Котловина Байкала. Тектоника и сейсмичность

Вы здесь

Версия для печатиSend by emailСохранить в PDF

За последние 10–30 лет российскими и иностранными учеными получены новые данные о составе и строении осадков, заполняющих впадины оз. Байкал, соотношении рифтогенных структур со строением фундамента, по истории и кинематике рифтообразующих движений, эволюции рельефа и изменениях климата региона.

По геологическим и геофизическим данным установлено, что Байкальская рифтовая зона (БРЗ), протяженностью более 2000 км, относится к внутриконтинентальным зонам растяжения земной коры и расположена на сочленении двух контрастных по температурным и механическим свойствам литосферных мегаблоков: Сибирской платформы и Центрально-Азиатского подвижного пояса. Рифтовая система составлена из сложной последовательности впадин (15 отдельных впадин), разделенных поднятиями (межвпадинными перемычками) и ограниченных крупными тектоническими разломами, параллельными рифту, секущих рифт и свидетельствующих о сложнейшей истории растяжения рифта. Сибирская платформа является крупным и достаточно стабильным мегаблоком со слабой сейсмической активностью. Центрально-Азиатскому подвижному поясу свойственна рассеянная сейсмичность, свидетельствующая о мозаичном сочленении отдельных микроплит и блоков, располагающихся между тремя литосферными плитами – Индостанской, Евразийской и Амурской. Байкальская система рифтовых разломов и впадин характеризуется концентрированной сейсмичностью, тяготеющей к байкальским впадинам.

Современная кинематика рифтовых движений. На территории Монголо-Сибирского региона, включающей западную часть Байкальского рифта и сопредельные структуры, начиная с 2000 г. проводятся высокоточные геодезические спутниковые (GPS) измерения горизонтальных и вертикальных движений поверхности Земли. Региональная система GPS наблюдений насчитывает 50 пунктов регистрации, в том числе постоянно действующие: Улан-Удэ, Иркутск, Улан-Батор. В результате многолетних высокоточных измерений были выделены три главных направления тренда смещений литосферных масс относительно стабильной Сибирской платформы: 1) север–северо-восточное (на западе полигона); 2) северо-восточное и широтное (в центральной части), свидетельствующие о сближении Индостанской и Евразийской плит в новейшее время; 3) юго-восточное (азимут 135о), в котором смещается Амурская плита со скоростью от 1,5 до 6,9 мм/год. Малые скорости смещений отмечены для пунктов, расположенных вблизи Байкальской впадины, по мере удаления от осевой части рифта и приближения к Улан-Батору измеренные горизонтальные скорости нарастают, но направление движения сохраняется.

Разломная тектоника. Для Байкальской рифтовой системы принципиальное значение в структурном плане придается Главному Саянскому, Тункинскому, Приморскому, Баргузинскому, Кичерскому, Верхне-Муйскому, Кодарскому, Токкинскому и некоторым другим разломам. Большинство из выделенных разломов – структуры глубинного заложения. Степень влияния генеральных разломов в рифтогенезе определяется двумя обстоятельствами: масштабом развития разломов и возрастом их заложения и развития в течение значительного интервала геологического времени – от докембрия до кайнозоя включительно. (Рис. 3.9.)

Главный Саянский разлом считается основной и самой крупной разрывной структурой юго-западной ветви БРЗ. Разлом служит границей между блоковыми поднятиями Восточного Саяна и Шарыжалгайским выступом цоколя Сибирской платформы. Прослеженная длина разлома приближается к 1000 км; ширина разломной зоны колеблется от нескольких сотен метров до 7–8 км, а в западной части – до 50–60 км. Тункинский разлом в кайнозое развивался под воздействием рифтового поля напряжений, что определило значительную амплитуду вертикальных движений по нему.

Однако и для этого разлома заметно влияние регионального сжимающего напряжения, выразившееся в развитии сдвиговых и взбросо-сдвиговых деформаций. Почти во всех случаях разлом геоморфологически выражается как типичная сбросовая структура, хотя отмечается наличие и левосторонней сдвиговой составляющей. В целом Тункинский разлом классифицируется как сдвиго-сбросововая структура. Суммарная вертикальная амплитуда Тункинского разлома по анализу геоморфологических и других признаков составляет 300–400 м, из которых около 100 м приходится на южные склоны Тункинских гольцов. Величина горизонтальной составляющей имеет амплитуду смещения от нескольких сотен метров до километра.

Амплитуда не одинакова вдоль всего разлома и максимальна в его широтных отрезках, в мондинской и особенно в тункинской частях. Восточное окончание Тункинского разлома имеет минимальные вертикальную и сдвиговую компоненты смещения.

Рис. 3.9. Тектоническая схема Байкальской рифтовой зоны (по материалам С.И. Шермана, К.Г. Леви и др.)

I – Сибирская платформа; II – Центрально-Азиатский подвижный пояс. Рифтовые впадины: М – Муйская, Мк – Муяканская, ВМ – Верхнемуйская, ВА –Верхнеангарская, К – Кичерская, ЦБ – Ципо-Баунтовская, Б – Баргузинская, СБ – Северо-Байкальская, СрБ – Среднебайкальская, ЮБ – Южно-Байкальская, Тк – Тункинская, X – Хубсугульская, Д – Дархатская, Бл – Белинская. 1–4 – Региональные разломы: 2 – сбросы, 3 – взбросы и надвиги; цифрами в кружках обозначены разломы: 2 – Южно-Муйский, 3 – Северо-Муйский, 4 – Верхнемуйский, 5 – Муяканский, 6 – Верхнеангарский, 7 – Кичерский, 8 – Акитканский 9 – Ципо-Баунтовский 10 – Баргузинский, 11 – Приморский, 12 – Морской, 13 – Обручевский, 14 – Главный Саянский, 15 – Краевой, 16 – Тункинский, 17 – Байкало-Мондинский, 18 – Хубсугульский, 19 – Дархатский.

