авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |

Криоморфогенез и литодинамика прибрежно-шельфовой зоны морей восточной сибири

-- [ Страница 3 ] --

Методика расчета потоков материала, поступающего на шельф из эродируемых берегов, базируется на определении и соотношении нескольких параметров, характеризующих динамику, литологию, геокриологическое строение и морфологию пределах каждого из выделенных береговых секторов исследуемых морей. К таким параметрам относятся: 1 – длина береговой секции (L, м, км); 2 –средняя высота берегового уступа или склона (H, м); 3 – средний темп эрозионного отступания берега (V, м/год); 4 – среднее объемное содержание льда в породе (W, %); 5 – средняя плотность пород (D, г/см3 - т/м3); 6 – среднее весовое содержание органического углерода в породах (C, %). Объем породы (N), поступающий в течение года из одного определенного берегового сегмента на шельф, рассчитывается по формуле: N = L • H • V.

Чтобы получить объем скелета породы (ND), из общего объема породы, вычитается объем влаги или льда (W, %): ND = N • (1-W).

Для установления массы эродируемого обломочного (минерального и органического) материала (MS), высвобождаемого из берегового сегмента за год, объем пересчитывается в массу: MS = ND • D.

Расчет массы органического углерода (MC), содержащегося в определенной ранее массе всего обломочного материала (MS), производится по следующей формуле:

MC = MS • C(%).

Определение длины береговой линии выделенных сегментов выполнялось по результатам собственных инструментальных измерений на ключевых участках, по литературным данным, с помощью анализа крупномасштабных топографических карт и АФС, с учетом коэффициента извилистости береговой линии. Также использовались материалы мировых баз данных по батиметрии и берегам (IBCAO, GEBCO Coastline, World Vector Shoreline – векторная береговая линия мира). Средняя высота клифов или вершин береговых склонов так же определялась по результатам собственных измерений, литературным данным, топографическим картам и АФС. Для оценки состава береговых толщ были привлечены материалы, касающиеся геологического строения берегов исследуемого региона (в основном изученные разрезы и детальные карты по четвертичной геологии). Проводилось изучение состава береговых отложений с определением их плотности и объемной льдистости. Данные о среднем темпе эрозионного отступания или выдвижения берегов, а также о степени их стабильности были получены на более чем пятидесяти ключевых участках побережья морей Лаптевых и Восточно-Сибирского. На ряде участков, где береговые исследования не проводились, для определения динамических параметров берегов использовался метод аналогии с уже исследованными участками, исходя из идентичности их морфологических, литологических и геокриологических характеристик. Учитывались контуры берегов, степень мелководности прилегающего шельфа, гидродинамические особенности в прибрежной зоне и особенности ледового режима в районе описываемого берегового сектора. Среднее содержание льда в ММП было получено по многочисленным собственным и имеющимся опубликованным данным определений льдистости-влажности грунтов различных литологических и генетических типов. Средняя плотность пород была принята согласно нормативным документам ГОСТ и СНИП, а также взята из ряда литературных источников как для конкретных участков береговой зоны морей Лаптевых и Восточно-Сибирского, так и по средним значениям для дисперсных пород (Арэ, 1998; Органическое вещество, 1990; Романкевич, Ветров, 2001, Stein, MacDonald, 2004 и др.). Среднее содержание органического углерода в породах было взято из литературных источников, а также определялось по образцам, отобранным на 21-м береговом участке.

В первую фазу составления береговой базы данных проводилась сегментация берегов, т.е. разделение берегов на определенные участки, характеризующиеся определенным набором параметров, достаточно типичных именно для данного берегового сектора и отличающихся по комплексу этих параметров от соседнего. Основные принципы выделения берегового сегмента: 1) примерно одинаковый динамический режим в пределах берегового отрезка; 2) сходное литологическое строение на большей части сегмента; 3) сравнимый диапазон абсолютных высот преобладающего числа клифов и береговых склонов; 4) примерно одинаковое геокриологическое строение на преобладающей части сегмента (прежде всего льдистость пород). Выделенные береговые сегменты представлены на прилагаемых схемах (рис. 4).

