывы проникли в отложения рыхлого покрова четвертичных отложений. Неоднократные катастрофические землетрясения привели здесь к интенсивной тектонической переработке поверхностного чехла. Обломки пород передроблены, часто вплоть до мелкой крошки, и закономерно расположены в соответствии с ориентировкой сместителей. Зеркала и борозды скольжения указывают на правостороннюю взбросо-сдвиговую кине-
матику смещений. В пространство между обломками затянуты многочисленные изогнутые тонкие нити и линзы суглинков и палеопочвы. Сами обломки покрыты налетом белого известковистого порошка. В нижней части расчистки вскрыты грибообразные тела суглинков, разжиженные в силу своей пластичности и протрудированные в обломочную массу. В рельефе описанной сейсмотектонической структуре соответствует вытянутый в плане вал, похожий на описанные выше валы вспучивания.
Система палеосейсморазрывов меридиональной ориентировки обнаружена и закартирована на гребне хребта между вершинами Реком и Каманаи-хох. В верхней части хребта, у вершины Каманаи-хох наблюдается сейсмогенный ров, представляющий собой систему крупных расседаний осевой части хребта меридионального простирания, прослеженную на протяжении 2 км. К южной части этой структуры приурочена зона отрыва грандиозной древней каменной лавины, сошедшей в долину р. Кауридон. В 1 км севернее вершины Ка-манаи-хох в бессточной ложбине, оперяющей основной сейсмогенный ров, взята проба палеопоч-вы, возраст которой 4 690±80 (ИГАН 2 835). Эта датировка, по-видимому, отражает либо время возникновения рва и, соответственно, сейсмического события, его породившего, либо время одной из сейсмических подвижек в зоне этого нарушения. В северной своей части система нарушений представлена многочисленными, непротяженными рвами северо-восточной ориентировки, образующими эшелонированную систему меридионального направления.
Одно из нарушений этой системы изучено у южной окраины села Старая Саниба. Этот разрыв
Аэ "А ' кто
Аз пл
Рис. 3. Зарисовка стенки зачистки в с. Кани, демонстрирующая внутреннее строение сейсморазрыва. 1-3 четвертичные отложения: 1 - глины; 2 - суглинки; 3 - супеси; 4 - линзы палеопочв; 5 - современный почвенный слой; 6 - обломочный материал; 7 - зоны ожелезнения; 8 - линии сместителей.
ТОМ 4
№ 3
ВЕСТНИК ¥Ж
ВПАОИКАВКАЗСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА (И^^^^Я
выражен прямолинейной ложбиной на обоих бортах долины р. Кауридон. К ложбине приурочена густая, обильная растительность и родники. В самом днище долины в зоне разлома обнажен мощный (около 1 м) горизонт палеопочвы, погребенной под грубо-обломочным коллювием. На отдельных участках наблюдаются протрузионные, косейсмические внедрения палеопочвы в вышележащую коллювиальную толщу. Очевидно, что захоронение древнего почвенного горизонта произошло после сейсмического сдвигового смещения, в образовавшейся открытой трещине отрыва. Радиоуглеродное датирование па-леопочвы дало возраст 8 570±50 лет (ИГАН 2 831).
К палеосейсмодислокациям вторичного, гравитационного типа относятся многочисленные оползни рыхлых склоновых отложений, блок-оползни коренных пород, обнаруженные повсеместно в подножии южного склона Скалистого хребта и в долинах рек Геналдон и Кауридон. Как сейсмогравита-ционные дислокации квалифицируются тела древних обвалов горных масс и каменных лавин. Крупные обвалы и каменные лавины часто вызывали образование подпрудных озер, которые также с определенной долей условности можно отнести к разряду вторичных сейсмодислокаций. Сейсмодисло-кациями вторичного типа и вибрационного генезиса являются нептунические дайки и диапиры в рыхлых четвертичных отложениях. В случае обнаружения древних погребенных почв, пригодных для радиоуглеродного (С14) датирования, отбирались образцы для определения возраста ряда вторичных палеосейсмодислокаций.