Приморский и Морской разломы, ограничивающие Южную и Среднюю Байкальские котловины с северо-запада, в структурном отношении входят в систему разломов Обручевского сброса. По материалам глубинных сейсмических зондирований, сброс рассекает литосферу со значительным смещением по ее подошве. Общая амплитуда уступа достигает 1500–1650 м, а максимальная глубина Байкала – 1630 м. В зоне сброса выявлены зияющие трещины растяжения, рвы и микрограбены северо-восточного и широтного простирания, указывающие на активное раскрытие разлома в плейстоценголоцене. Приморский разлом отчетливо проявляется в виде уступа рельефа вдоль западного побережья Байкала, а при геологическом картировании фиксируется мощной (300–800 м) зоной дробления. Длина разлома около 200 км. Максимальная высота уступа в рельефе достигает 600 м. Разлом определяется как взброс, азимут падения сместителя разлома около 140°, угол 65–70°. В кайнозойский период разлом развивался как правосторонний сбросо-сдвиг. Морской разлом от устья р. Бугульдейки под острым углом меняет направление и продолжается вдоль акватории до северо-восточного окончания Ольхонского горста. По всему протяжению разлом имеет четко выраженный сбросовосдвиговый характер подвижек с преобладающей амплитудой вертикальных движений (до 9 км с начала рифтинга).

Баргузинский разлом, общей длиной около 200 км, состоит из четырех кулисообразных отдельных ветвей. Мощность зоны разлома колеблется от нескольких десятков до сотен метров. Кайнозойская активизация Баргузинского разлома хорошо выражена в рельефе в виде ступенчатых (с перепадом высот до 200 м) уступов. Современная активность разлома подтверждается тяготением к нему эпицентров слабых землетрясений. По анализу всего комплекса диаграмм трещиноватости Баргузинский глубинный разлом для кайнозойского этапа развития классифицируется как правосторонний сдвиго-сброс.

Все крупнейшие региональные разломы Байкальской рифтовой зоны отличаются ярко проявленной кайнозойской активиазацией, считаются долгоживущими и заложены по древним разломным зонам. Кайнозойская активизация региональных разломных зон способствовала развитию Байкальской рифтовой системы. Трактовка движений по некоторым разломным зонам далеко неоднозначна. В частности, С.И. Шерман считает, что субширотные разломы имеют, как правило, наряду со сбросовой и левостороннюю сдвиговую компоненту, субмеридиональные и северо-восточные – правостороннюю.

Определения так называемых фокальных механизмов по сейсмограммам землетрясений позволяют восстановить тип подвижек, простирание и направление падения плоскости сейсмоактивных разрывов. По решениям фокальных механизмов землетрясений, выполненных В.И. Мельниковой, в разломных зонах центральной и северо-восточной частей Байкальской рифтовой системы преобладают растягивающие напряжения преимущественно СВ-ЮЗ направления, что создает условия для формирования сбросов. Вместе с тем в этой части имеются и механизмы с преобладанием сдвиговой компоненты, что может свидетельствовать о более сложном характере движений отдельных тектонических блоков. На юго-западном фланге зоны господствуют сдвиговые напряжения. Смешение разных типов подвижек отмечается в очагах землетрясений на западном окончании Южно-Байкальской котловины и захватывает систему Тункинских впадин.

Стадии развития рифта. Исследования состава и строения осадочного наполнения кайнозойских впадин позволяют выделить две стадии развития БРЗ. На ранней стадии, охватывающей период времени не менее 40–50 млн. лет, т.е. большую часть эволюции Байкальского рифта, происходил «медленный рифтинг», характеризующийся невысокой степенью растяжения и разрушения литосферы. Вертикальные движения были умеренными, воздымания плечей рифта – незначительными, а опускание впадин по скорости и амплитуде превосходило воздымание плечей в несколько раз.

Начало второй стадии развития – «быстрый рифтинг» – предполагается на границе миоцена и плиоцена (3 млн. лет назад). Эта стадия, характеризующаяся усилением растягивающих напряжений и ускорением тектонических движений, продолжается и поныне. Некомпенсируемое погружение Байкальской впадины привело к образованию самого глубокого в мире водного резервуара пресной воды, сменившего озерные водоемы малых и средних глубин предшествующей эпохи.

Некоторые исследователи выделяют не три (Южную, Среднюю и Северную), а только две одноранговые впадины: Южно-Байкальскую и Северо-Байкальскую, разделенные диагональной перемычкой в составе о-в Ольхон – подводный Академический хребет – Ушканий архипелаг. Селенгинская перемычка, разделяющая Южно-Байкальскую впадину на две равновеликие котловины, считается самым ранним и самым глубоким депоцентром с мощностью накопленных осадков до 10 км, преобразованными в плиоценчетвертичное время блоковыми движениями фундамента в сложную седиментогеннотектоническую форму. Северо-Байкальская впадина отличается от Южно-Байкальской ровным плоским дном, заметно меньшей плотностью тектонических разломов, их преобладающей СВ (40–45 о) ориентировкой и меньшей глубиной (920 метров против 1637 в Центральной и 1416 м в Южной котловинах озера). Сильная раздробленность ложа Южно-Байкальской впадины указывает на большую длительность хрупкого деформирования земной коры в изменившемся поле тектонических напряжений.

Противоречия моделей рифтогенеза. Несмотря на усилия исследователей, в геологической истории Прибайкалья многое остается неясным. Например, повышение скорости, по данным GPS, Амурской плиты на юго-восток по мере удаления от стабильной Евразийской противоречит модели активного Байкальского рифтинга, для которой были бы характерны максимальные деформации растяжения в осевой части рифта и их убывание к периферии, вплоть до появления сжимающей компоненты в направлении, поперечном простиранию рифтовых структур. Наблюдаемое же поле скоростей позволяет заключить, что растяжение на юго-восточной границе Сибирской платформы связано с юго-восточным движением Амурской литосферной плиты.