Для оценки средних многолетних скоростей изменения береговых линий, объемов эродируемого материала, поступающего на шельф, и других параметров береговой зоны сформирована база данных берегов морей Лаптевых и Восточно-Сибирского на основе электронной карты прибрежно-шельфовой зоны этих морей. В ее состав включены следующие основные слои: береговая линия, береговые сегменты и собственно информационный блок, состоящий из 18 параметров. К ним относятся: 1 - название моря; 2 - номер берегового сегмента (с запада на восток); 3 - местоположение сектора, географическая привязка крайних точек сегмента; 4 - географические координаты крайних точек сегмента; 5 - основные береговые формы рельефа; 6 - преобладающие типы динамического развития берегов; 7 - преобладающие литологические типы пород, слагающих берега; 8 - среднее расстояние от береговой линии до изобат (м): 2, 5, 10, 100 м; 9 - длина береговой линии секции (км); 10 - средняя высота бровок береговых уступов или береговых склонов (м); 11 - средний темп перемещения береговой линии (м/год); 12 - среднее объемное содержание льда в породах, слагающих берега (%). 13 - средняя плотность сухого скелета пород, слагающих берега (г/см3 – т/м3); 14 – масса обломочного материала, выносимого из разрушаемых берегов на шельф за один год (т/год); 15 – среднее весовое содержание органического углерода в береговом обломочном материале (%); 16 – масса органического углерода, выносимая из разрушаемых берегов на шельф за один год (т/год); 17 – краткая информация по специфическим ключевым участкам; 18 – иллюстративный материал по ключевым участкам;

Заключительный раздел информационного блока базы данных включает средние значения приведенных выше количественных параметров береговой зоны для каждого из исследуемых морей.

 Сегментация берегов морей Лаптевых и Восточно-Сибирского (для формирования-5

Рис. 4. Сегментация берегов морей Лаптевых и Восточно-Сибирского (для формирования береговой базы данных).

Изучение субаквальных многолетнемерзлых пород проводится по данным их бурения и геофизического зондирования, а также путем моделирования прибрежно-шельфовой части криолитозоны.

Буровые работы - самый надежный источник информации о СММП. Преобладающая часть этих данных получена путем бурения с морского льда в весенний период. Максимальное расстояние от суши до морских скважин не превышает первые десятки километров (проливы Дм. Лаптева и Санникова). Профили, как правило, располагались по нормали к берегу и начинались от береговой зоны. Для проведения бурения со льда обычно организовывались санно-тракторные поезда. В процессе бурения со льда скважины обсаживались. Обсадка перекрывала лед, воду и талые донные осадки для защиты керна от контакта с морской водой. Диаметр бурового снаряда составлял от 56 до 160 мм. Для изучения развития СММП и криопэгов в зоне лежащего на грунте припайного льда, в интервале глубин моря до 2-х метров, проводилось бурение по серии неглубоких профилей. При бурении и последующей аналитической обработке материала применялись следующие методы исследований:1) измерение температуры воды и горных пород; 2) отбор проб воды и грунта; 3) детальное описание керна; 4) изучение солевого состава проб; 5) определение теплофизических свойств грунта; 6) определение влажности-льдистости отложений; 7) определение абсолютного возраста отложений; 8) гранулометрический и минералогический анализы.

