Фотоальбом к статье “Геофизические исследования Правобережных оползней”
Международная научно-техническая конференция
«Сарезскому озеру – 100 лет»
г.Душанбе. 27-29 сентября 2011 г.
Устный доклад. 30 мин.
«Геофизические исследования Правобережных оползней»
Л.П.Папырин
Москва, Россия.
Аннотация
В 1967 году Управление геологии Таджикской ССР впервые получило возможность нанять вертолет для обследования селеопасности высокогорных озер. При осмотре района Сарезского озера геологи института ВСЕГИНГЕО (А.И.Шеко и А.М.Лехатинов) и Южной гидрологической экспедиции Таджикского управления геологии, обнаружили на правом берегу озера на высоте 4000-4300 м трещины длиной до 2-х километров и пришли к выводу, что они являются реальными предвестниками схода грандиозного оползня. Для проверки сведений о громадном оползне в августе 1967 года на Сарез была направлена государственная комиссия во главе с академиком В.В.Пославским. Она подтвердила наличие опасности [14].
В 1983-1985 годах на Правобережном склоне Памирской партией Южной геофизической экспедиии п.о.Таджикгеология были выполнены уникальные сейсмические исследования. Аналогичных сейсмических исследований в высокогорных условиях до последнего времени не проводилось. В 1986 году на Правобережном склоне была пробурена скважина, которая подтвердила результаты сейсморазведочных работ.
Ключевые слова: сейсморазведка, продольные и не продольные системы наблюдений, накопительные сейсмостанции, сарезская свита, палеогеновая интрузия, консенквентный оползень, сейсмологические швы, сейсмические толчки при столкновении литосферных плит, грандиозные оползни и формирование поверхностей их смещения.
1. Причины возникновения грандиозных оползней в Центральной части Памира. Во всех построениях глобальной тектоники исследуемый район представляется зоной столкновения двух крупнейших литосферных плит – Индийской и Евразиатской. а между основными плитами помещаются две меньшие буферные плиты – Персидская и Синцзянская [2, 9].
Столкновение этих плит вызывает слабые, часто повторяющие сейсмические события (толчки) на большой глубине. Не вдаваясь в детали глубинного строения и тектонических особенностей этого региона, следует отметить, что именно эти слабые сейсмические толчки вызывают формирование большого количества грандиозных оползней. При более сильных землетрясениях подготовленные оползни смещаются. Из представленных сейсмологических данных ясно, что в западной части Сарезского озера (на глубине 100-200 км, рис 4-1) пересекаются два крупных глубинных региональных тектонических нарушения или два сейсмических шва (по Г.А.Гамбурцеву [4,5]). Субширотный шов проходит по южному склону хребта Музкол между его водоразделом и Рушано-Пшартским региональным разломом. На рис.№4-2 изображены грандиозные оползни в зоне пересечения сейсмических структур.
Северней хребта Музкол находится Гударинский интрузивный массив. Участок пересечения сейсмических швов точно совпадает с обнаженной интрузией палеогеновых гранитов в центре ниши оползня Мургаб.
Правобережный и Усойский разрывы четко выделяются по материалам магнитной съемки. По отношению к глубинным тектоническим нарушениям они являются структурами 5-го или 6-го порядка.
По этим новейшим разломам в палеогене произошло внедрение апофиз Гударинской интрузии в более древние отложения сарезской свиты (С1-2sr). (Прим. № 1,2,3) Именно тогда были заложены условия для возникновения грандиозных оползней. Повышенная сейсмическая активность способствовала формированию поверхностей их смещения. Можно предположить, что механизм этого влияния заключается в следующем. При глубинном сейсмическом толчке упругие колебания по монолитным породам апофизы интрузии за счет более высокой скорости сейсмических волн достигают верхних частей разреза быстрей, чем по вмещающим породам. На контакте гранитов и вмещающих пород выделяется энергия, которая идет на разрушение вмещающих пород в зоне контакта. После частичного их разрушения и снижения скоростей этот процесс ускоряется. Такой же процесс происходит на границе монолитных (Vp=6500 м/сек и выше) и перекрывающих их уже разрушенных пород (Vp=4000 м/сек и менее). Т.е. рядом со скоростной преломляющей границей формируется поверхность смещения – тонкий слой интенсивно разрушенных пород. Постоянное сейсмическое воздействие ускоряет этот процесс и формирование оползня. Не исключены случаи, когда при интенсивном сейсмическом воздействии поверхность смещения будет подготовлена за короткое время или даже мгновенно. Это приводит к тому, что в районе еще не вскрытой интрузии начинает формироваться грандиозный консеквентный оползень. Вероятнее всего, размеры и морфология интрузии определяют параметры подготовленных ими оползней. В результате длительного сейсмического воздействия быстрее будут подготовлены к смещению те участки и поверхности, где отмечается более высокий градиент скоростей упругих колебаний. (Прим.№4) Глубинные гравитационные деформации склона – трещины бокового отпора, возникающие при углублении долины реки Мургаб, также имеют место на Правобережных оползнях. Но энергия сейсмических колебаний, выделяющаяся на контактах монолитных (Vp=6500м\сек и выше) и разрушенных пород (Vp=4000 м\сек. и менее), во много раз ускоряет процесс развития грандиозного оползня с большой глубиной захвата склона. (Прим.№5) Поверхность смещения такого оползня предлагаю называть сейсмогенерированнной (т.е. образовавшейся в результате многократного воздействия слабых сейсмических толчков), а сам оползень сейсмогенерированным (а не сейсмогенным).
