В настоящей статье рассматривается возможность применения ландшафтно-индикационного метода в сейсмическом микрорайонировании на примере территории г. Петропавловска-Камчатского, которая расположена на юго-восточном побережье Камчатки. Она является частью сейсмической активной зоны с расчётной силой землетрясений до 9 баллов и не имеет аналогов вне областей современного активного вулканизма, так как генетически приурочена к отложениям гигантского (верхнеплейстоценового) взрыва вулкана Авачи, когда он лишился своей вершины и понизился не менее чем на 1000 м (Мелекесцев и др., 1970). Обладая огромной кинетической энергией, выброшенный вулканический материал (объёмом до 16–20 км³), после обрушения на подстилающую поверхность продолжал двигаться по инерции, обтекая возвышенности палеорельефа. По характеру распространения переотложенных вулканитов можно судить, что горизонтальная составляющая их инерционного перемещения достигала 2 км. На всей площади распространения взрывных отложений (400 км²) их мощность колеблется от 15–20 м в местах наибольшего возвышения поверхности коренных пород до 100–150 и даже до 180–200 м в депрессиях палеорельефа. Продукты вулканического взрыва литологически представлены ювенильной и резургентной пирокластикой – крупнообломочными грунтами с глыбовыми отдельностями от 2–3 до 5–6 м в поперечнике, с заполнителем (15–25% по содержанию) из песчано-шлакового материала, преимущественно пылеватого (размеры частиц менее 0,05 мм) фракционного состава. В отдельных скважинах, в строительных карьерах и в эрозионных врезах нередко вскрывается пестроцветная, чаще светло-коричневая, толща различно литифицированной, гидротермально изменённой прикратерно-жерловой тефры, сцементированной гидрохимическими процессами.

С неровностями палеорельефа и с неравномерной усадкой вулканогенно-обломочного материала связано образование переотложенных вулканитов полигенного происхождения. Литологическое строение отложений полигенного комплекса осадков (мощность от 8–15 до 20–25 м) подчиняется определённой закономерности. В нижней части разреза этой толщи преобладают крупноглыбовые (от 0,3–0,6 до 0,8–1,5 м в поперечнике) грунты с супесчаным заполнителем, на них залегают пески и супеси с разнообразным (от 25–30 до 40–45%) содержанием обломочной фракции, а на них – супесчано-суглинистые отложения,

 

77

 

перекрытые грубослоистым, с пеплово-шлаковыми прослоями исторических извержений, почвенно-пирокластическим чехлом.

Состав пород взрывных отложений петрографически остаточно однороден и представлен преимущественно андезитами и андезито-базальтами. В незначительных количествах присутствуют пемза дацитов, и совсем редки обломки габбро-диоритов. Минералогически преобладают (более 60%) вулканические стёкла, около 25–28% на плагиоклазы, а остальное составляют пироксены, роговая обманка и кварц.

Замеренная плотность пород колеблется от 1,6 г/см³ для пористых разностей пирокластики до 2,8 г/см³ для наиболее плотных, сцементированных андезито-базальтовых блоков резургентной тефры. Средняя плотность взрывных отложений условно принимается равной 2,5 г/см³. Эти довольно невысокие значения удельных весов объясняются сильной трещиноватостью и высокой пористостью пород, обусловленными термической закалкой и дроблением их во время взрыва.

Пирокластическим породам свойственна скрытая геохимическая активность, связанная с вяжущими компонентами содержащихся в вулканогенных продуктах воднорастворимых веществ, обуславливающих проявление в пирокластике усиленных процессов цементации, благодаря которым толщи пирокластики приобретают дополнительную плотность и способность сохранять в устойчивом состоянии вертикальные стенки высотой до 20–25 м.

Взрывным материалом был сформирован холмисто-грядовый мезорельеф, морфологические черты которого, выражающиеся в ориентировке основных его элементов параллельно направлению взрыва, обусловлены двумя ведущими факторами: палеорельефом подстилающей поверхности и направленно грядовым характером отложения вулканитов. Усадки (до 30%) рыхлых отложений, вызванные неровностями палеорельефа и большой пористостью пирокластики и таянием огромных глыб льда и снега, прихваченных взрывом, привели к образованию многочисленных котловин. Последующие денудационные, вулкано-тектонические и сейсмо-дислокационные процессы придали рельефу взрывных отложений его современный холмисто-грядово-западинный характер.