Энергетический источник и механизм этих смещений не вполне ясен. Идея о главенствующей роли Индо-Евразийской коллизии в формировании неотектонических структур Центральной Азии (Молнар и Тапонье) также не объясняет движения Амурской и Южно-Китайской литосферных плит. Прежде всего это касается исторического аспекта (обратили на это внимание Леви, Шерман) – начало активизации неотектониче-ских движений и заложение Южно-Байкальской впадины относят к палеоцену (Логачев и др.), т.е. ко времени, когда Индостан находился на достаточном удалении от Евразии и коллизионные процессы еще не начались. Модель противоречит и современной кинематике взаимодействия коллизионного фронта Евроазиатской и Индостанской плит: по данным GPS геодезии, не наблюдается сжатия поперек восточной границы Индостана, которое необходимо для объяснения восточного тренда смещения Южно-Китайской плиты. Восточный тренд Южно-Китайской плиты относительно Евразии может объясняться динамическим воздействием Западно-Тихоокеанской зоны субдукции на внутриконтинентальные массы.

В результате активной научной полемики крайние точки зрения начали сходиться.

Анализ новейшей структуры, данные о мощности земной коры и результаты сейсмической томографии пространства между Байкальским рифтом и Гималайским коллизионным фронтом свидетельствуют, что причины и энергетические источники кайнозойского рифтогенеза в Восточной Сибири следует искать не в противопоставлении местных и удаленных геодинамических процессов, а в их взаимодействии Шкала магнитуд Рихтера и сейсмические шкалы балльности. Для характеристики силы землетрясений используются шкала магнитуд Рихтера и описательные (полуколичественные) шкалы сейсмической балльности.

Шкала магнитуд Рихтера использует понятие магнитуды землетрясения – безразмерной величины, пропорциональной логарифму отношения максимальных амплитуд определенного типа волн данного землетрясения и некоторого стандартного землетрясения. Магнитуда связана логарифмической зависимостью с полной энергией землетрясения: с увеличением магнитуды на единицу энергия возрастает в 100 раз, т. е. при толчке с магнитудой 6 высвобождается в 100 раз больше энергии, чем при магнитуде 5, и в 10000 больше, чем при магнитуде 4.

Описательные шкалы сейсмической балльности (табл. 3.2.) используются для оценки интенсивности проявления землетрясений на поверхности. В России применяется 12-балльная шкала МSK-64 (Медведева–Шпонхойера–Карника), восходящая к шкале Меркали–Канкани (1902), в странах Латинской Америки принята 10-балльная шкала Росси–Фореля (1883), в Японии – 7-балльная шкала. Примерное соотношение между шкалой магнитуд Рихтера и отечественной шкалой MSK-64 показано в табл. 3.3.

Табл. 3.2. Сейсмическая шкала MSK-64 (схематизировано)

Интенсивность тем больше, чем ближе очаг расположен к поверхности, так, например, если очаг землетрясения с магнитудой М=8 находится на глубине 10 км, то на поверхности интенсивность составит 11–12 баллов; при той же магнитуде, но на глубине 40–50 км воздействие на поверхности уменьшается до 9–10 баллов.

Система сейсмологических наблюдений. Территория Прибайкалья наряду с другими высокосейсмичными областями (Средняя Азия, Тибет, Западно-Тихоокеанская окраина) входит в единый Центрально-Азиатский сейсмический пояс, развивающийся по активной шовной зоне Евразийской, Индостанской и Амурской литосферных плит. Сильнейшие землетрясения в Прибайкалье неоднократно происходили в прошлом, в том числе в 1742 г. и 1861–1862 гг. Первое из них современники назвали «великим трясением», а в результате второго, именуемого Цаганским, на месте пяти бурятских улусов в дельте р. Селенги образовался новый залив Байкала – Провал. При этом были погибшие и раненые люди, под воду ушло более 200 км² освоенных земель со многими постройками, инвентарем, большим количеством скота и сельскохозяйственными запасами. Без крова и имущества в январские морозы остались 1333 жителя потопленных улусов.

Табл. 3.3. Примерное соотношение магнитуды (по Рихтеру) и балльности (шкала МSК-64) в зависимости от глубины очага.

За минувшие полвека лет на территории Прибайкалья произошли три катастрофических и два 8-балльных землетрясения: Мондинское – 9 баллов по шкале МSK-64 (4.04.50 г.), Муйское – 10-11 баллов (27.06.57 г.), 8–9-балльное Среднебайкальское (30.08.59 г.), Южнобайкальское – 8 баллов (25.02.99 г.) и Кичерское – 8 баллов (21.03.99 г.).

При 9-балльном Мондинском землетрясении в мерзлом грунте возникли крупные трещины общей протяженностью до 2,5 км. Максимальная ширина трещин – 1–2 м, вертикальное смещение 0,3–0,8 м. В деревянных зданиях пос. Монды вывалились окна, рухнули печи. Из северных стен домов вылетели бревна, спящих сбросило с кроватей. Отмечались очень сильные вертикальные удары. Были сломаны вертикальные столбы на высоте 1–1,5 метра. Стоять на ногах при землетрясении было невозможно. Отмечена деформация ряжевых опор моста через р. Иркут.

Муйское землетрясение – единственное в бывшем СССР событие класса «мировых сейсмических катастроф». Землетрясение ощущалось на площади около 2 млн. кв.км; площадь же 5-балльных сотрясений составила 600 тыс. кв. км. Обвалы и осыпи наблюдались на площади 150 тыс. кв. км, на эпицентральных расстояниях до 350 км. Эффекты, соответствующие 8-баллам, имели место на удалениях до 150, а 6–7 баллам – на расстоянии до 500 км (Чита, Бодайбо) от эпицентра. Только отсутствие развитой инфраструктуры в регионе в те годы не привело к большим людским и материальным потерям.