Правобережный оползень. Сейсморазведка 1983-1985 годов. Сейсмические измерения выполнялись с помощью новейших в то время портативных цифровых сейсмостанций СНЦ-1 и Талгар-3 [11, 12, 13].
Верхняя часть разреза на всех профилях изучалась с помощью системы продольных наблюдений способом обращенного годографа. Эта система позволяла проследить целевую преломляющую границу до глубин 150-200 метров. При большей глубине до целевой границы применялась не продольная система наблюдений, которая давала возможность проследить эту границу до глубин 300-350 метров. Поэтому самая верхняя часть участка отработана по системе продольных наблюдений, средняя и нижняя по системе продольных и не продольных наблюдений. На профиле 15 целевую преломляющую границу удалось проследить с помощью обеих систем наблюдения, что дало возможность проконтролировать точность определения глубины при не продольных наблюдениях. Погрешность определения не превышала 5%. (Прим. № 5 и № 6)
Сейсмические материалы в 1983-1985 года обрабатывались по общепринятой [6] в то время методике обработки: построение годографов первых вступлений и фаз преломленных волн; определение средних и кажущихся скоростей; построение разностных годографов; определение граничных скоростей, параметров t0, глубин до преломляющих горизонтов, а затем получение преломляющих границ методом полей времен. Обработка материалов вспомогательных профилей для не продольных наблюдений; построение наблюденных и расчетных годографов не продольных наблюдений; вычисление параметра tо; вычисление глубин до основного преломляющего горизонта; построение преломляющих границ методом полей времен; построение итоговых сейсмогеологических профилей по результатам продольных и не продольных наблюдений.
На исследованном участке после обработки сейсморазведочных материалов в 1986 году было выявлено четыре преломляющих границы (поверхности) – границы разрыва сплошности. Первая из них соответствует подошве поверхностных предельно разрушенных отложений (Vг1 = 1000-2000 м/с, V1 менее 1000 м/с). 2-я (Vг2= 2000-4000 м/с) и 3-я (Vг3=4000-5000 м/с) – границам раздела сплошности в верхней части оползня. 4-ая (Vг4=6500 м/с) – кровле коренных пород и поверхности смещения оползневого массива. В верхней части склона (от нижней трещины и выше) на ПР 2 и ПР 13, отмечены аномально высокие значения Vг4, достигающие 8500 м/с и более. В то время каких-либо опорных данных в распоряжении автора не было и поэтому выделенные горизонты были условно разделены по степени разрушенности пород сарезской свиты. Отдельно были выделены поверхностные обломочные отложения, имеющие среднюю скорость менее 1000 м/сек, а плотность менее 1 г/см³ и монолитные породы сарезской свиты С1-2sr ( Vг=6500 м/сек, а плотность 2,7 г/см³). В верхней части исследованного участка на профилях 2,13 и 18 выявлен участок со значением граничной скорости по основному преломляющему горизонту – кровле монолитных пород со значением Vг = 8500 м/сек. Причем в пределах всего этого участка применялась продольная система наблюдений и для определения граничной скорости были построены разностные годографы. Глубина до преломляющей границы там резко уменьшается и поэтому качество сейсмических материалов хорошее и отличное, значение граничных скоростей определено надежно. Есть все основания предполагать, что повышением Vг зафиксирована апофиза интрузии палеогеновых гранитов, аналогичная интрузии в центре ниши оползня Мургаб, расположенной приблизительно на таких же высотных отметках. Вызывает удивление, как интенсивно разрушенные породы, имеющие скорости продольных сейсмических волн менее 2000 м/сек, держатся на склоне крутизной 30 градусов даже при слабых сейсмических толчках. Но объясняется это очень просто. Когда сейсмическая волна по монолитным породам достигает первой границы разрыва сплошности V4=6500 м/сек – V3=4000-5000 м/сек, то большая часть энергии этой волны выделяется в этом интервале и идет на разрушение перекрывающих монолитные породы отложения и формирование первой поверхности смещения оползня. Вторую границу раздела сплошности достигает уже значительное ослабленное сейсмическое колебание. Так же как и в первом случае на второй границе V3=4000-5000 м/сек – V2=2000-4000 м/сек выделяется значительная часть оставшейся энергии, которая идет на разрушение перекрывающих ее пород и формирование второй поверхности смещения. Такая же картина наблюдается на 2-й и 1-й границах разрыва сплошности. До них доходит предельно ослабленная сейсмическая волна. Поэтому формирование поверхностей смещения по ним происходит очень медленно. Амплитуда сейсмических колебаний незначительна, а минимальный объемный вес поверхностных отложений и значительная величина модуля сдвига сухих поверхностных отложений по интесивно разрушенным отложениям способствует неподвижному сохранению их на склоне. Получается, что нижние границы раздела сплошности полностью амортизируют глубинные сейсмические толчки.
