CC BY
22Гидрогеология
Гидрогеология
Иубгодео1оду
https://doi.org/10.55764/2957-9856/2023-3-3-15.13
МРНТИ 38.01.05
А. У. Абдуллаев1, В. А. Смоляр2, В. Н. Борисов3*
1 Академик МАИН и МАНЭБ, д. г.-м. н., ГНС (ТОО «Институт сейсмологии МЧС РК», Алматы, Казахстан; [email protected]) 2 Академик МАМР РК и МАНЭБ РФ, д. г.-м. н., ГНС (ТОО «Институт гидрогеологии и геоэкологии им. У М. Ахмедсафина», Алматы, Казахстан;
3СНС (ТОО «Института сейсмологии МЧС РК», Алматы, Казахстан; *Ьогкоу_мп_71052@таИт)
СЕЙСМООБУСЛОВЛЕННЫЕ ОПАСНЫЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ И ИХ РАСПРОСТРАНЕНИЕ
В ВОСТОЧНОМ И ЮГО-ВОСТОЧНОМ КАЗАХСТАНЕ КАК ОТРАЖЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ
Аннотация. Выявлены основные факторы, определяющие инженерно-геологические условия, закономерности развития и распространения опасных геологических явлений (ОГЯ) в Восточном и Юго-Восточном Казахстане. Разнообразие геологических, гидрогеологических, инженерно-геологических, сейсмических условий рассматриваемой территории обусловливает развитие различных генетических типов опасных геологических явлений, таких, как землетрясения, сейсмодислокации, сейсмообвалы, оползни, осыпи, лавины, горные озёра, селевые потоки и др. В настоящее время особенно актуально проведение мониторинговых исследований ОГЯ в целях изучения оценки масштабов проявлений и уменьшения ущерба от них.
Ключевые слова: опасные геологические явления (ОГЯ), землетрясения, сейсмодислокации, сейсмо-обвалы, осыпи, оползни, сели.
Введение. В административном отношении Восточный и Юго-Восточный Казахстан включает в себя четыре области: Восточно-Казахстанскую, Жетысуйскую, Алматинскую и Жымбылскую.
Геолого-тектонические, геоморфологические гидрогеологические условия изучаемой территории чрезвычайно разнообразны. Ландшафты - от песчано-пустынных, низкогорий и мелко-сопочника до высокогорий с альпийскими формами рельефа.
Восточный Казахстан представляет собой горную складчатую страну с межгорными впадинами (Жайсанская, Алакольская), а на севере, северо-западе сливается с обширной равниной Западно-Сибирской низменности [1-5].
Главными орографическими элементами Алматинской и Жетысуской областей, расположенных на площади Жетысу-Северо-Тянь-Шаньского сейсмоопасного региона, являются горные хребты северной ветви Тянь-Шаня (Иле, Кунгей и Терскей Алатау, горы Кендыктас, хребет Кетмень) и Жетысу Алатау, чередующиеся с межгорными впадинами. Горные цепи разделены межгорными впадинами и широкими долинами. Среди них выделяются Балкаш-Алакольская и Копа-Илейская впадины и ряд более мелких - Текесская, Жаланашская, Каркаринская, Талды-Корганская, Кугалинская и др. [2-8].
На юге и юго-западе Жамбылской области расположены отроги Киргизского хребта, Таласского Алатау, на северо-западе - хребет Каратау, а на востоке области - горы Кендыктас.
Западную и северо-западную части территории занимают обширные пространства Туранской низменности.
Методы исследования. Изучение сейсмообусловленных ОГЯ выполнено на основе анализа проведенных инженерно-геологических и гидрогеологических исследований в Восточном и Юго-Восточном Казахстане. На участках, подверженных активному проявлению опасных процессов, проведены наземные рекогносцировочные маршруты и аэровизуальные наблюдения.
На поверхности земли и в прилегающих к ней слоях атмосферы и литосферы протекает множество сложнейших физических, физико-химических и биохимических процессов, сопровождающихся обменом и взаимной трансформацией различных видов энергии. Эти процессы лежат в основе эволюции Земли и служат причиной развития опасных природных явлений [8].
Согласно развиваемой нами генетической классификации природных опасностей ведущим фактором является среда, в которой они формируются и развиваются. При таком подходе выделяются три класса процессов: атмосферные, гидросферные и литосферные, обусловливающие ОГЯ [9].
Систематизация литосферных процессов и явлений является весьма сложной задачей. Следует особо отметить предыдущие разработки учёных [10-12].
В группе литосферных природных процессов выделяются две подгруппы: эндогенные (глубинные) и экзогенные (поверхностные) процессы.
Сложность структурно-геологического строения, гидрогеологических условий, природных ландшафтов способствовала распространению в Восточно-Казахстанской, Алматинской, Жеты-суской и Жамбылской областях комплекса самых различных по генезису опасных геологических явлений [2-9, 13-19].
К основным природным факторам, влияющим на развитие опасных геологических явлений, относятся физико-географические (рельеф, гидрография, климат, почвенно-растительный покров), геолого-тектонические, сейсмические, геоморфологические, гидрогеологические и инженерно-геологические условия.
В этой сложной динамической системе воздействующие факторы разделяются на три основные группы: постоянные, медленно изменяющиеся и быстро изменяющиеся:
1. Постоянные факторы, которые на период проведения работ можно считать неизменными, определяют генетические особенности ОГЯ и интенсивность их проявления. К ним относятся: 1) геологическое строение (тектоника, стратиграфия, литология); 2) геоморфологические условия (морфология и морфометрия).