Наиболее крупные из сейсмогравитационных дислокаций в прошлом полностью перекрывали долины рек Фиагдон, Гизельдон и Кауридон. При этом возникли и существовали некоторое время запрудные озера. Впоследствии сейсмогенные природные дамбы были прорваны течением рек, а озера спущены.
Блок-оползни на южном склоне Скалистого хребта возникли в древности в условиях одноактной импульсной подвижки большой интенсивности и в дальнейшем уже не смещались. Они как бы повисли на склонах. Это также свидетельствует в пользу сей-смогенной природы гравитационных нарушений.
В верховьях р. Кауридон обнаружено тело грандиозной каменной лавины длиной более 4,5 км, сложенное несортированным, неокатанным, грубообло-мочным материалом. Поверхность этого тела имеет сложный, расчлененный холмисто-грядовый рельеф. По характеру поверхности и составу отложений тело лавины четко отличается от моренных образований. Древняя лавина полностью заполняет верховья до-
лины, перекрывая основную зону питания реки Кау-ридон, при этом река вытекает единым потоком из-под тела лавины. Похожее строение имеют и два других каменно-лавинных тела в верховьях правых притоков р. Кауридон и Гизельдон (рис. 1).
Зона отрыва каменной лавины на левом борту долины хорошо выделяется на снимках, сделанных с вертолета, и имеет характерную раковистую форму. Она находится на продолжении первичной сейсмотектонической дислокации, описанной выше, замыкая сейсмогенный ров, рассекающий хребет у вершины Каманаи-хох. Таким образом, образование каменной лавины связано с сейсмической подвижкой в зоне разлома, к которому приурочены дислокации. Кроме того, если в результате подвижки в привершинной части водораздела один фрагмент восточного склона обрушился в долину реки Кау-ридон, в виде грандиозной каменной лавины, то другой фрагмент склона в результате сотрясения пришел в неустойчивое положение, и весьма вероятно его обрушение при следующем сейсмическом событии достаточной силы. Этот вывод имеет серьезное практическое значение, так как в долине Кауридона в 2,5 км ниже фронтальной части древней каменной лавины расположена деревня Нижняя Саниба. Неустойчивый участок склона водораздела по отношению к деревне расположен ближе, чем зона отрыва древней лавины. Это позволяет предположить, что сход новой каменной лавины представляет серьезную опасность для деревни.
В процессе исследований обнаружено несколько участков с развитием разрезов озерных отложений, залегающих на аллювиальных террасах в долинах рек Фиагдон, Гизельдон и Кауридон. По-видимому, эти озера имели подпрудное происхождение и сформировались в результате возникновения древних обвалов и оползней, перегораживавших русло рек. Осадки, накопившиеся в этих озерах, сохранились на поверхности аллювиальных террас. Часто эти озерные отложения перекрывают горизонты древних почв. Датирование таких палеопочв помогает установить возраст древних подпрудных озер, а следовательно, и время возникновения породивших их обвалов. Образцы палеопочв, отобранные из оснований двух озерных горизонтов в долине Гизельдона, дали возраст 8 520±60 лет и 7 410±60 лет (ИГАН 2 851 и ИГАН 2 852).
В долине р. Фиагдон, южнее с. Дзивгис, река была подпружена двумя каменными обвалами, обрушившимися со склонов Скалистого хребта. Обвалы сошли с обоих бортов Фиагдона и сомкнулись
Е.А. РОГОЖИН, А.Г. ГУРБАНОВ, А.В. МАРАХАНОВ, А.Н. ОВСЮЧЕНКО... 47
в долине. Такие соотношения двух обвалов, сошедших одновременно навстречу друг другу, свидетельствуют в пользу их сейсмогенного происхождения. Разрез аллювиально-озерных отложений, изученных непосредственно выше по течению реки от тел упомянутых обвалов, включает песчано-глинисто-гравийные осадки двух древних озер, разделенных нормальным горным аллювием. Из подножия верхнего (по разрезу) озерного горизонта отобран образец погребенной палеопочвы. Радиоуглеродная датировка образца - 7 700±40 лет (ИГАН 2 847).
