Некоторые особенности формирования подводных каньонов на континентальном склоне Восточной Камчатки (стр. 2 из 4)

Рельеф дна северной части Авачинского залива

В целом шельф северной части Авачинского залива (рис.5) имеет плоскую, слабонаклонную поверхность, которую можно разделить на три интервала. В интервале глубин 50-100 м уклон дна составляет около 0,3^o в юго-восточном направлении. Поверхность дна в этом интервале глубин нарушена в верховьях Авачинского каньона (вблизи Халактырского пляжа), где влияние эрозионных процессов заметно начиная с глубин около 60-70 м, а также к югу от Шипунского полуострова. Здесь отмечены деформации поверхности шельфа, которые, вероятно, приурочены к зонам тектонических, в том числе и разрывных нарушений северо-западного и субмеридионального простираний. В интервале глубин 100-150 м уклон дна возрастает до (0,4⁰-0,5⁰), в восточной части района отчетливо различимы эрозионные и, возможно, тектонические долины, трассирующие разломы северо-западного и субмеридионального простираний. Начиная с глубин 150-200 м (а для верховий Авачинского каньона - со 100 м) уклон дна резко возрастает до первых, иногда до нескольких градусов. Этот перегиб в рельефе дна соответствует внешней бровке шельфа. Для западной части района положение внешней бровки шельфа контролируется процессами подводной эрозии, выраженными разветвленной сетью эрозионных долин в верховьях Авачинского каньона. Для восточных участков внешняя бровка шельфа сформирована процессами бокового наращивания в период низкого стояния уровня океана.

Краткая характеристика строения осадочного чехла на шельфе Авачинского залива

Дно северной части Авачинского залива сложено неконсолидированными отложениями, мощность которых на большей части площади не установлена из-за интенсивных реверберационных помех или ограниченной глубинности метода.

Структура неконсолидированных отложений на шельфе северной части Авачинского залива свидетельствует о том, что их формирование было обусловлено интенсивным сносом обломочного материала с побережья, обрамляющего Авачинский залив, в том числе и с Шипунского полуострова. Важную роль в формировании осадочных комплексов Авачинского залива играет твердый сток рек и ручьев. Наибольший вклад вносит твердый сток р.Налычева и рек, впадающих в залив в районе Халактырского пляжа. Отсюда шло наращивание дельтовых отложений в виде сигмовидных осадочных тел по схеме бокового наращивания.

В структуре осадочной толщи отчетливо прослеживается зоны повышенной газонасыщенности, расположенные над акустическим фундаментом (рис.6 А, Б), к которым, в свою очередь, тяготеют участки с неустойчивыми блоками осадков и молодые эрозионные врезы (рис.7 В,Г). Повышенная газонасыщенность осадков установлена по наличию на сейсмической записи характерных аномалий, в основном амплитудных ("яркие пятна") (см. рис.6). Зоны повышенной газонасыщенности тяготеют к типичным газовым ловушкам трех типов: выклиниванию пластов, участкам с антиклинальным залеганием слоистой толщи и зонам сбросов или взбросов, которые "запечатывают" пласты-коллекторы.

Рис. 7

Как видно на рис.7 В, эрозионные формы на дне Авачинского залива неоднократно подвергались заполнению осадочным материалом, затем возникали новые эрозионные врезы. На исследованном участке можно выделить три типа эрозионных форм: V-образные, U-образные и зоны пластовых оползаний. V-образные врезы, как правило, относятся к молодым притокам каньона, которые прорезают осадочные комплексы на сравнительно небольшую глубину. U-образные формы формируются в результате роста V-образных эрозионных врезов до глубины залегания акустического фундамента, и затем расширения долины вдоль поверхности литифицированных осадков либо кристаллического фундамента. Пластовые оползания развиваются по флюидонасыщенным пластам осадочной толщи в бортах каньона.

Данные гидромагнитной съемки свидетельствуют о том, что в пределах участка исследований наблюдается положительная аномальная зона С-З направления. Аномалия не контрастна и, возможно, имеет продолжение на суше. Наибольшие значения, до 2,5 мЭ, зафиксированы в местах выхода на поверхность морского дна акустического фундамента вблизи мыса Шипунский. К югу от мыса значения магнитного поля плавно уменьшаются и при глубинах моря 500-800 м имеют значения 0,5-0,7 мЭ. В местах, где мощность осадков увеличивается, значения магнитного поля плавно уменьшаются, однако остаются положительными. Региональные тектонические нарушения (разломы) С-З и субширотного направлений в магнитном поле выражены четко, оперяющие разломы в магнитном поле практически не фиксируются.