2. Медленно изменяющиеся факторы влияют на общую тенденцию развития ОГЯ. К основным относятся: 1) современные тектонические движения (горизонтальные, вертикальные); 2) климатические условия. К производным принадлежат: 1) изостатические и эвстатические изменения уровня крупных водоемов; 2) температурные и влажностные условия; 3) гидрогеологические условия (изменения уровня грунтовых вод, повышение минерализации и пр.); 4) растительность; 5) почвы.
3. Быстро изменяющиеся факторы делятся на основные и производные. Основные факторы обусловливают режим производных факторов и режим активизации ОГЯ. Они включают: 1) метеорологические (атмосферные осадки, температура воздуха и др.); 2) гидрологические (расходы и уровни воды в реках, уровни воды и волнения в озерах, водохранилищах и т. п.); 3) сейсмические (землетрясения); 4) хозяйственную деятельность. Учет факторов первых двух групп особенно важен для пространственных прогнозов, а факторов третьей группы - для прогнозов развития ОГЯ во времени [8].
Тектонические структуры наряду с климатом являются определяющими факторами развития основных форм рельефа и прямо связанных с ним экзогенных процессов. В связи с этим любую земную поверхность необходимо рассматривать как результат последовательного наложения и сложения разного возраста и различной глубины заложения тектонических структур, закономерно преобразованных многообразием экзогенных процессов. Закономерность состоит в том, что тектонические (эндогенные) процессы и структуры определенным образом организуют состав, пространственное распределение, временной ход и интенсивность экзогенных процессов [2-7, 20].
Главным эффектом эндогенных (тектономагматических) процессов являются деформации земной поверхности и создание определенным образом распределенных в пространстве и сопряженных друг с другом поднятий и впадин различных рангов.
В зависимости от уклонов поверхности, связанных с деформацией, и климатических условий устанавливается определенный комплекс экзогенных процессов денудационного и аккумулятивного рядов [11, 13-18].
Огромное влияние на формирование современного рельефа и экологическое состояние геологической среды оказывают эндогенные геологические процессы, которые могут вызвать или активизировать любой природный процесс до катастрофического состояния. Наибольшее значение среди эндогенных геологических процессов для этого района имеют неотектонические процессы и землетрясения.
Неотектонические процессы играют значительную роль в развитии экзогенных процессов. Разрывным нарушениям придается особое значение и с их помощью объясняются многие, но особенно пространственные особенности развития форм рельефа и экзогенных процессов. Наиболее наглядно влияние разломов на экзогенные процессы выражено в явлениях сейсмограви-тационного класса. Прежде всего, это сейсмические удары и колебания земной поверхности, вызванные подвижками по разломам на разных глубинах литосферы, которые являются причиной гравитационных смещений как рыхлых, так и скальных пород.
Альпийские тектонические движения сыграли основную роль в формировании современного рельефа горных регионов, превратившие мезозойский пенеплен на системы поднятий и депрессий, распределение которых чётко контролируется зонами глубинных разломов различного времени заложения и протяжённости [8, 12].
Наличие сложной разветвленной системы разломов в Алматинской области во многом обусловило распределение проявления сейсмичности в наше время - большая часть землетрясений генетически связана с движениями в приразломных зонах. Наиболее сейсмичными оказываются зоны разломов, ограничивающие Иле Алатау с юга и севера, зона Шилико-Кеминского, Главного и Северо-Жетысу глубинных разломов. В этих зонах локализовались наиболее сильные известные землетрясения: Верненское (1887), Чиликское (1889), Кеминское (1911) и др. (рисунок 1) [7-8, 20-22].
Будучи глубоко проникающими и высокопроницаемыми зонами, разломы создают условия для активной циркуляции в них подземных вод и газов и способствуют формированию линейных зон выветривания, уходящих на большие глубины [8-9, 22].
Своеобразным типом разрывных нарушений являются трещины. Трещины и особенно зоны повышенной их концентрации, как и разломы, снижают прочностные свойства и повышают проницаемость рассекаемых ими пород и по этой причине благоприятствуют развитию вдоль них ряда экзогенных процессов (выветривание, эрозия, дефляция, карст, суффозия).
В первую очередь этим смещениям подвержены массивы, характеризующиеся неустойчивостью своего положения и известными особенностями структуры, литологического состава и обводнённости. В результате формируются сейсмогенные обвалы, осыпи, оползни, осовы пород, оплывины, лавины, грязекаменные потоки, которые обладают значительной опасностью.
Исключительную важность для этих территорий представляет оценка уровня потенциальной сейсмической опасности. Под этим понимается выделение региональных сейсмогенерирующих зон, определение сейсмопотенциала (Ммах) и пространственно-временных закономерностей возникновения землетрясений в них и установление возможных сейсмических воздействий (см. рисунок 1) [7, 20, 22-23].
С современными тектоническими движениями связано возникновение напряжения и деформаций в земной коре. Когда напряжения достигают критических значений, превышающих предел длительной прочности горных пород, происходит разрядка накопившейся упругой энергии, сопровождаемая землетрясением.
Землетрясение - это толчки и упругие колебания земной поверхности, возникающие вследствие разрядки региональных напряжений, чрезмерно накопившихся в очаге землетрясения [8]. Землетрясения являются одним из наиболее мощных и грозных явлений природы.
Рисунок 1 - Карта сейсмообусловленных геологических явлений в Восточном и Юго-Восточном Казахстане
На карте распространения ОГЯ в Восточном и Юго-Восточном Казахстане отмечены все крупные землетрясения с магнитудой в эпицентре более 4,8 (см. рисунок 1). О масштабах сейсмической опасности в Казахстане можно судить по карте сейсмического районирования, задача которой состоит в предсказании места возникновения и интенсивности будущих сильных землетрясений. В настоящее время действующей картой сейсмического районирования республики является карта, включенная в строительные нормы «Строительство в сейсмических районах» (СНиП РК 2.03-30-2006). Согласно этой карте около 25% территории страны отнесено к сейсмической опасной зоне, где возможны землетрясения с интенсивностью 6 баллов и более [7, 20-21].
