Проводимая нами характеристика гранулометрического состава северной половины Авачинского залива, будучи основной задачей предлагаемой работы, является оригинальной и самостоятельной частью специальных исследований по изучению продуктивности бентоса прибрежных акваторий юго-восточной Камчатки. Вполне очевидно, что изучение вещественного состава донных отложений и процессов их накопления и перемещения в данном случае является не самоцелью, а имеет первостепенное значение для успешного познания особенностей развития и распространения гидробиоты, так как донные осадки играют для водных организмов таковую же роль, каковую играют почвы для наземных форм жизни. Этими двумя положениями и определяется актуальность и значимость данного исследования.

Авачинский залив расположен на Тихоокеанском побережье Восточной Камчатки между мысом Поворотным на юге и мысом Шипунским на севере. Южная половина побережья Авачинского залива сложена отрогами низких и средневысотных горных хребтов, между которыми располагаются речные долины. Вследствие этого высокие обрывистые берега постоянно чередуются с речными низменностями, а в целом данная часть побережья оказывается сильно изрезанной многочисленными лагунами и бухтами. Наиболее значительной из них является Авачинская бухта, на берегах которой расположен город и порт Петропавловск-Камчатский. Бухта соединяется с заливом узким проливом, через который в залив поступает преимущественно тонкий взвешенный материал.

Северная половина берега Авачинского залива представлена тремя морфологически и генетически различными частями. От пролива, соединяющего Авачинскую бухту с заливом и вплоть до устья реки Халактырки, берег, сложенный верхнемеловыми горными породами, высокий и скалистый. За устьем реки Халактырки горы заметно отступают вглубь полуострова и к берегу выходит широкая речная долина, сложенная преимущественно аллювиальными отложениями р. Праавачи.. Образованный этой долиной низменный берег, именуемый Халактырским пляжем, почти прямолинейно идёт до мыса Налычева и прорезан устьями многочисленных рек, наиболее крупной из которых является река Налычева. Истоки этой реки дренируют гидротермальные горные породы Авачинской и Жупановской вулканических групп и потому её воды окрашивают акваторию Авачинского залива в грязно-молочный цвет на протяжении нескольких миль от берега. Севернее мыса Налычева берега Авачинского залива вновь приобретают возвышенный и скалистый характер и представляют собою активный клиф.

Морфология дна северной части Авачинского залива довольно проста и отчётливо сопоставляется с соответствующими участками океанического берега (рис. 1). На всём протяжении исследуемого района 20-метровая изобата, а именно на этих глубинах осуществляется основная волновая переработка осадочного материала и его сортировка, .проходит на разных расстояниях от береговой линии. На протяжении от мыса Маячный и до устья реки Халактырки, где берег высокий и скалистый, изобата в 20 м проходит всего в одной миле от берега и потому, соответственно, донные осадки представлены здесь (проба № 5) преимущественно (77,8%) гравийно-галечным материалом с незначительной примесью разнозернистого песка. На участке, где располагается низменность Халактырского песчаного пляжа, изрезанного многочисленными устьями рек, выносящими в залив преимущественно песчаные наносы, названная изобата удаляется от береговой линии на расстояние до 2 и более миль. И, наконец, от мыса Налычево и до мыса Шипунского, где берег вновь становится скалистым и высоким, 20-метровая изобата снова приближается к берегу на расстояние до одной мили, а в осадках резко возрастает доля гравийно-галечникового материала.

В целях изучения вещественного состава донных осадков исследуемого региона, нами в августе 1998 года нами было проведено опробование донных осадков шельфовой зоны северной половины Авачинского залива (табл. 1). Вслед за чем проводился элементарный гранулометрический анализ, в ходе которого гранулометрические фракции определялись по весовому содержанию частиц различной крупности, выраженному в процентах по отношению к весу сухой пробы, взятой для анализа (в весовых процентах). При этом для типизации отложений по гранулометрическому составу применялась классификация, разработанная П.Л.Безруковым и А.П.Лисицыным для морских осадков.

Поскольку при высыхании образца нередко формировались ложные агрегаты, гранулометрический анализ производился по следующей методике. Двухсотграммовая (в естественно-сухом состоянии) навеска замачивалась в дистиллированной воде с диспергатором на сутки. Затем методом отмучивания от неё отделялась фракция меньше 0,05 мм. После чего проба просеивалась через сита, высушивалась и проводилось взвешивание каждой отдельно взятой фракции. Для определения гранулометрического (зернового) состава песчаных грунтов использовался набор сит с размером отверстий 10, 7, 5, 3, 2, 1, 0,5, 0,25, 0,1, 0,05 мм. По результатам гранулометрического анализа были построены кумулятивные кривые (рис. 2), отражающие динамические особенности осадконакопления и определен коэффициент сортированности грунта, отобранного в той или иной точке.

