Во Французских Альпах
Одним из первых, кто нашел на юге Франции древние склоновые смещения, вызванные землетрясениями, был Пьер Гранжон. Там, недалеко от г. Прива, в местечке Шато-де-Рошесов им были обнаружены пальцеобразно расходящиеся от подножия одного из холмов тела грунтовых лавин. Они сорвались с уступа высотой 150–200 м, сложенного мергелями, базальтами и туфами. В месте их отрыва угол склона составлял всего 18°, а ниже по склону располагалась горизонтальная площадка шириной 250 м. Лавина обломков объемом в 1,5–2 млн. м
3
не только преодолела эту площадку, но и переместилась в центр впадины на максимальное расстояние до 1 км, создав вал шириной до 400 м по фронту и высотой 30 м. Путь, пройденный лавиной обломков, в 3–5 раз превышал высоту их стенок отрыва — ситуация, аналогичная для подобных перемещений. Так было и при Чилийском землетрясении 1960 г., но в Шато-де-Рошесов склоны, по которым скользили лавины, были более пологи, чем в Чили. Это еще больше убеждает в том, что лавины могли быть вызваны сильными землетрясениями. И наконец, последнее обстоятельство. Мы знаем о том, что обвалы, происшедшие в 1952 г. в условиях, сходных с только что описанными, а также и в аналогичных породах, но уже в долине де-ла Рош и на утесе Доггер, прошли путь всего лишь в несколько десятков метров. Сравнение длины этого пути с тем расстоянием (0,7–1 км), которое прошли грунтовые лавины Шато-де-Рошесов, весьма наглядно демонстрирует их уникальность и связь с сейсмическими событиями. Они образовались несколько миллионов лет назад, судя по глубине эрозионного вреза водотоков, расчленивших 30-метровую обломочную толщу.
Крупнейший в Европе
Швейцария, раскинувшаяся в сердце Альпийских гор, — страна сказочных гномов, величественных скалистых пиков и красивейших озер, по праву снискавших ей мировую известность. Она известна еще и тем, что стала родиной самого крупного в Европе оползня-гиганта — одного из крупнейших в мире. Здесь, в кантоне Граубюнден, около 100 тыс. лет назад на склонах Гларнских Альп произошло событие, свидетелями которого могли быть люди древнекаменного века, жившие в долине Рейна. В то время в северном полушарии началась эра отступания Великого ледника. Наступила теплая, так называемая риссвюрмская межледниковая эпоха. Общее потепление климата вызвало и сокращение ледников в Альпах. Они освобождались от громадной нагрузки ледового панциря. Коренным образом изменилась устойчивость горных склонов. Оползень Флимз сформировался на сравнительно пологом склоне в толще мергелистых известняков юрского возраста.[7] Плоскость скольжения оползня совпадала с поверхностью напластования в толще и была наклонена к Рейну под углом всего 7—12°. Гигантский блок известняков объемом до 12 км
3
оторвался от горной гряды и с высоты 2400–2600 м соскользнул в долину Рейна. Стенка отрыва — Флимзерштейн — высотой 1000 м до сих пор отчетливо выражена в рельефе. Оползень покрыл площадь 49 км
2
и сместился по вертикали не менее чем на 2 км. Движущаяся масса имела большую скорость перемещения. Завалив долину Рейна на расстояние 15 км, она поднялась на ее противоположный склон на высоту до 150 м. Вверх по течению Рейна образовалось подпрудное озеро. В нем на протяжении тысячелетий отлагались осадки, которые сегодня прослеживаются на многие километры. Постепенно река размыла оползневую плотину, углубив свое русло почти на 400 м.
В настоящее время Флимзский оползень находится в состоянии покоя. В его тыловой части построен курорт Флимз.
Скальные оползни в Граубюнденской области не редкость. За последние 150 лет здесь произошло не менее 11 крупных оползней объемом от 100 тыс. до 1 млн. м
3
. Формировались они преимущественно в кристаллических породах: сланцах, гнейсах, известняках и доломитах — и происходили, как правило, в весенне-летнее время (с марта по октябрь). Некоторые из них сопровождались человеческими жертвами.
