НАЗАД

Морозова А.С.

О НОВОМ МЕТОДЕ КОСВЕННОГО ГЕОЛОГИЧЕСКОГО ДАТИРОВАНИИЯ ПАЛЕОСЕЙСМОДИСЛОКАЦИЙ

Институт земной коры СО РАН, г. Иркутск (ИЗК СО РАН), e-mail: iemelyan@crust.irk.ru

До настоящего времени нет достаточных сведений о том, как происходит процесс захоронения следов сильных землетрясений в виде сейсмогенных трещин, называемых сейсмодислокациями.

Углубленное изучение процесса захоронения палеосейсмодислокаций позволит более точно оценить параметры землетрясений √ их интенсивность, морфогенетический тип, энергетический уровень. Особенно важна оценка возраста древних сейсмических событий для учета повторяемости сильных землетрясений, эпизодов сейсмической активности. Проблема возраста древних землетрясений решается при помощи тренчинга [5,6] (trench √ канава), т. е. вскрытия сейсмодислокации на глубину и абсолютном датировании разными способами слоев в разрезах осадочных толщ, перекрывающих палеосейсмодислокацию или затрагиваемых ею. Определение возраста погребенных почв и других видов осадков позволяют датировать сейсмодислокации, а, следовательно, и палеоземлетрясения. К сожалению, традиционные способы датирования палеоземлетрясений (радиоуглеродный, дендрохронологический, лихенометрический, палеонтологический и археологический методы) не всегда и не везде достаточно эффективны, поэтому и была начата разработка метода косвенного датирования палеосейсмических событий [2]. Этот метод основан на косвенных параметрах, связанных с процессами седиментации и динамикой захоронения следов сильных палеоземлетрясений.

Основной целью работы является попытка на основе комплексной инженерно-геологической оценки грунтов: состава, микроструктуры, физических и физико-химических свойств проследить их эволюцию и выделить признаки разновозрастности почв, а также вычислить скорости накопления осадков, перекрывающих сейсмогенные трещины. Эта оценка включает данные по гранулометрическому составу с расчетами коэффициентов микроагрегатности, содержанию гумуса, водорастворимых солей, карбонатов, аморфных форм полуторных окислов и кремнезема, подвижных окислов кремния и алюминия, обменной способности, реакции среды, потерям при прокаливании и показателям физического состояния - плотности, пористости, степени водонасыщения, пластичности, набухания и седиментационного объема почв [1,3]. При исследовании микроструктур почв использовался расчетный метод ╚структурных диаграмм╩, основанный на сравнительном анализе гранулометрического состава с различными способами подготовки к анализу [4]. Предварительные результаты выполненных исследований указывают на почвообразовательные процессы аккумулятивного свойства, которые приводят к минеральному (например, карбонатизация) и органическому (гумусонакопление) преобразованию состава почвы во времени. Была сделана попытка выделить единый показательный набор ╚грунтоведческих╩ параметров-критериев разновозрастных образований, что, в свою очередь, позволит получить дополнительную информацию при оценке сейсмического риска территории. Для этого использовались материалы комплексной оценки свойств грунтов (полевые и лабораторные исследования) на участках развития сейсмогенных деформаций. В качестве примера приведена таблица критериев различия деформированных (вовлеченных в сейсмические события) погребенных почвенных горизонтов (I) по сравнению с их современными аналогами (II) для зон Болнайской (Северная Монголия) и Малиновской (юг Красноярского края) сейсмодислокациий.

Наиболее наглядно полученные группировки образцов выделяются по емкости катионного обмена, определяющей коллоидно-химическую активность и чувствительность почв к изменениям среды, по коэффициенту свободы тонкодисперсной фазы, характеризующей активность глинистой фракции, по потери при прокаливании, указывающей на общее содержание углерода и химически связанной воды, а также по гигроскопической влажности, характеризующей физически связанную воду. По результатам анализов можно сделать следующие предварительные выводы: у более древних почвенных горизонтов в целом увеличивается содержание фракции ? 0,001 мм и величина потерь при прокаливании, а также резко возрастает емкость катионного обмена и гигроскопическая влажность.