На территории юга, юго-востока и востока Казахстана, приуроченной к орогенным областям Северного и Центрального Тянь-Шаня, Джунгарии и Горного Алтая, не раз отмечались разрушительные землетрясения с М > 7. Значительную площадь этой территории занимают чрезвычайно опасные в сейсмическом отношении 8-9-балльные зоны.
Для горно-складчатых районов Восточного и Юго-Восточного Казахстана на сильно расчлененных территориях землетрясения, как правило, инициируют образование оползней, обвалов, камнепадов, осыпей, оползней, снежных лавин, селевых потоков, которые часто вызывают катастрофические последствия.
Эти и некоторые другие сейсмосинергетические опасные процессы, преимущественно геологического ряда, обычно в несколько раз усиливают разрушительные последствия землетрясений, а в некоторых случаях обусловливают основные социальные и экономические потери.
Интенсивные сейсмические воздействия на геологическую среду в ряде случаев провоцируют достаточно мощные сейсмообусловленные геодинамические процессы. Сейсмогравитационные движения горных масс при катастрофических землетрясениях происходят на громадных площадях.
Наряду с землетрясениями формирование сейсмообвалов, сейсмических оплывин определяется также и другими региональными факторами: геоморфологическими условиями, физико-механическими свойствами пород. На устойчивость горных массивов в определённой степени влияют вертикальная климатическая зональность, антропогенные факторы и т.д.
Во время катастрофических землетрясений на предгорной наклонной равнине происходили поверхностные разрывы грунтов с глубиной проникновения 5-6 м и протяжённостью 10-1000 м, а также надвиги почвенно-растительного слоя на гипсометрически нижележащие поверхности, возникающие в условиях переменного растяжения-сжатия при прохождении поверхностной сейсмической волны.
Особенностью сейсмичности региона, обусловленной тектоническим строением Тянь-Шаня, является приуроченность некоторых очагов землетрясений к пересечению региональных взбросо-надвигов и трансформных сдвигов СЗ простирания. Большинство эпицентров сильнейших землетрясений возникло вдоль Северо-Кеминской и Шилик-Кеминской зон разломов. Колоссальные сейсмодислокации отмечались во время Кеминского катастрофического землетрясения (04.01.1911 г.) на площади от северного побережья Иссык-Куля до северного подножия хребта Иле Алатау.
Обвалы - это опасный геологический процесс, сопровождающийся отрывом и падением больших масс пород на крутых и обрывистых горных склонах. Они широко развиты на склонах глубоких эрозионных долин рек Жетысу и Иле Алатау в горных районах Восточно-Казахстанской и Жамбылской областей.
Наибольшая интенсивность проявлений обвальных процессов отмечается в высокогорной области с крутосклонным сильно расчленённым рельефом, где развиты современные ледники и снежники, перемежающиеся с голыми скалами и гребнями [13-18, 24]. На формирование и распространение сейсмообвалов главное влияние оказывают крутизна, высота и ориентировка склонов относительно направления распространения сейсмической волны (рисунок 2).
В среднегорной и низкогорной области обвальные процессы приурочены в основном к участкам строительства дорог, туристических баз, зон отдыха и т.д., и интенсивность их проявлений снижается.
Наиболее крупные сейсмообвалы в районе г. Алматы произошли во время Верненского землетрясения в бассейне р. Аксай - Акжарский обвал и на левом притоке р. Улкен Алматы - лог Кокшека (рисунки 3 и 4).
В горах обвалы иногда перекрывают долины рек, что приводит к образованию таких горных озёр, как, например, Иссык, Акколь, Музколь, Улкен Алматы (рисунок 5), Кольсай, Каинды, озеро Жасыколь, расположенное юго-западнее пос. Лепсинск в Жетысу Алатау и др. Завальные и сейсмотектонические озёра представляют большую опасность для населённых пунктов, так как в случае их прорыва может сформироваться селевой поток.
Территория хребтов Иле и Кугей Алатау является областью самого активного развития линейных и объёмных сейсмодислокаций Казахстанского орогенного пояса, что обусловлено проявлением исторических и палеоземлетрясений с М = 7-8 и более в бассейнах рек У. и К. Алматы, Талгар, Иссык, Шилик, Тургень.
Рисунок 2 - Рельеф высокогорья, Рисунок 3 - Акжарский обвал
интенсивно протекающие процессы физического выветривания, широкое развитие осыпей, обвалов. Моренное озеро № 6 им. Маншук Маметовой
Рисунок 4 - Обвал в логу Кокчека Рисунок 5 - Улкен Алматы озеро
Ледники - естественная масса кристаллического льда и в меньшей степени фирна, имеющая значительные размеры. Образуются ледники в результате накопления и последующего преобразования твёрдых атмосферных осадков (снега) при их положительном многолетнем балансе. Общим условием образования ледников является сочетание низких температур воздуха с большим количеством твёрдых атмосферных осадков, что имеет место в высокогорной области. Преобразование снега в фирн, а затем в лёд может идти как при отрицательной температуре, так и при температуре таяния [8, 14, 16, 17].
Огромна роль ледников в транспортировке и аккумуляции большого количества грубо-обломочного материала, образующегося на крутых скалистых гребнях за счет процесса экзарации. В области абляции формируются донные, боковые срединные и фронтальные морены с характерными формами аккумулятивного рельефа: гряды, холмы, западины и пр. Абляция играет важную роль в деградации ледников, формирует водный сток с ледников, в краевых частях образуются приледниковые (моренные) озера, в теле погребенного льда - термокарстовые озера и ледниковые туннели, гроты, вода из которых устремляется к фронтальным откосам морен и питает истоки горных рек (см. рисунок 2).