В целом, данные гранулометрического анализа показывают, что все осадки северной части Авачинского залива по гранулометрическому составу можно разделить на две большие группы – галечники и пески. В свою очередь пески можно подразделить на:

– разнозернистые с гравием и галькой (20);

– крупнозернистые до грубозернистых (15, 16);

– разнозернистые – от грубозернистого и до среднезернистого – пески (4, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14);.

– среднезернистый песок (22, 26, 27, 30);

–.среднезернистые до мелкозернистых (6, 13, 17, 18);

– мелкозернистый до среднезернистого с примесью гравия и гальки (29);

– среднезернистый заиленный (28, 32, 33);

– мелкозернистый песок (23);

– песок алевритовый (24, 25);

– алевро-пелитовый песок (31);

Что же касается пространственного распределения осадков, то в пределах изученной шельфовой зоны, которая, повторимся, в основном занята песчаным материалом, наблюдается некоторая пестрота в распределении гранулометрических типов осадков, что, в свою очередь, обусловлено динамикой водных масс, геоморфологией дна и источниками поступления материала. При этом следует отметить следующие закономерности. Тонкозернистые осадки на шельфе как правило приурочены к приустьевым участкам крупных рек, а также к пониженным участкам в рельефе дна и к окраине шельфа. А вот несортированный, грубый материал (пробы № 3, 36, 37, 38), генетически приуроченный либо к абразионным берегам, либо к краю шельфовой зоны, в основном наблюдаются на траверсе соответствующих абразионных участков суши. Хотя его отложение, в том числе и среди тонкодисперсных разностей, можно объяснить, как уже говорилось, и другими причинами.

Анализ полученных нами данных, как и данные других исследований, говорят также и о том, что формирование осадочного чехла в исследуемом районе происходит преимущественно за счёт транспортировки с суши рыхлого материала в виде взвешенных и влекомых наносов реками, впадающими в залив, а также вследствие абразии береговой зоны. Особо стоит отметить существенную роль пирокластического материала, поступающего в бассейн седиментации как аэральным путём при извержениях Авачинского, Карымского, Горелого, Ксудача и некоторых других вулканов, так и в результате флювиального стока. В частности, обращает на себя внимание интенсивный вынос вулканитов рекой Налычево, истоки которой размывают поля гидротермально-изменённых горных пород вулканов Авачинской и Жупановской вулканических групп, в результате чего её белесовато-жёлтые воды резко выделяются в морской воде на протяжении нескольких миль от берега. Важную роль в образовании осадков играют также и живые организмы, (моллюски и пр.), содержание отмерших частей которых в отдельных видах осадков доходит до 20% ( пробы № 23, 26, 27, ).

Все указанные факторы, к которым необходимо добавить также и крайне интенсивную сейсмическую деятельность, играющую заметную роль в процессах сортировки, транспортировки и переотложения донных осадков, способствуют накоплению в заливе довольно хорошо сортированных, с небольшими примесями гравийно-галечного или пелитового материала, песчаных наносов. Илов как таковых в заливе практически нет, хотя на отдельных и наиболее спокойных в динамическом отношении участках (пробы № 10, 28,31, 32, 33) в донных отложениях иногда и отмечается слабая заиленность. Присутствие крупнообломочного материала в тонкодисперсных осадках если и отмечается, то скорее всего связано с разносом этого материала плавающими льдами.

Таким образом, осадки северной части Авачинского залива представлены преимущественно терригенным песчаным материалом, среди которого выделяются терригенно-обломочные, терригенно-биогенные и терригенно-пирокластические (вулканогенные) вещественно-генетические типы осадков, накопление которых происходит в исключительно динамичных и сложных природных условиях.

Итак, скажем в заключение, дно Авачинского залива представляет собою естественную лабораторию, где в условиях взаимодействия абиотических и биотических природных факторов происходит формирование самых различных и по генезису и по вещественному составу донных осадков. И тем самым изучение донных осадков рассматривается нами не как самоцель, а как средство познания взаимодействия между живым и косным веществом океана и морей. В свою очередь, это означает, что для более полного и достоверного познания этого природного явления требуется проведение целого комплекса специальных, в том числе, например, и определения химического состава донных осадков, исследований. А так как образование донного субстрата является ещё и крайне длительным процессом, то и повторения таковых исследований через определённые промежутки времени.

Таблица 1

Гранулометрия донных осадков Авачинского залива

Примечания: № – номер пробы, S₀ – коэффициент сортированности.

Рис. 1. Схема распределения осадков Авачинского залива. 1 – галька, 2 – гравий, 3 – песок, 4 – алеврит, 5 – ракуша.

