КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 21-17-00058

НазваниеЧетвертичная сейсмичность северной части Алтайского орогена: реконструкции на базе палеосейсмологических, археосейсмологических, геофизических, геохронологических, минералого-петрографических и изотопно-геохимических данных

РуководительДеев Евгений Викторович, Доктор геолого-минералогических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет", Новосибирская обл

Период выполнения при поддержке РНФ 2021 г. - 2023 г. 

Конкурс№55 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле, 07-401 - Сейсмология, сейсмические волны

Ключевые словапалеосейсмология, археосейсмология, активные разломы, георадар, малоглубинная сейсмика, травертины, четвертичный период, Алтайский ороген

Код ГРНТИ38.19.17


СтатусУспешно завершен


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Кайнозойские эпиплатформенные орогены являются ключевыми элементами неотектоники Центральной Азии. Только через анализ их структуры можно прийти к пониманию направленности неотектонической эволюции области конвергентного взаимодействия Индостана и Евразии. Одним из главных механизмов релаксации тектонических напряжений в земной коре являются землетрясения. Поэтому орогены севера Центральной Азии – это одни из наиболее высокосейсмичных областей мира. Ключевые научные проблемы современной сейсмотектоники эпиплатформенных орогенов Центральной Азии - анализ зон активных разломов, расширение и детализация сейсмической летописи, определение древних эпицентральных зон, максимально возможных магнитуд и периода повторяемости землетрясений в целях оценки долгосрочного сейсмического режима и сейсмической опасности. Цель проекта – анализ четвертичной сейсмичности северной части Алтайского орогена – одной из крупнейших внутриконтинентальных эпиплатформенных структур севера Центральной Азии. Для достижения поставленной цели будут решены, большинство впервые, следующие задачи: (1) создание геопривязанных сейсмотектонических моделей Толбонурской, Кобдинской и Курайской разломных зон, их оперений, выявление в различных палеосейсмодислокаций, параметров и возрастов палеоземлерясений, создание нового каталога сильных палеоземлетрясений, карты распределения их эпицентральных зон; (2) выявление спектра деформаций археологических памятников, возникших после их сооружения; определение критерии соотнесения ряда деформаций с сейсмическим триггером; (3) корректировка данных о максимально возможных магнитудах землетрясений, долгострочном сейсмическом режиме и уровне сейсмической опасности для конкретных зон разломов и территории в целом; (4) проведение литолого-петрографических, минералогических и изотопно-геохимических исследований древних и современных травертиновых комплексов региона с использованием техник прецизионного анализа и построением базы данных; (5) определение геохимических критериев диагностики травертинов, формирующихся при землетрясениях, разработка нового для региона подход к определению возрастов палеоземлетрясений через датирование карбонатных минералов 230Th/U методом; (6) геофизическое прослеживание активных разломов, поверхностных разрывов и корней палеофлюидных систем до глубин 200 м. Новизна Проекта состоит в привлечении для решения задачи анализа палеосейсмичности давно дискутируемых вопросов четвертичной истории Алтая широко комплекса морфотектонических, морфоструктурных, палеосейсмологических, археосейсмологических, геофизических, литолого-петрографических, минералогических, геохронологических и изотопно-геохимических методов. Использование независимых методов анализа позволит осуществлять взаимоконтроль результатов и повысит их достоверность. Многие из этих методов никогда не использовались в регионе, более того, этот методический комплекс впервые используется для анализа сильной четвертичной сейсмичности внутриконтинентальной подвижной. Поэтому северная часть Алтайского орогена может стать эталонным объектом для сравнительного тектонического анализа высокосейсмичных регионов мира. Полученные по окончании реализации Проекта результаты будут востребованы в целях уточнения параметров сейсмического районирования территории и позволят внести корректировки в планы ее хозяйственного освоения. Для решения поставленных задач будут объединены аналитические базы, опыт и квалификация исследователей трех ведущих российских институтов (Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А.Трофимука СО РАН, Института Физики Земли им. О.Ю.Шмидта РАН, Института геологии и минералогии им. В.С.Соболева СО РАН), двух лидирующих университетов России (Новосибирского государственного университета и Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова), Института геологии Университета Леопольда Франценса (г. Инсбрук, Австрия). За последние 5 лет коллективом опубликовано 129 статей, проиндексированных в системах Scopus и WoS.