Следы еще одного подпрудного озера были встречены в долине р. Кауридон. Здесь озеро было образовано крупным блок-оползнем, сошедшим с левого борта долины. Следы подпрудного озера представляют собой гравийно-глинистые осадки с отчетливо выраженной горизонтальной слоистостью. Эти гравийные отложения захоронили слой палеопочвы, радиоуглеродный возраст которой составляет 5 780±120 лет (ИГАН 2 841).
Кроме описанных палеосейсмодислокаций, в бассейнах рек Геналдон и Гизельдон обнаружены следы древних ледово-каменных лавин (обвалов) и связанных с ними подпрудных озер. Так, в районе с. Старая Саниба обнаружен разрез озерных отложений, соответствующих, по крайней мере, двум древним озерам. На стрелке долин рек Геналдон и Кауридон изучен разрез перемежающихся слоев аллювиальных галечников и крупноглыбовых осадков древних каменных или ледово-каменных лавин (обвалов). Таких лавин в Кармадонской котловине, по-видимому, насчитывается 5-6. Причем имели место лавины, сложенные не только кристаллическим материалом из области зоны Главного хребта, но и местными глинисто-алевролитовыми обломками.
Выявлены осадки, накопившиеся в запрудном озере в Кармадонской котловине, существовавшем в прошлом. Из палеопочвы, захороненной лимничес-кими отложениями, отобран образец, радиоуглеродный возраст которого 5 890±40 лет (ИГАН 2 853). Эта датировка близка к возрасту образования валов вспучивания, ко времени образования подпрудного озера в долине Кауридона и к моменту формирования лавового потока в долине Терека [2; 19].
В среднем течении р. Мидаграбиндон на левом и правом борту долины обнаружена серия валов, образованная, предположительно, несколькими разновозрастными каменно-ледовыми лавинами. Строение отложений ледово-каменных лавин чрезвычайно похоже на строение моренных отложений, что естественно, учитывая общее для этих двух генетических типов отложений происхождение. В то же
время существует принципиальное различие, заключающееся в быстром катастрофическом переносе огромных ледово-каменных масс на большие расстояния, в случае лавин. Представляется чрезвычайно важным различать эти два типа отложений для корректного выделения ледово-каменных лавин. Для этой цели необходимо различать те черты в строении отложений лавин, которые обусловлены именно катастрофическим переносом и которые только и отличают их от морен.
Такими чертами являются:
• характерная беспорядочно-волнистая поверхность тел ледово-каменных лавин;
• наличие забросов крупноглыбового материала высоко на склоны долин, иногда сопровождающиеся перебросами через перевалы и другие положительные формы рельефа; оббитый характер поверхности обломков и глыб;
• резкие незакономерные фациальные переходы внутри отложений от крупных валунов «моренного» вида до горного аллювия и озерных отложений (образование подобных сочетаний отложений различного происхождения наблюдается в настоящий момент в долине реки Геналдон при быстром таянии ледово-каменной лавины, сошедшей в сентябре 2002);
• наличие остатков деревьев (захваченных в процессе быстрого перемещения по долине) в отложениях, что указывает на катастрофический характер их образования, тем более, что трудно предположить наличие большого количества растительных остатков в отложениях морен, образующихся преимущественно в нивальной зоне.
Все вышеописанные черты характерны для обнаруженных валов в долине реки Мидаграбиндон. Кроме этого, долина реки Мидаграбиндон выше тыльной части последнего (самого молодого) вала имеет чашеобразную форму с плоским дном и крутыми бортами и характеризуется практически полным отсутствием крупноглыбового обломочного материала, большое количество которого наблюдается в зоне развития валов. Еще выше по течению, в суженной части долины, в бортах хорошо видны борозды и полки, образовавшиеся за счет выпахивания последней лавины, а также срезанные ею древние конусы выноса.
