книги / Опасные геоморфологические процессы и риск природопользования

Опасные геоморфологические процессы в зонах активных разломов - локальный уровень

ликтовый рельеф

ными в среднем и раннем плейстоцене. Те же разломы, которые не проявили признаков активности в четвертичном периоде, могут быть исключены из даль­ нейшего рассмотрения как безопасные при сооружении трубопровода.

Предполагаемые амплитуды и скорости смещений, а также кинематика изу­ ченных разломных зон представлены в табл. 4.6. Среди изученных разломов представлены только сбросовые и сдвиговые кинематические типы, причем го­ лоценовая активизация доказывается однозначно только у сбросовых разломов. Для этой группы разломов была рассчитана скорость тектонических смещений, отнесенная ко всему периоду голоцена (последние 11 500лет). По показателю скорости можно судить об относительной активности этих разломов. Так, наибо­ лее активным по этому параметру является разлом 4-1 в районе пос. Тыреть, ско­ рость тектонических смещений по которому составляет 5,2 мм/год. Несколько меньшими скоростями обладают разломы в долинах р. Биликтуйка (3,9 мм/год), р. Илга (3,1 мм/год) и р. Ноты (2,6 мм/год). Эти три разлома были активизирова­ ны в современный или исторический период. Еще три разлома имеют меньшие

141

• За период голоцена для разломов, возраст последней активизации которых не старше голоцена.

скорости смещений: в притоке долины р. Черный Ключ (2,1 мм/год), в правом борту долины р. Унга (1,3 мм/год), в распадке в долине р. Белая (0,6 мм/год). Эти разломы активизировались в голоцене.

Амплитуды тектонических смещений вдоль других разломов скоррелиро­ вать между собой очень трудно, поскольку невозможно определить хотя бы от­ носительно промежуток времени, за который эта амплитуда могла накопиться. Более того, для целой группы разломов (2-1, 5-1, 10-1, 11-2, 11-3, 13-2) в результате как натурных, так и дистанционных исследований вообще никаких геоморфоло­ гических реперов не обнаружено, так что судить об амплитуде смещений в их зонах невозможно. Сам по себе этот факт очень показательный и может служить дополнительным свидетельством того, что данные зоны разломов не активизиро­ вались в четвертичном периоде.

4.1.4. Интегральная оценка геоморфологической опасности активных разломов

Для интегральной оценки степени современной геоморфологической опас­ ности зон изученных активных разломов предпринята их типизация на основе двух групп критериев: 1) натурные геоморфологические; 2) дистанционные гео­ морфологические и ландшафтные. Первая группа критериев учитывает все заре­ гистрированные в полевых условиях проявления опасных геоморфологических процессов и явлений: оползни, блоки отседания, рвы, деформации террас и т. п.

142

Опасные геоморфологические процессы в зонах активных разломов — локальный уровень

Таблица 4 .7

Развитие современных опасных геоморфологических процессов и явлений (зарегистрированных в полевых условиях)

Вторая группа критериев учитывает все элементы рельефа и в целом ландшафта, которые дешифрируются на крупномасштабных топографических картах и спектрозональных космических изображениях и имеют отношение к разломной тектонике: спрямленные морфологические элементы, изменение характера рас­ тительности, антропогенных составляющих ландшафта (сельскохозяйственных, техногенных и др.), цветовые вариации пойменно-долинных ландшафтов, расти­ тельных сообществ, склонов, водоразделов и т. д.

Результаты полевых структурно-геоморфологических наблюдений в зонах активных разломов сведены в табл. 4.7. В ней отражены все зарегистрированные опасные геоморфологические процессы и явления: оползни, блоки отседания, осыпи, плановые деформации, деформации техногенных элементов ландшафта идр.

Сумма баллов, отражающая общее количество опасных геоморфологичес­ ких процессов в зоне разлома, являлась первым индикатором современной гео­ морфологической опасности этого разлома для проектируемой трассы газопро­ вода Ковыкта —Саянск —Иркутск. В табл. 4.7 сведены только те процессы и явления, которые, во-первых, обусловлены современными геодинамическими процессами в зонах активных разломов, во-вторых, могут представлять реальную опасность для проектируемого трубопровода.