Правобережный оползень. Современная обработка сейсмических материалов.
Для современной обработки сейсмических материалов 1983-1985 годов расчетные профили целесообразно было задать по направлению максимальной крутизны поверхности смещения оползня – кровли монолитных пород.
С этой целью направление осей условных координат на этом участке изменялось несколько раз. Причем каждый раз вычислялось направление максимальной крутизны поверхности смещения. И вот так, методом подбора было определено оптимальное направление осей условных координат, которое изображено на рисунке № 4-11. Все дальнейшие построения и вычисления выполнялись этой условной сеткой координат. В такой системе условных координат построена в масштабе 1:5000 «Схема расположения сейсмических профилей 1983-1985 годов на участке Правобережный» и все остальные карты и разрезы.
После современной компьютерной обработки на рис.4-13 получены расчетные сейсмогеологические разрезы по своему положению близкие к направлению максимальной крутизны поверхности смещения оползня – кровли монолитных пород.Прямолинейная поверхность смещения с характерным изгибом, свидетельствует о том, что по своей структуре это классический консенквентный оползень. Схема расположения расчетных разрезов приведена на рис.4-13. На этой схеме нанесена линия перегиба поверхности смещения. В верхней части участка угол наклона поверхности смещения равен 40*, а в нижней 20-25*.На детальном участке получена схема граничных скоростей по преломляющей границе, соответствующей поверхности смещения оползня и кровле коренных пород.
|
|
|
|
На схеме проекции трещин, которые стали сигналом опасности, в первом приближении параллельны изолинии 8500 м/сек, которой фиксируется контакт апофизы палеогеновых гранитов.
|
|
|
На рис.4-18, 4-19, 4-20 схема граничных скоростей нанесена в виде врезки на карты изоглубин и изогипс поверхности смещения, также на карту горизонталей дневной поверхности. Наиболее надежным современным способом определения поверхности смещения оползня является бурение сети скважин, обсадка их полиэтиленовыми трубами и режимные измерения их положения и состояние инклинометром и каверномером. Этот способ дает возможность надежно определить положение одной или нескольких поверхностей смещения по изменению угла наклона скважины и направление этих смещений. Но на Правобережном участке мы такой возможности не имеем. Измерения по сети реперов с помощью геодезических приборов, GPS или метода сканирующей интерферометрии дают сведения о наличии и направлении подвижек, но не информируют о положении поверхности смещения. Для этого нужны дополнительные данные и именно с этой целью в единственной на оползне скважине был установлен тросовый репер. В то же время по сопоставлению геодезических максимальных углов наклона и их азимутов с этими параметрами приповерхностной и глубиной смещения можно оценить, по какой из поверхностей идет смещение.
С помощью специальной программы получены карты максимальных углов наклона поверхности смещения оползня и дневной поверхности участка (Рис.4-21, Рис.4-22). На поверхности участка установлено несколько десятков геодезических реперов.