Выше по долине реки от этого тела сохранились остатки озерных отложений. Видимо, тело обвально-лавинного материала запрудило реку, и в прошлом здесь существовало подпрудное озеро. Из озерных отложений на второй аллювиальной террасе был отобран образец захороненной палеопоч-вы. Ее возраст составил 4 880 ±50 лет (ИГАН 2 839).
Полученная датировка, по-видимому, отражает время образования подпрудного озера, а следовательно, и время схода последней лавины. Обращает на себя внимание близость этой датировки к датировке сейсмогенного рва у вершины Каманаи-хох (4 690±80 лет). Логично предположить, что обе описанные структуры образовались в одно время и являются результатом одного и того же сейсмического события.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Как видно из приведенного материала, разные виды дислокаций рельефа (активные сейсморазры-вы, обвалы, оползни, каменные лавины и подпруд-ные озера) возникали неоднократно в короткие интервалы времени, иногда практически синхронно в разных частях данной горной зоны в процессе ее го-лоценового развития. По-видимому, короткие периоды формирования нарушений разреза молодых отложений и рельефа довольно уверенно можно отождествлять с моментами сильных землетрясений.
Сильные сейсмические события, по большей части, имели независимый характер, но в одном случае, видимо, сопровождали извержение вулкана (около 6 000 лет назад).
Такие периоды сейсмической активизации, согласно вышеприведенным палеосейсмогеологичес-ким и другим данным, намечаются примерно 8 500, 7 300, 5 900, 5 200, 4 700, 3 400 и 300-400 лет тому назад (рис. 4).
Имеются исторические сведения о сильном землетрясении на северном склоне Большого Кавказа, происшедшем в 1688 году ± 1 год, то есть более 300 лет тому назад [12]. Это Терское землетрясение, согласно данным каталога, характеризуется координатами 43,7°±1° с.ш. и 44,7°±1° в.д., магниту-дой 5,3±0,7 и интенсивностью 7±1 баллов. При землетрясении в Терской области наблюдалось разрушение строений. Это землетрясение, очевидно, породило молодые сейсмодислокации в долинах рек Баксан и Адырсу, в Приэльбрусье [1]. В то же время приведенные в каталоге сведения о положении эпицентральной области данной сейсмической катастрофы и магнитуде, конечно, крайне приблизительны. В реальности очаг землетрясения мог располагаться в Приэльбрусье и протягиваться в восток-юго-восточном направлении в район Казбекс-кого вулканического центра, а магнитуда могла превышать 7,0. Дата Терского землетрясения близка к радиоуглеродному возрасту переотложенной палео-почвы, смещенной с поднятого блока при последнем обновлении взбросового уступа в зоне Нузаль-
ского разлома (400±30 лет). При этом амплитуда смещения была незначительной (не более 20 см). Подобная связь деформаций в разломных зонах с сильными землетрясениями, выраженная в возрастании размаха смещений с последующей стабилизацией, при расстояниях в десятки - первые сотни километров от эпицентра землетрясения, была отмечена в ходе деформационных измерений в зонах разломов с помощью деформографов [4].
Сравнение периодов сейсмической активизации, установленных на основании вышеприведенных па-леосейсмогеологических данных, с продатированны-ми древними ледово-каменными лавинами (обвалами) и периодами голоценовой вулканической активности Казбекского вулканического центра показывает, что намечается корреляция во времени проявлений этих форм эндогенной и экзогенной активности. Так, вулканическое извержение, произошедшее около 6 000 лет назад, во времени соответствует радиоуглеродному возрасту нескольких проявлений сильного древнего землетрясения и следов катастрофического схода ледника в долину р. Геналдон. Возраст древней ледово-каменной лавины в долине Мидаграбиндона (4 880±50 лет) близок возрасту палеопочвы, заполнившей зияющую трещину при сейсмотектонической подвижке на гребне хребта у вершины Каманаи-хох (4 690±80 лет).
