Данные сейсмических сетей делают доступной информацию о сильных землетрясениях в регионах лишь за последнюю сотню лет. К примеру, в Горном Алтае такая сеть развернута лишь в 1960-х годах. Этого явно недостаточно для достоверной оценки сейсмической опасности и сейсмического режима. Проектировщики и строители наиболее ответственных энергетических и иных инфраструктурных объектов требуют от сейсмологов данные о сильной сейсмической активности до 100 тыс лет. При решении этой задачи ученые используют методы исторической сейсмологии, палеосейсмологии и археосейсмологии. Об этом говориться в публикации заведующего лабораторией палеосейсмологии и палеогеодинамики Института физики Земли РАН Андрея Корженкова на страницах газеты «Коммресантъ».

Сильные землетрясения с локальной магнитудой магнитудой М 5–6 всегда оставляют после себя многообразный спектр сейсмогенных деформаций — нарушений в скальных и рыхлых грунтах и археологических памятниках, которые достаточно хорошо идентифицируются специалистами в структурной геоморфологии, палео- и археосейсмологии. Изучение этих деформаций предоставляет уникальный материал для долговременной и полноценной оценки сейсмической опасности.

Сильные сотрясения земной поверхности приводят к значительным гравитационным смещениям — оползням и обвалам в скальных и рыхлых грунтах. Чаще всего именно они приводят к максимальным людским и материальным потерям при сейсмических катастрофах, накрывая многометровой толщей населенные пункты со всей их инфраструктурой. Оползневые тела запруживают речные долины, что приводит к образованию временных озер позади искусственных дамб. Плотины таких озер рано или поздно разрушаются, и вниз по долинам проносятся сели, уничтожающие абсолютно все на своем пути. Именно крупномасштабные оползни и обвалы многими исследователями Горного Алтая традиционно связывались с палеоземлетрясениями.

Важное место в палеосейсмологических исследованиях занимают сейсмотектонические — первичные — деформации. Они образуются в эпицентральных зонах сильных сейсмических событий и указывают на выходы сейсмических очагов (разрывов) на земную поверхность. Именно обнаружение таких структур позволяет ответить на один из главных вопросов, стоящих перед палеосейсмологом: «Где произошло землетрясение?». Учитывая возраст смещенных объектов, можно определить минимальный возраст древней природной катастрофы, то есть с определенной точностью ответить на самый сложный вопрос палеосейсмологии: «Когда произошло землетрясение?».

Группа ученых из Института физики Земли им. О. Ю. Шмидта РАН проводила исследования на юго-востоке Горного Алтая в районе южного склона Курайского хребта. Алтайские горы были созданы в результате продолжающегося сокращения Индийской и Евразийской литосферных плит. Именно этим объясняются довольно контрастный горный рельеф и высокая сейсмическая активность, одним из ярких проявлений которой стало Алтайское землетрясение 2003 года (М 7,3, инт. 9 баллов)

Некоторые исследователи называют Алтай «мини-Тянь-Шанем»: там расположены похожие горные хребты и впадины, которые отделяются от хребтов краевыми разломами. Также очень похожи по своей структуре тектонические структуры второго порядка, которые на Тянь-Шане носят название адыры, а на Алтае — форберги. При сокращении земной коры бывшие участки впадин вместе с основными хребтами вовлекаются в поднятия — так во впадинах формируются форберги, предгория хребта. От форберга берут начало структуры третьего порядка, которые являются самыми сейсмоактивными: именно там во время землетрясения происходит выход сейсмического очага на поверхность. Разломы третьего порядка хорошо видны в рельефе протяженными сейсмоуступами — выходами молодых разрывов на поверхность.

Ученые могут определить, где был очаг древнего землетрясения, по целому ряду признаков. Сейсмоуступы подпруживают существующие реки, и в месте, где образовался уступ, позже образуется озеро. При высыхании этого озера образуется болото, а в болоте зачастую можно обнаружить «топляки» — оставшиеся от деревьев пни и корни. Эти заболоченные участки — фрагменты озерных отложений — и «топляки» свидетельствуют о недавно произошедшем, по геологическим меркам, землетрясении (100–200 лет назад).

Например, в том месте, где молодой сейсмоуступ пересекается перпендикулярно реке Курайка, пойма оказалась вздернута: ученые обнаружили озерные накопления, которые тоже имеют сейсмическое происхождение.

Когда происходит смещение земной коры во фронте сейсмоуступа, корни деревьев, которые попали в зону деформации, зачастую рвутся и дерево погибает. Однако некоторые деревья, даже лежащие или упавшие на землю, продолжают свой рост вверх к солнцу. Эти деформированные деревья, обнаруженные в районе форбергов, свидетельствуют о том, что 100–150 лет назад они оказались на трассе выхода сейсмического очага. Исследователи обратились за помощью к дендрохронологам, чтобы определить возраст сейсмического события. Метод, который используют в работе дендрохронологии, следующий: ученые просверливают дерево буром, вытаскивают оттуда керн, толщина которого составляет всего 1–2 мм, далее рассматривают его под микроскопом. По кольцам дерева можно определить возраст землетрясения или какой-то другой геокатастрофы.

На Алтае ученые ИФЗ РАН изучали сейсмоуступы с помощью палеосейсмологических траншей и радиоуглеродного метода: в раскопанной траншее отбирались пробы органического материала, которые впоследствии были отправлены в радиоуглеродную лабораторию. По возрасту проб можно определить, когда происходили землетрясения, следы которых были обнаружены в палеосейсмологических траншеях.

Поскольку в палеосейсмологических траншеях видны разрывы земной коры, можно точно измерить, насколько смещены слои, и рассчитать магнитуды сейсмических событий. Когда будут готовы радиоуглеродные датировки, ученые приходят к выводам о возрасте и повторяемости землетрясений.

В лаборатории палеосейсмологии и палеогеодинамики ИФЗ РАН активно разрабатывается археосейсмологический метод. Зачастую сейсмоуступы пересекают различные артефакты, например, курганы или другие археологические постройки. Известно, что на Алтае проживало много древних кочевых народов, из письменных памятников можно определить примерный возраст их жизни на данной территории. Так, например, обнаруженный в районе наших исследований скифский курган датируется серединой I тыс. до н. э. Изученный уступ пересекает курган и деформирует его. Понятно, что на склоне никто бы не стал делать захоронение, значит, возраст кургана древнее, чем возраст уступа. Мы стараемся работать на Алтае вместе с археологами, которые атрибутируют курганы к определенным цивилизационным потокам.

При строительстве важных объектов инфраструктуры невозможно обойтись без палеосейсмологических данных. На Алтае находится ряд таких объектов, при постройке которых учитывались полученные от ученых данные о палеосейсмичности региона.

Исследования проводились совместно с коллегами из Новосибирского государственного университета.