Ожидаемые результаты
В результате работ по Проекту будут получены следующие основные научные результаты. 1. Впервые будут созданы детальные геопривязанные сейсмотектонические модели изученных разломных зон и их оперений, экстраполируемые на глубины до 200 м; будут выявлены разнотипные палеосейсмодислокаций, определены параметры и возраста палеоземлерясений, составлен новый каталог сильных палеоземлетрясений и составлена карта распределения их эпицентральных зон. 2. Будет выявлено разнообразие типов деформаций археологических памятников, сформулированы критерии их соотнесения с сейсмическим триггером. Составлена карта распределения объектов археосейсмологии. 3. Будут значительно скорректированы данные о максимально возможных магнитудах землетрясений, долгострочном сейсмическом режиме и уровне сейсмической опасности для конкретных зон разломов и территории в целом. 4. Впервые будет осуществлено систематическое исследование литолого-петрографических, минералогических и изотопно-геохимических характеристик древних и современных травертиновых комплексов региона с использованием техник прецизионного анализа. По результатам этих исследований будет создана геопривязанная база перечисленных характеристик травертинов. 5. Будут определены геохимические критерии диагностики травертинов, формирующихся при активизации разломов, в том числе при землетрясениях. Впервые будет получена представительная серия возрастов травертинов 230Th/U методом. Будет разработан новый для региона подход к определению возрастов палеоземлетрясений через датирование карбонатных минералов. Столь широкий комплекс морфотектонических, морфоструктурных, палеосейсмологических, археосейсмологических, геофизических, литолого-петрографических, минералогических, геохронологических и изотопно-геохимических методов для анализа впервые используется для анализа сильной четвертичной сейсмичности внутриконтинентальной подвижной структуры мира. Поэтому северная часть Алтайского орогена имеет все шансы стать эталонным объектом для сравнительного тектонического анализа высокосейсмичных регионов Центральной Азии и мира. Прикладной аспект результатов Проекта определяется тем, что существующие сейсмологические каталоги освещают сейсмическую историю региона только за последних 200–250 лет. Этого явно недостаточно для корректных оценок долгосрочного сейсмического режима и достоверной сейсмической опасности территорий, где находятся города и поселки, активно развиваются горнодобывающий и топливно-энергетический комплексы, туристическая инфраструктура. При этом проектировщики и строители наиболее ответственных энергетических и иных инфраструктурных объектов требуют от сейсмологов данные о сильной сейсмической активности минимум за 10 000 лет. Поэтому, полученные новый каталог палеоземлетрясений, карта распределения их эпицентральных зон, геопривязанные модели зон активных разломов будут востребованы в целях уточнения параметров сейсмического районирования территории. По результатам Проекта могут быть сформулированы рекомендации государственными органами РФ, государственными и частными компаниям, существенно снижающие финансовые и социальные риски от сейсмогенных катастроф при хозяйственном освоении территории Алтайского края и Республики Алтай, тем более, что здесь планируется прокладка магистрального газопровода в КНР.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2021 году
В рамках работ по гранту РНФ 21-17-00058 «Четвертичная сейсмичность северной части Алтайского орогена: реконструкции на базе палеосейсмологических, археосейсмологических, геофизических, геохронологических, минералого-петрографических и изотопно-геохимических данных» выполнен весь запланированный на 2021 г. комплекс камеральных и полевых работ. На базе QGIS создана геопривязанная сейсмотектоническая модель Курайской зоны разломов (КЗР) на границе Курайского хребта с Чуйской и Кокоринской впадинами, проведена ее кинематическая интерпретация. Структурно-геоморфологические индикаторы (наличие обезглавленных водотоков, смещенных долин, запирающих хребтов, участков речных долин с невыработанным профилем равновесия, разломных уступов и их левосторонних кулис) указывают, что Кубадринский “master fault” на севере Кокоринской впадины является правосторонним взбросо-сдвигом с поднятым северным крылом. Установлено, что Бугузунский разлом на севере Кокоринской впадины имеет аналогичную кинематику и является восточным продолжением Кубадринского разлома. Субпараллельные Кубадринскому разлому Тыдтуярыкский, Курайский и Табожокский дизъюнктивы обеспечивают надвигание Курайского хребта на отложения Чуйской впадины. Выявлено, что помимо основных взбросо-надвигов с северным падением, формирующих в рельефе хорошо выраженные тектонические и разломные уступы, существенную роль в структуре КЗР играют оперяющие взбросо-надвиги с обратным южным падением сместителей. Вертикальные смещения по разломам со встречным падением приводят к формированию форбергов. Они выражены в виде “pop-up” структур, либо в виде ассиметричных антиклиналей, с крутым надразломным крылом. Форберги отчленяют от Чуйской впадины локальные отрицательные морфоструктуры шириной от 0.1 до 3 км, отражая общий процесс сокращения земной коры региона. Аэрофотосъемка местности на всех участках детальных структурно-геоморфологических, палеосейсмологических, археосейсмологических и геофизических исследований выполнена при помощи беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) квадрокоптерного типа DJI Phantom 4 Advanced, DJI Phantom 4 Pro, Geoscan Gemini. В результате обработки данных аэрофотосъемки были созданы мозаики фотоснимков и цифровые модели рельефа с разрешением от 10 до 40 см, которые позволяют определять относительные высоты с точностью до 10-20 см. Для ряда археологических объектов были созданы их объемные изображения. В результате анализа космосников QuickBird, данных аэрофотосъемки местности с использованием БПЛА и полевых структурно-геоморфологических исследований вдоль Кызылташского, Табожокского, восточных флангов Тотугемского и Курайского разломов, оперяющих их обратных взбросов закартированы ранее неизвестные поверхностные разрывы палеоземлетрясений - разломные уступы - с высотами от 1.5 до 20 м и протяженностью от первых десятков метров до 2 км. Сегменты разломных уступов с высотами 1.5 м позволяют еще до проведения тренчинговых исследований предполагать одноактность их формирования при землетрясениях с минимальными Mw = 6.8-7.1 и интенсивностями VIII-IX баллов. Выявленные деформации каменных кладок, стелл, суваков указывают, что возраст этих землетрясений не древнее I-II тысячелетия н.э. Система поверхностных разрывов палеоземлетрясений протяженностью 22 км впервые закартирована на севере Кокоринской впадины, вдоль Кубадринского и Бугузунского разломов. Морфология поверхностных разрывов показывает, что сейсмогенные смещения имели как вертикальную компоненту смещений, так и горизонтальную правосдвиговую. В двух траншеях, вскрывающих разломный уступ Бугузунского разлома, установлены следы четырех палеоземлетрясений. Минимальные значения Mw = 6.7-7.0 для первых трех землетрясений рассчитаны с использованием установленных при тренчинге значений смещений вдоль разломов и эмпирических корреляционных зависимостей из (Wells, Coppersmith, 1994). С выявленными значения Mw хорошо согласуются обнаруженные в траншеях дайки, силлы и слои песков, сформированные при сейсмически индуцированной флюидизации. Радиоуглеродное датирование возраста отложений коллювиальных клиньев показало, что два последних землетрясения произошли за последние 1400 лет. Это согласуется с деформацией древнетюркских каменных оградок, расположенных перед фронтом разломного уступа. Судя по нашим археологическим находкам, эти объекты относятся к рубежу I – II тыс. н.