Оползень Фидац, возникший в юрских известняках 10 апреля 1939 г., объемом 100 тыс. м
3
убил 44 человека, а образовавшийся в гнейсах 17 июня 1770 г. оползень Монбил объемом 70 тыс. м
3
погреб под собой 17 человек. Реальную угрозу для г. Бринц создал одноименный оползень в доломитах объемом до 1 млн. м
3
. Более крупный оползень Дизентис 29 июня 1689 г., сместивший блок гнейсов объемом 15 млн. м
3
, унес 22 человеческих жизни.
Все эти и подобные им оползни обрушивались с высоты от 300 до 1000 м и проходили расстояние по горизонтали от 400 до 1500 м. Они покрывали территории площадью от 10 до 60 тыс. км
2
.
Всего же за период с 1800 по 1957 г. в Граубюнденской области оползни переместили 2,44 млн. м
3
пород. Тем зримее предстают перед нами колоссальные размеры межледникового оползня Флимз, вобравшего в себя 12 млрд. м
3
скальных пород и покрывшего территорию почти в 50 км
2
.
Вполне возможно, что возникновение Флимза было связано с сильнейшим землетрясением, хотя в Центральной Европе они относятся к сравнительно редким событиям. Одно из них — Базельское — произошло 18 октября 1356 г. в 22 часа по местному времени. Эпицентр землетрясения располагался в пограничной зоне между Швейцарией и Францией, а сила достигала 9—10 баллов. Очаг был приурочен к системе разломов, ограничивающих Рейнский грабен.
Большая часть зданий в г. Базель, а также замки и церкви в его окрестностях на расстоянии до 40 км были разрушены или сильно повреждены. 8-балльные сотрясения распространились на 120, а 7-балльные — на 280 км от эпицентра.
В 1935 г. в южной части Германии, около Саулгау, произошло 7—8-балльное землетрясение. В 1974 г. в 10 км западнее Базеля был зарегистрирован 6-балльный толчок.
В районе Флимза можно ожидать 7-балльное землетрясение один раз в 500 лет. Более сильные толчки будут происходить еще реже. И тем не менее даже столь редкие подземные толчки являются мощным фактором подготовки и формирования оползней. На протяжении всей истории образования Альпийской горной области произошло неисчислимое количество 7—9-балльных и более слабых землетрясений. Они вместе с разными агентами денудации (выветривание, водная эрозия, сезонная мерзлота и т. д.) подготавливали горные склоны к обрушению и оползанию. При этом совершенно не обязательно, чтобы эпицентр подземного толчка располагался на месте возникновения оползня. Достаточно, чтобы потенциально неустойчивый горный склон находился в области 6—7-балльного «транзитного» сотрясения, которое, как мы видели, нередко распространяется на сотни километров.
Оползень Флимз по сравнению с другими имел, как это не удивительно, самую пологую поверхность скольжения, что еще более подтверждает его возможную связь с землетрясениями
В горах Кавказа
Судя по историческим документам и древним летописям, сильнейшие землетрясения Кавказа на протяжении последних тысячелетий не раз сопровождались крупными обвалами и оползнями, погребавшими под собой города и селения. До сих пор не все склоновые смещения достаточно изучены и классифицированы, хотя местоположение многих из них известно. С их возникновением связано образование таких красивейших озер, как Рица, Гекгель и др.
В ряду крупных склоновых смещений стоят и ледовые обвалы, зачастую приводившие к катастрофам в этом регионе. Их генетическая связь с землетрясениями еще менее изучена, чем обычных оползней и обвалов, хотя по степени создаваемой опасности они мало им уступают.
На Кавказе в XVIII–XIX вв. грозной славой пользовался Девдоракский ледник, рожденный фирновыми полями Казбека.[8] Не раз он обрушивал в долину Терека гигантские массы льда и камней, создавая ледяные плотины и разрушая грязе-каменными селями Военно-Грузинскую дорогу. Обвалы этого ледника происходили в 1817, 1818, 1832, 1842 и 1855 гг. Часть из них была настолько грандиозной, что на несколько часов останавливала течение Терека. По сообщению Г. К. Тушинского, в июле 1902 г. в долину Геналдона (район ущелья Дарьяла) обрушился гигантский ледяной обвал. За 2 минуты (по другим данным, за 5–8 минут) он стремительно, со свистом и грохотом промчался по долине, покрыв расстояние 12 км, и уничтожил курорт Кармадон. При движении обвала по его поверхности прокатывались 100-метровые волны, объем обрушенного льда достигал 70–75 млн. м
3
. Обвал завалил селение Тменикау. Погибло 32 человека и много скота.