Сводовые участки холмисто-грядовых урочищ испытали заметную препарировку и утратили свою первичную чрезвычайно контрастную поверхность. Уклоны сглаженных склонов холмов и гряд обычно составляют 5–10°. Однако нередки и уклоны в 15–20°, приуроченные либо к близкому залеганию выступов коренных верхнемеловых пород фундамента, либо к наличию внутри толщи вулканитов громадных блоков резургентной тефры, либо к сильно врезанным долинам ручьёв и рек.

Растительность урочищ холмов и гряд представлена древостоями из каменной берёзы (Betula ermanii Cham) высотой до 12–15 м и с сомкнутостью крон до 0,3–0,4. В подлеске обычны ольховый (Alnus fruticosa Rupr.) и кедровый (Pinus pumila (Pall.) Rgl) стланики, отдельными куртинами и массивами занимающие до 20–25% лесопокрытой площади. До 10–15% проективного покрытия приходится на кустарники – шиповник (Rosa amblyotic C. A. M.), жимолость съедобную (Lonicera edulis Turcz), спирею иволистную (Spiraсa salicifolia L.), можжевельник (Juniperus sibirica Burgsd), и др. При 50–50% проективного покрытия травяной покров представлен шеломайником камчатским (Filipendula kamtschatica (Pall.) Maxim.), чертополохом (Cirsium kamtschaticum Ldb.), борщевиком (Heracleum ducle Firsch.), какалией копьевидной (Cacalia kamtschatica (Maxim) Kido), и кипреем узколистным (Chamaenerium angustifolium (L) Scop) в первом, высотой до 1,3–1,8 м и более в первом подъярусе и вейником Лангсдорфа (Calamagrostis langsdorfii (Link.) Trin), осоками (Carex saxatilis L, Carex cryptocarpa, Carex limosa L.), хвощом (Eguisetum silvaticum) и папоротниками (Dryopteris Phegopteris Christ и др.) во втором, высотой до 0,5–0,8 м подъярусе.

 

78

 

Почвы урочищ холмов и гряд типичные охристо-вулканические с содержанием гумуса до 15–20% (Соколов, 1973). Рыхлая их дерновина мощностью в 8–10 см подстилается гумусным, темно-бурым, до 30–40 см мощностью, горизонт ом, залегающим, в свою очередь, на охристом, слегка оподзоленном супесчано-суглинистом почвенно-пирокластическом чехле.

Высокая инфильтрационная способность рыхлых пирокластических отложений холмов и гряд является одной из основных причин глубокого (6–10 м и более) стояния грунтовых вод. И поэтому урочища холмов и гряд относятся к участкам, в пределах которых ожидаемое уменьшение сейсмической активности может составлять (табл.) минус 1,0–1,5 баллов (Медведев и др., 1975: Константинова, Шарапов, 1977).

 

Ландшафтно-индикационные признаки сейсмической активности доминирующих урочищ

 

 

П р и м е ч а н и е. Приращения сейсмической активности даны относительно “средних грунтов”, под которыми понимаются крупнообломочные грунты с уровнем стояния зеркала грунтовых вод не ниже 5 м.

 

Урочища плоскодонных озёрно-болотных котловин обладают ровной поверхностью, частично осложнённой мелкими, 15–25 см высотой, травяными кочками и неглубокими озёрными ваннами от 10–15 до 300–500 м в поперечнике. Днища котловин преимущественно покрыты травянисто-кустарниковой растительностью из осок (Carex limosa L., Carex globularis L.), пушицы (Eriophorum angustifolium), хвощей (Eguisetum Releocharis Ehrh., Eguisetum pretense Ehrh.). Отдельными участками разбросаны кустарничково-мохово-травяные тундрочки, где кустарнички: арктическая ивка (Salix arctica Pall), карликовая берёзка (Betula nana), багульник (Ledum palustre L.) и голубика (Vaccinium uliginosum L. достигают 45–60% проективного покрытия. Окраины западин оконтурены нешироким (10–25 м) прерывистым кольцом влаголюбивой древесной растительности из чёрной ольхи (Alnus hirsuta), ив – сахалинской и Гмелина (Salix sachalinensis Fr. Schmidt, Salix rossica Nas) и ольхового стланика.