Рис. 2. Поля сосредоточения кумулятивных кривых, соответствующих отложениям одного типа: а – песок, преимущественно среднезернистый до грубозернистого (пробы № 4, 7, 9, 10, 11, 12, 14, 15); б – среднезернистый плохо сортированный песок с примесью гальки, гравия и алевропелита (пробы 3, 36, 37, 38); в – мелкозернистый песок (пробы 13, 17, 18, 23, 26, 27, 29); г – галечный материал (пробы 5, 21).

ЛИТЕРАТУРА

1. Безруков П.Л. Зональность и неравномерность осадконакопления в океанах. Современные проблемы географии. М.: Наука. 1964. С. 245-249.
2. Лисицын А.П. Методика изучения взвеси с геологическими целями. Труды Института океанологии АН СССР. Т. 19. 1956. С. 204-231.
3. Методика изучения вещественного состава донных отложений (на примере Северного Ледовитого океана). Методологические рекомендации по анализу горных пород, руд и минералов. Л.: Научно-исследовательский Институт геологии Арктики Министерства Геологии СССР. 1977. 55 с.
4. Страхов Н.М. Основы теории литогенеза. Т.1. М.: Изд-во АН СССР. 1960. 210 с.
5. Страхов Н.М. Основы теории литогенеза. Т.2. М.: Изд-во АН СССР. 1960. 574 с.

Таблица 2

Наименование и пределы гранулометрических фракций

(Методика изучения вещественного состава донных отложений, 1977).

Как известно, познание механизма образования донных осадков базируется на исследовании особенностей осадконакопления в том или ином конкретном регионе и на определении вещественного состава самих осадков. При этом полное изучение их вещественного состава предполагает определение гранулометрического, минерального и химического составов осадков, исследование содержащегося в них органического вещества, определение химического состава поровых растворов донных отложений и установление вещественного состава взвесей.

Обычно изучение донных осадков большое значение начинается с установления их фракционной структуры, так как это имеет определяющее значение для познания динамики среды осадконакопления. В общем, морские терригенные отложения имеют очень широкий – от огромных глыб и валунов и до глинистых частиц размером меньше микрона – диапазон размерности слагающих их фракций. Причём для квалифицированного описания их обычно используется десятичная классификация гранулометрических фракций, принятая в геологии осадочных пород (табл. 2).

Однако для характеристики физико-химических условий формирования осадков мало знать содержание только отдельных фракций и в какой форме они присутствуют в осадке. Для того, чтобы иметь более достоверную информацию о районе отбора пробы желательно было бы иметь хотя бы два – гранулометрический и химический – вида анализа. При этом основным назначением анализа химического состава морских осадков является характеристика терригенной, хемогенной и органогенной составляющих осадков и выявление химических процессов, протекающих на дне моря при взаимодействии твердой и жидкой фазы. И достаточно достоверные представления о таковом вот общем содержании основных химических компонентов, входящих в состав морских осадков мог бы дать стандартный валовый или силикатный анализ. Но поскольку, за неимением возможностей, в задачу нашего исследования входило лишь определение гранулометрических характеристик образцов донных осадков северной половины Авачинского залива (рис. 1), то на методологии последнего мы и остановимся

Гранулометрический анализ представляет собой сугубо специализированную методологию по определению веса или (и) количества частиц строго определенного размера (гранулометрической фракции) в данной пробе. При этом, обычно, соотношение различных фракций в пробе выражается в весовых процентах.

В процессе определения вещественного состава донных осадков очень важно соблюсти процедуру подготовки пробы к гранулометрическому анализу. То есть, поскольку для характеристики физико-химических параметров формирования самих осадков, а также для установления интенсивности самих процессов отложения, переноса и переотложения осадков в целях достаточно достоверного моделирования динамики и условий среды их накопления необходимо знать не только содержание отдельных гранулометрических фракций и компонентов последних, но и в какой агрегатной форме они присутствуют в осадке в естественном состоянии, первичный агрегатный анализ пробы проводится сразу же после подъёма пробы на палубу. И уже только затем, для определения собственно гранулометрического состава осадочного материала, поступающего в бассейн седиментации, в лабораторных условиях проводится так называемый элементарный гранулометрический анализ.

Вместо заключения можно сказать следующее. Дно океанов и морей представляет собой естественную лабораторию, где в условиях взаимодействия абиотических и биотических природообразующих факторов происходит формирование самых разнообразных и по генезису и по вещественному составу донных осадков. И поскольку образование осадков является не только сложным, но ещё и крайне длительным процессом, то его изучение требует проведения целого комплекса специальных исследований, в том числе и повторения таковых исследований через определённые промежутки времени. А потому, в целях более полного и достоверного познания процессов формирования донного субстрата Авачинского залива, было бы и желательно и полезно добавить к ним и определение химического состава донных осадков.