Но в моем распоряжении нет всех результатов измерений. За качественное измерение подвижки оползня я принимал только такие результаты, когда не менее трех точек измерений находятся на одной прямой линии графика. Всего я располагаю результатами качественных геодезических измерений по 11-ти реперам. В этих точках по результатам геодезических измерений определены дирекционные углы (азимуты) подвижек. В этих же точках по горизонтальным и вертикальным смещениям реперов вычислены углы наклона подвижек. Углы наклона поверхности смещения и дневной поверхности определены с соответствующих карт ( рис.4-21 и Рис.4-22). Азимуты максимальных углов наклона в точках реперов определены по карте дневной поверхности масштаба 1:5000. Азимуты максимальных углов наклона в проекциях реперов на поверхность смещения определен по карте изогипс этой поверхности (Рис.4-19, Рис.4-20).
| Определение подвижек реперов с помощью геодезических измерений | Поверхность смещения оползня по материалам сейсморазведки. Радиус осреднения 50 метров | Дневная поверхность оползня по топокарте. Радиус осреднения 50 м | ||||||
| № репера | Среднее высотное смещение в метрах | Среднее плановое смещение в метрах | Угол наклона по тангенсу в градусах | Дирекционный угол направления смещения (азимут) в градусах | Угол максимального наклона поверхности смещения оползня в градусах | Азимут угла максимального наклона поверхности смещения оползня в градусах | Угол максимального наклона дневной поверхности в градусах | Азимут угла максимального наклона дневной поверхности в градусах |
| 100 | 0.039 | 0.124 | 17 | 254 | 13 | 264 | 30 | 284 |
| 101 | 0.078 | 0.123 | 32 | 257 | 29 | 266 | 38 | 294 |
| 107 | 0.057 | 0.093 | 31 | 252 | 35 | 264 | 31 | 286 |
| 108 | 0.067 | 0.091 | 36 | 262 | 38 | 262 | 32 | 289 |
| 111 | 0.093 | 0.113 | 39 | 257 | 40 | 260 | 30 | 249 |
| 113 | 0.082 | 0.082 | 45 | 270 | 43 | 258 | 22 | 235 |
| 114 | 0.084 | 0.085 | 45 | 269 | 43 | 257 | 22 | 231 |
| 115 | 0.082 | 0.085 | 43 | 271 | 42 | 258 | 22 | 267 |
| 116 | 0.116 | 0.126 | 43 | 265 | 45 | 261 | 23 | 282 |
| 117 | 0.121 | 0.126 | 44 | 272 | 45 | 266 | 22 | 290 |
| 118 | 0.136 | 0.130 | 46 | 267 | 45 | 266 | 25 | 284 |
По полученным данным построены графики максимальных углов наклона (Рис.4-23 ) и азимутов в точках максимальных углов наклона (Рис.4-24). Графики углов подвижек геодезических реперов и углов максимального наклона поверхности смещения в первом приближении совпадают. А график углов наклона дневной поверхности по своей конфигурации резко отличается от них. Аналогично и с графиками азимутов. Азимуты (дирекционные углы) геодезических измерений и азимуты с карты изогипс поверхности смещения в первом приближении совпадают.
А график азимутов максимальных углов наклона по своей конфигурации резко отличается от них. Эти факты говорят о том, что подвижки геодезических реперов связаны со смещением всей толщи оползневых отложений по поверхности смещения – кровле монолитных пород. В единственной скважине, пробуренной в 1986 году, установлена обсадная труба до глубины 50 или более метров.
На ближайших к скважине реперах 100 и 101 ежегодное (в плане) смещение составляет 0.110-0.120 м. За период с 1986 по2006 год оно должно составить 2.2-2.4 м. Такое смещение поверхностного слоя вызвало бы искривление обсадной трубы и деформацию грунта около устья скважины. В октябре 2006 года я осмотрел устье скважины и никакой деформации грунта и искривления обсадной трубы не обнаружил, т.е. никакого смещения поверхностных отложений на этом участке нет. В 1986 году в скважине на глубине 178 м был установлен тросовый репер. За несколько лет наблюдений смещений по тросовому реперу зафиксировано не было. Этот факт говорит о том, что поверхность смещения (или скольжения) в скважине находится на глубине более 178 м. и ,вероятнее всего, на глубине 235 метров. В 700-750 метрах к востоку от скважины есть гедезический репер Мыс, расположенный на ровной горизонтальной площадке. Геодезические наблюдения на этом репере проводились много лет. Тем не менее по геодезическим данным он постоянно смещается в сторону озера. Так же, как и на Усойском завале, поверхность смещения оползня фиксируется преломленной волной с Vг более 6000 м/сек. Также, как и на Усойском завале угол наклона поверхности смещения составляет в верхней части 40-45 градусов,а в нижней – 20-25. Правобережный оползень по своей структуре – классический косенквентный. Все это доказывает, что Правобережный оползень, как и все оползни правого берега реки Мургаб в интервале от Барчадива до Казанкуля, смещается по кровле монолитных пород. Его объем 1,25 м³, средняя мощность 250 м, а максимальная 350м.
Фронтальная часть оползня Мургаб.