Имеющиеся данные по морю Лаптевых, полученные методами геофизического зондирования, принадлежат в основном к относительно глубоководной части шельфа. Анализ этих материалов выявляет в донных осадках рефлекторы (отражающие горизонты/поверхности) похожие по морфологии и геофизическим свойствам на кровлю СММП (Rachor, 1999; Schwenk et al., 2005; Рекант и др., 1999, 2001; Rekant, 2002, Drachev et al., 2002 и др.). Наши работы на мелководных участках шельфа морей Лаптевых и Восточно-Сибирского проводились с использованием геофизического оборудования (Echo Sounder – Geoacoustics GeoChirp 6100A). Участки работ располагались у восточной окраины дельты Лены, вблизи Быковского п-ова, у западного побережья п-ова Буор-Хая, в Ванькиной губе и в проливе Дм. Лаптева. В пределах этих участков обнаружить с помощью имеющейся аппаратуры достаточно четкий рефлектор, идентифицирующий положение кровли СММП, не удалось. Однако сейсмоакустическое профилирование позволило получить некоторые данные об особенностях деградации льдистых СММП. Например, на сейсмограммах в проливе Дм. Лаптевых были установлены границы, идентифицируемые как остатки ледового комплекса, избирательно протаивавшего по мощным повторно-жильным льдам (рис. 5).

Рис. 5. Сейсмоакустический профиль дна пролива Дм. Лаптева. Слева вид берегового рельефа с байджарахами в области развития ледового комплекса на побережье Восточно-Сибирского моря (Are et al., 2000).

Моделирование прибрежно-шельфовой криолитозоны применялось для рационального расположения буровых скважин и геофизических профилей. Использовались в основном имеющиеся модели субаквальной криолитозоны морей Лаптевых и Восточно-Сибирского, созданные рядом исследователей (Соловьев, 1981, 1983; Жигарев, 1981, Фартышев, 1993, Romanovskii et al., 1998, 2000, 2001, 2003; Hubberten, Romanovskii, 2001, 2003).

В главе 4 «Криоморфогенез береговой зоны морей Лаптевых и Восточно-Сибирского» рассматриваются экзогенные береговые процессы. Среди них различаются эоловые и биогенные, гравитационные и хемогенные, а также техногенные и некоторые другие процессы. Все они условно противопоставляются криогенным процессам. Комплекс криогенных процессов включает в себя криогенное выветривание, морозное пучение, морозную сортировку материала, криогенный крип, нивацию, морозобойное трещинообразование, криогенную солифлюкцию, термическую денудацию, термоабразию и термосуффозию, термический карст, боковую, донную и регрессивную термоэрозию. Совокупность этих процессов понимается как криоморфогенез. В данной главе основное внимание уделяется особенностям проявления криоморфогенеза в прибрежно-шельфовой зоне Восточной Сибири. Самыми распространенными и активными криогенными процессами в этой зоне являются термоабразия, термоденудация и солифлюкция. Термоабразия здесь обычно протекает в 3-4 раза интенсивнее, чем собственно абразия (Арэ, 1980). Скорость термоабразии берегов моря Лаптевых и берегов Восточно-Сибирского моря местами достигает 20 м/год.

Изучение динамики берегов морей Лаптевых и Восточно-Сибирского проводилось нами в течение почти 25 лет (1982-2007 гг.) на более чем 50 ключевых участках.

К основным факторам, определяющим динамику переработки берегов, принято относить мощность, продолжительность и направленность гидрологических и метеорологических процессов, батиметрические параметры берегового подводного склона, конфигурацию береговой линии, высоту и крутизну берегового уступа, геокриологическое и литологическое строение берегов. Иногда в течение одного сильного и продолжительного шторма отступание бровки термоабразионного берегового уступа (при блоковом разрушении) может достигать 10-20 метров. При этом, наибольшие скорости термоабразионного разрушения отмечаются, как правило, вблизи приглубых зон, на мысах и береговых участках, сложенных дисперсными льдистыми породами, где присклоновый шлейф быстро размывается волнами. Эти условия благоприятствуют образованию протяженных волноприбойных ниш, врезающихся в основание уступов на 5-10 м. Почти половину разрушающихся льдистых берегов морей Восточной Сибири следует относить к термоабразионно-термоденудационному типу. Такие берега обычно отличаются наличием отчетливо выраженных термотеррас и достаточно крутых клифов.