ТАБЛИЦА 1

Примечание: Еоб √ емкость катионного обмена грунта, мг-экв. на 100 г в-ва; F6 √ коэффициент свободы тонкоглинистой фракции (? 0,001 мм), %; п.п.п. √ потери при прокаливании, %; Wг √ гигроскопическая влажность, %.

При исследованиях условий захоронения палеосейсмодислокаций, сформировавшихся в различных ландшафтно-климатических условиях, важно обращать внимание на оценки скорости накопления осадков разного материала √ почвы, супеси, суглинки, глины. При этом необходимо достаточно точно знать скорость формирования тестовых разрезов, что и повлияло на создание тестовой шкалы седиментации (ТШС). На основании использования шкалы можно получить предварительные оценки скорости, а, следовательно, и возраста дислокаций на месте прохождения канав, т.е. в полевых условиях [2].

Скорость накопления различных типов осадочных слоев легко установить, если мы знаем мощность слоя и время, за которое он сформировался. На рис.1 в качестве примера приведен график, построенный для Торской серии сейсмодислокаций, разрезы которых и условия захоронения сопровождались отбором проб на определение абсолютного возраста изученных при проходке траншей.

С помощью полученных уравнений возможно рассчитать средние скорости захоронения погребенных почв под суглинистыми отложениями. В нашем примере скорость будет составлять порядка 0,17 мм/год.

При использовании тестовой шкалы седиментации (ТШС), в случае с одной из захороненных почв Малиновской сейсмодислокации, наши расчеты составили порядка 8500 тыс. лет, результат абсолютной датировки возраста пробы оказался чуть выше - 9620+/-150 тыс. лет.
 
 
Рисунок 1. Связь глубины залегания слоев и их возраста (по 14 С), установленная при изучении разрезов траншей в палеосеймодислокациях в Торской впадине Байкальской рифтовой зоны.
 

Таким образом, знание условий захоронения и скорости седиментации в разных ландшафтно-климатических зонах позволяет оценивать возраст палеосейсмодислокаций с ошибкой порядка 10-20%, что вполне приемлемо для ╚немых╩ толщ разрезов траншей (отсутствует материал для датирования).

В соответствии с вышесказанным, на данном этапе исследований, можно сделать следующий вывод: разрабатываемый метод позволяет существенно повысить точность и оперативность в определении возраста палеосейсмодислокаций, а также понизить финансовые и трудовые затраты.

Литература

1. Ломтадзе В.Д. Физико-механические свойства горных пород. Методы лабораторных исследований. Л., Недра, 1990, 327 с.
2. Морозова А.С. О геологическом датировании палеосейсмодислокаций в Прибайкалье // Строение литосферы и геодинамика. Материалы научной конференции (24-28 апреля 2001 г.) Иркутск, 2001 г, С.107-108.
3. Рященко Т.Г., Акулова В.В. Проблемы лессоведения юга Восточной Сибири и сопредельных территорий (опыт регионального анализа) // Лессовые просадочные грунты: исследования, проектирование и строительство (докл. пленарного засед. Междунар. науч.-практ. конф.) Барнаул, 1997, С. 26-45.
4. Рященко Т.Г., Акулова В.В. Грунты юга Восточной Сибири и Монголии. Новосибирск, Изд-во СО РАН, 1998, 156 с.
5. Чипизубов А.В., Смекалин О.П. Палеосейсмодислокации и связанные с ними палеоземлетрясения по зоне Главного Саянского разлома Геология и геофизика, 1999, Т. 40, ╧ 6, С.936-947.
6. Andrews D.J., Hanks T.C. Scarp degreded by linear diffusion: inverse solution for age. J. Geophys. Res.,1985,90:10193-10208.

НАЗАД