Введение
27 сентября на территории Кош-Агачского района произошло сильное землетрясение (магнитуда М=7.5), которое произвело значительные разрушения в селах Бельтир, Чаган-Узун, Ортолык, Курай, Акташ. 9-14 октября 2003 г. в районе землетрясения работала экспедиция ГАГУ, которая в частности, произвела географическое описание последствий землетрясения, GPS-привязку мест нарушений, ландшафтно-климатические исследования в районе землетрясения. Были произведены измерения уровня радиационного фона, содержания ртути в воздухе, а также магнитного поля и его вариаций. Всего было выполнено около 2000 измерений. В приэпицентральной зоне были взяты пробы воды и грунта. В данной работе приводятся результаты измерений геофизических полей, сделанные участниками экспедиции.
Вариации магнитного поля в районе землетрясения
Измерения полного вектора индукции магнитного поля проводились при помощи пешеходного квантового магнитометра ММП-303. Географическая привязка мест измерений производилась при помощи GPS "Garmin". В пяти пунктах измерялись вариации магнитного поля, обычно в течение часа. При этом измерения проводились раз в 10, 5 или 1 минуту. В четырех случаях были обнаружены вариации магнитного поля в виде всплесков, (см. рис.1). Амплитуда вариаций, видимо, зависела от расстояния до эпицентра, и так как во время экспедиции толчки происходили в районе Актру, здесь и зарегистрированы наиболее сильные вариации (во время измерений с гор сходили лавины, вызванные толчками). Вечерние вариации наблюдались на фоне понижения магнитного поля со скоростью около 8 нТл/час, начинающегося около 20:45 и, видимо, связанного с суточной вариацией (показано пунктиром на рис 1в) Интересно, что знак вариаций по разную сторону от Северо-Чуйского хребта, где располагался эпицентр, менялся на противоположный: в Курае и Актру поле убывало, а в Бельтире росло. Это свойство, если оно подтвердится, при достаточно частой магнитометрической сети может позволить локализовать источник вариации. Пока неясно, связаны ли вариации с моментами толчков или предшествуют им: для этого слишком мало информации.
Таблица 1
Характеристики импульсных вариаций магнитного поля в эпицентральной зоне
| N п/п | Место | Географическая высота, м | Широта | Долгота | Дата | Время | Амплитуда, нТл |
| 1 | близ с. Курай | 1556 | 50,24498 | 87,90048 | 09.10.03 | 23:15-23:35 | -40 |
| 2 | Актру | 2128 | 50,08546 | 87,78021 | 10.10.03 | 12:27-13:07 | -224 |
| 3 | р. Куюктанар | 1671 | 50,15640 | 88,30777 | 10.10.03 | 20:45-21:30 | - |
| 4 | Бельтир, в доме | 11.10.03 | 20:50-22:00 | 15 | |||
| 5 | Бельтир, оз. Огырак-Кель | 1961 | 49,97926 | 88,16037 | 12.10.03 | 19:55-21:20 | 15 |
Рис. 1. Вариации магнитного поля, зарегистрированные в районе землетрясения. Вечерние вариации наблюдались на фоне понижения магнитного поля со скоростью около 8 нТл/час, начинающегося в 20:45 и, видимо, связанного с суточной вариацией (показано пунктиром на рис 1в). Стрелочками на рис.1в показаны моменты ощутимых толчков.
Магнитный профиль вдоль восточного борта оползня в Арха-Узюк
Вдоль восточного борта оползня в долине р. Талтуры (ур. Арха-Узюк) был снят магнитометрический профиль с шагом между измерениями около 14 м (10 пар шагов). При обработке результатов был обнаружен рост магнитного поля с увеличением высоты (см. рис.2). Этот рост, видимо, связан с влиянием коренных пород, слагающих хребет. После вычитания поправки за высоту был получен профиль аномального поля (рис. 3) Отрицательные аномалии на профиле оказались связаны с наличием трещин. Интересно, что трещина в районе пункта 205, где наблюдается сильная отрицательная аномалия, была закрытой, лишь при анализе фотографий оползня было замечено, что в эту точку выходит продолжение разрыва глубиной более 10 м, отделяющего от склона большой блок, который пока не сполз вниз. Таким образом, анализ магнитных аномалий позволяет выявлять и скрытые в глубине сейсморазрывы.
