Некоторые особенности формирования подводных каньонов на континентальном склоне Восточной Камчатки (стр. 1 из 4)
Ю.О. Егоров
Рассмотрены особенности морфологии дна и строения осадочного разреза на шельфе и континентальном склоне Камчатского и Авачинского заливов (Восточная Камчатка) в связи с процессами подводного оползнеобразования, а также в контексте их возможной связи с генерацией волн цунами. В основу статьи положены оригинальные результаты геолого-геофизического изучения акваторий, полученные в 38, 39 и 41 рейсах НИС "Вулканолог" (1990-1991 гг.). Основное внимание уделено строению верховий каньонов, характеру миграции осадочного материала на шельфе и континентальном склоне, а также изучению ряда геологических особенностей разреза осадочной толщи в бортах подводных каньонов, которые, как предполагается, благоприятствуют возникновению и протеканию оползневых процессов.
Введение
Одна из наиболее характерных особенностей морфологии дна на континентальном склоне и шельфе северо-западной части Тихого океана - широкое развитие подводных каньонов, являющихся путями транспортировки терригенного материала [14,22,25 и др.]. Значительная часть транзитного осадочного материала, ежегодные объемы выноса которого измеряются тысячами км3 [26], накапливаясь на континентальном склоне, находится в состоянии неустойчивого динамического равновесия. Такая ситуация в совокупности с развитием интенсивных эрозионных явлений и высокой сейсмичностью региона приводит к повсеместному проявлению литодинамических процессов, главным образом в виде подводного оползнеобразования.
Районы и методы исследований
 |
| Рис. 1 |
В качестве объектов исследования современных обвально-оползневых процессов было выбрано северо-западное ответвление Камчатского каньона в северной части Камчатского залива и его обрамление, а также северная часть Авачинского залива (врезка на рис.1). Выбор районов проведения исследований определялся двумя основными причинами. Во-первых, несмотря на сравнительно хорошую изученность акваторий Камчатского и Авачинского заливов [8,10,13,22], в процессе морских геолого-геофизических работ с борта НИС "Вулканолог" в северо-западной части Камчатского и в северной части Авачинского заливов впервые были выявлены участки морского дна, характеризующиеся специфическими особенностями строения осадочного чехла [17,34]. При интерпретации полученных данных на здесь было установлено широкое распространение подводных обвально-оползневых процессов. Во-вторых, побережье Камчатского и Авачинского заливов и соседних с ними акваторий является одним из цунамиопасных районов северо-западного обрамления Тихого океана; в историческое время цунами отмечались здесь неоднократно [4,7,23,24]. В то же время, есть все основания полагать, что некоторые из этих событий не связаны с цунамигенными землетрясениями, и могут иметь иной генерирующий источник [16].
В процессе набортных дистанционных исследований проводились непрерывное эхолотирование, сейсмопрофилирование и гидромагнитная съемка по ортогональной линейной сетке с расстоянием между профилями около 1 морской мили со сгущением профилей до 0,3-0,5 мили на участках детализации. Эхолотирование велось двумя приборами: Kajodenki WD-110M с центральной частотой 12,5 кГц и JCR JVF-820C с частотами 28 и 200 кГц. При сейсмопрофилировании применялся одноканальный искровой разрядник с периодом излучения от 4 до 1 с и центральной сейсмической частотой 75 или 150 Гц. Регистрация полученного отраженного сигнала производилась в аналоговой форме.
Набортные геологические работы включали отбор донных образцов драгами, дночерпателями и грунтовыми трубками. В лабораторных условиях проводились разнообразные исследования поднятых образцов, включавшие микрофаунистический (диатомовый), минералогический, химический и изотопный анализы. Предварительные сообщения, включающие отдельные полученные результаты, были опубликованы ранее [17,27,34].
Морфология дна северной части Камчатского залива.
Северную часть Камчатского залива (рис.1) составляют сравнительно мелководные континентальные отмели, обращенные внутрь залива и прослеживающиеся с плавными перегибами до глубины 420 м. В пологих прогибах этого склона располагаются подводные каньоны, крупнейшим из которых является субмеридионально ориентированный Камчатский каньон. Долина каньона имеет несколько коленообразных изгибов, подчеркивающих его приуроченность к зоне пересечения разрывов субширотного и субмеридионального простирания. Дно каньона представляет собой сложное сочетание эрозионных и аккумулятивных форм, разделенных своеобразными "водоразделами". Основное русло каньона характеризуется V-образной формой с выраженной асимметрией склонов [10,21].