В теле моренных перемычек существуют пустоты, гроты, каналы стока, значительно ослабляющие их устойчивость [11, 14-17, 25]. При возникновении сейсмических колебаний возможны закупорка каналов стока, заполнение внутриморенных пустот, что приведёт к заполнению моренных озёр, а быстрое их опорожнение - возникновению селевого потока с катастрофическими расходами.
Опасность процессов экзарации и абляции состоит в том, что они формируют мощные ледниково-моренные комплексы в верховьях горных долин, являющихся очагами зарождения катастрофических гляциальных селей, каменных глетчеров. Они могут вызывать подпруживание крупных рек, прорыв которых может вызвать катастрофические селевые потоки, наводнения, активизацию оползневых и эрозионных процессов, что особенно актуально для районов с высокой сейсмичностью. Высокогорно-гляциальная зона является областью накопления снежных масс и центром современного оледенения. На северных склонах Иле Алатау расположено 46 ледников общей площадью 261,84 км2, в горных районах ВКО - 350 ледников общей площадью 99,1 км2.
Оползни - опасное природное явление. Это смещение масс горных пород по склону под воздействием собственного веса и дополнительной нагрузки вследствие переувлажнения склона или его подрезки поверхностными водами, строительство дорог, сейсмических толчков и иных процессов. Формирование оползня представляет собой весьма сложный и многофакторный процесс [8, 13, 17-18, 19, 24]. К числу региональных геологических факторов, определяющих закономерности возникновения, распространения и развитие оползней, относятся геолого-тектоническое строение территории, геоморфологические и климатические условия.
Одним из главных агентов, вызывающих оползневые процессы, является вода. При сильном увлажнении склоновых отложений дождевыми и талыми водами оползневые смещения могут начаться при сравнительно слабых землетрясениях порядка 4-5 балов. Активность оползневых процессов возрастает в годы с большим количеством осадков. Оползневые процессы широко
распространены на территории всего Юго-Восточного Казахстана и особенно в Алматинской области (рисунок 6).
Важным фактором возникновения оползневых процессов являются землетрясения, с которыми связано их катастрофическое проявление. В период Верненского землетрясения оползневые процессы были широко развиты. Наиболее значительные и непрерывные разрушения начинаются с долины Бельбулака и Котурбулака и тянутся почти непрерывной полосой к западу до долины Аксая и даже Каскелена (рисунок 7). Длина полосы наибольших разрушений составила более 35 км. Самые крупные и почти сплошные разрушения прослеживаются до высоты 1500-1800 м. Во всей системе Котурбулака сброшено и передвинуто было около 74 млн м3 наносов [26].
Рисунок 6 - Река Кожай, правый приток р. Каскелен, масштабное развитие оползней на крутых горных склонах
Рисунок 7 - Верненское землетрясение 1887 г. Долина реки Котурбулак. Сплошное развитие оползней, оплывин
Интенсивное освоение горной и предгорной области изучаемой территории (особенно Иле Алатау), техногенное обводнение склонов, масштабное строительство, которое проводится со значительной выборкой и террасированием склонов, с образованием почти отвесных уступов (ступеней) высотой до 5-8 м, привели к усилению техногенной нагрузки на природные комплексы и значительной активизации опасных геологических процессов, образованию оползней, обвалов, осыпей и т.д.
Осыпи - в высокогорной зоне развиты повсеместно. Это различные по форме и мощности четвертичные образования являются продуктом процессов выветривания, температурного сдвига и сил гравитации. Обломки, потерявшие механическую связь с коренными породами, скатываются вниз по склону под действием сил гравитации, разрушаются в результате падений, и самые крупные из них достигают подошвы склона. В высокогорной зоне в результате этих процессов в нижней части этих склонов образуются мощные шлейфы осыпей (рисунки 2, 6, 8).
Особенностью осыпей является их подвижность. Движение осыпей может усиливаться под влиянием землетрясений и ливней. По гранулометрическому составу они дифференцированы от мелких фракций в верхней части склона до крупных глыб у подошвы склона [13-18, 19, 24].
Лавины - это быстрое движение снега по крутым горным склонам. Возникновение лавин возможно во всех горных районах, где устанавливается устойчивый снежный покров. Для схода снежных лавин необходимы снежная масса, благоприятные климатические условия, крутые горные склоны. Важным фактором активизации схода лавин являются землетрясения. Сильные землетрясения (9-10 баллов), а при благоприятных условиях и землетрясения в 6-7 баллов способны вызвать массовый сход лавин.
Лавины распространены повсюду, где возникает снежный покров высотой более 30-50 см, а склоны крутизной более 20 с относительной высотой более 20-30 м. Оптимальные условия для возникновения лавин складываются на заснеженных склонах крутизной от 30 до 40 . Сила удара лавины о препятствие может достигать десятков тонн на 1 м2, объемы - миллионы кубометров, повторяемость в наиболее активных очагах - 10-15 лавин в год [11, 14, 17, 24-25].
Наиболее заснеженными в Иле Алатау являются бассейны рек Улкен и Киши Алматы, где уже на высоте 1800-2000 м высота снежного покрова превышает критический предел. В бассейнах рек
от Аксая до Тургеня зарегистрировано наибольшее количество катастрофических лавин (см. рисунок 1).