э. В стенках траншеи на западном фланге Кубадринского разлома установлены коллювиальные клинья и сейсмогенные взбросы двух палеоземлетрясений с минимальными Mw 6.9-7.2 и 6.5-6.7. Так как разрывы самого молодого палеособытия находятся в одинаковой “стратиграфической” позиции во всех трех траншеях, то его поверхностные разрывы имеют протяженность 22 км. Этот параметр позволил рассчитать Mw = 6.7, что находится в полном соответствии с Mw, оцененной на основе амплитуд смещений по установленным в траншее Кокоринская_западная сейсморазрывам. Впервые методом преломленных волн получены сейсмические разрезы верхних частей активных разломов Курайской зоны, нарушающих рыхлые существенно грубообломочные отложения. Общая протяженность шести сейсмических профилей составила 376 м. Установлено, что в качестве критериев присутствия активных разломов следует рассматривать узкие вертикальные и крутонаклонные низкоскоростные аномалии, пограничные зоны между низкоскоростными и высокоскоростными зонами профилей, указывающие на различия в обводненности отложений из-за тектонического подпора. Эти закономерности позволили выявить активные участки в структуре зон Кубадринского и Бугузунского разломов, в том числе, в месте заложения траншей Бугузун_1 и Бугузун_2. В месте заложения траншеи Кокоринская_западная зафиксирована субвертикальная зона активного сегмента Кубадринского разлома с накопленной на нем амплитудой сейсмогенных смещений в 10 м. Проведено исследование верхней (до 10 м) части разломных уступов методом георадиолокации. Общая протяжённость 22 профилей составила около 2 км. Показано, что данные низкочастотной георадиолокации (38-50 МГц) находятся в хорошем соответствии с результатами сейсморазведки, дополняют ее четкой локализацией границ по глубине, а, благодаря быстроте получения данных, могут применяться на значительных территориях. Данные высокочастотной георадиолокации (100-250 МГц) позволяют уточнить геометрию зоны разрыва на глубину до 5-6 м с разрешением до 20 см по глубине. Применительно к изученным геологическим средам, для выделения активных участков разломов на радарограммах следует использовать следующие критерии: потеря когерентности (несогласие) и разрывы осей синфазности, хаотические отражения, локальные участки более высоких значений амплитуд, резкие различия в характере волновых картин висячего и лежачего крыльев разлома. На основе этих критериев выявлены отдельные разломы с вертикальными компонентами смещений и элементы цветковых структур, характерные для сдвигов вдоль разломных уступов Бугузунского, Кубадринского, Тотугемского и Курайского разломов. Присутствие разломов, предполагаемых по георадарным данным, подтверждено в траншее Бугузун_1. Закартировано 11 травертиновых комплексов в зонах активных разломов: восемь – в пределах КЗР, один, связанный с Южно-Чуйским разломом и два, прирученных к западным разломным ограничениям Чаганского массива. Травертиновые тела имеют мощность от первых до первых десятков метров и протяженность от первых десятков до сотен метров. Карбонатный цемент скрепляет обломочный материал коллювиальных, пролювиальных и аллювиальных отложений с образованием брекчий, конгломератов и песчаников. Выявлены карбонатные корки в зонах разгрузки современных источников, а также цементы, скрепляющие катаклазиты вдоль сместителей разломов. Получен обширный массив минералогических и изотопно-геохимических данных, характеризующий травертины. Установлено, что травертины 8 из 11 комплексов целиком сложены кальцитом. Микритовый и спаритовый кальцит образует полизональные агрегаты, цементирующие фрагменты осадочных пород и детритовые частицы. В комплексах Мештуярык, Чейбеккель-2 и Чибит в подчиненном количестве зафиксирован арагонит, образующий тонкие (<300 мкм) зоны в основании кальцитовых друзовых ритмов. Арагонит преобладает в травертинах комплексов Красные ворота, Курайка и Чейбеккель-3, где образует радиально-лучистые агрегаты. Установлено, что арагонит и кальцит травертинов имеют принципиально иной набор микропримесей в сравнении с CaCO3 гидротермальных жил и мраморов, что позволяет однозначно отличать материал позднечетвертичных травертинов от иных карбонатных образований. Следов выраженной биологической активности (цементация и инкрустация растительных остатков или микробиальных матов и т.п.) в изученных травертинах обнаружено не было. Можно заключить, что отложение CaCO3 происходило преимущественно абиогенным путём, в ходе реакции разложения HCO3- травертинообразующих растворов и дегазации СО2. За исключением нескольких образцов из 70 проанализированных, все изученные карбонаты имеют δ13C > –3 ‰. Такие величины δ13C характерны для термогенных травертинов, образованных без участия почвенной СО2. Значения δ18O (–15.8…–11.9‰ VPDB) изученных травертинов на 3-4 ‰ ниже, чем δ18O голоценовых карбонатных натёков из пещер Горного Алтая. Они указывают на метеорный характер травертинообразующих вод и на вероятное их образование в холодных климатических условиях. Узкие диапазоны величин δ18O и δ13C карбонатов из различных травертиновых полей и близость δ13C к изотопным характеристикам морских карбонатов, позволяют предположить, что их кристаллизация происходила из холодных вод глубокой циркуляции, контактировавших с региональными карбонатными коллекторами. Исследования изотопного состава O и H воды современных травертиновых источников также показало, что их питание происходит главным образом за счет атмосферных осадков. Обогащение вод Ca, Mg и HCO3 (на фоне резкого обеднения Na и Cl) указывает на формирование их солевого состава в процессе подземного углекислого выщелачивания карбонатных толщ. Впервые для Горного Алтая 230Th–U-методом проведено определение радиометрических возрастов шести четвертичных травертиновых комплексов, пространственно связанных с активными разломами, ограничивающими Чуйскую и Курайскую впадины. Установлено, что травертины с возрастами 1.3, 4.9 и 6.3 тыс. лет образовались как следствие сильных палеоземлетрясений с Mw = 6.5–6.9. Возраст травертинов 11 тыс. лет попадает в пределы сейсмически активного интервала 8.5–16 тыс. л.н. Травертины возрастом 123 тыс. лет сформировались при сейсмогенных движениях по разломам, спровоцированным снятием ледниковой нагрузки среднеплейстоценового оледенения. Травертины возрастом около 400 тыс. лет маркируют сейсмогенные смещения в пик кайнозойского орогенеза. Установленные соответствия возрастных рубежей травертинообразования, с одной стороны, и временных интервалов палеоземлетрясений, с другой, открывают перспективы использования радиометрических возрастов карбонатов травертинов как инструмента датирования древних и исторических землетрясений региона. Исполнителями проекта сделано 4 устных доклада (2 в on-line формате) на Всероссийских и международных конференциях по наукам о Земле (г. Новосибирск, г. Севастополь, г. Бордо). В 2021 г. опубликованы: 1 статья в журнале «Doklady Earth Sciences» (входит в базы цитирования WoS и Scopus), 1 статья в материалах «NSG2021 27th European Meeting of Environmental and Engineering Geophysics» (входит в базу цитирования Scopus), 4 тезисов (входят в базу цитирования РИНЦ). Все запланированные результаты достигнуты.

