К.К. Щёткин

ДВЕ ЗАГАДКИ УСОЙСКОГО ОБВАЛА

Природа. №5. Москва. 1951. Стр.58-60.

 

Усойский обвал 1911 г. на Памире, в результате которого образовался единственный своём роде завал долины р. Бартанг и возникло одно из глубочайших озёр - Сарезское, - имеет значительную специальную литературу и так или иначе затрагивается в целом ряде сводных работ (по геофизике, общему землеведению, региональной физической географии). Это вполне естественно, так как, с одной стороны, завал, где сосредоточены громадные потенциальные гидроэнергетические ресурсы - порядка миллиона л. с. [4], является в настоящее время местом энергичного эрозионного прорезания, угрожающего прорывом озера, а с другой - размеры обвала (и соответственно завала) настолько исключительны, что это обстоятельство вызывает само по себе большой интерес. Вот небольшая таблица, дающая представление о месте Усойского обвала среди крупнейших исторических (т. е. таких, дата которых известна) обвалов и оползней земного шара:

Место обвала

Год

млн м

Усой

1911

2 200

ЗаилийскийАлатау

1887

440

Гималаи

1893

300

Добрач (Альпы)

1348

50

Диаблере

50

Ак-джар (Тянь-шань)

1887

40

Гольдау (Альпы

1803

15

Кок-су (Кашгария)

1878

12

Эльм (Альпы)

1881

10

 

Одновременно с Усойским обвалом в его районе имело место мощное разрушительное землетрясение, значащееся в соответствующем каталоге Сейсмологического института [5] как Сарезское. Сарезское землетрясение - одно из крупнейших землетрясений на территории СССР, оцениваемое в указанном каталоге баллом IX (район эпицентра). Для оценки масштабов Сарезского землетрясения достаточно указать [5], что это единственное девятибалльное (балльность всех остальных ниже) землетрясение Памиро-Алайского сейсмического района почти за 30 лет ( 1908-1936 ).

Совпадение во времени и пространстве обвала и землетрясения сильно осложнило вопрос о генезисе обвала (и землетрясения); мнения специалистов по вопросу о том, что было причиной, а что следствием, - расходятся. Любопытно, что сторонников той и другой точки зрения можно найти и среди [5], геологов, и среди физико-географов, и среди геофизиков. Не менее любопытно, что то или другое мнение обычно приводится без всякой мотивировки.

Сперва [7], придерживались того мнения, что обвал был следствием землетрясения, просто, повидимому, из тех соображений, что крупнейшие землетрясения - тектонические, т. е. эндогенные, к экзогенным же относятся лишь слабые и второстепенные. В 1915 г. дело существенно изменилось, в особенности когда акад. Б.Б. Голицын опубликовал свою статью [3], в которой дал подсчёт энергии обвала, опираясь на цифры Вебера.

На основании приблизительной оценки Вебера (по карте Г.А. Шпилько), масса обвала составляет от 7 до 10 млрд т, а понижение центра тяжести обвалившихся пород (среднее падение по вертикали) - от 300 до 600 м. Подставив эти величины в известную формулу Е = МgН, где Е - энергия, освобождённая при обвале, М - масса обвалившихся пород, Н - высота обвала (понижение центра тяжести), g - ускорение силы тяжести, Б.Б. Голицын получил Е = 2.11023 - 6.01023 эргов.

Далее, измеряя сейсмограмму землетрясения, полученную на Пулковской сейсмической станции (ограничиваясь главной частью сейсмической энергии, т. е. энергией поверхностных волн) и учитывая ослабление энергии с расстоянием и её затухание, он получил величину энергии землетрясения в эпицентре (который, в данном случае, совпал с гипоцентром): 4.31023 эргов.

Энергия землетрясения оказалась, таким образом, близкой (невзирая на погрешности обоих методов) к энергии обвала - первая как раз укладывается, как видно из приведённых цифр, в предельные значения второй.

На основании сопоставления по четырём сейсмическим станциям эпицентральных расстояний (расстояний от станции до эпицентра) землетрясения и расстояния от этих же станций до места обвала, Б.Б. Голицын пришёл к следующему заключению: ... не подлежит никакому сомнению, что эпицентр (а стало быть и гипоцентр, - К.Щ.) этого землетрясения совпадает с местом обвала горы около Сареза.