Лавинная деятельность в горных районах Восточного Казахстана отмечается ежегодно, а особенно в многоснежные зимы. Наибольшее количество лавин приходится на районы автодороги Усть-Каменогорск - Зыряновск, Риддер - Усть-Каменогорск, железной дороги Защита - Зыря-новск, долины рек Громотуха, Тургусун, Хамир, лавиноопасные участки автодороги с. Волчиха -Карагужиха.
Сели представляют собой внезапные кратковременные горные потоки, обильно насыщенные твердым материалом, возникающие во время дождей, при интенсивном таянии снега и льда, а также при прорыве завалов и плотин горных рек, где имеются большие запасы рыхлообломочного материала [8, 11, 13, 16- 17, 19, 24].
Формирование селей обусловлено определенным сочетанием геологических, климатических и геоморфологических условий: наличием селеобразующих грунтов, источников интенсивного обводнения этих грунтов, а также геологических форм, способствующих образованию достаточно крутых склонов и русел [11, 16, 19].
Для образования селя одних интенсивных осадков недостаточно, необходима еще горная масса, которую можно было бы вовлечь в поток воды. Горная масса для селевых потоков образуется из продуктов разрушения горных пород. На ее образование обычно уходит от 3-6 до 20-25 лет.
Для высокогорных областей с развитыми современными ледниками и ледниковыми отложениями (моренами) характерны гляциальные сели. Основным источником твердого их питания являются морены, которые вовлекаются в процесс селеобразования при интенсивном таянии ледников, а также при прорыве ледниковых или мореных озер. Формирование гляциальных селей существенно зависит от температуры окружающего воздуха (селевые потоки по рекам Иссык в 1963 г., К и У. Алматы в 1973 и 1977 гг., по реке Каргалинка в 2015 г., (рисунок 9).
Рисунок 8 - Река Мерке, осыпные, обвальные Рисунок 9 - Селевой поток на реке Каргалинка
процессы угрожают инженерным коммуникациям в июле 2015 г.
В Иле Алатау наиболее катастрофические селевые потоки были вызваны прорывом завальных и мореных озер. В этом отношении большую опасность представляет Алматинское озеро (см. рисунок 5), воды которого в настоящее время используются для питьевого водоснабжения отдельных районов г. Алматы. Озеро образовалось в результате крупного обвала во время землетрясения; и никто не может предсказать, как поведет себя завальная плотина во время землетрясения, тем более что озеро находится в зоне крупных региональных разломов и имеет значительное превышение над территорией города [7, 15-20]. Большую тревогу вызывает моренное озеро № 6, расположенное у ледника им. Маншук Маметовой в бассейне р. К. Алматы (см. рисунок 2). Вызванная землетрясением быстрая подвижка ледника или обрушение фронтальной части его языка приведут к опорожнению озера и возникновению селевого потока [11, 25].
Наиболее часто образуются сели дождевого питания (дождевые). Они характерны для сред-негорных и низкогорных селевых бассейнов, не имеющих ледникового питания. Основным условием формирования таких селей является количество осадков, способных вызвать смыв продуктов разрушения горных пород и вовлечь их в движение (рисунок 10).
2016 год 2017 год
Рисунок 10 - Изменение строения и степень интенсивности эрозионных процессов долины ручья Акжар, правого притока реки Аксай, в результате прохождения селевых потоков ливневого характера
Примером селевых потоков ливневого характера могут быть селевые потоки в очагах ливневого селеобразования Акжар, Кокшека, Батарейка, Малютинский лог и др. Наличие больших объёмов обломочного материала и интенсивные ливни приводят к формированию селей почти ежегодно (иногда 2-3 раза в год, см. рисунок 10). Источниками твердого питания селей средне-горной области могут быть русловые завалы и заграждения, образованные предыдущими селями, оползневые отложения [10-11, 16].
С 8 на 9 июля 1921 г. на Алматы обрушился один из самых разрушительных селевых потоков в истории города. Сель сформировался в результате дождя в горах Иле Алатау. Ливень переполнил притоки Киши Алматы - Сарысай, Шымбулак, Горельник, Коммисаровка, Казачка, Батарейка и Бутаковка, что привело к возникновению селевого потока. Общий объём выноса селя оценивался в 7 млн м3 [27].
На северных склонах Иле Алатау под угрозой селевых потоков находятся города и посёлки: Каргалы, Каскелен, Карагайлы, Алматы, Талгар, Иссык, Тургень и другие населенные пункты, расположенные на конусах выноса горных рек. С учетом таких обстоятельств на всех этих реках построены капитальные селеулавливающие плотины: К. Алматы - 1966 г.; У. Алматы - 1979 г. и в 2023 г. юго-западнее ущелья Аюсай (в стадии строительства), Каргалинка - 2004 г., Талгар -2005 г., Узун-Каргалы - 2004 г. На нескольких реках существуют каскады сквозных селеулови-телей: Шымбулак, Каскелен, Батарейка, Акжар (разрушен). В Жетысу Алатау в селеопасной зоне расположены города и посёлки: Жаркент, Коктал, Текели (селевой поток в 1959 г.), Кызылагаш, Сарканд, Покатиловка и др.
Селевые потоки на Алтае формируются на протяжении всего тёплого периода года, причём наиболее благоприятны весна и первая половина лета, когда выпадают ливневые дожди весьма высокой интенсивности. Суточные максимумы осадков в эти периоды иногда превышают 250 мм. Мощные предгорные шлейфы и конуса выноса, сложенные отложениями селей, указывают на значительную интенсивность проявления селевых потоков как в недалёком прошлом, так и в настоящее время [8, 13]. Однако селевые процессы на Алтае ещё недостаточно изучены, хотя зачастую имеют решающее значение при инженерно-геологической оценке некоторых территорий, осваиваемых для различных отраслей народного хозяйства.