Довольно тесная взаимосвязь между сейсмическими сотрясениями и сходами ледника Колка намечается и при детальном рассмотрении событий не столь далекого прошлого. Так, имеются сведения о землетрясении (Казбекское), зарегистрированном 3 июля 1902 г. с координатами 42,8°±0,5° с.ш. и 44,2°±0,5° в.д., магнитудой 4,7±0,7 и интенсивностью 7±1 баллов [12]. Вероятно, именно это землетрясение спровоцировало подвижку ледника, случившуюся также 3 июля 1902 г. Ледник, превратившись в пульпу из льда, воды и камней, преобразовался в скоростной сель, промчавшийся в считанные минуты по долине, до створа с. Тменикау [8]. То есть, в тот раз он не заполнил Кармадонскую котловину.
Иной сценарий имела следующая подвижка, которая началась 28 сентября 1969 г. Начав активное продвижение фронта 28 сентября, ледник за 6 суток прошел 1 300 м. К началу января 1970 г. он увеличил длину еще на 4 100 м [14]. За два дня до начала подвижки, т.е. 28 сентября 1969 г., в мраморном карьере в долине Мидаграбиндона, был произведен мощный взрыв, породивший сейсмический толчок, зафиксированный зарубежными и отечественными сейсмологами и фигурирующий в Эдинбургском каталоге в качестве землетрясения с магнитудой 5,6. Вполне
Е.А. РОГОЖИН, А.Г. ГУРБАНОВ, А.В. МАРАХАНОВ, А.Н . ОВСЮЧЕНКО.
49
вероятно, что это событие в совокупности с другими факторами, в основном экзогенного характера, могло привести к подвижке ледника.
Очевидно, события 2002 г. развивались по подобному сценарию. 29.07.2002 станциями Цей, Кисловодск и Гумбаши зарегистрирован толчок с координатами 42,99°±0,5° с.ш. и 44,31°±0,5° в.д., с магнитудой 3,8 (ISC Bulletin). По свидетельствам жителей сел в долинах рек Гизельдон и Мидагра-биндон, в конце июля 2002 г. ощущался сейсмический толчок. В результате этого события в 1 км к северу от села Ламардон произошло отседание древнего, на тот момент стабилизированного блок-оползня, амплитудой не более 0,5 м. Трещины отседа-ния прослежены нами на расстоянии нескольких сотен метров. Произошли обвалы крупных глыб в долине р. Мидаграбиндон. Среди повреждений в искусственных объектах отмечены многочисленные мелкие трещины в стенах домов сел, расположенных в Гизельдонской долине, а кое-где - их отседание и крен. Характерно, что сразу после этого, по свидетельству жителей села Верхний Кармадон, резко упал уровень воды в р. Геналдон и оставался крайне низким вплоть до схода ледника Колка 20 сентября 2002 г. При этом исследованиями гляциологов установлено, что спусковым механизом подвижки ледника стало именно накопившееся в нем огромное количество воды. При этом лед всплыл, и
п
Пнин
I ;нг лк
н ч ЗС7*
ледник оторвался от ложа [8]. Вода могла накопиться в результате изменения динамических и термических параметров в теле ледника, после сейсмического толчка. Понятно, что, кроме этого, действовали многие другие факторы, но очевидно, что сейсмический толчок в какой-то степени «подготовил» эту катастрофу. Можно говорить лишь о том, что ход экзогенных процессов (особенно катастрофических) в таких активных с разных позиций районах, как Горная Осетия, в значительной мере обусловлен эндогенными, в том числе сейсмическими процессами.