 

Публикации

1. Деев Е.В., Дублянский Ю.В., Позднякова Н.И., Шольц Д., Кох С.Н., Сокол Э.В., Русанов Г.Г. 230Th/U Dating of Travertines Related to Paleoearthquakes in Gorny Altai: First Results Doklady Earth Sciences, Vol. 500, Part 2, pp. 820–825 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1134/S1028334X21100081

2. Бричева С.С., Дорошенков М.М., Дубровин И.О. Изучение разрывных нарушений методом георадиолокации на примере Курайской зоны разломов, Горный Алтай Инновации в геологии, геофизике и географии-2021. Материалы 6-ой Международной научно-практической конференции. М. «Издательство Перо», 2021., с. 64-65 (год публикации - 2021)

3. Позднякова Н.И. Травертины комплекса Мештуярык, как индикаторы сейсмогенных подвижек (Горный Алтай) Материалы 59-й Международной научной студенческой конференции МНСК-2021: Геология / Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск : ИПЦ НГУ, с. 16 (год публикации - 2021)

4. Тимохина С.И., Позднякова Н.И. Активные морфоструктуры междуречья Тыдтуярык-Табожок (север Чуйской впадины, Горный Алтай) Материалы 59-й Международной научной студенческой конференции МНСК-2021: Геология / Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск : ИПЦ НГУ, 2021., с. 19 (год публикации - 2021)

5. Бричева С.С., Деев Е.В., Дубровин И.О., Дорошенков М.М., Энтин А.Л., Панин А.В. Ground-penetrating radar evidence of faulting in unconsolidated coarse sediments European Association of Geoscientists & Engineers. Conference Proceedings, NSG2021 27th European Meeting of Environmental and Engineering Geophysics, Aug 2021, Volume 2021, p.1 - 5 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.3997/2214-4609.202120241

6. - УЧЕНЫЕ ВПЕРВЫЕ ПРОВЕЛИ УРАН-ТОРИЕВОЕ ДАТИРОВАНИЕ АЛТАЙСКИХ ТРАВЕРТИНОВ Информационное агентство "Научная Россия"., https://scientificrussia.ru/articles/ucenye-vpervye-proveli-uran-torievoe-datirovanie-altajskih-travertinov (год публикации - )


