ОПОЛЗНЕВЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЧУЙСКОЙ СЕЙСМОАКТИВНОЙ ЗОНЕ

М.С.Достовалова

Открытое акционерное общество "Геологическое предприятие "Алтай-Гео", ТЦ "Алтайгеомониторинг"

В рамках государственного мониторинга экзогенных геологических процессов (ГМ ЭГП) на территории Республики Алтай в 2001г. был организован Чуйский наблюдательный участок площадью около 150 км2. Его контуры пространственно приурочены к району площадного развития современных оползневых процессов и оползневых склонов в долине р. Чуя, включая предгорья Курайского хребта и Сукорский выступ. В административном отношении - это участок между селами Чаган-Узун и Ортолык Кош-Агачского района. Критериями выбора этой территории в качестве наблюдательного участка послужили следующие параметры: высокая активность оползневых процессов, как в современное время, так и в голоцене; приуроченность данной территории к Чуйской сейсмоактивной зоне; активизация древних оползневых структур в последние пять лет. Систематические наблюдения за оползневыми процессами на Чуйском участке проводились сотрудниками ТЦ "Алтайгеомониторинг" в течение 2001-2003гг., однако, местные жители отмечают активизацию оползнеобразования с 1998г. По их свидетельству, признаки активности выразились в образовании новых оползневых структур и активизации древних массивов, на которых чабаны наблюдали заметные смещения языковых частей оползней и новые трещины.

Геологические факторы оползнеобразования. Геологические факторы по уровню изменчивости подразделяются на постоянные факторы (геологическое строение, тектоника, рельеф), контролирующие интенсивность и генетические особенности ЭГП, медленно изменяющиеся факторы (гидрогеологические и геокриологические условия местности), характеризующие тенденции развития ЭГП, и быстроизменяющиеся (сейсмическая активность), обуславливающие режим активности ЭГП. Роль каждого из факторов весьма значительна и контролирует важные параметры оползневых процессов.

Тектонический и сейсмический факторы. Участок приурочен к зоне развития Курайского тектонического шва, который многими исследователями относится к сейсмоактивным разрывным структурам, контролирующим неотектонические условия Юго-Восточного Алтая, и, в частности, Чуйской сейсмоактивной зоны. По уровню сейсмичности территория Юго-Восточного Алтая относится к сейсмоопасным территориям (9-10 баллов по шкале Рихтера), что подтверждается наличием вторичных гравитационных сейсмодислокаций голоценового возраста в данном регионе. В пределах Чуйского наблюдательного участка развитие оползней выражено линейными зонами, пространственно приуроченными к Курайскому тектоническому шву, к структурно-тектоническому уступу, обусловленному гипербазитовом выступом, и к зоне прогиба в Сукорском горсте. Все линейные зоны имеют ориентировку 120-300o, совпадающую с ориентировкой Курайской зоны разломов. Примечательно, что западная и восточная граница Чуйского наблюдательного участка, оконтуренного нами, практически совпадают с выделенным Платоновой С.Г. по данным повторного нивелирования активным тектоническим блоком, соответствующим в пространственном отношении Сукорскому (Чаган-Узунскому) горсту (в административном отношении - участок от с. Чаган-Узун до с. Ортолык). В пределах этого блока в течение 1978-1993 гг. наблюдались самые высокие скорости вертикальных движений, значения которых составляли 7,84-8,0 мм/год. Для блока характерна высокая сейсмическая активность как на современном этапе (эпицентры землетрясений 1960г. и 1988г. с магнитудой 4.0), так и в течение позднего плейстоцена и голоцена [2].

Литологический фактор. Оползневые структуры приурочены, как правило, к покровному полигенетическому комплексу четвертичного возраста, либо к осадкам палеоген-неогенового и неогенового возраста. В большинстве крупных оползневых структур вторым деформирующимся горизонтом выступают осадки кош-агачской свиты, обнажающиеся в тектонических блоках, либо скрытые под чехлом покровного комплекса. Глубина захвата деформирующихся горизонтов различна, однако показателен тот факт, что подавляющее большинство оползней, образованных в последние 5 лет, характеризуются незначительными глубинами до 1-3 м. При этом отмечаются валы и блоки выдавливания, вскрывающие отложения палеоген-неогенового возраста.

Геоморфологический фактор. Участок расположен на западной окраине Чуйской высокогорной впадины, охватывающей аккумулятивные и аккумулятивно-денудационные борта долины р. Чуя, включая предгорья Курайского хребта и Сукорского выступа в абсолютных высотах 1700-2500 м. Крутизна склонов является одним из определяющих факторов развития оползневых процессов. На крутых склонах (свыше 20o) развито 48 % оползневых массивов, на склонах средней крутизны (10-20o) - 29 % и на пологих склонах (менее 10o) - 23 % оползней.