Левый берег озера от мыса лагерный до озера Шадау. Крутизна левого склона достигает 40-45 градусов (Рис.4-25). Гребень левобережного склона достигает абсолютных отметок 3950-3970 метров. Склон покрыт песчаниками и сланцами Сарезской свиты и многочисленными трещинами, разрывами, разломами осыпями. С учетом подводной части склона его превышение над дном озера достигает 1000 м. С обратной стороны гребня наблюдается фрагмент долины (Рис.4-26), который в силу каких-то геологических причин оказался на высоте 3700-3750 м (т.е. выше зеркала Сарезского озера на 500-550 м).
На карте эта долина называется плато Марджанай. Для выполнения сейсмических работ на плато Марджанай вертолетом в 1984 году была доставлена автомашина УАЗ-469 и ударная установка УСС-1 (Рис.4-27), смонтированная на автомобильном прицепе. Вероятнее всего при доставке автомашины и ударной установки вертолетчики установили мировой рекорд грузоподъемности (1500 кг на высоту 3850 м) вертолета Ми-8 для таких высот, который остался не зафиксированным. При выполнении измерений автомашина буксировала ударную установку по изучаемой территории. В установке УСС-1 груз весом 500 кг падал с высоты два метра на металлическую подставку диаметром 1м. Эквивалент одного такого удара – накладной взрыв 3 кг прессованного тротила. А запись при накоплении 16 ударов, эквивалентна записи при накладном взрыве 3х4=12 кг тротила. Однако добиться глубины исследований свыше 200м и тем более дозвониться до скоростной преломляющей границы, соответствующей кровле монолитных пород с помощью применявшейся аппаратуры и оборудования, не удалось.
Непосредственно на Правобережном при применении ударов лома, специальной конструкции весом 15-18 кг, удавалось достигнуть большей глубины. Это явление обусловлено более низкой скоростью продольных волн на Правобережном.
Результаты сейсмических и электроразведочных исследований на плато Марджанай позволили выявить в пределах упомянутой выше троговой долины два погребенных тальвега на глубинах 180-200 м от ее поверхности (Рис. 4-28). Один из этих тальвегов был обнаружен и закартирован геологом Ю.М.Казаковым в левом борту залива Ирхт.
Значение скоростей продольных волн в подстилающем горизонте равно 3000-3500 и редко больше м/сек. Вероятнее всего, подстилающие породы представлены такими же, как и на левобережном склоне, отложениями сарезской свиты, разбитыми разрывами и разломами. В отдельных интервалах профилей последние выделяются очень контрасно. Но редкая сетка наблюдений не позволила проследить их детально. Особенно детально нужно было отработать северную часть долины в непосредственной близости гребня. Преломляющая граница с таким интервалом скоростей прослежена в пределах всего участка. Значительное понижение скоростей продольных волн отложений сарезской свиты на этом участке в какой-то степени подтверждает, что она подвергалась смещению. Как уже отмечалось, в 1977 году группа А.В Калинина выполнила небольшой объем сейсморазведочных работ на акватории озер Сарезского и Шадау [8]. Проводились сейсмоакустические исследования на отраженных волнах. (Рис. 4-29).
ПК1 наземной СР МПВ – глубина до кровли монолитных пород по материалам наземной сейсморазведки МПВ по профилю №3С ПК 53 на берегу в центральной части завала -500 метров, а по водной сейсморазведке в озере в непосредственной близости от этой точки «немногим более 500 м» (цитируем автора), т.е. сходимость результатов измерений наземной и водной сейсморазведки при картировании поверхности смещения Усойского завала (кровли монолитных пород и коренного ложа долины, поверхности мещения оползня Мургаб) отличная. Абсолютная отметка поверхности в относительной системе высот – 2767м.
ПК2 наземной СР МПВ ПР 2С ПК65 – абсолютная отметка изучаемой поверхности в относительной системе высот -2967м.
ПК 1 ВСР МОВ – абсолютная отметка изучаемой поверхности в относительной системе высот – 2867-2907 м.
ПК 2 ВСР МОВ – абсолютная отметка в относительной системе высот – 2997м.
ПК 3 ВСР МОВ –абсолютная отметка в относительной системе высот – 2967 м.