Аннотация результатов, полученных в 2022 году
По гранту РНФ 21-17-00058 выполнены все запланированные на 2022 г. работы и достигнуты все запланированные результаты. Детально изучена ранее неизвестная система поверхностных разрывов палеоземлетрясения, которая протянулась вдоль северного фланга Толбонурского разлома (ЮВ Горного Алтая) на 22 км. Правосдвиговая амплитуда сейсмогенного смещения составила 7 м, вертикальная – 3.3 м, следовательно, Mw землетрясения была ≥7.5. Зафиксированы крупные сейсмогенные осыпи и каменные лавины. Тренчинговые исследования с отбором проб на 14C датирование проведены в южной, центральной и северной частях системы. Выявлены каменные кладки и мегалиты, датирование которых позволит лимитировать возрастные границы палеоземлетрясения (https://scientificrussia.ru/articles/ucenye-vyavili-i-issledovali-ranee-neizvestnuu-zonu...). Проведен структурно-геоморфологический анализ зоны Кобдинского разлома на протяжении 70 км к северу от долины р. Кобд, включая 27 км участок палеосейсмодислокации Чихтэйн. Анализ космоснимков, полевые данные и аэрофотосъемка с БПЛА позволили закартировать активные морфоструктуры, определить количество разломов на разных участках, выявить признаки и амплитуды смещений по ним. Зафиксированы каменные кладки и курганы с направленными смещениями элементов конструкций. Определение их возрастов позволит оценить нижние возрастные границы палеоземлетрясений. Намечены участки для геофизических и тренчинговых исследований 2023 г. Получены новые данные о палеоземлетрясениях, сформировавших разломный уступ на СЗ Чуйской впадины. Вблизи уступа исследованы травертины Мештуярыка. Сопоставление палеосейсмологических, петрографических, минералогических и изотопных данных, результатов 14С и 230Th/U датирования, позволяет сделать следующие выводы (Deev et al., 2022). (a) Уступ сформировался в результате палеоземлетрясений с магнитудами от 6.8 до 7.6, которые произошли 7.7, 5.8, 3.2 и 1.3 тыс. л.н., в диапазоне 4.8-3.4 тыс. л.н., несколько сотен л.н. Возраст землетрясения древнее 7.7 тыс. л.н., установить не удалось. (б) Возрасты палеоземлетрясений 4.8-3.4 и 7.7 тыс. л.н. сопоставляются с двумя 230Th/U возрастами травертинов Мештуярыка – 7.7 и 3.7 тыс. л.н. Травертины возрастом 9.5 тыс. л.н. сформировались в результате землетрясения, следы которого обнаружены при тренчинге. Травертины трех генераций имеют возрастные аналоги на западном фланге Курайской зоны разломов (КЗР). (в) Доказана возможность датирования палеоземлетрясений через 230Th/U возрасты травертинов. Т.к. травертины устойчивы к выветриванию можно посредством их 230Th/U возрастов выявлять эпизоды сейсмической активности для большего возрастного интервала, нежели при исследовании палеосейсмодислокций. Устойчивость к выветриванию позволяет использовать одновозрастные травертины для определения протяженности поверхностных разрывов конкретного землетрясения и оценки его Mw. (г) Особенности изотопии карбонатов указывают, что травертинообразующие флюиды длительно взаимодействовали с известняками (δ13C) и имели температуру окружающей среды (δ18O). Три эпизода образования травертинов Мештуярыка спровоцированы тремя сильными палеоземлетрясениями, вызвавшими быстрый подъем насыщенных углекислотой вод, захороненных в карбонатных коллекторах, вдоль сейсмогенных разрывов. (д) Изотопия О травертинов Мештуярыка несет ясные палеоклиматические метки. Снижение величины δ18O CaCO3 от древних к молодым травертинам связано со значительным понижением Т воздуха в интервале от 10-8 до 3.7 тыс. л.н. Впервые получен массив минералогических и изотопно-геохимических данных для 3 травертиновых полей СВ Алтая (долина р. Бия) и 2 полей Центрального Алтая (Уймонская впадина). Травертины Уймонской впадины приурочены к Южно-Теректинскому разлому и цементируют катаклазиты, либо коллювиальные обломки. Травертины Бии осаждаются из холодных (7.7-8.2ºC) пресных нейтральных (рН=7.2-7.4) вод HCO3–Ca-Mg типа и цементируют отложения террас, образуя покровы и каскады. Все травертины сложены Mg-кальцитом. Травертины СВ Алтая обладают резко облегченным изотопным составом C (δ13C –11.7…–8.8‰ VPDB), что указывает на значимый вклад изотопно-легкого почвенного CO2. Это отличает их от травертинов ЮВ Алтая (δ13C –2.5…2.0‰), где главным источником С в растворах являются карбонатные коллекторы. По изотопному составу С травертины Уймонской впадины проявляют черты сходства как с травертинами ЮВ Алтая (поле Маргала; –1.7…–0.3‰), так и с таковыми СВ Алтая (поле Уймон; –6.6…–5.5‰). Величины δ18O CaCO3 всех полей отражают метеорный характер травертинообразующих вод. Особенности изотопного состава О кальцита травертинов СВ Алтая (–19.1…–14.3‰) логично продолжают тренд облегчения изотопного состава кислорода CaCO3 травертинов Европы с ростом континентальности климата при удалении от Атлантики. В пределах КЗР обнаружены памятники с сейсмогенными деформациями. Археосейсмологические данные позволили охарактеризовать возрасты и параметры палеоземлетрясений. Можно сделать следующие выводы: 1) Признаки древней сейсмоактивности выявлены для погребально-поминальных сооружений, мегалитов и оросительного канала; 2) К сейсмогенным деформациям относятся: направленное смещение насыпей кургана и керексура, смещения и вращения элементов стен оградки керексура, изгибы элементов каменных конструкций на бровках разломных уступов, направленные наклоны стел, наклоны и вращения каменных плит оградок, смещенный сегмент оросительного канала; 3) Информативными для определения параметров палеоземлетрясений являются курган и керексур. Их деформации позволил определить кинематику сейсмогенных подвижек; 4) Возрастная атрибуция памятников позволяет оценивать нижние возрастные границы палеоземлетрясений. Так землетрясение, деформировавшее курган на севере Курайской впадины, произошло не позднее середины I тыс. до н.э., деформации стел на севере Чуйской впадины произошли при землетрясении не древнее начала I тыс. до н.э., сувака – не древнее середины I тыс. н.э. Керексур у подножья Кызылшинского поднятия был деформирован в результате землетрясения с возрастом не древнее I тыс. до н.э., а тюркские оградки – не древнее рубежа I–II тыс. н.э. (https://archaeology.nsc.ru/arheosejsmologia/). Установлено, что полученные методом “rock surface luminescence” возрасты (1.7 ± 0.1 и 6.4 ± 1.7 тыс. лет) погребения валунов кварцсодержащих пород с поверхности гряд гигантской ряби течения на днище Курайской впадины являются следствием их переворачивания в результате сейсмического удара или колебаний грунта. Об этом говорит их соответствие возрастам палеоземлетрясений, выявленных вдоль КЗР (Semikolennykh et al., 2022). Геофизические данные дополнили наши представления о строении разломов. Георадарные исследования выполнены с антеннами двух частот - 250 (разрешающая способность не ниже 0.25 м, глубинность до 6 м) и 100 МГц (0.5 м, 12–15 м). Результаты исследований визуализированы в виде отдельных радарограмм, трехмерного куба с сечениями, трехмерного представления серии профилей, наложенных на мозаику фотоснимков, последовательного сопоставления параллельных профилей. Анализ радарограмм позволил выявить новые критерии выделения на них разломов: псевдовертикальные зоны смещения отражений; специфическая волновая картина, соответствующая заполнению структур растяжения; аномально низкие значения амплитуд отражений в фронтальных частях уступов. Сейсморазведочные исследования методом преломленных волн позволили получить информацию о строении геологической среды на глубинах от 30 до 90 м. Метод наиболее информативен для определения накопленных амплитуд вертикальных смещений на разломах. Исполнителями проекта сделано 6 устных докладов на Всероссийских конференциях по наукам о Земле с публикацией тезисов и материалов (РИНЦ). Опубликованы по одной статье в журналах: «Quaternary Geochronology» (Q1 SJR; WoS, Scopus, РИНЦ), «International Geology Review» (Q1 JCR; WoS, Scopus, РИНЦ), «Doklady Earth Sciences» (WoS, Scopus, РИНЦ), «Seismic Instruments» (WoS, РИНЦ).