В результате проведенного анализа выделены три генерации зон активных разломов по степени геоморфологической опасности при максимальной сумме

143

Глава 4

Таблица 4.8

Типизация разломов по степени геоморфологической опасности (на основе натурных геоморфологических критериев)

баллов, равной семи: 1) опасные —сумма баллов 3 и более; 2) потенциально опас­ ные —сумма баллов 1 —2; 3) неопасные —сумма баллов 0, т. е. в натурных (поле­ вых) условиях опасные геоморфологические процессы или явления в зоне разло­ ма не обнаружены (табл. 4.8).

Вторым индикатором позднеплейстоцен-голоценовой и современной геодинамической активности разломов являлась сумма баллов, полученная в ре­ зультате оценки дистанционных критериев их геоморфологической опасности (табл. 4.9).

Вкачестве критериев в табл. 4.9 сведены следующие показатели.

1.Спрямленные элементы естественного ландшафта, которые могут под черкивать линии разломных сместителей. Они отделялись от спрямленных эле­ ментов антропогенного ландшафта, которых очень много в районе исследований:

Таблица 4.9

144

Опасные геоморфологические процессы в зонах активных разломов — локальный уровень

границы пахотных земель, линейные сооружения в виде дорог, ЛЭП, трасс тру­ бопроводов, траншеи, насыпи и т. п., границы искусственных водоемов, лесных рубок, терриконов и др.

2.Резкие перегибы и плановые деформации различных элементов геомор­ фологического ландшафта в основном в зонах сдвиговых разломов.

3.Резкие границы сопряжения спектров цвета, которые не встречаются на окружающей территории и, следовательно, являются нетипичными для регио­ нальной ландшафтной ситуации.

4.Резкие сгущения изогипс рельефа на крупномасштабных топографичес­ ких картах, особенно в случае одновременной их прямолинейности и контраст­ ности с окружающими ландшафтами.

5.Контакты резко отличных друг от друга ландшафтов в том случае, если та­ ковое отличие или контрастность обусловлены литологическими и морфогенети­ ческими условиями, а не природно-климатическими изменениями.

6.Контакты ярусов рельефа, так как они являются главными точками и ли­ ниями изменения энергетики рельефообразующих процессов и характера массо- и энергопереноса в ландшафте.

7.Деформации антропогенных элементов ландшафта в том случае, если до­ казана естественная природа этих деформаций.

На основе анализа табл. 4.7 также выделены три генерации зон разломов по степени геоморфологической опасности при максимальной сумме баллов, рав­ ной семи: 1) опасные —сумма баллов 4 и более; 2) потенциально опасные —сум­ ма баллов 2 —3; 3) неопасные —сумма баллов 0 —1 (табл. 4.10). Некоторое смеще­ ние (на 1 балл) градации геоморфологической опасности в сторону повышения суммы баллов связано с тем обстоятельством, что в предыдущем случае (см. табл. 4.5, 4.6) анализировались прямые критерии активности разломов, которые зафиксированы в натурных условиях и являются явным указанием на их актив­ ность. Поэтому достаточно одного критерия, чтобы выразить беспокойство по поводу возможной активности разлома и его геоморфологической опасности.

Вданном же случае дистанционные критерии не являются прямым указанием на активность разломов и, более того, не свидетельствуют однозначно именно о современной активности разлома (активность может быть и голоценовой и даже позднеплейстоценовой).

Для оценки интегральной степени геоморфологической опасности разло­ мов данные из табл. 4.6 и 4.8 были просуммированы и сведены в табл. 4.11. Вдан­ ном случае также выделены три генерации зон разломов по степени интегральной геоморфологической опасности при максимальной сумме баллов, равной четыр­ надцати: 1) опасные —сумма баллов 7 и более; 2) потенциально опасные —сумма баллов 4—7; 3) неопасные —сумма баллов 0 —3. Активный разлом считался опас­ ным с геоморфологической точки зрения, если как минимум половина изучен-

145

Глава А

ных натурных и дистанционных геоморфологических критериев указывает на его активность. Отсутствие критериев вообще либо наличие всего одного дис­ танционного (непрямого, косвенного) критерия активности позволяет считать разлом неопасным. Промежуточное положение среди этих категорий занимают разломы с потенциальной геоморфологической опасностью.