Скважина на правом берегу озера – абсолютная отметка в относительной системе высот -2967 м. Полученные данные свидетельствуют о том, что от гипотезы В.С Федоренко о существовании оползня Мургаб еще рано отказываться, так как эти точки могут оказаться на поверхности смещения этого оползня. Окончательно ответить на этот вопрос можно будет только после отработки сквозного профиля через долину реки Мургаб, как это и было предусмотрено проектом 1985 года. На этом профиле необходимо обеспечить глубину исследований более 1000 м и пробурить одну параметрическую скважину. Тогда вопрос о наличии или отсутствии оползня Мургаб будет решен однозначно. Даже если будет доказано, что левый берег Сарезского озера не является фронтальной частью оползня Мургаб, крутая эрозионная поверхность левого берега с относительным вертикальным превышением 1000м представляет опасность, т.к. на ней могут возникнуть значительных объемов оползни вторичной генерации. Если учесть наличие погребенных долин на плато Марджанай, то в районе гребня верхняя часть (200-300м) слоя отложений сарезской свиты сужается до 200-300 метров, что делает ее менее устойчивой и довольно опасной на предмет обрушения серии оползней значительного большего объема. Следует подчеркнуть, что верхний участок совершенно не изучен и данных для расчета его устойчивости нет.
Заключение.
1.В верхней части оползня Правобережный выявлена еще не вскрытая апофиза палеогеновых гранитов, являющаяся причиной возникновения оползня.
2. По своей структуре Правобережный оползень классический консенквентный, поверхность смещения его совпадает с поверхностью монолитных пород Сарезской свиты. Объем оползня 1,25 км³, общая мощность 250 м, максимальная – 350 м.
3. Детальность исследований оползня соответствует масштабу 1:10000. При дальнейших исследованиях необходимо сейсмические исследования проводить в масштабе 1:5000. Причем профили 1983-1985 годов повторить. Сопоставление новых и старых материалов позволит выявить участки сжатия и растяжения оползня. Дополнительно необходимо провести: гравиметрические исследования (по разнице плотностей удастся установить морфологию интрузии); измерения импульсного электромагнитного поля Земли; электроразведку методом зондирования с современной аппаратурой; по аналогии с сейсморазведочными работами группы А.В.Калинина детально изучить подводную часть оползня.
4. Продолжить исследования фронтальной части оползня Мургаб. Выполнить сквозной профиль через долину реки Мургаб с целью непрерывного прослеживания коренного ложа долины реки Мургаб. С глубинностью исследований до 1000 метров. Провести детальные работы в верхней части Левобережного участка для расчета устойчивости верхней части склона.
Прим.№ 1. В течение 1964-1969 гг. геологи и геофизики ВСЕГЕИ провели уникальные комплексные исследования глубинного строения земной коры Тянь-Шаня и Памира, впервые выясняя связи элементов глубинного строения с конкретными геологическими структурами, наблюдаемыми на земной поверхности [3]. Научным руководителем был д.г.м.н. Ю.И.Сытин, а полевыми работами руководил д.г.м.н. Н.Г.Власов. Одновременно составлялись геологические и геофизические разрезы по одним и тем же линиям. На участках, где профили проходили по тропам пригодным для вьючного транспорта, выполнялись геологические маршруты, магнитные и гравиметровые наблюдения, изучались физические свойства горных пород. А там, где был возможен проезд автомобильного транспорта, в дополнение к этим исследованиям выполнялись глубинная сейсморазведка и электроразведка.
По нескольким маршрутам был пройден Тянь-Шань, но особенно много разрезов составлено на Памире. Западный разрез прошел по долине Оби-Хингоу, затем через пер. Хобу-Рабат к Калай-Хумбу и по долине Пянджа до Ишкашима. Центральный – от Дараут-Кургана в Алайской долине, через пер. Терс-Агар, по леднику Федченко, долинам Танымаса и Кудары, Усойский завал, плато Марджанай на левом берегу Сарезского озера, по долине реки Лягар через одноименный перевал к оз. Яшиль-Куль, а затем через пер. Тагаркаты к границе с Афганистаном. Восточный разрез – от Сарыташа в Алайской долине через пер. Кызыл-Арт, оз. Каракуль, пер. Акбайтал, г. Мургаб и вблизи оз. Салангур к афганской границе. Кроме того, выполнены профили, связывающие основные разрезы. В таком объеме комплексные геологические и геофизические исследования для изучения глубинного строения на Памире больше не проводились. Выполнение этих исследований явилось значительным научно-техническим достижением.
