CC BY
15
УДК 551.1.2+550.343 .4(571.54) Смекалин Олег Петрович,
к.г.-м.н., с.н.с., Институт земной коры СО РАН (г. Иркутск),
тел.: (3952) 42-54-04 Семенов Рудольф Михайлович, д.г.-м.н., профессор ИрГУПС, в.н.с., Институт земной коры СО РАН (г. Иркутск),
тел. (3952)42-54-04, e-mail: semenov@crust.irk.ru
СЕЙСМИЧЕСКАЯ ОПАСНОСТЬ РАЙОНА НОВОГО МОСТА ЧЕРЕЗ Р. ИРКУТ
O.P. Smekalin, R.M. Semenov
SEISMIC HAZARD OF THE NEW BRIDGE CROSSING AREA OVER THE IRKUT RIVER
Аннотация. Рассмотрена сейсмическая опасность района автомобильного моста через р. Иркут недалеко от Иркутска. Несмотря на то, что новейшая и современная тектоническая активность рассматриваемого района ниже по сравнению с расположенной юго-восточнее него Байкальской рифтовой зоной, все же она довольно высока. Об этом свидетельствуют современная и голоценовая сейсмичность. Причем сейсмическая опасность района обусловливается не только очагами местных землетрясений, но и транзитными сотрясениями из Байкальской рифтовой зоны и из Монголии. Кроме этого на высокую сейсмическую опасность указывают расположенные в непосредственной близости от рассматриваемого района высоко сейсмичные зоны ВОЗ (возникновения очагов землетрясений).
Ключевые слова: новейшая тектоника, землетрясения, магнитуда, балльность, сейсмическая опасность.
Abstract. Seismic hazard of a automobile bridge over the Irkut river crossing area near Irkutsk are considered. Although, neotectonics and recent tectonic activities of the region at issue, in comparison with Baikal rift zone, located in the South East, are lower but, nevertheless, they are rather high. Recent and Holocene seismicity are the evidence of it. Moreover, seismic hazard of the region is caused not only by local earthquake focuses but also by transit earth tremors from Baikal rift zone and Mongolia. Besides, high seismically active zones of earthquake focus occurrence located close to the region in question point to a high seismic hazard.
Keywords: neotectonics, earthquakes, magnitude, earthquake intensity, seismic hazard.
Введение
В 2010 году введен в эксплуатацию новый автомобильный мост через р. Иркут. Он построен на объездном участке пути от г. Иркутска, который протягивается от с. Баклаши до с. Мал. Елан-ка. Этот участок автомобильной трассы рассчитан на существенную разгрузку федеральной трассы, проходящей через г. Иркутск. Мост находится в 20 км к юго-западу от г. Иркутска. Его длина 280 м, ширина 11 м (рис. 1). Срок эксплуатации -100 лет.
Геологическое строение и современные движения земной коры в районе нового автомобильного моста через р. Иркут
Рассматриваемый район расположен в пределах мезо-кайнозойской Прииркутской впадины Иркутского амфитеатра Сибирской платформы [1]. Юрские отложения присаянской свиты, выполняющие впадину, представлены песчаниками, алевролитами, аргиллитами с прослоями углей. Они дислоцированы в небольшие волнистые складки с углами падения пород 5-10о. В геоморфологическом отношении район расположен в пределах денудационно-аккумулятивной равнины [2]. В новейший тектонический этап район испытывает незначительные восходящие движения [3], которые в четвертичном периоде подчеркиваются развитием комплекса аккумулятивных и скульптурно-аккумулятивных террас по р. Ангаре и ее основным притокам рр. Иркуту, Ушаковке,
Куде и др. По данным высокоточного нивелирования, район моста находится в зоне современных поднятий со скоростью около 8 мм/год, но их дифференциация невысока: менее 0,01 с/год (дуговые секунды в год), а изолинии скоростей изменения наклона земной поверхности, проведенные в единицах 10-7, менее 0,01 10-7 [4]. По ОР8-геодезическим данным определено отсутствие горизонтальных смещений во внутреннем поле Сибирской платформы, куда входит рассматриваемый район [5].
Сейсмическая опасность района
При строительстве промышленных, транспортных, гражданских и др. сооружений, особенно в сейсмически активных районах, необходимо учитывать сейсмическую опасность территорий. При проектировании и строительстве для этих целей, как правило, используются строительные нормы и правила [6], являющиеся нормативным документом. Однако, как выяснено, данные, приведенные в СНиПах, не всегда соответствуют действительности. Причем часто бывает недооценена степень сейсмической опасности, что ведет к риску повреждения или даже разрушения сооружений. С другой стороны, переоценка ведет к необоснованному удорожанию строительства. В частности, в СНиПе-2001 на территорию Прибайкалья отмечены неоправданно заниженные или же, наоборот, завышенные оценки сейсмической опасности для ряда районов и расположенных в них населенных пунктов. В частности, для с. Баклаши - ближайшего
населенного пункта к новому мосту через р. Ир-кут сейсмическая опасность определена как 8, 9 и 10 баллов шкалы М8К-64 по картам А, В и С соответственно [7]. Действительная же сейсмическая опасность здесь должна оцениваться в 7, 8, и 9 баллов сейсмической интенсивности. Ниже рассмотрим, на чем это основано.