Гидрогеологический фактор. В значительной части оползневых массивов отмечается приуроченность некоторых элементов оползней к областям разгрузки грунтовых вод в виде родников или мочажинно-озеркового заболачивания. В свою очередь, выходы грунтовых вод контролируются тектоническими условиями района, что подтверждается их расположением в подошвах тектонических уступов. Нередко водопроявления наблюдаются в виде пятен и потоков текучих и текучепластичных суглинков в понижениях оползневого рельефа, в том числе на дне глубоких трещин растяжения. Такие водопроявления, как правило, имеют геокриологическую природу и связаны с границей оттаивания деятельного, или сезонно-талого слоя (СТС).

Геокриологический фактор. Территория Чуйской высокогорной впадины относится к зоне распространения вечномерзлых грунтов. Многолетняя мерзлота в пределах наблюдательного участка развита повсеместно, но в пределах предгорий она характеризуется сплошным развитием, а в долине р. Чуя и ее притоков - прерывистым развитием с наличием многочисленных таликовых зон. Установленная мощность многолетнемерзлых пород в пределах участка 60 м (с. Чаган-Узун). Кровля вечномерзлых грунтов находится в 3-12 м от дневной поверхности, минимальная глубина сезонного промерзания рыхлых грунтов - 1-4 м. Тот факт, что в большинстве структур в движение вовлечен рыхлый покров мощностью 1-3 м, т.е. породы деятельного слоя (породы СТС), говорит о том, что геокриологический фактор определяет глубину современного оползневого процесса.

Активизация оползневых процессов. Обобщение полевых материалов и ретроспективный анализ аэрофотоснимков показали в пределах Чуйского участка необычную активизацию процессов оползнеобразования в последние пять лет. В полевые сезоны 2001-2003гг. было зафиксировано и описано 80 оползневых массивов, из них 48 оползней образовалось 1-5 лет назад, 12 - в условно историческое время (10-100 лет назад), 20 - в позднем голоцене. Оползневые структуры по уровню активизации условно подразделяются на две группы: новообразованные оползни и оползневые массивы, испытывающие активизацию на современном этапе.

Активизация древних оползневых структур. Из 32 исторических и древних оползней 20 являются стабильными структурами, остальные испытывают активизацию в той или иной степени. Основные признаки активизации древних оползней выражены в образовании трещинных деформаций по границам и во внутренних частях оползневых массивов, а также вне оползневых тел выше по склону. По типам деформаций преобладают: трещины растяжения с опусканием и поднятием блоков; трещины растяжения и сдвига с опусканием блоков; трещины сдвига с горизонтальным смещением и опусканием; трещины сдвига и сжатия с поднятием блоков; трещины сжатия с выдавливанием пород; рвы растяжения и опускания. Параметры трещин различны: ширина раскрытия трещин - 0,05-1 м, глубина - 0,1-2,2 м, длина - 1-50 м. Рвы растяжения имеют ширину раскрытия 2-7 м и глубину 1-2 м. Ориентировка большинства трещинных деформаций совпадает с генеральным направлением Курайского тектонического шва (120-300 ), либо перпендикулярна ему. Особым видом активизации древних структур можно назвать образование в пределах них новых, как правило, меньших по размерам, оползней.

Новообразованные оползни имеют распространение не только в пределах древних оползневых структур, но и вне их, на склонах различной крутизны. Весьма показательным фактом в оценке причин образования и активизации оползней является типизация молодых (образованных 1-5 лет назад) оползневых структур по механизму смещения, геологическим условиям их зарождения и морфологии. Анализ полевых материалов показал следующие закономерности в образовании молодых оползней:

Основные закономерности активизации древних структур и образования новых оползней свидетельствуют о доминирующей роли в этих процессах тектонического, сейсмического и геокриологического факторов. Если первые два фактора определяют пространственное расположение, интенсивность проявлений и активизацию оползневых процессов в последние годы, то последний фактор контролирует глубину захвата горных пород в оползневый процесс. Остальные геологические факторы играют рецессивную роль в оползневом процессе и обуславливают разнообразие структур по механизму развития, морфологии и размерам.

Предвестники землетрясений. Активизацию оползневых процессов в Чуйской сейсмоактивной зоне в течение последних пяти лет можно рассматривать как косвенный признак увеличения сейсмической активности региона и, в какой-то степени, считать предвестником произошедшего 27 сентября 2003г. Алтайского землетрясения.

Во-первых, активизация оползневых процессов отмечается с 1996-1998 гг., что достаточно точно совпадает с началом активизации сейсмической активности в регионе. За короткий период наблюдений на участке обобщения (2001-2003гг.), максимальная активизация оползневых процессов, определяемая визуально по внешнему облику оползневых деформаций ("свежесть" трещинных деформаций), наблюдалась нами в сентябре 2002г. Именно в этот период сейсмологами зафиксирована активизация сейсмических событий в пределах Курайского хребта [1]. При обследовании оползней в 2003г. нами визуально отмечено некоторое затухание процессов по следующим признакам. Некоторые оползни, образованные в период 2001-2002гг., имеют сглаженные формы оползневого рельефа, отдельные трещины частично перекрыты рыхлым материалом, бровки уступов потеряли "свежесть". Но, по данным сейсмических станций, в 2003г. вплоть до главного сейсмического толчка в регионе наблюдается сейсмическое затишье.