Морфология дна в районе участка детализации работ в верховьях каньона (Западной долины по [10]) существенно отличается от соседних с ним притоков и ответвлений. Если практически все притоки северной части каньона имеют V-образную форму, а их русло часто меняет направление, то изученный участок представляет собой вытянутую корытообразную (U-образную) долину длиной 15 км и шириной 2-4 км. Борта долины осл
 |
| Рис. 2 |
ожнены сериями уступов и оползневых ступеней, а высота склонов колеблется от 200 до 350 м при крутизне до 30њ (рис.2). Относительно плоское дно каньона имеет наклон около 3o в юго-восточном направлении, что соответствует падению поверхностей напластования слоев осадочного чехла.
Сравнительно крутые склоны каньона, высокая сейсмичность региона, а также широкое развитие геологических процессов, способствующих нарушению сплошности осадочного разреза, являются предпосылками интенсивного оползнеобразования. О высокой степени проработки бортов и дна изученного участка каньона оползневыми процессами однозначно свидетельствуют морфологические признаки. В результате схода многочисленных оползней верховья каньона в плане имеют округлые очертания и напоминают оползневой цирк. Оползневые тела различного размера прослеживаются на сейсмограммах как на стенках (висячие оползни), так и на дне каньона, перегораживая его (рис.2). Наличие разномасштабных оползневых тел, перегораживающих дно подводных каньонов, является характерной особенностью шельфа и континентального склона Восточной Камчатки [10,15,22]. При этом объем оползневых тел может достигать нескольких кубических километров и десятков кубических километров. Так, например, южная часть Камчатского каньона отделена от основного русла крупным оползшим массивом осадков объемом более 5 км3, образовавшим своеобразную дамбу [10]. С активным характером обвально-оползневых процессов на стенках каньона в исследуемом районе, по-видимому, связан повышенный микросейсмический фон на частотах 0,15 - 0,40 Гц, фиксируемый наземными сейсмостанциями [13-15].
Строение и состав осадочной толщи северной части Камчатского залива
Северная часть шельфа Камчатского залива является зоной аккумуляции осадочного материала, выносимого р. Камчатка - самой крупной рекой полуострова. Твердый сток р.Камчатка, составляющий в настоящий момент около 2,4 тыс. т в год [10], в большой степени определяется переносом твердых продуктов эруптивной деятельности вулканов Ключевской группы. Кроме того, река переносит значительное количество органического материала, крупномасштабное захоронение которого происходит в рыхлых отложениях шельфа [З].
 |
| Рис. 3 |
Видимая в сейсмическом изображении мощность осадочного чехла на изученном участке сравнительно невелика - 100-150 м, и только на отдельных участках разрез читается до глубины 200-250 м. Осадочная толща хорошо стратифицирована. По данным геологического опробования и анализа сейсмограмм разрез осадков, слагающих борта каньона, представлены переслаиванием песчаного, гравийного и илистого материала, имеющего различные плотностные характеристики. Характерной особенностью этого разреза является наличие выдержанной по площади высокоамплитудной отражающей границы в нижней части разреза (рис.2), которая, по-видимому, соответствует переслаиванию уплотненных тонкослоистых осадков. Это предположение подтверждается материалами драгирования и отбора проб дночерпателем. С интервала глубин 185-250 м, где упомянутая граница выходит на поверхность морского дна, были подняты темно-серые, местами почти черные гумусированные глины полутвердой консистенции, которые переслаиваются с плотными серыми глинами и суглинками с большим количеством вкраплений органики различной величины. Фаунистические определения [17] позволяют отнести эти образования к позднему плейстоцену-голоцену.
 |
| Рис. 4 |
Вверх по разрезу выше упомянутого горизонта залегает слоистая разнокомпетентная толща, представленная (по данным опробования дночерпателями) глинистыми илами с текучей консистенцией и максимальной влажностью, переслаивающихся, в свою очередь, с пачками более плотных суглинков. Осадки, обрамляющие каньон, нарушены сбросообразующими разломами и трещинами отрыва, часть из которых перекрыты слоем верхнечетвертичных отложений небольшой мощности (рис.3). К трещинам отрыва приурочены газовые выходы различной интенсивности, которые уверенно фиксируются на эхолотных записях (рис.4.). Различие в гранулометрическом и вещественном составе между отдельными компонентами осадочного разреза объясняется тем, что характер материала, выносимого р.Камчатка, значительно менялся на протяжении геологического времени главным образом в зависимости от климатических условий. В период верхнеплейстоценового похолодания в пределах современного шельфа Камчатского залива были сформированы торфяники различной мощности и протяженности [6], которые при повышении уровня моря были погребены под верхнеплейстоцен-голоценовыми дельтовыми отложениями р.Камчатка.