Прим.№2. В 1982 году по организационным причинам в состав нашей партии был временно включен геологический отряд под руководством многоопытного памирского гелога к.г.м.н. Виктора Евгеньевича Верхотурова[1]. Он никак не был связан с научными руководителями и исполнителями геологических работ на Сарезе. И поэтому мог объективно оценить ситуацию. К тому же он досканально изучил отчет Н.Г.Власова и Ю.Н.Сытина. Летний полевой сезон у его отряда заканчивался, и В.Е.Верхотурову можно было ехать домой. Но я убедил его поехать на Сарез на пару недель, свежим взглядом осмотреть западную часть озера, обследовать палеогеновую интрузию на правом берегу озера и сопредельную территорию, отобрать образцы для изучения физических свойств и высказать свою независимую точку зрения… Из-за плохих погодных условий (отсутствия вертолета) его работа на Сарезе продолжалась почти полтора месяца. Эти исследования не были предусмотрены проектом. Итогом его работы стала следующая информация. « В настоящее время в Западной части Сарезского озера известны три грандиозных оползня. Наиболее древний из них оползень «Мургаб». Его ниша расположена на правом берегу Сарезского озера. Длина ниши5 км. Возвышение ее верхней кромки над базисом оползания 1,5 -2.0 км, глубина захвата склона 700-800 м. Объем оползня – 8км³. Фронтальная часть оползня «Мургаб» расположена на левом берегу Сарезского озера. В более позднее время эта часть оползня «Мургаб» была с Востока перекрыта отложениями оползня «Ирхт». Сошедший в 1911 году Усойский оползень (2.2 км³) вызвал образование Сарезского озера. Правобережный оползнеопасный массив в настоящее время рассматривается как основная причина опасности. Объем подготовленных к обрушению пород 1-2 км³. Изучение формирования грандиозных оползней в центральной части Памира имеет не только научное, но крайне актуальное практическое значение.
Западная часть Сарезского озера расположена в зоне пересечения двух региональных тектонических нарушений Зарошкульского внутриблокового и Каттамарджанайского диагонального разломов. Глубина заложения последнего по данным Ю.Н.Сытина около 20 км. По этим разломам в палеогене произошло внедрение гранитоидных интрузий. Эти интрузии внедрились в более древние отложения Сарезской свиты, что обусловило возникновение разрывных нарушений более высоких порядков и расчленение пород на блоки. Высокогорный рельеф и сейсмическая активность привели к образованию оползней типа «Мургаб» и «Усой».
Так ниша отрыва оползня «Мургаб» приурочена к омоложенному разрыву северовосточного простирания. В центральной части интрузии вскрыта интрузия палеогенового возраста. Вокруг интрузии визуально наблюдается зона трещиноватости. Ниша Усойского завала с северозапада также контролируется тектоническим нарушением. Есть основания предполагать наличие подобной интрузии в нише отрыва Усойского завала. Гидротермы этой интрузии образовали различные разновидности сканированных пород с включением магнетита. Благодаря последнему, блоки таких пород зафиксированы в отложениях Усойского завала с помощью магниторазведки. Направление трещин на Правобережном оползнеопасном массиве совпадает с простиранием Каттамарджанайского разлома. Не исключено, что зона отрыва Правобережного оползня приурочена к контакту пород сарезской свиты с перекрытой рыхлыми отложениями гранитной интрузией». Т.е. это предположение было высказано еще до начала сейсморазведочных работ.
Прим.№3. Сотрудник института Геологии РТ к.г.м.н. Владислав Евгеньевич Минаев на Международной конференции по Сарезу выступил с очень интересныи докладом «Локальные особенности геологического и тектонического строения бассейна Сарезского озера» [10, 7]. В своем докладе он на основании только геологических материалов, обосновывает идею о том, что смещение всех оползней по правому берегу Сарезского озера происходит по более плотным гидротермально измененным и ороговикованным породам. Это подтверждает вывод о том, что смещение оползней идет по высокоскоростным преломляющим границам.
Прим.№4. Принципиальная схема формирования на горных склонах оползней в сейсмоактивных горноскладчатых областях впервые была предложена В.С.Федоренко ([16], стр.157, рис. 7.3). Но усиление этого процесса под влиянием неотектоники, молодых интрузий и участков высоких градиентов изменения сейсмических скоростей она не предусматривала. И совершенно не понятно, почему эту схему В.С.Федоренко игнорировал при определении строения и объема Правобережного оползня. Что привело к неправильной оценке строения, объема и положения основной поверхности смещения оползня. Точно так же он разработал интересную гипотезу о гиганском древнем оползне Мургаб, затем отказался от своей идеи.
Прим.№5. При длительной эксплуатации высотных железобетонных плотин на их флангах появляются едва заметные трещины, со временем этот процесс усиливается и может привести к возникновению крупных трещин и разрушению плотины. Физические основы возникновения и развития этих трещин такие же, как и при формировании поверхности смещения вдоль поверхности монолитных пород с высокой скоростью продольных сейсмических волн. Скорость продольных волн по железобетонной конструкции плотины 6000-7000 м/сек. Борта долины, с которыми сопрягается плотина, несмотря на принимаемые меры по их укреплению, имеют значительно меньшую скорость продольных волн (3500-4000 м/сек.). При распространении продольных сейсмических колебаний по телу плотины на ее контакте с бортами выделяется энергия, которая и приводит к возникновению и увеличению трещин. Т.е. физика этого явления такая же, как при формировании поверхности смещения оползней в условиях значительного градиента скоростей продольных волн.