ВЫВОДЫ
Согласно собранным палеосейсмогеологическим и другим данным сильные землетрясения в северной части Казбек-Джимарайхохского горного узла происходили примерно 8 500, 7 200, 5 900, 5 200, 4 700, 3 400 и 300-400 лет тому назад (рис . 4). То есть, за голоцен мы имеем сведения, по крайней мере, о семи сейсмических событиях. Период повторяемости составляет примерно от 500 до 1500 лет. Магнитуда этих сейсмических событий составила, по-видимому, 6,5-7,0. При этом надо иметь в виду, что какие-то палеоземлетрясения, происходившие за это время, оказываются пропущенными в силу того, что их сейсмодислока-ции просто не были найдены. По литературным
Современные почвы
Сейсморазрывы
Валы вспучивания
Ледово-каменные лавины
Из разреза
озерных отложений
Из подошвы
озерных отложений
ЧВД
™
ИМИ л» ИЮ
Длина прямоугольника соответствует погрешности определенного возраста, ^ сейсмические события вулканические события
лшп
10W
Условные обозначения: Захоронение почв: I Во время события
ГП После события
ш Пробы современной почвы
Рис. 4. График проявлений разных типов палеосейсмодислокаций во времени. 1-2 - 14С-датировки радиоуглеродной лаборатории Института географии РАН: 1 - нижняя возрастная граница сейсмического события; 2 - верхняя возрастная граница сейсмического события; 3 - возраст дислокаций, возникших в момент землетрясения; 4 - номера проб на радиоуглеродный анализ; 5 - временные рамки цикла вулканической активности [7; 5]; 6 - момент древнего землетрясения.
ТОМ 4
№ 3
данным установлено, что сейсмическое событие, имевшее место около 5 900 лет назад, практически совпадает с последним известным извержением Казбека. Кроме того, и это землетрясение, и некоторые другие древние сейсмические события сопровождались образованием каменных (или ледово-каменных) лавин. Остатки нескольких таких лавинных тел найдены в изученном регионе и датированы. По-видимому, ледово-каменные лавины, сошедшие с ледника Колка в Геналдонское ущелье в 1834, 1902 и 1969 гг., также были спровоцированы сейсмическими толчками умеренной силы или сейсмическим воздействие взрыва (1969 г.).
Полученные результаты исследований свидетельствуют в пользу очень высокого уровня опасности природных катастроф в горных, южных районов Республики Северная Осетия-Алания. Кроме эндогенных катастрофических явлений здесь регулярно происходят связанные и не связанные с первыми экзогенные опасные процессы. Поэтому данную территорию следует признать зоной повышенной комплексной опасности угрожающих природных явлений.
Работа выполнена при частичной поддержке Российского фонда фундаменталъныгх исследований (грантыг №№ 02-05-64946, 04-05-79054, 03-0564215, 03-05-96744, 03-05-79080) и при финансировании от Президиума РАН (Программа № 13).
Литература
1. Богатикое O.A., Рогожин Е.А., Гурбанов А.Г., Мара-ханов A.B., Спиридонов. A.B., Шевченко A.B., Бурканое Е.Е. Древние землетрясения и вулканические извержения в районе Эльбруса //ДАН, 2003. Т.390. №4. С. 511-516.
2. Бурчуладзе A.A., Джанелидзе Ч.Г., Тогонидзе Г.И. Применение радиоуглеродного метода для решения некоторых вопросов палеогеографии плейстоцена и голоцена Грузии // Актуальныге вопросыг современной геохронологии. - М.: Наука, 1976. С 238-243.
3. Варданянц Л-A. Геотектоника и геосейсмика Дарьяла как основная причина катастрофических обвалов Девдорак-ского и Геналдонского ледников Казбекского массива // Известия государственного географического общества. 1932. T. LXIV, вып. 1. С. 51-60.
4. Гольдин С.В., Дядькое С.В., Селезнев B.C., Шерман С.И. Некоторые результаты исследования в связи со среднесрочным прогнозом на Южно-Байкальском геодинамическом полигоне //Проблемны сейсмологии 3-го тысячелетия. -Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2003. С. 11-32.
5. Гущенко И.И. Извержения вулканов мира (каталог). -М.: Недра, 1979. 475 с.