Таким образом, по результатам проведённых работ отмечается широкое развитие сейсмо-обусловленных ОГЯ в горных районах изучаемой территории. Большое внимание уделено исследованию основных факторов возникновения, развития и распространения ОГЯ. Отмечается, что их активизации способствуют как природные, так и техногенные факторы, обусловленные влиянием человека на окружающую среду. Значительное развитие опасных геологических процессов и их негативное влияние на человека приводят к необходимости возобновления мониторинга ОГЯ в Восточно-Казахстанской, Алматинской, Жамбылской и Южно-Казахстанской областях, прерванного в последние годы.
Заключение. Разнообразие геологических, гидрогеологических, инженерно-геологических, сейсмических условий рассматриваемой территории обуслаовливает развитие различных генетических типов опасных геологических явлений, таких, как землетрясения, сейсмодислокации, сейсмообвалы, оползни, осыпи, лавины, горные озёра, селевые потоки и др.
Проанализирован обширный материал по инженерно-геологическим, гидрогеологическим, геолого-сейсмическим условиям рассматриваемой территории. Это позволило оценить условия развития опасных геологических явлений, развитых в Восточном и Юго-Восточном Казахстане, выявить закономерности их распространения. Изучение закономерностей развития ОГЯ показывает, что их распространение и формирование подчинены парагенетическому принципу, в соответствии с которым проявление опасных процессов происходит в виде естественной ассоциации, в тесной взаимосвязи [8, 10-11]. Возникновение или развитие одного процесса приводит к образованию или активизации другого.
На карте сейсмообусловленных геологических явлений на территории Восточного и Юго-Восточного Казахстана выделены типы ОГЯ - оползни, обвалы и осыпи, сели, эрозия, просадки, подтопление, заболачивание, засоление, дефляция, обозначенные соответствующими знаками. Для каждого типа опасных геологических процессов установлены территории с различной степенью опасности. Цвет закраски соответствует степени опасности с тремя градациями интенсивности процесса: сильная, средняя и слабая.
Севернее и северо-западнее высокогорных хребтов Алтая, Жетысу, Иле, Киргизский Алатау, Каратау расположены обширные слабонаклонные равнинные территории с основным направлением поверхностного стока к Буктырминскому водохранилищу, реке Ертис, озерам Балкаш и Алаколь, Аральскому морю - региональным базисам эрозии.
Природные факторы развиваются и характеризуются здесь особенностями географического положения, рельефом, растительностью, почвенным покровом, горными породами, поверхностными и подземными водами. Кроме того, они характеризуются комплексом эндогенных и экзогенных процессов и явлений [8-9]. ОГЯ на этих территориях представлены в основном процессами выветривания, плоскостного смыва, овражной и суходольной эрозии, засоления, заболачивания, дефляции песков и др.
Благодарность. Работа выполнена в рамках целевого финансирования «Оценка сейсмической опасности территорий Казахстана на современной научно-методической основе», код программы Ф.0980. Источник финансирования - Министерство образования и науки Республики Казахстан.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Геология СССР. Т. XLI. Восточный Казахстан / Ред. В. П. Нехорошев. - Москва, 1967. - 467 с.
[2] Гидрогеологическая карта Казахстана, масштаб 1:1 000 000 / Ред. Б. С. Ужкенов. - Кокшетау, 2004.
[3] Гидрогеология СССР. Т. XXXVI. Южный Казахстан. - М.: Недра, 1970.
[4] Гидрогеология СССР. Т. XXXVII. Восточный Казахстан. - М., 1971. - 307 с.
[5] Инженерная геология СССР. Т. 6. Казахстан / Под ред. В. И. Дмитровского. - М.: МГУ, 1977. - 296 с.
[6] Колотилин Н.Ф., Бочкарев В.П. и др. Инженерно-геологические условия предгорной зоны Заилийского Алатау.
- Алма-Ата: Издательство Академии наук Казахской ССР, 1967. - 165 с.
[7] Курскеев А.К., Тимуш А.В., Шацилов В.И. и др. Сейсмическое районирование Республики Казахстан. - Алма-ты: ЭВЕРО, 2000. - 220 с.
[8] Мустафаев С.Т., Смоляр В.А., Буров Б.В. Опасные геологические процессы на территории Юго-Восточного Казахстана. - Алматы: Гылым, 2008. - 278 с.
[9] Осипов В.И. Природные опасности России. Т. 3. Экзогенные геологические опасности. - Москва: Издательский дом КРУК, 2002. - 348 с.
[10] Кожназаров А.Д. Инженерная геодинамика. - Алматы: Каз НТУ, 2004. - 112 с.
[11] Медеу А., Колотилин Н.Ф., Керемкулов В.А. Сели Казахстана. - Алматы: Гылым, 1993. - 160 с.
[12] Смоляр В.А., Мустафаев С.Т. Гидрогеология бассейна озера Балхаш. - Алматы: Галым. 2007. - 352 с.
[13] Бочкарев В.П., Подольный О.В. и др. Опасные геодинамические процессы на территории Казахстана. Пояснительная записка к комплекту карт Казахстана масштаба 1:2 000 000. - Кокшетау, 2004. - 182 с.
[14] Благовещенский В.П. Снежные лавины Казахстана. - Алма-Ата, 1981. - 255 с.
[15] Абдуллаев А.У. Сейсмология как новое направление в науках о Земле // Геология и охрана недр. - 2020. - № 1.
- С. 50-58.
[16] Вардугин В.Н. Инженерно-геологические условия формирования селевых потоков в бассейне р. М. Алматинка за 1964-1965 гг., масштаб 1:25 000. - Алма-Ата, 1965. - 212 с.