На карте эпицентров землетрясений Прибайкалья (рис. 2), составленной по инструментальным сейсмологическим данным за последние 60 лет, в районе нового моста через р. Ир-кут, как, впрочем, и на всей территории Иркутского амфитеатра, землетрясений, по крайней мере, с энергетическим классом К > 9 нет. Таким образом, сейсмическая опасность Иркутского амфитеатра определяется интенсивностью транзитных сотрясений из очагов землетрясений, эпицентры которых располагаются в пределах Байкальской рифтовой зоны, Восточного Саяна и Монголии.
В табл. 1 приведены макросейсмические данные для г. Иркутска от наиболее сильных землетрясений, очаги которых располагались на различных расстояниях в пределах Байкальской рифтовой зоны и Монголии. Поскольку таких данных именно для района моста нет, используем макросейсмические сведения по г. Иркутску [8], расположенному в 20 км от моста, которые, в общем-то, не существенно отличаются от сотрясений в рассматриваемом районе.
иркутским государственный университет путей сообщения
104° 108° 112° 116"
Рис. 2. Карта эпицентров землетрясений Прибайкалья за 1950-2009 гг.
Таблица 1
Интенсивность сейсмических сотрясений в г. Иркутске при землетрясениях на территории юга Восточной Сибири и Монголии
Дата землетрясения Интенсивность в Иркутске в баллах MSK-64 Характеристика очага Расстояние от эпицентра, км Примечания (название землетрясения и литературные источники)
1734, 1 ноября 7 [Мушкетов, Орлов, 1893]
1742, 27 июня 8 [Мушкетов, Орлов, 1893]
1769, 24 октября 7 [Мушкетов, Орлов, 1893]
1779, 1 августа 7 [Мушкетов, Орлов, 1893]
1806, 22 апреля 6-7 [Мушкетов, Орлов, 1893]
1829, 8 марта 6-7 185 [Сейсмическое районирование..., 1977]
1839, 18 августа 6-7 180 [Сейсмическое районирование., 1977]
1862, 12 января 8 10-11 баллов 180 Цаганское землетрясение [Лопатин, 1862; Мушкетов, Орлов, 1893]
1866, 8 марта 6-7 М = 6,0 65 [Мушкетов, Орлов, 1893]
1885, 12 января 7 М = 6,5 155 [Сейсмическое районирование..., 1977]
1903, 26 ноября 7 М = 6,8, 9 баллов 230 Байкальское землетрясение [Вознесенский, 1905]
1905, 9 июля 6 М = 8,4, 11 баллов 575 Таннуольское (Цэцэрлэг-ское) землетрясение [Сейсмотектоника., 1975]
1905, 23 июля 5-6 М = 8,7, 12 баллов 655 Таннуольское (Болнай-ское) землетрясение [Сейсмотектоника., 1975]
1912, 22 мая 6 5,3 70 [Минчиковский, 1914]
1950, 4 апреля 5 М = 7,0, 9 баллов 230-240 Мондинское землетрясение [Сейсмическое районирование., 1977]
1959, 29 августа 7 М = 6,8, 9 баллов 190 Среднебайкальское землетрясение [Солоненко, Тресков, 1960]
1967, 5 января 6-7 М = 7,8, 10 баллов 470 Могодское землетрясение [Сейсмотектоника., 1975]
1995, 29 июня 5-6 М = 5,9 7-8 баллов 115 Кыренское землетрясение
1999, 25 февраля 5-6 М = 6,0, 7-8 баллов 80 Южно-Байкальское землетрясение [Ружич, Семенов и др., 2002]
2008, 27 августа 5-6 М = 6,3, 8 баллов 80 Култукское землетрясение [Семенов и др., 2009]
Таким образом, судя по макросейсмическим данным, максимальные зарегистрированные сотрясения в Иркутске и в районе нового моста достигали 8 баллов. Однако известно, что расчет максимально возможной сейсмической опасности базируется не только на сейсмологических данных от известных сильных землетрясений, но и по сейсмогеологическим данным. Сейсмогеологиче-ские данные, основанные на изучении досейсмо-статистических землетрясений (палеосейсмодис-локаций - следов давних сильных землетрясений, о которых нет упоминаний в исторических хрониках, но которые запечатлены в геологической летописи земли), позволяют, во-первых, значительно расширить временной интервал проявления сейсмичности, а во-вторых, дать более объективные сведения о сильных и катастрофических землетрясениях, которые как раз и являются наиболее важной информацией при расчете максимальной сейсмической опасности того или иного региона. Именно на основании сейсмостатистических и па-
леосейсмогеологических данных проводится выделение зон вероятного возникновения очагов землетрясений (ВОЗ) различных магнитуд (Мтах), от которых и рассчитываются сейсмические зоны (т. е. проводится сейсмическое районирование территорий).