6. -Запорожченко Э.В. Проблемы Кармадонского камен-но-ледового завала // Строительство и эксплуатация транспортных сооружений в районах развития опасных геологических процессов. - М. : МИИТ, 2003.
7. Катастрофические процессы и их влияние на природную среду // Т.1. Вулканизм. - М.: Изд-во «Регион. общест. организ. ученыгх по пробл. прикладн. геофиз.», 2002. 435 с.
8. Котляков В.М., Рототаева O.B., Десинов Л.В., Осо-кин Н.И. Причиныг и следствия катастрофического выгб-роса пульсирующего ледника Колка в Центральном Кавказе // ДАН, 2003. Т. 389, № 5. С. 688-692.
9. Милановский Е.Е., Короновский Н.В. Орогенныш вулканизм и тектоника Альпийского пояса Евразии. - М.: Недра, 1973. 279 с.
10. Никитин М.Ю. Неотектоника Восточного Кавказа // Бюлл. МОИП. Отд. Геол. 1987. Т. 62. №3. С. 21-36.
11. Никитин М.Ю., Никонов A.A., Болотов С.Н., Беляков RA. Палеосейсмодислокации в бассейне р. Ардон и их значение для оценки сейсмического потенциала Большого Кавказа //ДАН, 1993. Т. 330. №6. С. 740-744.
12. Новый каталог сильных землетрясений на территории СССР с древнейших времен до 1975 г. / Отв. ред. Н.В. Кондорская, Н.В. Шебалин. - М.: Наука, 1977. 535 с.
13. Рейснер Г.И., Иогансон Л.И. Сейсмический потенциал Западной России, других стран СНГ, Балтии // Сейсмич-носты и сейсмическое районирование Северной Евразии, вып. 1. - М, 1993. С.186-195.
14. Рототаев К.П., Ходаков В.Г., Кренке А.Н. Исследования пулысирующего ледника Колка. - М: Наука, 1983. 169 с.
15. Рогожин Е.А. Современная геодинамика и потенци-алыныге очаги землетрясений Кавказского региона.// Современные математические и геологические модели природной среды! // Сб. научн. трудов. - М.: Изд. ОИФЗ РАН, 2002. С. 244-254.
16. Рогожин Е.А., Собисевич Л.Е., Нечаев Ю.В. и др.
Геодинамика, сейсмотектоника и вулканизм Северного Кавказа //Под ред. акад. Н.П. Лаверова. - М.: Изд-во «Регион. общест. организ. ученыгх по пробл. прикладн. геофиз.», 2001. 338 с.
17. Солоненко В.П. Палеосейсмогеология // Физика Земли, 1973. №9. С.3-16.
18. Хромовских В.С., Солоненко В.П., Семенов Р.М., Шилкин В.М. Палеосейсмология Болышого Кавказа. - М.: Наука, 1979. 188 с.
19. Чернышев И.В., Аракелянц М.И., Лебедев В.А., Бубнов С.Н. К-Аг-изотопная систематика и возраст новейшего вулканизма Казбекской вулканической области, Болы-шой Кавказ //ДАН, 1999. Т.367. №s6. С. 810-814.
20. Rogozhin E. A., Yunga S. L., Marakhanov A. V. , Ushanova E. A., Ovsyuchenko A. N., and Dvoretskaya N. A., 2002. Seismic and tectonic activity of faults on the south slope of the NW Caucasus //Russian Journal of Earth Sciences, Vol 4, No. 3, June 2002. http://www.agu.org/WPS/rjes/ или http:// eos. wdcb. rssi. ru/rjes/rjes _r00.htm
21. International Seismological Centre (ISC Bulletin: 1904 to March 2003): http://www.isc.ac.uk
22. Wells D.L., Coppersmith K.J., 1994. New empirical relationships among magnitude, rupture length rupture width, rupture area, and surface displacement. Bull. Seis. Soc. Am. V. 84. No. 4. Р. 974-1002.
TOM 4
№ 3