В группу потенциально опасных разломов попали активизированные в тече­ ние плейстоцена, за исключением разломов в долине р. Унга (4-2) и в распадке в долине р. Белая (11-1), последняя активизация которых была возможна в раннем голоцене. Амплитуды смещений по этим разломам определены более или менее однозначно, но они не могут быть скоррелированы между собой, так как остает­ ся открытым вопрос, к какому геологическому временному отрезку следует их относить. Тем не менее, наличие определенного числа натурных и дистанцион­ ных геоморфологических критериев их активности, а также геоморфологичес­ ких реперов, фиксирующих плейстоценовые подвижки, позволяет отнести эти разломы к потенциально опасным для газопровода. На них следует обратить вни­ мание при проектировании трассы.

В группу опасных разломов вошли все те, которые были активны в совре­ менный и исторический период или, по крайней мере, в течение голоцена (раз­ лом 15-1). Все эти разломы имеют сбросовую кинематику, для них рассчитаны амплитуды и скорости тектонических смещений за период голоцена (табл. 4.12).

Наиболее опасным из разломов в табл. 4.12 является разлом в долине р. Биликтуйка (13-1), в зоне которого обнаружено пять прямых натурных и шесть дис­ танционных косвенных критериев современной, голоценовой и позднеплейсто­ ценовой активности. Скорость тектонических смещений в его зоне составляет

146

Опасные геоморфологические процессы в зонах активных разломов - локальный уровень

*Экспертные оценки на основе анализа всего полученного материала.

3,9 мм/год, что несколько меньше скорости смещений в зоне разлома в притоке долины р. Унга. Однако для разлома 13-1, исходя из общей геоморфологической ситуации, следует прогнозировать нарастание тектонической активности, а для разлома 4-1 тектонический режим в ближайшем будущем останется стабильным. Разлом в долине р. Ноты занимает в настоящий момент второе место по степени интегральной геоморфологической опасности, но энергетика геодинамических процессов в его зоне, по-видимому, уже исчерпала себя, поэтому в ближайшее время прогнозируется снижение его активности. Разлом 4-1 в долине р. Унга единственный из изученных разломов, который деформирует современные тех­ ногенные образования (асфальтное покрытие на автомобильной трассе М-53), причем эти деформации носят перманентный характер, поскольку ремонт ас­ фальтного дорожного полотна производится каждые несколько лет. Более того, в зоне разлома 4-1 в 1993 г. произошла авария (разрыв трубы) на магистральном нефтепроводе Омск—Ангарск, в том числе из-за действия тектонических сме­ щений в зоне активного разлома 4-1. Все три разлома (13-1, 7-1, 4-1) являются ак­ тивными на современном этапе, поэтому при прокладке трубопровода необходи­ мо обратить внимание прежде всего на эти зоны разломов.

В зоне разлома S2 в долине р. Илга не зарегистрировано современных гео­ морфологических следов тектонических движений, тем не менее в исторический период (последние 2500 лет) разлом однозначно проявлял активность, на что ука­ зывают деформации и существенная перестройка структуры пойменно-террас­ ного комплекса в долине р. Илга, который закончил формироваться к рубежу суббореального и субатлантического периодов голоцена (около 2500лет назад). Разлом 15-1 в долине притока р. Черный Ключ также вызывает серьезные опасе­ ния. Несмотря на то, что в его зоне зафиксированы геоморфологические следы только голоценовых тектонических движений (И 500 —2500лет назад), сущест­ вует много косвенных критериев его активности. Более того, в зоне разлома 15-1 зафиксирована деформация поверхности эскарпа возрастом 500 —600 лет, хотя плоскость деформации и перпендикулярна плоскости основного сместителя са­ мого разлома.