Прим.№6 Рецензенты технических отчетов к.т.н сотрудники ТИССС АН РТ 1984г. –Л.М.Фихиева, 1987 г.- А.Т.Дуркин.
Прим.№7 Исполнители сейсмических работ геофизики Памирской партии ЮГФЭ Е.Досов и Г.А.Пичугин. Они освоили новую накопительную аппаратуру ( СНЦ-1 и Талгар-3), методику сейсморазведочных работ, разработанную автором, и впервые в союзной практике выполнили сложнейшие сейсмические работы в условиях труднопроходимого высокогорного рельефа, что явилось серьезным научно-техническим достижением того времени. Напомню, что в 1975 году Ташкентский институт Гидроингео и другие организации СССР, занимавшиеся инженерной сейсморазведкой, категорически отказались выполнить исследования Правобережного склона. Профессор А.В.Калинин, когда мы с ним в 1977 году на Сарезском озере обсуждали возможность проведения этих исследований, также выражал свое сомнение в реальности этого замысла. Выполнение сейсмических исследований на склоне крутизной 30 и более градусов явилось серьезным научно-техническим достижением, которое не удалось превзойти и сейчас. Исполнитель электроразведочных работ геофизик В.П. Губанов. Камеральную обработку в 1983-1987 г.г. провела геолог-геофизик Л.А.Шалюпа.
Литература 1. В.Е.Верхотуров, Л.П.Папырин
Москва.1989г.
2. Л.П.Винник, А.А.Лукк «Латеральные неоднородности верхней мантии под Памиро-Гиндукушем». Ж-л «Физика земли», №1, 1974 год, стр. 9-21.
3. Н.Г.Власов, Ю.Н.Сытин «Глубинное геологическое строение горных областей Памира и Тяньшаня». Ленинград – Душанбе. 1969г. Отчет № 0230. Фонды ВСЕГЕИ.
4. А.Г.Гамбурцев «Сейсмический мониторинг литосферы». Москва. Издательство «Наука» 200с.
5. Г.А.Гамбурцев «Избранные труды». Москва, издательство АН СССР, 461с.
6. И.И.Гурвич «Сейсмическая разведка». Издательство недра.1970г.
7. Ш.Ш.Деникаев, В.С. Минаев и др. «Геологическое строение берегов Сарезского озера в районе Усойского завала». Душанбе. 1969г. ТГФ.
8. А.В.Калинин, Б.Л.Пивоваров, Н.В.Шалаева, А.В.Старовойтов Отчет «Сейсмоакустические исследования на акватории озера Сарез». Кафедра сейсмометрии и сейсмоакустики МГУ им. М.В.Ломоносова.
9. А.А.Лукк, Л.П.Винник «Тектоническая интерпретация глубинной структуры Памира». Ж-л «Геотектоника», № 5, 1975г, с73-80.
10. В.Е.Минаев «Локальные особенности геологического и тектонического строения бассейна Сарезского озера». Доклад на Международной конференции МОМ г. Душанбе октябрь 1997г.
11. Л.П.Папырин, Л.А.Шалюпа “Результаты инженерно-геологических
исследований для прогноза дальнейшего развития оползней в нижней части
Сарезского озера за 1982-1984 годы”(геофизические работы), Душанбе, 1984г, ТГФ.
12. Л.П.Папырин “Комплексные инженерно-геологические исследования
в районе Сарезского озера для оценки устойчивости склонов и прогноза
развития геологических процессов за 1985-1987 годы”
(геофизические работы), Душанбе. 1987г. ТГФ.
13. Л.П.Папырин “Результаты геофизических исследований оползней
в районе Сарезского озера”. Экспресс-информация ТаджикНИИНТИ
г. Душанбе 1990г.
14.В.В.Пославский «Об одной катастрофе на Памире. (История Сарезского озера)». Ж. «Гидротехника и мелиорация. №3. Москва. 1968г.
15. В.С.Федоренко, Ш.Ш.Деникаев, В.В.Лим «Основные
инженерно-геологические аспекты проблемы Сарезского озера»,
ж-л «Инженерная геология», № 3а, 1981г, стр. 70-80.
16. В.С.Федоренко «Горные оползни и обвалы, их прогноз».
Издательство Московского университета. 1988 г. 211с.