Среднебайкальское землетрясение 30 августа 1959 г. проявилось с силой 8–9 баллов в селениях Малый и Большой Дулан, Энхалук, Сухая и Оймур, расположенных на восточном берегу Байкала вблизи эпицентра. В грунте образовались трещины, произошли грязевые извержения, полностью разрушились печи, повреждения получили бревенчатые срубы. Даже в г. Улан-Удэ, на эпицентральном расстоянии 95 км, отмечались повреждения отдельных каменных зданий.

Южнобайкальское землетрясение 25 февраля 1999 г. силой в эпицентре 8 баллов произошло в акватории Байкала, на удалении от больших городов: Иркутск – 82 км; Ангарск – 135 км; Улан-Удэ – 195 км. Макросейсмические 6–7-балльные эффекты проявились в населенных пунктах ближней зоны (Танхой, Выдрино, Кедровая, Листвянка, порт Байкал), где преобладали повреждения I-й, реже II-й степени (по шкале MSK-64): частичное и полное разрушение дымовых кирпичных труб, растрескивание печной кладки, оконных стекол, вскрытие антисейсмических швов, сквозные трещины в стенах кирпичных домов и т.п.

Эпицентр Кичерского землетрясения 21 марта 1999 г. располагался на расстоянии 25 км к юго-востоку от ж/д станции Кичера. Из-за сильнейших сотрясений почвы в первые же секунды вышли из строя линии электрои теплоснабжения. Возникла сильная паника, жители в большинстве покинули помещения, и многие не возвращались до утра. Ввиду того, что застройка ст. Кичера представлена брусовыми домами и кирпичными малоэтажными зданиями с сейсмостойким усилением на 9 баллов, повреждения в основном были I-й, реже II-й степени. Только в отдельных случаях сборно-щитовые дома получили более сильные повреждения – деформации стен, потолков, расстыковка швов и т.п. В районе п. Верхняя Заимка отмечены такие явления, как появление трещин в мерзлой земле, снижение уровня воды в Верхней Ангаре, обвалы и осыпи на горных склонах.

Рис. 3.10. Сейсмичность Байкальской рифтовой зоны за 1950–2007 гг. и наблюдательная сейсмологическая сеть Прибайкалья. Красные кружки – эпицентры землетрясений различной магнитуды; желтые квадраты – сейсмологические станции Байкальского Филиала Геофизической Службы СО РАН; желтые треугольники – сейсмостанции Селенгинской сети Бурятского Филиала Геофизической Службы СО РАН; ╨ – положение сейсмологического вибратора ЦВО-100.

Инструментальная сеть сейсмологических наблюдений организована в Прибайкалье после череды сильных землетрясений 50-х годов. Современный вид сейсмологическая сеть приобрела к 1962 году. К 1990 году в Прибайкалье уже работало 28 сейсмостанций, использовалась уникальная установка глубинных электрических зондирований «Полигон» для изучения глубинного состояния очаговых зон на Среднем Байкале, проводились опытные сеансы вибросейсмического просвечивания с помощью крупнейшего в мире 100-тонного сейсмического вибратора в г. Бабушкине.

Начиная с 1996 г. произошел переход сейсмологической сети на цифровую регистрацию (23 станции), образовалась и функционирует Селенгинская локальная сеть из 7 сейсмостанций (рис. 3.10.). С переходом на цифровую регистрацию ежегодно в пределах рифта фиксируется 5–8 тыс. тектонических землетрясений разной интенсивности, мониторинг которых предоставляет обширный материал для экспериментального изучения процессов деформирования геосред. Действующая сейсмологическая сеть, использующая радио и телефонную связь, электронную почту, позволяет получать оперативные данные о координатах и силе уже через 10–20 минут с момента землетрясения. Сбор полной информации осуществляется почтовой пересылкой компакт-дисков.

Оперативные сообщения о произошедших ощутимых событиях и изменениях сейсмического режима передаются в отдел мониторинга ГУ МЧС РФ и администраций Иркутской области и Республики Бурятия.

За последние 30 лет инструментальных сейсмологических наблюдений в Прибайкалье зарегистрировано свыше 60 тысяч землетрясений различной силы. Зоны очагов землетрясений располагаются в виде системы достаточно узких и протяженных полос вдоль геологической структуры – Байкальского рифта. На северовостоке выделяются две 9-балльные зоны: Баргузино-Верхнеангарская и Муйско-Ципиканская. Сейсмический процесс в последней носит роевой характер, т.е. землетрясения фиксируются практически непрерывно, без особо сильных толчков.

Повышенной роевой сейсмичностью, включая настоящий период, характеризуется перемычка между Среднеи Северобайкальскими котловинами – от о. Ольхон до п-ова Святой Нос. Наибольшую опасность представляет Средний Байкал, где 9-балльные зоны располагаются на линии дельты р. Селенги – о. Ольхон. Здесь, на северо-восточном окончании Селенгинской очаговой зоны, в 2006–2008 гг. зафиксирована не типичная для этого района область роевой сейсмичности. Повышенной сейсмической активностью за весь инструментальный период и длительной активизацией 1999–2008 гг. отличается Южный Байкал, где зоны очагов смещаются к юго-западной части акватории. Чуть менее активна система Тункинских впадин и Восточных Саян. Несмотря на устойчивый характер эпицентрального поля, опасность может представлять и «рассеянная сейсмичность» – приуроченная к слабопроявленным сейсмогенерирующим зонам на периферии рифта.