147

Глава 4

Таким образом, в равнинных геоморфологических условиях возможны про­ явления геоморфологической опасности со стороны зон разломов, которая вы­ ражается прежде всего в активизации опасных геоморфологических процессов. По этой причине 5 из 20 изученных разломов на юге Сибирской платформы на Иркутско-Черемховской равнине являются объектами повышенного внимания при строительстве коридора трассы и прокладке трубы газопровода Ковытка — Саянск—Иркутск, так как представляют для них реальную геоморфологическую опасность. В аспекте проведенного моделирования типов структур опасных гео­ морфологических процессов [Кузьмин, 20076] в случае строительства трубопро­ вода следует определить для этих опасных зон разломов спектр и тип структуры процессов.

4.2. Опасные геоморфологические процессы в горных районах

4.2.1. Опасные геоморфологические процессы в зонах активных разломов в районе Саяно-Шушенской ГЭС (Западный Саян)

Горные районы традиционно считаются местами высокой геоморфологи­ ческой опасности [Лебедева, 1995; Ласточкин, 2002; Кузьмин, 2004а; Асоян, 2007] за счет высокой геодинамической активности земной коры, особенно в зонах разломов.

На карте активных разломов для района Саяно-Шушенской ГЭС вся их со­ вокупность была разбита на четыре группы: 1) подтвержденные структурно-гео­ логическими методами; 2) подтвержденные геоморфологическими методами; 3) подтвержденные топографическими методами; 4) предполагаемые (рис. 4.5). Первые две группы составляют разломы, несущие геоморфологическую опас­ ность, остальные —нет.

Составленная карта и полевые структурно-геологические и геоморфологи­ ческие исследования показали, что в позднем кайнозое активизировались как крупные региональные (Борусский, Кандатский, Саяно-Минусинский), так и ло­ кальные разломы изученной территории [Шерман и др., 1996; Кузьмин, 1998а]. Зоны крупных разломов активизированы частично, на отдельных сегментах по простиранию.

В зоне регионального Борусского разлома активизирован локальный участок протяженностью 24 км с левосдвиговым смещением до 3000 м. Длина других ак­ тивных локальных разломов (сегментов) не превышает 10 км и в среднем состав­ ляет 2—5 км, при этом амплитуда горизонтальных смещений по ним достигает первых сотен метров. Отмечаются локальные активные сбросы с амплитудой до 100 м. В целом в зоне Борусского разлома фиксируются две сопряженные систе­ мы локальных сдвиговых разломов: первая простирается на 40 —50° и представ­ ляет собой обновленные в позднем плейстоцене —голоцене плоскости древнего Борусского разлома, вторая система простирается на 140—150° и является, веро­ ятно, позднекайнозойской по возрасту заложения. На юго-восточном склоне хр. Борус по обеим системам отмечаются горизонтальные смещения, выражаю­ щиеся в поперечном выдвижении бортов долин с амплитудой до 60 м. В местах пересечения локальных разломов речными долинами в последних формируются котловины со значительно более тонкодисперсным аллювием и выполаживанием продольного профиля рек. По отдельным локальным сместителям в зоне Бо­ русского разлома происходили, видимо, и взбросовые перемещения, о чем сви­ детельствуют резкие перепады в продольном профиле русел рек, выражающиеся в образовании водопадов высотой до 3 м, однако дистанционными методами та­ кие локальные разломы обнаружить не удалось.

148

Рис. 4.5. Карта-схема активных разломов в районе Саяно-Шушенской ГЭС.

Активные разломы по степени геоморфологической опасности: 1 — подтвержденные струк­ турно-геологическими наблюдениями; 2 — подтвержденные геоморфологическими наблюде­ ниями; 3 —подтвержденные анализом и дешифрированием топографических карт и космо­ снимков. Кинематические типы разломов: 4 — сдвиги; 5 — сбросы; 6 — надвиги и взбросы. Другие обозначения: 7 —предполагаемые активные разломы; 8 —створ плотины Саяно-Шу­ шенской ГЭС; 9 — амплитуда горизонтальных смещений по разломам за позднеплейстоценголоценовое время, м; 10 — амплитуда вертикальных смещении по разломам за поздне- плейстоцен-голоценовое время, м; 11 — границы зон крупных региональных разломов (1 — Саяно-Минусинского, 2 —Кандатского, 3 —Борусского).