 

79

 

Почвы этих урочищ относятся к разряду тундрово-глеевых почв вулканических районов с торфянистым или торфяно-перегнойным органическим горизонтом мощностью от 0,3–0,5 до 1,2–1,8 м, под которым залегает супесчано-суглинистый. слега оглеенный горизонт материнского субстрата сизовато-бурого цвета.

Постоянное переувлажнение очень рыхлых болотных почвогрунтов с близким (от 0,0 до 4,0 м) уровнем стояния грунтовых вод, делает участки западин наиболее опасными в сейсмическом отношении, поскольку приращение сейсмической активности в их пределах может достигать +1,0 балла (табл.).

Выпадение мощной толщи взрывных отложений привело к существенной перестройке гидросети исследуемого района, хотя основные водотоки и унаследовали древние долины палеорельефа. Глубоко (до 50–80 м) врезанные v-образные верхние участки долин водотоков вторых порядков обладают крутыми, до 3–5°, падениями русел. Частые перегибы их продольных профилей обусловлены как молодостью самих долин, так и значительной неоднородностью вулканогенной толщи – наличием, в частности, огромных глыб. Сильные землетрясения нередко вызывают сейсмотектонические дислокации, перестраивающие саму гидросеть, и вызывающие изменение транспортировки и переотложения вулканогенных осадков. Так, в результате сейсмогравитационного обрушения части борта долины ручья Сероглазки образовалось озеро Тёплое, а на участке подпруживания образовался резкий перегиб тальвега его долины.

Поймам долин водотоков первых и вторых порядков свойственна растительность из чёрной ольхи и древовидных ив (сахалинской, Гмелина и др.) высотой до 8–12 м и с сомкнутостью крон до 0,6–0,8. с густым и высоким высокотравьем из шеломайника камчатского, какалии, борщевика и вейника Лангсдорфа, произрастающих на переувлажнённых, оторфованных, иногда слегка оглеенных, лугово-дерновых почвах.

Большая влагонасыщенность рыхлых аллювиальных отложений и близкий к дневной поверхности уровень грунтовых вод, сезонное колебание зеркала которых не превышает 0.4–0,8 м, побуждает относить участки урочищ речных долин к числу особо опасных в сейсмическом отношении, где ожидаемое приращение составляет +1 балла (табл.).

Урочища останцовых возвышенностей, образованных высокоприподнятыми породами верхнемелового фундамента (плотными зелёными сланцами) со свойственными для них каменноберезовыми лесами с куртинами и массивами кедрового и ольхового стлаников, произрастающими на охристо-подзолистых почвах с глубоким уровнем (6–10 и более м) залегания грунтовых вод, принадлежат к числу территорий с пониженной (на 1 балл) сейсмической активностью.

Выводы. Литологическое строение природно-территориальных комплексов – ПТК (урочищ) района отложений направленного взрыва и степень инфильтрационной способности (обводнённости) их почвогрунтоа, непосредственно влияющие на характер сейсмической активности конкретных ПТК. уверенно можно диагностировать по морфологическому строению и почвенно-растительному покрову самих урочищ.

Таким образом, выделение и картирование по ландшафтно-геоботаническому признаку доминирующих и характерных урочищ можно считать начальным этапом детальных исследований по инженерно-геологическому и сейсмическому микрорайонированию, способствующему предварительному выделению участков с однотипным инженерно-геологическим строением.

 

80

 

В дальнейшем, в ходе основных работ по сейсмическому микрорайонированию, применение ландшафтно-индикационного метода позволит проводить и уточнять границы с различным литолого-геологическим (сейсмическим) строением.

В целом применение ландшафтно-индикационного метода на начальном этапе всех работ по сейсмическому микрорайонированию помогает сократить сроки и затраты самих исследований за счёт уменьшения объёма дорогостоящих, требующих много времени для исполнения. буровых и геофизических работ на однотипных по инженерно-геологическому строению участках.