Состояние исследований по прогнозу землетрясений в Прибайкалье. Мировой опыт управления риском показывает, что проведение предупредительных мероприятий (прогнозирование сейсмической опасности, усиление и новое строительство сейсмостойких зданий и сооружений, подготовка населения, разработка мер мобилизационной готовности и др.) позволяет значительно смягчить последствия сильных и катастрофических землетрясений.

Под прогнозом землетрясений понимают определение места, времени и силы (магнитуды) землетрясения. По времени прогноз подразделяется на долгосрочный (на десятилетия вперед), среднесрочный (на годы вперед), краткосрочный (на дни–месяцы вперед) и оперативный (на минуты–часы вперед).

По мнению научного сообщества, проблема долгосрочного (десятилетия) прогноза землетрясений в виде карт сейсмического районирования различной детальности считается более или менее решенной. Краткосрочный прогноз места, интенсивности и времени (часы, минуты), за исключением весьма редких удачных случаев, при современном развитии теоретической и экспериментальной базы считается практически не реализуемым. Оперативный прогноз возможен при наличии базы данных по возможным региональным сценариям развития землетрясений и развернутой системы наблюдений в конкретной очаговой зоне.

Среднесрочный (годы) прогноз реально возможен и должен основываться на сети мультидисциплинарных мониторинговых наблюдений. В процессе подготовки землетрясения, как правило, прослеживаются следующие стадии: 1) рассеянного (диффузного) накопления дефектов, 2) роевой концентрации трещин вблизи будущего разрыва – кластеризации, 3) форшоковой активизации – резкого увеличения количества микроземлетрясений. Процесс подготовки из-за сложного взаимодействия геоблоков может иметь свои региональные особенности, которые определяют конкретный сценарий развития в различных очаговых зонах.

Первый, и, может быть, единственный, удачный прогноз сильных землетрясений зафиксирован в середине 70-х годов прошлого века, когда китайские ученые по наблюдениям за различными геофизическими полями за несколько дней до Хайченского землетрясения (04.02.1975, М = 7,3) сообщили о прогнозе властям. Своевременная эвакуация населения г. Хайчен минимизировала экономический и социальный ущерб землетрясения.

Исторические сведения по сейсмичности Прибайкалья свидетельствуют, что многие местные катастрофические землетрясения предварялись интенсивной сейсмической активизацией, что позволяет надеяться на успешное решение проблемы среднесрочного прогноза. Повышение чувствительности сейсмонаблюдений за счет локального уплотнения числа сейсмостанций, налаживание оперативной обработки сейсмограмм, создание набора сценариев сильных землетрясений Прибайкалья, контроль изменений напряженного состояния недр позволят эффективно планировать и реализовывать на основе разработки методики среднесрочного прогноза силы, места и времени землетрясений «адресные» мероприятия по снижению сейсмического риска.

Рис. 3.12. Фрагмент карты общего сейсмического районирования ОСР-97-А.

Специально для высокочувствительного сейсмического мониторинга наиболее опасных сейсмогенерирующих структур вблизи наиболее заселенных и развитых промышленных районов республики Геологическим институтом СО РАН (ГИН СО РАН) и Бурятским филиалом Геофизической службы (БурФ ГС СОРАН) создана уплотненная сеть сейсмических станций, получившая название «Селенгинской локальной сети». Геофизический полигон расположен в координатах 51.5°–53.0° с.ш.,105.0°–108.0° в.д. и включает мощный сейсмический источник ЦВО-100 (расположенный в местности Сухой ручей), 8 сейсмологических, 5 магнитовариационных станций, 3 эманометра радона, 1 гидротермальную скважину и др. оборудование.

В сети используются автоматические и малообслуживаемые типы цифровой регистрирующей аппаратуры (сейсмостанции «Байкал» и «Дельта-Геон», магнитовариационные станции, эманометры и др.), функционирующие в режиме круглогодичных наблюдений. Сейсмологические наблюдения сопровождаются активными вибросейсмическими просвечиваниями недр, контролирующими сейсмическими волнами зарождение и рост трещин в вероятных очагах землетрясений. Прием вибросигнала происходит на сети сейсмологических станций, удаленных на 58–256 км от вибратора, в окрестностях г. Бабушкина (станция «Сухой ручей»). Общая площадь, охваченная вибросейсмическим мониторингом, превышает 20 000 кв. км.

В условиях происходящей в Прибайкалье геодинамической активизации увеличение представительности сейсмологических наблюдений позволило отследить отдельные этапы развития Селенгинской аккомодационной зоны и переход ее в современное метастабильное критическое состояние, а применение технологии вибросейсмического мониторинга – выявить аномалии сейсмических скоростей в области подготовки местного землетрясения. Полученные экспериментальные результаты подтверждают возможности геофизического мониторинга процессов подготовки землетрясений в разных объемах сейсмогенерирующей среды.

Важным звеном в оценке долгосрочной сейсмической опасности является сейсмическое районирование. В зависимости от задач, степени детальности и масштаба исследований сейсмическое районирование дифференцируется на три уровня: общее сейсмическое районирование (ОСР, масштаб 1:5 000 000–1:2 500 000); детальное сейсмическое районирование (ДСР, масштаб 1:500 000–1:100 000); сейсмическое микрорайонирование (СМР, масштаб 1:25 000 и крупнее).

Предыдущие карты общего сейсмического районирования территории бывшего СССР (1937, 1957, 1968 и 1978 гг.) строились на экспертных оценках и не отличались высокой надежностью. Ряд сильных землетрясений конца семидесятых–девяностых годов (Газли, Спитак, Нефтегорск и др.) произошли в районах, сейсмичность которых по карте СР-78 не превышала 7 баллов.