149

Глава А

В зоне регионального Кандатского разлома позднекайнозойские горизон­ тальные перемещения по отдельным разрывам достигали первых сотен метров, а наиболее крупный сегмент имеет амплитуду сдвиговых смещений до 1500 м. Сле­ ды вертикальных перемещений в зоне разлома зафиксированы в виде локальных сбросов (амплитуды достигают 150 м) и надвигов (амплитуды не установлены), усложняющих внутреннее строение зоны разлома. Зона этого разлома представ­ ляет наибольший интерес, поскольку непосредственно в ее границах располага­ ется плотина Саяно-Шушенской ГЭС, а локальный сегмент протяженностью около 8 км имеет амплитуду позднеплейстоцен-голоценовых смещений до 1500 м. Этот сегмент несколько ниже плотины ГЭС по течению р. Енисей сочленяется с другим локальным сегментом, кинематика и амплитуды смещений которого не установлены, но его активное функционирование подтверждено непосредствен­ но структурно-геологическими наблюдениями. В 500 —800 м ниже плотины про­ исходит сочленение трех разломных сегментов протяженностью до 7 —9 км, под­ твержденных кроме геоморфологических также и структурно-геологическими данными, что не может не вызывать волнений о безопасности плотины СаяноШушенской ГЭС и прилегающих поселков.

В зоне регионального Саяно-Минусинского разлома отчетливо проявлен в рельефе вертикальный взбросовый компонент позднекайнозойских тектоничес­ ких движений. Он не зафиксирован дистанционными методами геоморфологи­ ческого анализа, но в полевых условиях подтверждается как структурно-геоло­ гическими, так и геоморфологическими наблюдениями. Здесь в месте сочлене­ ния Минусинской котловины и хр. Западный Саян формируется предгорный уступ. Локальные сдвиговые разломы дают амплитуду левосторонних перемеще­ ний от нескольких десятков до сотен метров и имеют в совокупности кулисооб­ разное строение, которое и является главным свидетельством левого сдвига по Саяно-Минусинскому разлому. По другим более мелким разломам исследуемой территории также происходили позднеплейстоцен-голоценовые тектонические подвижки. Амплитуда горизонтальных перемещений достигает 1600 м, а верти­ кальных (главным образом взбросов) составляет от 50 до 200 м. Локальные сдви­ ги северо-западной ориентировки имеют преимущественно правосторонний знак, а северо-восточной —левосторонний знак смещения. Отмечаются также локальные сбросы, которые в совокупности с левым сдвигом образуют "пуллапарт" структуры.

Общий анализ локальных разломов независимо от их положения в зонах крупных региональных разломов показал, что направление по простиранию 140—150° ярко проявлено по ручьям Карлова, Солонечный и Черемуховый, кото­ рые расположены в непосредственной близости от плотины ГЭС. В долине руч. Карлова на левом борту в обнажении делювиальных осадков, перекрываю­ щих осадки невысокой террасы, встречены линзы слабоокатанного пролюви­ ального грубого дресвяно-щебнисто-глыбового материала толщиной до 0,6 м и протяженностью до 15 м, которые могли накапливаться после резких гравитаци­ онных или сейсмогенных подвижек, о которых свидетельствует хорошо выра­ женный уступ на склоне долины высотой до 3 м, а также само перекрытие гру­ бым пролювием тонкодисперсных аллювиальных отложений пойменно-долин­ ного комплекса.

В долине руч. Солонечный было задокументировано активное разрывное нарушение с простиранием на 60°. Здесь коренные породы (главным образом сланцы) надвинуты под крутым утлом 70 —75° на молодые, переслаивающиеся

150