Рис. 2. Зависимость магнитной индукции от географической высоты места. Явно прослеживается рост магнитного поля с темпом прироста 0,41 нТл/м.
Рис. 3. Профиль магнитных аномалий вдоль восточного борта оползня в Арха-Узюк. Произведено вычитание поправки на высоту рельефа. Шаг между пунктами - около 14 м.
Магнитные аномалии, связанные с трещинами
После выявления убывания магнитного поля над трещинами при прохождении маршрута была произведена детальная микросъемка трещины в Арха-Узюк и позднее - сейсмотрещины на водоразделе р. Елангаш и р. Чаган-Узун (плато Ада-Кель). Обе трещины заложены в рыхлом осадочном чехле. В первом случае ширина трещины составляла около 0.5 м, глубина - 4м, во втором - от 0.2 до 1 м при глубине до 2м (на измеренном участке). Трещина на Ада-Кель в дальнейшем расширялась до 2-3 м при глубине до 7м (в этой части микросъемка не делалась). На рис. 4 приведены усредненные профили магнитного поля в окрестности трещин. Видно, что над трещиной наблюдается "магнитный провал", а на расстоянии 2 м от оси начинается некоторое повышение магнитного поля. Тонкими кривыми на рисунке показано отклонение верхнего и нижнего пределов в разбросе данных. Меньшая гладкость профиля в Ада-Кель, заметная на рисунке, видимо, связана с большей неоднородностью трещины там. В Арха-Узюке было проведено разовое измерение зависимости магнитного поля внутри трещины от глубины опускания датчика (см. рис.5) - поле при этом убывало.
Рис. 4. Магнитные аномалии вблизи трещин
Рис.5. Вертикальный профиль магнитного поля в трещине: зависимость поля от глубины опускания прибора. Хорошо заметен спад поля c градиентом 13 нТл/м.
Особенности GPS-приема в зоне сейсмических нарушений
При прохождении маршрута было замечено, что вблизи трещин GPS-приемник "теряет" спутники. Это явление может быть вызвано повышенной концентрацией ионов, возникающих благодаря истечению радона. При камеральной обработке данных эта неуверенность GPS-приема проявлялась в искривлении линии маршрута, сливании точек или их излишней разреженности. Для проверки этой гипотезы были рассчитаны измеренные расстояния между пунктами, затем учтена его зависимость от приращения высоты между пунктами (в гору шаг короче) и построен профиль ошибок GPS вдоль восточного борта разлома. Оказалось, что существует корреляция между ошибкой измерения и аномальным магнитным полем на участке вдоль борта оползня (точки 128-190). Коэффициент корреляции Кендалла между ошибкой расстояния и аномальным полем, смещенным на два пункта, принимает значение τ =-0,18 при уровне значимости p=0.04. Таким образом, можно предположить, что источником ошибок являлся фактор, связанный с трещинами. Смещение, видимо, вызвано ветром, сносящим ионы от трещин.
Рис.6. Профиль ошибок измерения расстояния между пунктами dr(N), углов поворота между отрезками профиля и усредненного по трем точкам аномального поля dT. Индукция аномального поля для приведения к масштабу рисунка разделена на 5.
Существует предположение, что аномалии импульсного электромагнитного излучения являются следствием измения условий распространения электромагнитных волн. При этом, в процессе подготовки землетрясения изменяется уровень ионизации над эпицентральной областью, что в свою очередь влияет на интенсивность распространяющихся через эпицентральную область электромагнитных волн. В рамках таких представлений получают объяснение случаи "исчезновения" сигнала от спутника [Мигунов, Соболев, Хромов, 1984].