Новая карта ОСР-97 создана на принципиально новой методологической основе с использованием геоинформационных технологий и включает комплект из трех новых карт ОСР-97 (А, В, С), отражающих различную (10%, 5% и 1%) вероятность возможного превышения расчетной сейсмической интенсивности (в баллах шкалы MSK-64) в течение 50 лет. Карта ОСР-97-А (массовое строительство) соответствует 10%-ной вероятности превышения (или 90%-ной вероятности не превышения) расчетной интенсивности в течение 50 лет. Карта ОСР-97-В (объекты повышенной ответственности: школы, больницы и т.п.) соответствует 5%-ной вероятности превышения (или 95%-ной вероятности не превышения) расчетной интенсивности в течение 50 лет. Карта ОСР-97-С (особо ответственные сооружения: АЭС и другие экологически опасные объекты) соответствует 1%-ной вероятности превышения (или 99%-ной вероятности не превышения) расчетной интенсивности в течение 50 лет. Карта ОСР-97-А рекомендована для использования в строительстве объектов непродолжительного срока службы и не представляющих угрозы для человеческой жизни; карта ОСР-97-В – для массового гражданского и промышленного строительства; карта ОСР-97-С – для особо ответственных сооружений (АЭС, крупные гидротехнические сооружения, экологически опасные объекты и т.п.).

Рис. 3.13. Сейсмотектонические условия. Атлас «Байкал». Москва, 1993 г.

Источник: Байкал: природа и люди : энциклопедический справочник / Байкальский институт природопользования СО РАН ; [отв. ред. чл.-корр. А. К. Тулохонов] – Улан-Удэ : ЭКОС : Издательство БНЦ СО РАН, 2009. – 608 с.: цв. ил.

Сейсмичность территории

Территория Байкальской котловины является чрезвычайно опасной в сейсмическом отношении, требующей обязательных антисейсмических мероприятий. В настоящее время на территории Прибайкалья действуют около 30 сейсмических станций Байкальского и Бурятского филиалов Геофизической службы СО РАН. В соответствии с картой общего сейсмического районирования ОСР-97-В (рис. 2.4) территория оз. Байкал и Прибайкалья относится к 10-балльной зоне интенсивности сотрясений (шкала MSK-64)2.

Рис. 2.4. Фрагмент карты общего сейсмического районирования.

Штриховкой показаны зоны интенсивности сотрясений на средних грунтах в баллах шкалы MSK-64 (вероятность превышения расчетной интенсивности в любом пункте зоны в течение 50 лет составит 5 %, что соответствует среднему периоду Т = 1000 лет повторяемости таких событий)

Анализ пространственного размещения эпицентров землетрясений позволил выявить сложную мозаичную структуру поля их расположения1. Наиболее активные сейсмические процессы приурочены к четко выраженным линейным областям, преимущественно ориентированным по простиранию рифтовой зоны в направлении северо-восток – юго-запад. Было установлено, что высокая сейсмичность наблюдается в зонах наибольших напряжений, приуроченных к концам разломов, узлам их пересечений, либо местам резкого изменения их простирания.

Наиболее высокой плотностью эпицентров в пределах котловины озера обладают два обособленных участка: один – между дельтой р. Селенги и о. Ольхон, другой – к юго-западу от п-ва Святой Нос.

Наряду с этим, отмечаются районы (например, к западу от юго-западной оконечности оз. Байкал, к северу от п-ва Святой Нос), где наблюдается дефицит сейсмической активности. Не выделяются в общем сейсмическом поле и районы крупных палеосейсмодислокаций. Г. Ф. Уфимцев (1996) особо отмечает несоответствие сейсмической активности Байкальской котловины и ее тектоники. Наиболее тектонически активный в позднекайнозойское время западный борт Байкальского грабена является сейсмически спокойным.

При этом к тектонически более спокойному восточному борту приурочены мощные сейсмические явления, а также выходы термальных вод.

В настоящее время в пределах Байкальской рифтовой системы и ее горного обрамления отмечается более 3000 сейсмических толчков ежегодно. При этом, с повышением чувствительности приборов, постоянно увеличивается количество регистрируемых слабых землетрясений (магнитуда M

Подавляющая часть фиксируемых землетрясений относится к разряду чрезвычайно слабых (M 6,0 (К > 15) для Прибайкалья классифицируются как опасные, способные повлечь за собой значительные человеческие жертвы и материальный ущерб 3. За последние 2–3 столетия в пределах БРЗ отмечено около 30–40 сильных землетрясений с М ≥ 6,0, а с учетом палеоземлетрясений, данные о которых получены на основе изучения палеосейсмодислокаций, это количество может быть удвоено.

Так, за период 1994–2007 гг. в пределах акватории озера и его центральной экологической зоны было зафиксировано около 800 землетрясений энергетического класса более 8,0. Из них только в 15 случаях сотрясения были ощутимыми (М > 4,4; К > 12,0), включая одно землетрясение с магнитудой 5,6 (К = 14,6) 25 февраля 1999 г. в центральной части южного Байкала (http://www.seisbykl.ru/modules.php?name=Data&da=1).

По глубине расположения гипоцентров землетрясения Байкальской рифтовой зоны относятся к числу верхнеи среднекоровых. Расчеты показывают, что сейсмически наиболее активен диапазон глубин 10–25 км 4. Подошва сейсмоактивного слоя, соответствующая уровню, выше которого сосредоточено 90 % очагов, располагается на глубине 26–27 км; 95 % уровень залегает на 30 км. Верхняя часть геологического разреза в пределах котловин представлена осадочными отложениями и, соответственно, является малопрочной средой, не способной выдерживать напряжения, достаточные для возникновения сильных землетрясений. 

Приведем параметры некоторых макросейсмических проявлений в пределах Байкальской котловины.5

Наиболее сильное землетрясение в пределах впадины оз. Байкал произошло 27 июня 1742 г. Эпицентр располагался в районе Южного Байкала, магнитуда ориентировочно составила 7,7, интенсивность сотрясений в эпицентре – около 10 баллов. В «Каталоге землетрясений Российской Империи» содержится следующее описание: «…в городе Иркутске, в первом и третьем часах дня было земли великое трясение, от которого в соборной церкви каменной с одной главы крест сломило… Звон колокольный во время землетрясения был сам собою… А у обывательских домов все трубы рассыпались, а печи тоже все повредило».