 

Публикации

1. Деев Е., Дублянский Ю., Кох С., Шольц Д., Русанов Г., Сокол Э., Хворов П., Реутский В., Панин А. Large Holocene paleoseismic events and synchronized travertine formation: a case study of the Kurai Fault Zone (Gorny Altai, Russia) International Geology Review, https://doi.org/10.1080/00206814.2022.2145510 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1080/00206814.2022.2145510

2. Деев Е.В., Крживоблоцкая V.E., Бородовский А.П.,Энтин А.Л. Active faults and Late Holocene surface rupturing earthquakes in the Kokorya Basin (Gorny Altai, Russia) Doklady Earth Sciences, V. 506, Part 1, p. 666–670. (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1134/S1028334X22700039

3. Корженков А.М., Деев Е.В., Позднякова Н.И. Young landforms created by earthquakes in the foothills of the Kurai Range (Gorny Altai) Seismic Instruments, V. 58, No. 4, p. 424–441. (год публикации - 2022) https://doi.org/10.3103/S0747923922040065

4. Семиколенных Д.В., Каннингем А.С., Курбанов Р.Н., Панин А.В., Зольников И.Д., Деев Е.В., Мюррей А.С. Dating of megaflood deposits in the Russian Altai using rock surface luminescence Quaternary Geochronology, V. 73, p. 101373 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1016/j.quageo.2022.101373

5. Бричёва С.С., Деев Е.В., Энтин А.Л., Приходько А.Д., Скорнякова А.Ю. Сейсморазведочные и георадарные исследования активных разломов на примере восточного фланга Курайской зоны разломов (Горный Алтай) Сборник тезисов четвертой научно-практической конференции «Инженерная сейсморазведка и сейсмология 2022» / под редакцией М.Р. Садуртдинова, М.С. Судаковой. – М.: Издательский дом Академии Естествознания, 2022., C. 101-106 (год публикации - 2022)

6. Деев Е.В. Актуальные направления исследований региональной геологии и нефтегазоносности мезозойско-кайнозойских осадочных бассейнов севера Центральной Азии и Российской Арктики Современные проблемы наук о Земле: тезисы Всероссийской научной конференции (г. Москва, 11-15 апреля 2022 г.). – М.: РАН, С. 109-111. (год публикации - 2022)

7. Крживоблоцкая В.Е., Сафронов О.В. Сейсмотектоника Кокоринской впадины (Горный Алтай) Геология: Материалы 60-й Международной научной студенческой конференции (МНСК-2022) (г. Новосибирск, 10-20 апреля 2022 года). Новосибирск: ИПЦ НГУ, 2022., С. 13 (год публикации - 2022)

8. Деев Е.В. Современное состояние морфоструктурных и палеосейсмологических исследований в юго-восточной части Горного Алтая Материалы всероссийской научной конференции «Геотектоника и геодинамика сейсмоактивных районов», посвященной 75-летию со дня рождения Е.А. Рогожина (1947–2021) и 115-летию со дня рождения В.В. Белоусова (1907–1990). – М.: Издательство «Перо», С. 32-37 (год публикации - 2022)

9. Деев Е.В. Сейсмотектоника и палеосейсмичность Курайской зоны разломов Горного Алтая Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту): Материалы научной конференции. 18–21 октября 2022 г., ИЗК СО РАН, г. Иркутск. – Иркутск: Институт земной коры СО РАН, Вып. 20., С. 69-70. (год публикации - 2022)

10. - Ученые определили возраст Сукорского сейсмогенного оползня и отложений Куюктанарского ледника в районе реки Чуи Новости РНФ; Научная Россия, - (год публикации - )

11. - УЧЕНЫЕ ВЫЯВИЛИ И ИССЛЕДОВАЛИ РАНЕЕ НЕИЗВЕСТНУЮ ЗОНУ ПОВЕРХНОСТНЫХ РАЗРЫВОВ ГОЛОЦЕНОВОГО ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ НА ГОРНОМ АЛТАЕ Научная Россия, - (год публикации - )

12. - Опыт новосибирских учёных в археосейсмологии в Горном Алтае Пресс-служба Института археологии и этнографии СО РАН, - (год публикации - )

13. - Российские учёные продолжают исследования палеоземлетрясений на территории Горного Алтая Научная Росссия, - (год публикации - )