[17] Вяткин Б. А., Поляков А.Н. и др. Отчет о результатах специального инженерно-геологического обследования территории Алма-Атинской, Талды-Курганской и южной части Семипалатинской областей за 1979-1980 гг. - 1980. -163 с.
[18] Вяткин Б.А., Поляков А.Н. и др. Кадастр-каталог оползней и обвалов. - 1994. - 175 с.
[19] Геологические закономерности формирования оползней и селевых потоков и вопросы их оценки. - М., 1976. -
457 с.
[20] Курскеев А.К., Белослюдцев О.М., Жданович А.Р. и др. Сейсмическая опасность орогенов Казахстана. - Алматы: ЭВЕРО, 2006. - 294 с.
[21] Абаканов Т.Д., Ли А.Н., Садыкова А.Б. Методология разработки карт сейсмического районирования сейсмо-опасных территорий Казахстана. - Алматы, 2013. - 127 с.
[22] Сейсмообусловленная экологическая проблема горных стран и геодинамическая активность радона // Экология и развитие общества. - С.-Петербург, 2019. - С. 121-135.
[23] Геодинамика и сейсмичность литосферы Казахстана. - Алматы, 2007. - 411 с.
[24] Методика изучения и прогноза экзогенных геологических процессов / Под ред. А. И. Шеко. - М.: Недра, 1988.
- 215 с.
[25] Мазур И.И., Иванов О.П. Опасные природные процессы. - М.: Изд-во «Экономика», 2004. - 702 с.
[26] Мушкетов И.В. Верненское землетрясение 28 мая (9 июня) 1887 г. // Труды геологического комитета. - Т. 10, № 1. - С.-Петербург, 1890. - 140 с.
[27] Городецкий В.Д. Алма-Атинская катастрофа 8-9 июня 1921 г. // Вестник Центрального музея Казахстана. -1930. - № 1. - С. 23-30.
REFERENCES
[1] Geology of the USSR. Vol. XLI. Eastern Kazakhstan / Ed. V. P. Not good. Moscow, 1967. 467 p. (in Russ.).
[2] Hydrogeological map of Kazakhstan, scale 1:1,000,000 / Ed. B. S. Uzhkenov. Kokshetau, 2004 (in Russ.).
[3] Hydrogeology of the USSR. XXXVI. South Kazakhstan. M.: Nedra, 1970 (in Russ.).
[4] Hydrogeology of the USSR. XXXVII. Eastern Kazakhstan. M., 1971. 307 p. (in Russ.).
[5] Engineering geology of the USSR. Vol. 6. Kazakhstan / Ed. V. E. Dmitrovsky. M.: MSU, 1977. 296 p. (in Russ.).
[6] Kolotilin N.F., Bochkarev V.P. and others. Engineering-geological conditions of the foothill zone of the Trans-Ili Alatau. Alma-Ata: Publishing House of the Academy of Sciences of the Kazakh SSR, 1967. 165 p. (in Russ.).
[7] Kurskeev A.K., Timush A.V., Shatsilov V.I. and others. Seismic zoning of the Republic of Kazakhstan. Almaty: EVERO, 2000. 220 p. (in Russ.).
[8] Mustafayev S.T., Smolyar V.A., Burov B.V. Hazardous geological processes in the territory of South-Eastern Kazakhstan. Almaty: Gylym, 2008. 278 p. (in Russ.).
[9] Osipov V.I. Natural hazards of Russia. Vol. 3. Exogenous geological hazards. M.: Publishing house KRUK, 2002. 348 p. (in Russ.).
[10] Kozhnazarov A.D. Engineering geodynamics. Almaty: KazNTU, 2004. 112 p. (in Russ.).
[11] Medeu A., Kolotilin N.F., Keremkulov V.A. Mudflows of Kazakhstan. Almaty: Gylym, 1993. 160 p. (in Russ.).
[12] Smolyar V.A., Mustafaev S.T. Hydrogeology of the Lake Balkhash basin. Almaty: Galym, 2007. 352 p. (in Russ.).
[13] Bochkarev V.P., Podolny O.V. and others. Dangerous geodynamic processes on the territory of Kazakhstan. Explanatory note to a set of maps of Kazakhstan at a scale of 1:2,000,000. Kokshetau, 2004. 182 p. (in Russ.).
[14] Blagoveshchensky V.P. Snow avalanches in Kazakhstan. Alma-Ata, 1981. 255 p. (in Russ.).
[15] Abdullayev A.U. Seismology as a new direction in Earth sciences // Geology and subsoil protection. 2020. No. 1. P. 50-58 (in Russ.).
[16] Vardugin V.N. Engineering-geological conditions for the formation of mudflows in the river basin. M. Almaty for 1964-1965, scale 1:25,000. Alma-Ata, 1965. 212 p. (in Russ.).
[17] Vyatkin B.A., Polyakov A.N. et al. Report on the results of a special engineering-geological survey of the territory of Alma-Ata, Taldy-Kurgan and the southern part of the Semipalatinsk regions for 1979-1980. 1980. 163 p. (in Russ.).
[18] Vyatkin B.A., Polyakov A.N. et al. Cadastre catalog of landslides and landslides. 1994. 175 p. (in Russ.).
[19] Geological patterns of the formation of landslides and mudflows and issues of their assessment. M., 1976. 457 p. (in Russ.).
[20] Kurskeev A.K., Beloslyudtsev O.M., Zhdanovich A.R. and others. Seismic hazard of orogens of Kazakhstan. Almaty: EVERO, 2006. 294 p. (in Russ.).
[21] Abakanov T.D., Lee A.N., Sadykova A.B. Methodology for developing maps of seismic zoning of seismically hazardous territories of Kazakhstan. Almaty, 2013. 127 p. (in Russ.).