В настоящее время в России нормативным документам, определяющим степень сейсмической опасности той или иной территории, является Общее сейсмическое районирование территории России (ОСР-97), представленное на трех Картах (А, В и С). Эти карты должны использоваться при проектировании строительства сооружений различной степени ответственности, вследствие чего на них отображена различная степень сейсмической опасности в зависимости от вероятности возникновения землетрясений в течение ближайших 50 лет. Иными словами, они характеризуют 90%-ю вероятность непревышения (или 10%-ю вероятность превышения) расчетной сейсмической интенсивности в течение 50, 100 и 500 лет соответст-
иркутским государственный университет путей сообщения
венно [7]. Карта ОСР-97-А рекомендована для строительства объектов непродолжительного срока службы и не угрожающих человеческой жизни. Карта ОСР-97-В - для использования в массовом гражданском и промышленном строительстве, а Карта ОСР-97-С - для особо ответственных сооружений (атомные станции, крупные гидротехнические сооружения, экологически опасные объекты и т. п.).
Поскольку автомобильный мост через р. Ир-кут является стратегически важным объектом, а расчетный срок его службы - 100 лет, сейсмическая опасность района моста должна учитываться по Карте ОСР-97-С. Как отмечалось выше, пос. Баклаши - ближайший населенный пункт к новому мосту через р. Иркут по СНиП-7-81 характеризуется сейсмичностью 8, 9 и 10 баллов по шкале М8К-64 (карты А, В и С соответственно). Следовательно, и строительство нового моста должно было бы вестись с учетом 10-балльной сейсмической опасности. Наши исследования в этом вопросе свидетельствуют о другом.
Ближайшей к Иркутску и новому мосту через р. Иркут является Восточно-Саянская зона ВОЗ, приуроченная к Главному Саянскому разлому, которая является определяющей при оценке максимальной сейсмической опасности рассматриваемой территории. По этой зоне неоднократно происходили палеособытия с М = 7,5-8,0 [9]. Период повторяемости землетрясений с М = 7,6-8,0 составляет две тысячи лет, а с М = 7,1-7,5 - первые сотни лет. Следовательно, для определения степени сейсмической опасности района нового моста через р. Иркут, нужно исходить из потенциальной сейсмической опасности зоны Главного Саянского разлома М тах= 7,5. Новый мост через р. Иркут расположен в 80 км от зоны ВОЗ. Согласно параметрам моделей изосейст землетрясений Прибайкалья, 8-балльная интенсивность сейсмических сотрясений от зоны Главного Саянского разлома в поперечном сечении распространяется на 100 км. Именно в эту зону и попадает район нового моста через р. Иркут.
Таким образом, по данным о сильных землетрясениях, как местных очагов, так и удаленных на различные расстояния, а также палеосейсмо-геологическим данным, сейсмическая опасность
района нового моста через р. Иркут устанавливается в 8 баллов.
Работа выполнена при частичной финансовой поддержке программы Президиума РАН
№ 16.8 и фЦп (гос. контракт 02.740.11.0446).
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Геологическая карта СССР масштаба 1:200 000. Серия Восточно-Саянская. Лист N-48-XXXIII. Объяснительная записка / составила В.С. Исакова. - М. : Госгеолтехиздат? 1962. -88 с.
2. Нагорья Прибайкалья и Забайкалья // История развития рельефа Сибири и Д. Востока. - М. : Наука, 1974. - 360 с.
3. Карта неотектоники Прибайкалья и Забайкалья. Масштаб 1 : 2 500 000. / К.Г. Леви, СИ. Шерман, Л.В. Плюснина; под ред. Н.А. Логачева. - Иркутск : ИЗК СО АН СССР, 1982.
4. Колмогоров В.Г., Колмогорова П.П. Современная кинематика земной поверхности юга Сибири / отв. ред. Г.И. Каратаев. - Новосибирск : Наука, 1990. - 153 с.
5. Саньков В.А., Леви К.Г., Кале Э., Девер-шер Ж., Лесне О., Лухнев А.В., Мирошниченко А.И., Буддо В.Ю., Залуцкий В.Т., Башку-ев Ю.Б. Современные и голоценовые горизонтальные движения на Байкальском геодинамическом полигоне // Геология и геофизика. -1999. - Т. 40. - № 3. - С. 422-430.
6. Строительные нормы и правила. СНиП 11-781*. Строительство в сейсмических районах. -М. : Госстрой России, 2001. - 44 с.
7. Комплект карт сейсмического районирования территории Российской Федерации. Масштаб 1:8 000 000 / ред. В Н. Страхов, В.И. Уломов. -М. : ОИФЗ РАН, 1999.
8. Голенецкий С.И. Землетрясения в Иркутске. -Иркутск : Имя, 1997. - 96 с.
9. Чипизубов А.В., Смекалин О.П. Палеосейсмо-дислокации и связанные с ними палеоземле-трясения по зоне Главного Саянского разлома // Геология и геофизика. - 1999. - Т. 40. - № 6. - С. 936-947.