Отсюда ясен вывод Б.Б, Голицына; ...мы можем с большой степенью вероятия утверждать, что этот обвал был не следствием, а причиной того землетрясения 18 февраля 1911 г., которое было отмечено на стольких сейсмологических станциях.

В 1920 г. была опубликована работа И.А. Преображенского [6], об Усойском обвале, написанная на основании полевых наблюдений во второй половине 1915 г.

И.А. Преображенский произвёл заново съёмку поверхности завала, реконструировал (на основании данных высоты тальвега Бартанга, изучения остатков засыпанных террас и расспросов местных жителей) прежний рельеф и построил подробные (1:21 000) карты с горизонталями через 10 саж. района обвала, - одну для прежнего, другую для современного рельефа.

Исходя из этого и произведя весьма тщательные, взаимно контролирующиеся вычисления, И.А. Преображенский пришёл к следующим величинам: масса обвала М = 6.0 млрд т, понижение центра тяжести Н = 725 м. Дальнейших подсчётов И.А. Преображенский не сделал, но, если их проделать, подставив цифры И.А. Преображенского, несомненно значительно более точные, чем приблизительная оценка В. Вебера, в ту же самую формулу, которую использовал Б.Б Голицын, то для энергии, освобождённой при обвале, получим значение: 4.351023 эргов, т е. величину, отличающуюся всего лишь на 1% от энергии землетрясения, по Б.Б. Голицыну (см. выше).

Почти точное совпадение величины той и другой энергии, совпадение гипоцентра с эпицентром и с местом обвала настолько убедительны, что надо считать вывод Б. Б. Голицына обоснованным. Усойский обвал, следовательно, экзогенный по происхождению, и мимоходом высказанное соображение И. А. Преображенского о том, что обвал мог произойти в результате ... небольшого толчка при землетрясении 1911 г., следует отвергнуть за полным отсутствием каких-либо доказательств.

Вторая, не менее любопытная особенность Усойского обвала - его совершенно исключительные размеры. Каковы причины гигантского масштаба обвала? В литературе этот вопрос или обходится вовсе, или же заменяется разбором обычной ситуации, благоприятной для обвала, ситуации общего характера, т. е. приложимой и ко множеству других обычных обвалов, обвалов-карликов, ситуации, которая, объясняя самый факт обвала, совершенно не объясняет размер явлений.

Вопрос ставится так: каковы не обычные (общие с другими обвалами) факторы, подготовившие Усойский обвал, а те специфические, дополнительные условия, которые создали громадный размер обрушившихся масс?

Такая сравнительная постановка вопроса требует, по существу, и сравнительного анализа, затрудняя решение вопроса.

Однако, к задаче можно подойти, хотя бы предварительно, и несколько иначе, и в этом отношении весьма значительный материал даёт упомянутая уже работа И.А. Преображенского, хотя сам И.А. Преображенский так вопроса не ставит.

Первым благоприятным для возникновения обвала фактором является падение пластов в сторону долины Бартанга (к югу).

Основную массу материала завала составляют кремнистые и кремнисто-глинистые (особенно первые) сланцы. В своём исходном положении (перед обвалом) они подстилались менее стойкими мраморами и гипсами. Это - второе благоприятное условие:

Третье - подмывание Барангом снизу сланцевой массы правого берега реки, имеющего чрезвычайно крутые, близкие к отвесным, склоны.

Более своеобразен четвёртый момент - сравнительная прочность сланцев, которые, как отмечает И.А. Преображенский, ...представляют плотную породу, при разрушении дающую не мелкий сланцевый щебень, а крупные глыбы. Это обстоятельство заинтересовало и В. Вебера [2]: В Бартангском обвале необычной является порода обвалившейся горы, так как обычно обвалы и плотины дают известняки..., а не сланцы, в которых обыкновенно развита мелкая трещиноватость, способствующая постоянному осыпанию, а не катастрофическим обвалам.

Над областью питания обвала лежит более или менее плоскодонный кар со снежником. Из соотношения угла падения пластов (около 50) и гораздо более пологого уклона дна кара ясно, что мраморы и гипсы выходили на поверхность на дне кара. Таково пятое, далеко не обычное условие.