Обвалы 3 и 6 июля 1902 г. запрудили р. Геналдон, но спустя несколько часов подпрудное озеро прорвало ледяную плотину, и ревущий водяной вал промчался по ущельям Геналдона и Гизельдона.
Схема обвала Амткел, возникшего при землетрясении в 1891 г. (составлена автором и В. П. Солоненко): 1 — известняки; 2 — стенка отрыва обвала; 3 — крупноглыбовая обвальная масса; 4 — валы в обвальной массе, перелетевшей на правый борт ущелья; 5 — уступы в обвальной массе;
6 — направление движения обвала; 7 — высота валов и уступов (в метрах) в глыбовой массе обвала; 8 — завальная плотина, перегородившая ущелье р. Амткел; 9 — погребенный под обвалом правый борт ущелья; 10 — долина р. Амткел ниже завальной плотины; 11 — линии разрезов.
Тонкие линии с бергштрихами — разломы
17 августа 1902 г. район бедствия обследовал Н. В. Поггенполь. Он обнаружил, что дно долины на протяжении 12 км завалено сплошной снежно-ледово-каменной массой. Большие льдины были заброшены на высоту 140 м на горные склоны. По мнению Н. В. Поггенполя, обвал был вызван соскальзыванием в верховьях ледника Майли нескольких фирновых полей. Они, очевидно, создали дополнительную нагрузку в области питания ледника Геналдон, и он пришел в движение. И это был не единственный случай катастрофической подвижки этого ледника. В прошлом подобная ледяная лавина снесла поселок Генал и пять окрестных селений. Происходили они и в древности, о чем свидетельствовали остатки старых обвальных конусов. Уже тогда жившие в этих местах люди предвидели возможность ледниковых обвалов, и такие аулы, как Тюменькоу и Кони, расположены на очень высоком месте над дном долины р. Геналдон.
Известный исследователь Кавказа Л. А. Варданянц считал, что Геналдонская катастрофа была вызвана землетрясением. Это вполне возможно, так как в районе Дарьяльского ущелья не раз происходили сильные подземные толчки. Ледники же расположены здесь на крутых склонах и нередко нависают над Долинами, поэтому обрушение их фронтальных частей под действием землетрясений или иных причин вполне объяснимо.
Обвал Амткел, названный К. Мачавариани Цебель-Аинским, произошел в 1891 г. при сильном землетрясении, охватившем западную часть Абхазии. Сведения об обвале до наших исследований ограничивались кратким сообщением в газете «Кавказ» (№ 273, 1891 г.).
Обвал находится в 25–27 км на северо-восток от Сухуми. До образования обвала р. Амткел протекала в глубоком ущелье с почти отвесными стенками, сложенными известняками. При землетрясении на левом склоне ее долины произошел отрыв скального массива с образованием почти прямолинейного уступа длиной около 4 км и высотой 30—120 м.
Гигантский блок известняков размером в плане 1 х 1,5 км, отломившись от горной гряды, рухнул в ущелье р. Амткел. Обвал с огромной скоростью по диагонали пересек ущелье и, пройдя путь в 1,2–1,5 км от 120-метровой стенки отрыва, сделал крутой поворот, изменив направление своего движения. При этом часть обвальной массы была с огромной силой выброшена в сторону, перелетела через ущелье шириной 140 м и отложилась на его правом склоне 100-метровым валом. Подобный выброс, как из пращи, части стремительно несущейся обвальной массы при ее развороте наблюдался в Уаскаранской лавине при Перуанском землетрясении 1970 г. (см. выше). Доказательством того, что часть обвала Амткел перелетела по воздуху на правобережье долины, служит сохранившийся правый борт ущелья, возвышающийся на 15–40 м над обвальной массой, подпрудившей р. Амткел 200-метровой плотиной. Если бы обвал просто скатывался по левобережному склону, то он уперся бы своим языком в отвесную 240-метровую стену противоположного борта ущелья и никаким образом не смог бы покрыть его глыбами известняков. Они достигают в поперечнике 7–8 м и образуют, как уже говорилось, линейный вал длиной в несколько сот метров и высотой 80—100 м, разделенный по оси эллипсовидной западиной с шириной днища до 100 м. В ней встречаются многочисленные воронки диаметром до 15 м и глубиной до 8 м. По-видимому, «приземлившись» на правобережье долины Амткела, обвальная масса двигалась волнами, так и застывшими на крутом обрыве.