Крутизна береговых уступов предопределяет быстрое удаление со склонов (в основном гравитационными процессами) талого материала. В связи с этим, верхняя, а часто и средняя части берегового уступа подвержены термической денудации, приводящей к формированию крутых термоуступов. Она не затухает лишь в условиях постоянной или периодической термоабразионной или абразионной переработки нижележащих участков. Таким образом, термоденудация морских береговых уступов без термоабразионной и абразионной работы моря не имеет длительного развития. Скорость термоденудации на определенных участках может опережать скорость термоабразии. В этом случае в прибрежной зоне формируется слабонаклонная термотерраса, по поверхности которой в направлении к морю осуществляется транзит талого влагонасыщенного материала, переработанного термоденудационными процессами. Однако темп термоденудации верхнего не может опережать скорость термоабразии в течение длительного времени, поскольку тенденция к выполаживанию берегового склона приводит к накоплению на нем слоя склоновых отложений и затуханию термоденудационных процессов в верхней части берегового склона.

Существенная роль термоабразии заключается не только в ускоренной переработке берегов, но и в создании обширной термоабразионной подводной платформы, поверхность которой, в условиях активного выноса береговых наносов на взморье, преобразуется в термоабразионно-аккумулятивный уровень. Эта подводная террасовидная поверхность часто прослеживается в море на десятки километров.

Данные, имеющиеся по подводной термоабразионно-аккумулятивной платформе, позволяют сделать вывод о том, что отчетливое проявление криогенных факторов в развитии рельефа на ее поверхности не выражено, либо выражено крайне слабо. Характер профилей верхней границы субаквальных мерзлых пород и поверхности дна не имеют четкой корреляционной связи. На отдельных участках дна, слагаемых наиболее льдонасыщенными толщами, формируются западины и депрессии. Однако скорость донного осадконакопления и активность волновой переработки материала на рассматриваемых мелководьях настолько велики, что подобные отрицательные формы рельефа быстро нивелируются.

На относительно малольдистых берегах криогенные береговые процессы проявляются менее активно, но развиты достаточно широко. В плейстоценовых дисперсных породах, кроме льда-цемента обычно присутствуют текстурообразующие, сегрегационные, повторно-жильные и другие типы подземного льда. В периоды штормовой активности талый присклоновый шлейф размывается морской водой, которая при этом контактирует с мерзлым грунтом, содержащим ископаемый лед. Темп отступания таких берегов составляет 0,1-0,8 м/год. Скорость разрушения скальных береговых уступов достигает 0,05-2, а в случае их криогенной раздробленности - 5-10 см/год.

Для сравнения темпов отступания морских берегов дельт с динамикой эрозионных (термоэрозионных) речных берегов внутри дельты, обычно содержащих подземные льды (объемная льдистость 10-60 %), проведены исследования по оценке интенсивности разрушения берегов проток на 42 участках в центральной и восточной части дельты р. Лены. Оказалось, что темпы разрушения морских и речных берегов сопоставимы. Однако речные берега разрушаются несколько быстрее во время чрезвычайно высокой эрозионной активности р. Лены в половодье. Максимальные скорости размыва берегов в дельте зафиксированы в зоне бифуркации самой полноводной Трофимовской протоки. Средняя скорость отступания берегов на эродируемых участках первой и третьей (ледовый комплекс) террас в дельте р. Лены равна соответственно 3,9 и 2,3 м/год.

На морских берегах наибольшая скорость их разрушения фиксируются на участках распространения ледового комплекса. Максимальные среднемноголетние темпы его отступания отмечаются на северном мысу острова Муостах в море Лаптевых (около 13 м/год) и к западу от мыса Крестовского в Восточно-Сибирском море (около 12 м/год). Скорости разрушения берегов были проанализированы во всех береговых секторах этих морей, а также определены средние многолетние скорости для льдистых и малольдистых берегов, а также для побережья морей в целом (табл. 1).

Таблица 1

Средняя скорость эрозии берегов морей Лаптевых и Восточно-Сибирского, м/год.

Берега Море Лаптевых Восточно-Сибирское море
Не содержащие ледовый комплекс 0,3 0,3
Содержащие ледовый комплекс 1,9 1,6
Все побережье 0,7 1
Средняя скорость для двух морей 0,8


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.