Существовали и другие признаки повышенной ионизации воздуха, связанной с сейсмодислокациями. В долине реки Талтуры отмечались необычные для этого региона туманы. Их образование можно объяснить тем, что при повышенной концентрации ионов облегчается конденсация воды. Измерения гамма фона вблизи каналов грифонов и в сейсморазрывах давали слегка повышенные значения (15-20 мкР/ч при фоновых 9-13 мкР/ч), что, видимо, связано с активностью радона. Между тем, прямые измерения эквивалентной равновесной объемной активности радона и торона в воздухе при помощи радиометра аэрозолей РАА-01 (прибор любезно предоставлен радиологической лабораторией РесЦГСЭН) результата не дали - уровни активности были ниже порога измерения. Возможно, это связано с тем, что прибор предназначен для измерений в помещениях, где радиоактивные эманации накапливаются, а наши измерения проходили на открытом воздухе.
Измерения содержания газообразной ртути в воздухе
Измерения содержания газообразной ртути в воздухе проводились при помощи переносного газортутного анализатора АГП-01, любезно предоставленного "Алтай-гео". Измерения проводились в режиме поиска. Так как прибор потребляет много электроэнергии, неудобен в переноске, объем работ был невелик. Результаты приведены в табл.2. Обращает на себя внимание повышенный на фоне других результат измерений на Актру. Это, видимо, связано с его относительно близким расположением с Чаган-Узунским ртутным месторождением, и тем, что измерения проводились вблизи эпицентров толчков, происходящих в это время.
Таблица 2
Результаты измерения содержания газообразной ртути
| N п/п | Место | Номер пункта | Географическая высота, м | Широта | Долгота | Дата | Время | Содержа-ние ртути, пг/л | Гамма-фон, мкР/ч |
| 1 | Актру | 9 | 2128 | 50,08546 | 87,78021 | 10.окт | 13:20 | 59 | 10 |
| 2 | трещина по дороге на Актру | 10 | 1909 | 50,12877 | 87,80317 | 10.окт | около 14:30 | 5 | |
| 3 | трещина по дороге на Актру | 11 | 1515 | 50,17289 | 87,89135 | 10.окт | около 16:00 | 0 | |
| 4 | Курай, трещина на болоте | 12 | 1466 | 50,22993 | 87,92377 | 10.окт | около 16:30 | 19 | |
| 5 | Куютканар | 13 | 1671 | 50,1564 | 88,30777 | 10.окт | 20:30 | 25 | 7 |
| 11.окт | 8:10 | 19 | 10 | ||||||
| 6 | Чуйский тракт, между Куютканаром и Чаган-Узуном, трещина | 1673 | 50,11595 | 88,34686 | 11.окт | 10:20 | 0 | 6 | |
| 7 | Чаган-Узун | 16 | 1668 | 50,10231 | 88,37014 | 11.окт | 10:39 | 0 | 7 |
| 8 | Арха-Узюк | 153 | 2159 | 49,95696 | 88,0797 | 12.окт | 11:00 | 0 | 12 |
Выводы
- В эпицентральной зоне измерениями квантового магнитометра ММП-303 были зарегистрированы всплески магнитного поля длительностью до 10 минут. Данное явление требует дальнейшего исследования.
- Над сейсморазрывами (в том числе и над скрытыми) были обнаружены отрицательные магнитные аномалии амплитудой до 100 нТл.
- Радиационный фон в Бельтире во время работы экспедиции был в пределах нормы. Легкое повышение гамма фона (до 15-20 мкР/ч) отмечено вблизи каналов грифонов.
Благодарности
Экспедиция ГАГУ благодарна за помощь в работе Якояковой И.Б. - депутату Кош-Агачского района от с.Бельтир, Кыдатову Р. Ч. - главе администрации с.Бельтир, Якоякову Б.С., Тадыровой А. К., Обухову И.П. (радиологическая лаборатория РесЦГСЭН), Кац В.Е. ("Алтай-Гео")