Однако не вся масса Амткельского обвала прошла путь в 1,5–2 км. В ее части, лежащей у стенки отрыва, видны субпараллельные глыбовые валы шириной до 200–300 м и высотой до 100–150 м, возвышающиеся над оз. Амткел. Здесь же выделяются гигантские блоки известняков до 400 м в поперечнике и высотой 20–30 м. Они смещались в сторону возникшего озера вместе с растущим на них лесом, но не столь стремительно, как фронтальная часть обвала, и поэтому сохранили свою целостность. Объем обвала постигает 100 млн. м
3
.
Отколовшийся массив известняков при его движении раздробился по трещинам тектонической отдельности на линейные блоки размером до 100x10x20 м, которые, будучи засыпанными мелкообломочным материалом, создали типичный в таких случаях валозапа-яинный рельеф. Одна из плит известняков размером 200x500 м, сорвавшись со склона, с такой силой ударилась в противоположный (правый) борт ущелья, что раскололась на многочисленные полигоны диаметром до 10–15 м. Разделяющие их трещины длиной до 100 м имеют вид колодцев с видимой глубиной до 15 м.
О возможности сильных землетрясений в бассейне р. Амткел кроме толчка 1891 г. свидетельствует мощная тектоническая трещина в гранитоидах на одноименном перевале, соседствующая с крупным обвалом. Кроме него в районе оз. Амткел установлен целый ряд сходных склоновых смещений меньших размеров, возможно также вызванных землетрясениями.
14 мая 1970 г. на территории Дагестана произошло одно из крупнейших за последние 70 лет в Советском Союзе землетрясений. Сила его достигала 9 баллов (М=6,6). В эпицентральной зоне, расположенной западнее Махачкалы, образовались многочисленные и различные по масштабу и типам деформации земной поверхности, в том числе обвалы и оползни, изученные Е. В. Поповой и Р. А. Левкович. Наиболее грандиозными были срывы скальных и полускальных пород на левобережье р. Сулак и в районе с. Ачи. Объемы смещенных пачек аргиллитов и слоистых мергелей на склонах крутизной 15–45°, реже до 80°, достигали 1–1,5 млн. м
3
и даже 4 млн. м
3
, а высота их тыловых стенок отрыва—100 м.
Характерной особенностью оползней было то, что почти все они сместились по плоскостям напластования пород. Это коренным образом отличает данное землетрясение от отмеченного выше Фриульского, сходного с ним по многим параметрам, при котором смещения пород по поверхности напластования были единичны. Отсюда очевидна сложность инженерно-геологического прогноза обвально-оползневой опасности в высокосейсмичных областях.
При Дагестанском землетрясении наблюдались сдвиги и срывы горных вершин. Слагающие их пачки пород толщиной до 10–15 м срезались плоскостью скольжения и сползали в направлении падения пластов, удаляясь от места срыва на 250–400 м. Горы обезглавливались. Обрушиваясь в долины, они дробились, нагромождались и образовывали обвально-оползневые языки, покрывавшие площади до 60 тыс. м
2
.
Интересным было поведение крупнейшей на Евразиатском континенте песчаной дюны (бархана) Сарыкум. При отметке вершины 250 м и основания 80 м длина ее достигает около 10 км, а ширина — 3–4 км. В момент подземного удара дюна испытала сейсмовибрационную усадку и осела почти на 20 м. Посаженные ранее для закрепления бархана деревья были вырваны или выворочены вверх корнями.
Расскажем о некоторых обвалах, в том числе ледовых, и оползнях, не обязательно вызванных землетрясениями, но характеризующих устойчивость склонов, сложенных разными породами.
20 августа 1960 г. в 4 часа дня в восточной части Главного Кавказского хребта, в высокогорном селении Куруш послышался грохот, напоминавший артиллерийские залпы. Он продолжался около 30 минут и исходил со стороны вершины Базардюзю. Спустя некоторое время по долине р. Сельды, вблизи Куруша, с бешеной скоростью промчались громадные глыбы льда, вслед за чем накатился водяной вал высотой до 5 м. Маленькая горная речка мгновенно превратилась в грохочущий поток, насыщенный обломками скал, снегом и льдом. Причина катастрофы была установлена сотрудниками Управления гидрометеослужбы Азербайджанской ССР.