[22] Seismically caused environmental problem in mountainous countries and geodynamic activity of radon // Ecology and development of society. St. Petersburg, 2019. P. 121-135 (in Russ.).
[23] Geodynamics and seismicity of the lithosphere of Kazakhstan. Almaty, 2007. 411 p. (in Russ.).
[24] Methodology for studying and forecasting exogenous geological processes / Ed. A. I. Sheko. M.: Nedra, 1988. 215 p. (in Russ.).
[25] Mazur I.I., Ivanov O.P. Dangerous natural processes. M.: Publishing house "Economy", 2004. 702 p. (in Russ.).
[26] Mushketov I.V. Vernensky earthquake of May 28 (June 9), 1887 // Proceedings of the Geological Committee. Vol. 10, No. 1. St. Petersburg, 1890. 140 p. (in Russ.).
[27] Gorodetsky V.D. Alma-Ata disaster June 8 - 9, 1921 // Bulletin of the Central Museum of Kazakhstan. 1930. No. 1. P. 23-30 (in Russ).
A. U. Abdullayev1, V. A. Smolyar2, V. N. Borisov
1 Academician of the International Academy of Informatization and the International Academy of Sciences for Human and Nature Security, Doctor of Geological and Mineralogical Sciences, Chief Scientific Officer («Institute of Seismology Ministry of Emergency Situations of the Republic of Kazakhstan», Almaty, Kazakhstan;
2 Academician of the International Academy of Mineral Resources of the Republic of Kazakhstan and the International Academy of Sciences for Human and Nature Security of the Russian Federation, Doctor of Geological and Mineralogical Sciences,Chief Scientific Officer («Institute of Hydrogeology and Geoecology named after U.M. Akhmedsafin», Almaty, Kazakhstan;
v_smolyar@mail. ru)
3 Chief Scientific OfficerI («Institute of Seismology Ministry of Emergency Situations of the Republic of Kazakhstan», Almaty, Kazakhstan; [email protected])
SEISMIC-CAUSED HAZARDOUS GEOLOGICAL PHENOMENA AND THEIR DISTRIBUTION IN EASTERN AND SOUTHEASTERN KAZAKHSTAN AS A REFLECTION OF MODERN GEODYNAMIC PROCESSES
Abstract. The main factors determining engineering-geological conditions, patterns of development and spread of hazardous geological phenomena (HGE) in the territory of Eastern and South-Eastern Kazakhstan have been identified. The variety of geological, hydrogeological, engineering-geological, seismic conditions of the territory
under consideration determines the development of various genetic types of dangerous geological phenomena, such as earthquakes, seismic dislocations, seismic landslides, landslides, screes, avalanches, mountain lakes, mudflows, etc. At present, especially It is important to carry out monitoring studies of HH in order to study the assessment of the scale of manifestations and reduce the damage from them.
Keywords: hazardous geological phenomena (HGE), earthquakes, seismic dislocations, seismic landslides, landslides, mudflows.
А. У. Абдуллаев1, В. А. Смоляр2, В. Н. Борисов3
1 Хальщаральщ акпараттандыру академиясыньщ жэне Хальщаральщ экология, адам каушаздш жэне табигат гылымдары академиясыньщ академии, геология-минералогия гылымдарынын докторы, бас гылыми кызметкер («Сейсмология институты Казакстан Республикасы Тетенше жагдайлар министрлт»
ЖШС, Алматы, Казахстан; [email protected])
2 Казахстан Республикасы Хальщаральщ минералдьщ ресурстар академиясынын жэне
Ресей Федерациясы Экология, адам каушаздш жэне табигат хальщаральщ гылым академиясынын академии, геология-минералдьщ гылымдарынын докторы, бас гылыми кызметкерi («У.М. Ахмедсафин атындагы Гидрогеология жэне геоэкология институты» ЖШС, Алматы, Казахстан; [email protected])
3 Ага гылыми кызметкерi («Казахстан Республикасы Тетенше жагдайлар министрлт
Сейсмология институты» ЖШС, Алматы, Казахстан; [email protected])
СЕЙСМИКАЛЫК; ЦАУШТ1 ГЕОЛОГИЯЛЬЩ К;¥БЫЛЫСТАР жэне ОЛАРДЫ ЦАЗ1РП ГЕОДИНАМИКАЛЬЩ ПРОЦЕСТЕРДЩ К6Р1Н1С1 РЕТ1НДЕ ШЫГЫС ЖЭНЕ ОЦТYСТIК-ШЫFЫС ЦАЗАЦСТАНДА ТАРАЛУ
Аннотация. Шыгыс жэне ОнтYCтiк-ШыFыс Казахстан аумагындагы инженерлш-геологияльщ жагдай-ларды, каушп геологияльщ к¥былыстардьщ (КГК) даму жэне таралу зандыльщтарын аньщтайтын негiзгi факторлар аньщталды. Карастырылып отырган аумактын геологиялык, гидрогеологиялык, инженерлж-геологиялык, сейсмикалык жагдайларынын эртYрлiлiгi кауiптi геологиялык к¥былыстардьщ эртYрлi генети-калык тYрлерiнiн дамуын аныктайды, мысалы, жер сiлкiнiсi, сейсмикалык дислокация, сейсмикалык кешкш, кешкiн, сiлкiнiс, кар кешшш, тау келдерi, сел жэне т.б. Казiргi уакытта, эсiресе Керiнiстердiн аукымын бага-лауды зерттеу жэне олардан келетш зиянды азайту Yшiн ЖС мониторингпк зерттеулердi жYргiзу манызды.
Тушн создер: кауiптi геологиялык к¥былыстар (КГК), жер сшшшстер^ сейсмикалык дислокациялар, сейсмикалык кешшндер, кешкiндер, селдер.