Аннотация результатов, полученных в 2023 году
По гранту РНФ 21-17-00058 выполнены все запланированные на 2023 г. работы и достигнуты все запланированные результаты. В результате анализа космосников QuickBird, данных съемки БПЛА и полевых структурно-геоморфологических исследований закартирована структура палеосейсмодислокации Чихтэйн. Разломные уступы СЗ простирания фиксируют существенно взбросовые подвижки, обеспечивающие воздымание отложений Ачитнурской впадины в сторону хребта Чихачева; омоложение уступов происходит с запада на восток. Уступы СВ простирания фиксируют положение сбросов, что указывает на правостороннюю кинематику смещений вдоль магистрального разлома Чихтэйна. Этот факт хорошо согласуется с общей кинематикой Кобдинского разлома. Установлено, что изученный траншеями уступ, сформировался в результате трех палеоземлетрясений, последнее из которых произошло не древнее 3 тыс. л.н. Сейсмогенные разрывы выражены в виде взбросов или сбросов с поднятыми восточными крыльями. Минимальные Mw двух последних землетрясений находились в диапазонах 6.7-6.9 и 6.9-7.2. Радиоуглеродным датированием установлено, что поверхностные разрывы на стыке Чуйской впадины и хребта Сайлюгем (Юго-Восточный Алтай), вдоль Толбонурского разлома, сформировались при палеоземлетрясении с Мw=7.3 и возрастом 3.4 тыс. л.н. Еще один 11 км участок поверхностных разрывов палеоземлетрясения в зоне Толбонурского разлома выявлен и детально закартирован в Монгольском Алтае. Установлено, что сейсмогенная подвижка имела вертикальную и правосдвигвую компоненты смещения. При тренчинговых исследованиях отобраны образцы отложений для определения возраста землетрясения. Анализ георадарных данных, полученных при профилировании поверхностных разрывов палеоземлетрясений в зоне Кубадринского разлома (Горны Алтай) показал, что в качестве критериев выделения на них зон активных разломов следует рассматривать разрывы осей синфазности, хаотические отражения и субвертикальные высокоамплитудные зоны, прослеживающиеся на глубину до 10 м. Наличие последних можно объяснить трещиноватостью пород и отложений, их обводненностью, развитием процессов сейсмогенной флюидизации грунтов. Отложения коллювиальных клиньев, сформировавшихся при разрушении поднятого крыла разлома, выделяются на радарограммах в виде чашеобразных западин, заполненных слоистыми отложениями, серией параллельных наклонных рефлекторов. Анализ радарограмм в ряде случаев позволил обосновать двухэтапную историю формирования разрывов. Использование площадной съемки позволило выявить вариации геометрии поверхностных разрывов на участках исследований, а также различия в георадарных картинах крыльев разломом, связанные с изменениями состава отложений и пород, положением кровли мерзлоты, существенно ограничивающей глубинность зондирования. Составлена карта распределения объектов археосейсмологии на территории северной части Алтайского орогена. Археологические объекты с доказанными и потенциально возможными следами сейсмогенных деформаций локализованы вдоль Курайской, Толбонурской и Кобдинской зон разломов. Признаки древней сейсмоактивности выявлены для различных археологических объектов: погребально-поминальные сооружения (курганы, керексуры, кладки, оградки), мегалиты (стелы) и оросительные каналы (суваки). К признакам сейсмогенных деформаций относятся: направленное смещение насыпей курганов и керексуров, смещения и вращения элементов стен каменных оградок керексуров, изгибы элементов каменных конструкций на бровках разломных уступов, направленные наклоны стел, разнонаправленные наклоны и вращения каменных плит оградок, смещения оросительных каналов. Самыми информативными для определения параметров палеоземлетрясений оказались наиболее крупные сооружения – курганы и керексуры. Анализ их деформаций позволил определить кинематику сейсмогенных подвижек при палеоземлетрясениях. Возрастная атрибуция археологических объектов в пределах Курайской зоны разломов позволила оценить нижние возрастные границы палеоземлетрясений. В качестве критериев соотнесения деформаций разнотипных археологических объектов с сейсмическим триггером следует рассматривать: 1. Деформированные объекты расположены как непосредственно на разломных уступах, так и в непосредственной близости от них; 2. Сходные с выявленными (см. выше) деформации возникают при сейсмическом разрушении разнотипных каменных археологических объектов (Korjenkov, Mazor, 1999; Rodríguez-Pascua et al., 2011); 3. Деформации не связаны с оползнями, явлениями солифлюкции и мерзлотными деформациями грунтов, т.к. в пределах памятников не зафиксированы их геоморфологические признаки; 4. Деформации археологических объектов не связаны с более поздним воздействием человека (ограбление памятника, уничтожение из религиозных побуждений, хозяйственная деятельность). На базе геоинформационной системы QGIS созданы геопривязанные модели Курайской, Толбонурской и Кобдинской разломных зон. Они объединяют различные слои геолого-структурной, морфоструктурной, палеосейсмологической, археосейсмологической, геофизической и геохимической информации, материалы дистанционного зондирования Земли. Полученные данные палеосейсмологических и археосейсмологических исследований, датирования “сейсмогенных” травертинов позволили составить каталог палеоземлетрясений региона. Он включает в себя 18 событий с Mw от 6.4 до 7.5, которые произошли за последние 16 тыс. лет. Построен график повторяемости землетрясений для Курайской зоны разломов. Линейная зависимость имеет вид: lg N = 3.81 – 0.78 M; среднеквадратическое отклонение составило 0.02. Расчетные данные из зависимости (16±3 события с М=6.5–7.5 за 7.5 тыс. л.) и данные палеосейсмологии (15 событий) хорошо согласуются и указывают на сохранение уровня сейсмической активности зоны за последние 7.5 тыс. лет. На основе согласованных баз данных, включающих пространственное распространение, литологические, минералого-петрографические, изотопно-геохимические и возрастные характеристики травертинов, изотопно-геохимические данные о водах травертиновых источников впервые сформулированы непротиворечивые модели формирования травертинообразующих систем северной части Алтайского орогена. Для появления «сейсмогенных» травертинов Юго-Восточного Алтая необходимым условием является наличие длительное время захороненных в карбонатных коллекторах метеорных вод. Триггер развития травертиновых систем – землетрясения. При землетрясениях вдоль разломов возникают зоны трещиноватости, а их проницаемость создает благоприятные условия для транзита восходящих потоков травертинообразующих растворов из коллекторов и кристаллизации карбонатов. Соответствие возрастов палеоземлетрясений и эпизодов травертинообразования за последние 7.5 тыс. лет показало, что радиометрические возрасты «сейсмогенных» травертинов являются независимым инструментом датирования палеоземлетрясений региона. Травертины позволили датировать сейсмогенные подвижки возрастом 123 и 400 тыс.л.н. В формировании травертинов, развитых в пределах террас Бии (Северо-Восточный Алтай), участвуют подземные порово-пластовые воды водоносных горизонтов четвертичных аллювиальных отложений, имеющие метеогенный генезис. Изотопно-легкий состав углерода CaCO3 травертинов обусловлен доминирующим вкладом биогенного CO2, источником которого служат черноземы. Такие травертины могут быть использованы как инструмент для палеоклиматических реконструкций. Подготовлены годовой и итоговый отчеты по Проекту, опубликованы: статья в «Archaeological Research in Asia» (Q1; WoS, Scopus), статья в «Minerals» (Q2; WoS, Scopus), принята к публикации статья в «Vestnik of Saint Petersburg University. Earth Sciences» (Scopus). Опубликовано 6 тезисов и материалов конференций (РИНЦ). Сделано 7 устных докладов на конференциях.