Наиболее катастрофичным по своим последствиям является Цаганское землетрясение, произошедшее 12 января 1862 г. Это землетрясение является первым, последствия которого изучались учеными Сибирского отделения Императорского Русского географического общества. Магнитуда его составила 7,5, а интенсивность сотрясений в эпицентре – 10 баллов. В результате землетрясения под воду ушла территория площадью около 230 км2; образовался новый залив – Провал. Первые толчки Цаганского землетрясения были отмечены еще вечером 10 января, 11 января произошло довольно сильное землетрясение, а наиболее сильные, основные толчки последовали 12 января. В «Иркутской летописи» приводится следующее описание: «…После сильного подземного гула были такие колебания земли, что люди и скот не могли держаться на ногах, а 20-пудовые бочки с рыбою перекатывались во дворах с одного конца на другой. В земле образовались щели, из которых шла вода с илом, из колодцев выбрасывало илистую воду на сажень вышины… В Кударе купол церкви обрушился во внутрь храма, а из образовавшихся в земле трещин выброшенный песок выбивал половицы в избах, и вода затопила землю на поларшина.
Чрез образовавшиеся трещины во льду Байкала затоплена водою Цаганская степь с пятью населенными улусами, в коих было 310 домов и 357 деревянных юрт, местность которой осела… Люди заблаговременно спаслись, так как вода прибывала постепенно целые сутки…». Интенсивность сотрясений в Иркутске оценена в 8 баллов.

В XX в. наиболее интенсивным землетрясением в пределах акватории Байкала было Среднебайкальское землетрясение 29 августа 1959 г. Его магнитуда составила 6,8, а интенсивность сотрясений в эпицентре – 9 баллов. Эпицентр располагался на расстоянии около 20 км к северу от залива Провал. В течение 7 часов после основного удара Иркутской сейсмостанцией было зарегистрировано 104 повторных толчка, общее же число повторных толчков за три последующих месяца превысило 700, а до мая 1960 г. инструментально было зарегистрировано более 1200 толчков. В эпицентре произошло опускание дна озера на 10–15 м.

Сильно пострадали строения на юго-восточном берегу озера.

В Иркутске интенсивность сотрясений составляла 6–7 баллов.

Наиболее сильным из последних макросейсмических событий является землетрясение 27 августа 2008 г. Его магнитуда составила 6,2, а интенсивность сотрясений в эпицентре – 8 баллов.

Эпицентр располагался на расстоянии около 10 км к северу от пос. Утулик. Рассчитанная длина образовавшегося разрывного нарушения в очаге составила около 27 км, а амплитуда смещения – около 30 см. Данное землетрясение располагается в зоне подводного продолжения Главного Саянского разлома.

Наиболее сильно толчки проявились в г. Слюдянка, пос. Култук, пос. Ангасолка, где наблюдались массовые разрушения печных труб, печей, образование трещин в стенах домов. Практически все обвалы, камнепады и оползни приурочены к склонам карьеров, дорожных врезок и насыпей. Были зафиксированы трещины и смещения грунта в дорожных насыпях с зиянием до 10 см и  протяженностью до 350 м. 

Источник: Байкаловедение : учеб. пособие / Н. С. Беркин, А. А. Макаров, О. Т. Русинек. – Иркутск : Изд-во Ирк. гос. ун-та, 2009.

Есть ли проявления глобальной тектоники на Байкале?

Корни тектонических нарушений под котловиной Байкала уходят в глубину до верхней мантии. Об этом свидетельствуют глубокофокусные землетрясения в зоне Байкальского рифта. Протяженность сейсмически активной зоны, которую называют еще Байкало-Хубсугульской, более 2,5 тыс. км. Кроме того, к этой же зоне относятся прилежащие области к востоку и западу от основного разлома с множеством почти параллельно расположенных котловин байкальского типа. Поэтому тектоника в районе Байкала может быть отнесена к глобальной.

Что такое разломы земной коры и есть ли они на Байкале?

Нарушения ее целостности во всей толще, от поверхности до верхней мантии. На Байкале — это Байкальский рифт, или Байкало-Хубсугульский разлом.

Кто впервые высказал идею о тектоническом происхождении Байкала?

Академик И. Г. Георги, работавший в 1772—1773 гг. вместе со своим спутником Лебедевым в составе экспедиции, руководимой академиком П. С. Палласом. Он побывал во многих районах озера и в итоге этих исследований пришел к выводу о том, что котловина Байкала возникла в результате действия тектонических сил.

Источник: Галазий Г.И. Байкал в вопросах и ответах. – Иркутск: Восточно-Сибирское книжное издательство, 1987. – с. 167

 

Сейсмичность на Байкале

Байкальский регион имеет высокую сейсмичность — это одна из наиболее сейсмически активных внутриконтинентальных областей планеты. Сильные землетрясения происходят с периодичностью: 7 баллов - 1-2 года, 8 баллов -5 лет. Всего за последние 30 лет на территории Прибайкалья произошло семь 9—10-балльных землетрясений. В 1862 г. при десятибалльном землетрясении в северной части дельты Селенги ушел под воду на глубину 8 м участок суши площадью 200 км2 с 6 улусами, в которых проживало 1300 человек, никто не пострадал, но образовался новый залив Провал. В августе 2008 г. вблизи Байкальска произошло землетрясение силой в эпицентре 8,5-9 баллов. В последние годы (2002-2006 гг.) в Прибайкалье регистрируется более 8—9 тыс. слабых и сильных землетрясений в год. Ученые образно называют Байкал «древним темечком Азии».