Факторы, влияющие на гравитационную устойчивость склоновых осадков в исследуемых районах

В процессе проведенных работ внимание привлекли те особенности структуры осадочного чехла района исследований, которые можно интерпретировать как факторы, способствующие формированию и перемещению подводных оползней. Исследование включало оценку гравитационной устойчивости подводных склонов, основанную на данных о составе, строении и физико-механических свойствах склоновых осадков, а также анализ геологических явлений, приводящих к нарушению сплошности осадочного чехла и формированию оползневых тел конечного объема. Особое внимание привлекли некоторые геологические факторы, благоприятствующие созданию условий для динамического перемещения крупных объемов неконсолидированных осадков вдоль склонов каньонов. В исследуемых районах к таким специфическим факторам относятся газонасыщенность осадков и разгрузка грунтовых вод на шельфе. На наш взгляд, именно эти явления во многом определяют повышенную (по сравнению с прилегающими акваториями) интенсивность обвально-оползневых процессов в Авачинском и Камчатском заливах.

Газонасыщенность осадков. Отличительной особенностью геологического строения дна Камчатского залива является широкое развитие подводных газовых просачивании различной интенсивности [17,34]. Наиболее распространены они в северной части залива, где участки газонасыщенных осадков оконтуривают верховья детально исследованного притока и далее тянутся в южном направлении (по простиранию шельфа), а также маркируют упомянутый выше горизонт уплотненных осадков, который был вскрыт эрозией на глубине 160-180 м. Признаки просачивании в виде вертикальных гидроакустиеских аномалий фиксировались по ходу судна самописцем эхолота (см. рис.4) [17,]. На газонасыщенность вмещающих осадков указывает падение скоростей прохождения сейсмических волн, наличие акустически немых толщ и ярких пятен на записях одноканального сейсмического профилирования.

Изотопный анализ углерода и кислорода карбонатных корок из фрагментов конических построек, к которым приурочены просачивания, дал величины

13C = -24,7...-62,0%o (PDB) и 18O = 33,0-34,4%o (SMOW), что, согласно существующим представлениям, указывает на происхождение в результате бактериального окисления биогенного метана [11,28]. Газы, которые представлены преимущественно изотопно-легким ("биогенным") метаном, вероятно, поступающим из верхней части осадочного чехла [20], обязаны своим появлением захороненной органике. Погребенный органический материал генерирует огромное количество метана, который, накапливаясь между плотными глинистыми слоями, стал причиной повышенной газонасыщенности пластов. В то же время, следует отметить, что в пробах свободного газа, отобранного в зоне просачивании, помимо "биогенного" метана ( 13C, около 70%_о PDB), отмечаются также и тяжелые углеводороды (С₂Н₆ и выше), которые, вероятно, имеют ювенильную природу, поступая с больших глубин по разломам. Близкий компонентный состав имеют газы из скважин, пробуренных на побережье сравнительно недалеко от района исследований [З], что свидетельствует о значительных масштабах генерации углеводородов в регионе.

Разгрузка грунтовых вод на шельфе. Это явление (иногда его называют "родниковым подмывом" [33]) связано с вымыванием осадочного материала на склонах подводных каньонов под действием напорных грунтовых вод [25,33]. Обычно этот процесс развивается вблизи побережий, в пределах которых большие объемы воды фильтруются через приповерхностные слои осадочного разреза и по горизонтам, обладающим свойствами коллекторов, мигрируют на большие расстояния. При этом интенсивность вымывания тонкой фракции материала из слоев зависит от объемов воды, поступающей с поверхности. В исследуемом районе дезинтеграции слоев осадочного разреза под действием напорных вод связана с особенностями гидрогеологической обстановки, когда слои осадочной толщи залегают с наклоном в сторону моря, а на побережье создаются условия для формирования напорных горизонтов пресных вод. Обширные выровненные поверхности нижнего течения реки Камчатка являются прекрасным бассейном аккумуляции метеорных вод, которые фильтруются через рыхлые вулканогенно-осадочные толщи. Глинистые водоупорные слои, расположенные в нижней и средней частях осадочной толщи, залегают с наклоном в сторону моря. В мористой части осадочная толща рассечена эрозионными врезами Камчатского каньона. В тех местах, где процессы глубинной эрозии вскрыли коллекторные и водоупорные горизонты, с различной интенсивностью проявились разрушения горизонтов осадочного разреза под влиянием разгружающихся грунтовых вод, в результате чего в бортах каньонов сформировались многочисленные кары и ступени (небольшие по размеру), а в верховьях, на дне вблизи крутых стенок, образуются замкнутые депрессии. Совокупный эффект разгрузки грунтовых вод и каньонообразующих эрозионных процессов приводит к разрушению коллекторных горизонтов осадочной толщи. В Камчатском каньоне вышеупомянутые особенности наиболее широко отражены в строении склонов и дна западных притоков и ответвлений. В Авачинском заливе рассмотренные процессы не столь контрастны, однако, характерные аномальные зоны и типичное строение осадочной толщи указывают на сходство эрозионных режимов.