 

Публикации

1. Бричева С.С., Деев Е.В., Сафронов О.В., Энтин А.Л. Строение поверхностных разрывов палеоземлетрясений в зоне Кубадринского разлома (Горный Алтай) по данным георадиолокации Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле, - (год публикации - 2024)

2. Деев Е., Бородовский А., Энтин А. Earthquake-induced deformation at archaeological sites in southeastern Gorny Altai (Siberia, Russia) Archaeological Research in Asia, v. 34, p. 100431 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1016/j.ara.2023.100431

3. Деев Е.В., Кох С.Н., Дублянский Ю.В., Сокол Э.В., Шольц Д., Русанов Г.Г., Реутский В.Н. Travertines of the South-Eastern Gorny Altai (Russia): Implications for paleoseismology and paleoenvironmental conditions Minerals, V. 13, no. 2, p. 259 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.3390/min13020259

4. Деев Е.В., Сафронов О.В., Бричёва С.С., Дергач П.А., Зорина В.В., Зобнин Г.Ю. Сейсморазрывы сильного голоценового землетрясения на северном фланге Толбонурского разлома в Горном Алтае Солнечно-земные связи и геодинамика Байкало-Монгольского региона: тез. докл. XIV Рос.-Монг. междунар. конф. / РАН, Сиб. отд-ние, Ин-т земной коры, Ин-т солн.- зем. физики. – Иркутск: Институт земной коры СО РАН, 2023., С. 27-28 (год публикации - 2023)

5. Крживоблоцкая В.Е. Структура и палеосейсмичность Кубадринского разлома на севере Кокоринской впадины Горного Алтая Геология : Материалы 61-й Междунар. науч. студ. конф. 17–26 апреля 2023 г. / Новосиб. гос. ун-т. — Новосибирск : ИПЦ НГУ, 2023., С. 11 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.25205/978-5-4437-1433-2

6. Садур А.Е. Активные морфоструктуры зоны Кобдинского разлома (Монгольский Алтай) Геология : Материалы 61-й Междунар. науч. студ. конф. 17–26 апреля 2023 г. / Новосиб. гос. ун-т. — Новосибирск : ИПЦ НГУ, 2023., С. 16 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.25205/978-5-4437-1433-2

7. Сафронов О.В. Поверхностные разрывы сильного голоценового землетрясения на северном фланге Толбонурского разлома (Горный Алтай) Геология : Материалы 61-й Междунар. науч. студ. конф. 17–26 апреля 2023 г. / Новосиб. гос. ун-т. — Новосибирск : ИПЦ НГУ, 2023., С. 17 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.25205/978-5-4437-1433-2

8. Бричёва С.С., Деев Е.В., Дергач П.А., Зобнин Г.Ю. Геофизические исследования поверхностных разрывов палеоземлетрясений на восточном фланге Кубадринского разлома, Горный Алтай EAGE. Инженерная и рудная геофизика 2023: Сборник мате-риалов конференции и выставки (г. Санкт-Петербург, Россия, 15-19 мая 2023 г.). СПб: ООО "ЕАГЕ ГЕОМОДЕЛЬ", 2023., С. 316-320. (год публикации - 2023)

9. Деев Е.В., Бричёва С.С., Дергач П.А., Зорина В.В., Крживоблоцкая В.Е., Сафронов О.В. Геофизические образы поверхностных разрывов голоценового палеоземлетрясения на северном фланге Толбонурского разлома (Горный Алтай) EAGE. Инженерная и рудная геофизика 2023: Сборник мате-риалов конференции и выставки (г. Санкт-Петербург, Россия, 15-19 мая 2023 г.). СПб: ООО "ЕАГЕ ГЕОМОДЕЛЬ", 2023., С. 304-309. (год публикации - 2023)

10. - Сибирские геологи нашли новый способ датировки древних землетрясений Наука в Сибири (Издание Сибирского отделения Российской Академии наук), Наука в Сибири. № 40 (3401) от 05.10.2023 г. (год публикации - )

11. - Связь травертинов с палеосейсмичностью и палеоклиматом Горного Алтая Российская Академия наук, - (год публикации - )

12. - Ученые обнаружили зону палеосейсмичности в районе предполагаемой прокладки газопровода «Сила Сибири» Вестник отделения наук о Земле Российской Академии наук, - (год публикации - )

13. - Как выглядят поверхностные разрывы палеоземлетрясений Горного Алтая на данных геофизических методов? Платформа Геовебинары: еженедельный on-line семинар "Современные проблемы геофизики", - (год публикации - )


Возможность практического использования результатов
Результаты сейсмотектонических и палеосейсмологических работ могут быть оформлены в качестве пояснительных записок для органов власти субъектов РФ, МЧС, крупных строительных и энергетических компаний, инвестирующих средства в развитие горно-добывающего, топливно-энергетического комплексов и туристических кластеров. Они должны быть учтены при сейсмическом районировании территории севера Алтайского орогена.