Чуйский наблюдательный участок оказался в зоне наибольшего сейсмического воздействия, в 25-50 км от эпицентра. При оперативном обследовании сейсмогенных деформаций поверхности в эпицентральной зоне радиусом до 50 км было осмотрено пять оползней в пределах Чуйского участка, приуроченных к основным тектоническим структурам, контролирующим сейсмическую обстановку в регионе: оползни N 2,3,4, приуроченные к Курайскому разлому и оползни N 35,36, расположенные в зоне протерозойского гипербазитового выступа. Предыдущее обследование Чуйского участка проводилось в августе 2003г., практически за месяц до землетрясения.

Оползень N2. На древнем (голоцен) оползне N2 (одном из самых крупных по размерам - площадью 1,2 км2) отмечаются свежие трещинные и оползневые деформации на западном участке языка, до этого времени считавшемся стабильным блоком оползня, совершенно лишенным деформаций на протяжении всего периода наблюдений (2001-2003гг.). В результате сейсмических событий в языке оползня появились нитевидные, но протяженные трещины растяжения и зоны проседания шириной до 7 м, а по бортам оврага во фронтальном уступе оползня образовались мелкие блоковые оползни. Восточная часть древнего оползневого языка на протяжении всего периода наблюдений отмечалась активизацией, выраженной в медленном формировании в теле древнего оползня фронтального (современного) оползневого массива с протяженными трещинными зонами проседания, причем зона активизации со временем постоянно увеличивалась. При визуальном осмотре оползневых деформаций отмечено расширение трещин, образование новых разрывов и оползание восточной части языка на русло временного водотока и его перекрытие. Связь этого оползания с сейсмическими толчками очевидна, ибо временный водоток ежегодно собирает талые и ливневые воды, и, следовательно, имеет промытое русло стока. Амплитуда оползания составила 1-2 м. Свежесть деформаций подтверждается и крутым фронтальным уступом со следами свежего пересыпания рыхлого материала.

Оползни N3,4. На современном, образованном в 2001г. оползне N3 отмечаются свежие трещинные деформации и активное осыпание рыхлого материала на крутых участках надоползневого уступа и в бортах рвов, а также просадки и оползания блоков по трещинам растяжения. На древнем, но в течение последних 2-х лет активизировавшемся оползне N 4 отмечено оползание языка, что подтверждается зеркалами скольжения на подошве языка (азимут падения 120o и 210o , угол падения 10-25o ), мелким осыпанием аструктурных глыб во фронтальном уступе. Следует отметить, что направления зеркал скольжения близки к генеральному простиранию Курайского разлома, либо перпендикулярны нему.

Оползни N35, 36. На оползнях N35, 36, имевших признаки активизации в период наблюдений 2001-2003гг., отмечены свежие трещинные деформации, приуроченные, как правило, к ранее активизированным зонам, а также слабое оползание отдельных блоков по трещинам растяжения. На оползне N35 в момент обследования среди полностью покрытых льдом озерков и мочажин в присклоновой западине зафиксировано одно озерко без ледового покрова, а на берегу мелкие грифоны. Этот факт, скорее всего, фиксирует активное участие в питании озерка грунтовых напорных вод, и интересен, в первую очередь, тем, что выходы напорных вод появились после землетрясения и приурочены к участку аккумулятивного склона, расположенного относительно поймы р. Чуя более чем на 100 м выше.

Весьма примечательно, что сейсмогенные деформации, возникшие на обследованных оползнях после землетрясения, по своим параметрам и внешнему виду практически не отличаются от разрывных деформаций, наблюдаемых на Чуйском участке ранее, в период 2001-2003гг. При этом, большинство новых (сейсмогенных) деформаций имеют унаследованный характер и образовались на ранее активизировавшихся элементах оползней, расширив их.

Алтайское землетрясение подтвердило связь активизации оползневых процессов с возрастающей сейсмической активностью территории Юго-Восточного Алтая. Оползневые структуры в сейсмоактивной зоне являются наиболее чувствительными структурными элементами экзогенного рельефа и практически мгновенно реагируют на изменение глубинного состояния недр. Этот факт позволяет говорить о возможности пространственного прогноза сейсмической активизации территории на основе мониторинга экзогенных геологических процессов, и, в частности, на основе систематических наблюдений за оползневыми процессами.

Литература

  1. Гольдин С.В., Селезнев В.С., Еманов А.Ф. и др. Чуйское землетрясение и его афтершоки.
  2. Рогожин Е.А., Платонова С.Г. Очаговые зоны сильных землетрясений Горного Алтая в голоцене. Российская академия наук. Институт физики Земли им. Г.А. Гамбурцева -М: 2002