Оперативную информацию о землетрясениях можно получить на сайте Байкальского филиала ГС СО РАН: www.seis-bykl.ru.

Источник: Волков, С. По Байкалу / Сергей Волков. – М. : АСТ : АСТ Москва, 2010. – 568 с.

Читайте в Иркипедии

Термины

  1. Геоморфологическое строение побережья озера Байкал
  2. Палеогеография и биота Байкальского региона в позднем кайнозое
  3. Динамика изменений берегов
  4. Инженерно-геологические условия побережья
  5. Из истории становления метеослужб
  6. Поверхностные воды
  7. Подземные воды
  8. Гидрогеохимический режим подземных вод
  9. Потепление климата и поверхностный сток
  10. Почвы
  11. Растительный мир
  12. Грибы и лишайники
  13. Высшие растения
  14. Растительность Прибайкалья

Другие ресурсы

  1. Байкальская рифтовая зона
  2. Факторы геологического строения, состава и обводненности пород
  3. Байкал. Геология // Галазий Г. И. Байкал в вопросах и ответах
  4. Геологическая история и формирование месторождений
  5. Геологические исследования Байкала и Байкальского рифта

Литература

  1.  Инженерная геология Прибайкалья / под. ред. Г. Б. Пальшина. – М. : Наука, 1968. – 191 с.
  2. Зорин Ю. А. Новейшая структура и изостазия Байкальской рифтовой зо-ны и сопредельных территорий / Ю. А. Зорин. – М. : Наука, 1971. – 168 с.
  3. Дмитриев Г. А. Темпы и типы осадконакоплений в оз. Байкал / Г. А. Дмитриев, Э. М. Колокольцева // Донные отложения Байкала. – М. : Наука, 1970. – С. 69–80.
  4. Нагибина М. С. Формация и тектоника мезозойских прогибов Монголо-Охотского пояса // Тектоника Сибири. – Т. 1. – Новосибирск : Изд-во АН СССР, 1962. – С. 264–275.
  5. Лапердин В. К. Сейсмотектонические предпосылки прогноза экзодина-мических процессов на юге Сибири / В. К. Лапердин, Е. Н. Алтухов // Прикладная геоморфология и неотектоника юга Восточной Сибири : тез. докл. – Иркутск, 1988. – С. 59–60.
  6. Сейсмическое районирование Восточной Сибири и его геолого-геофизические основы / под ред. В. П. Солоненко. – Новосибирск : Наука, 1977. 303 с.
  7. Подход к оценке опасности сильного землетрясения в зоне Главного Са-янского разлома по данным GPS-геодезии и палеосейсмологии / В. А. Саньков [и др.] // Геология и геофизика. – 2004. – № 11. – С. 1369–1376
  8. Задонина Н. В. Динамика временных вариаций интенсивности опасных природных процессов. Анализ временных рядов / Н. В. Задонина. – Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 2007. – 102 с.
  9. Будз М. Д. Курумы хребта Хамар-Дабан и особенности гидротермического режима / М. Д. Будз, О. Л. Рыбак // Вопр. геологии Прибайкалья и Забайкалья. – Вып. 3 (5). – Чита, 1968. – С. 90–94.
  10. Будз М. Д. Сели / М. Д. Будз, В. И. Астраханцев // Инженерная геология Прибайкалья. – М. : Наука, 1968. – С. 108–111.

Ссылки

  1. Байкальский филиал Геофизической службы: официальный сайт
  2. Лунина О.В. Разрывная тектоника Прибайкалья на позднекайнозойском этапе развития земной коры
  3. ФССОБ: официальный сайт

Примечания

  1. Сейсмическое районирование Восточной Сибири и его геолого-геофизические основы / под ред. В. П. Солоненко. – Новосибирск : Наука, 1977. – 302 с.
  2.  Для характеристики силы землетрясений широко используются такие понятия,как магнитуда, энергетический класс и балльность. Магнитуда (М) землетрясения является условной мерой энергии, выделившейся из очага землетрясения в виде сейсмических волн. Максимальные зарегистрированные на Земле землетрясения имеют магнитуду до 8,9. Энергетический класс (К) – это другая условная характеристика величины землетрясения, эквивалентная магнитуде и варьирующая в диапазоне значений от 1 до 18–20. В Байкальском регионе для пересчета магнитуд в значения энергетических классов К также приняты формулы Т. Г. Раутиан: К = 4 + 1,8 М при К 14. Балльность – это характеристика силы землетрясения, устанавливаемая только при ощутимых подземных толчках в каждом конкретном пункте на поверхности земли по описательной и, как правило, не инструментальной шкале (шкала MSK-64). Диапазон значений составляет от 1 до 12 баллов.
  3.  Соболев Г. А. Перспективы прогноза землетрясений // Проблемы геофизики XXI века. – М. : Наука, 2003. – Кн. 2. – С. 158–179.
  4.  Локализация землетрясений и средние характеристики земной коры в некоторых районах Прибайкалья / Н. А. Гилева [и др.] // Геология и геофизика. – 2000. – Т. 41, № 5. – С. 629–636.
  5.  Сильные землетрясения [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://www.seis-bykl.ru/modules.php?name=Seismo_vz (17.08.2008).

Выходные данные материала:

Жанр материала: Термин (понятие) | Автор(ы): Составление Иркипедии. Авторы указаны | Источник(и): Иркипедия. Использованы материалы иркутского делового журнала «Капиталист» | Дата публикации оригинала (хрестоматии): 2014 | Дата последней редакции в Иркипедии: 27 марта 2015

Примечание: "Авторский коллектив" означает совокупность всех сотрудников и нештатных авторов Иркипедии, которые создавали статью и вносили в неё правки и дополнения по мере необходимости.

Материал размещен в рубриках:

Тематический указатель: Байкал | Физическая география и геология Байкала