Шестым условием является весьма значительное расстояние - по склону около 5 км, по вертикали около 1 км - между верхом и низом (т. е. каром и дном долины) области питания, обусловившее громадные продольные размеры обвалившейся массы, её длину.

Мощность (по перпендикуляру к первоначальному склону) обвалившейся массы до 500-600 м. Эта весьма большая величина связана, вероятно, теснейшим образом со следующими деталями тектоники. Направление падения на юг - лишь некоторая приблизительная средняя величина. Точнее, по И.А. Преображенскому: по северному берегу завала, где к W от рытвины (впадина крутого ущелья, образовавшегося от вывалившихся масс сланцев,-К.Щ.) падение 57 на SЕ 152137, а к Е-SW 255267, ∟46; получается впечатление, что мы имеем здесь дело с синклинальной складкой, с осью, наклонной, приблизительно, к SW, т е. в направлении обвала. Синклинальная структура области питания, по нашему мнению, представляет чрезвычайно важное условие, - одно из главнейших с точки зрения величины обвала, - прежде всего потому, что при ином залегании (например, при однообразном падении на юг) мощность сланцев была бы, при том же рельефе, меньше, а следовательно, меньше и их объём.

Длине и толщине обвалившейся массы соответствует и её ширина околo 1 км (примерно параллельно долине). Эта величина находится, повидимому, в связи с размерами синклинали, прежде всего с её шириной на данном разрезе. Весьма возможно, однако, что большая ширина зависит, в значительной мере, от большой глубины синклинали, обусловившей большую мощность области питания. В самом деле, в случае одновременного обвала весьма существенна в начальный момент процесса взаимная связанность обвалившейся массы, без которой трудно себе представить, как может произойти одновременный обвал по фронту в 1 км, - ведь гидрогеологическая подготовка обвала в разных частях такого фронта вряд ли может быть одинаковой. А взаимная связанность находится, вероятно, в прямой зависимости от толщины. Таким образом, между толщиной и шириной (как вероятно и длиной) обваливающейся массы должна быть, повиднмому, некоторая количественная взаимозависимость.

А если так, то напрашивается тот вывод, что необходимым условием Усойского обвала, а следовательно и его величины, является известное оптимальное соотношение всех трёх измерений области питания.

Поперечный и продольный профили обвалившихся масс перед обвалом показывают, что обвалившаяся масса, толстая в середине и выклинивающаяся к периферии, может быть уподоблена вытянутой линзе, соотношение размеров которой вряд ли произвольно.

Судя по приведённым цифрам, левое (с юга) крыло синклинали круче правого. Этой асимметрии синклинали соответствует и асимметрическая форма обвалившегося тела. Усойский обвал, таким образом, представляет вывалившееся ядро синклинали.

Таков, повиднмому, тот комплекс основных геолого-морфологических факторов, который обусловил необычайно большие размеры обвала. Роль других факторов (климатических и производных от них) в создании больших размеров обвала второстепенна. Эти факторы обусловили другие стороны процесса - например скорость подготовки обвала, но не его размеры.

Совпадение указанных благоприятных условий в одном месте вряд ли часто встречается, и поэтому понятна и редкость таких грандиозных обвалов, как Усойский.

 

Л и т е р а т у р а

[1] В.В. Акулов. Некоторые наблюдения над состоянием Сарезского озера. Изв. Всес. Геогр. общ., № 3, 1948.

[2] В. Вебер. По поводу обвала на Памире в 1911 г. Геолог. вестн., № 4, 1915.

[3] Б.Б. Голицын. О землетрясении 18 февраля 1911 г. Изв. Акад. Наук, № 11, 1915.

[4] Н.А: Караулов. Белый уголь Таджикистана. 1937.

[5] Каталог землетрясений на территории СССР (с 1908 по 1936 г. включ.), вып. III. Тр. Сейсмолог, инст., № 95, 1941.

[6] И.A. Преображенский. Усойский завал. Матер. по общ. и прикл. геологии, вып. 14, 1920.

[7] Г.А. Шпилько. Землетрясение 1911 года на Памирах и его последствия. Изв Туркест. ОРГО, т. X, вып. I, 1914.