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
| № | Размер гранулометрической фракции (мм) | S0 | ||||||||||
| 10 | 7 | 5 | 3 | 2 | 1 | 0.5 | 0.25 | 0.1 | 0.05 | <0.05 | ||
| 3 | 13 | 8.4 | 6.1 | 6.4 | 4.5 | 7.6 | 3.7 | 42.5 | 5.8 | 1.8 | 0.2 | 5.22 |
| 4 | – | 2.2 | 2.8 | 12.2 | 16.2 | 28.2 | 14.7 | 23.0 | 0.6 | <0.1 | – | 2.17 |
| 5 | 77.8 | 9.2 | 2.5 | 2.0 | 1.6 | 2.4 | 1.1 | 2.7 | 0.4 | 0.2 | <0.1 | 1.15 |
| 6 | 1.3 | 7.1 | 4.0 | 5.0 | 3.0 | 6.8 | 4.7 | 28.0 | 25.0 | 9.6 | 5.5 | 2.84 |
| 7 | 0.3 | 1.8 | 1.1 | 2.2 | 5.4 | 25.3 | 15.8 | 41.7 | 6.1 | 0.3 | – | 2.05 |
| 8 | 5.6 | 7.23 | 5.66 | 5.6 | 4.93 | 21.86 | 22.93 | 25.45 | 0.26 | 0.48 | – | – |
| 9 | 0.26 | 0.26 | 0.59 | 2.1 | 5.0 | 23.5 | 33.8 | 26.5 | 7.4 | 0.45 | 0.14 | 1.73 |
| 10 | 0.2 | 0.2 | 0.4 | 1.6 | 3.7 | 17.4 | 25.2 | 25.3 | 0.3 | 0.1 | 25.6 | 0.68 |
| 11 | 0.3 | 2.6 | 3.8 | 9.7 | 8.5 | 20.6 | 30.3 | 23.8 | 0.3 | <0.1 | <0.1 | 1.95 |
| 12 | 0.5 | 0.3 | 0.5 | 1.8 | 8.1 | 42.1 | 20.6 | 24.0 | 1.7 | 0.4 | – | 1.82 |
| 13 | – | – | – | 0.1 | 0.1 | 0.2 | 1.0 | 45.1 | 47.1 | 5.1 | 1.3 | 1.46 |
| 14 | 0.25 | 0.9 | 2.25 | 5.15 | 6.4 | 29.45 | 18.85 | 28.3 | 6.7 | 1.75 | – | 2.08 |
| 15 | 3.7 | 4.25 | 5.0 | 6.0 | 9.75 | 37.4 | 19.55 | 13.2 | 1.1 | 0.05 | – | 1.92 |
| 16 | – | – | 0.5 | 2.2 | 9.3 | 42.1 | 29.8 | 12.2 | 0.4 | 3.5 | – | 1.50 |
| 17 | 0.04 | 0.04 | 0.04 | 0.35 | 0.48 | 5.3 | 8.42 | 58.02 | 19.51 | 4.23 | 3.57 | 1.52 |
| 18 | – | – | – | 0.01 | 0.03 | 0.59 | 3.42 | 65.6 | 29.34 | 1.0 | 0.01 | 1.45 |
| 20 | 11.26 | 3.65 | 3.05 | 10.83 | 17.0 | 22.08 | 18.12 | 13.4 | 0.1 | 0.6 | – | 2.56 |
| 21 | 88 | 3.3 | 1.1 | 0.2 | 1.1 | 1.9 | 1.7 | 1.7 | 0.5 | 0.5 | – | 1.1 |
| 22 | 1.4 | 2.95 | 2.35 | 2.6 | 1.5 | 5.5 | 24.95 | 55.55 | 2.1 | 0.55 | 0.55 | 1.73 |
| 23 | – | 0.01 | – | – | 0.03 | 0.12 | 0.2 | 15.06 | 70.36 | 13.8 | 0.42 | 1.20 |
| 24 | – | – | – | 0.1 | 0.3 | 0.7 | 3.8 | 27.5 | 28.5 | 38.5 | 0.6 | 1.82 |
| 25 | 1.2 | 0.6 | 1.5 | 1.7 | 1.0 | 1.9 | 2.2 | 34.3 | 25.8 | 28.8 | 1.0 | 1.92 |
| 26 | 0.2 | 0.5 | 0.9 | 0.55 | 0.55 | 2.45 | 1.6 | 76.05 | 13.35 | 2.7 | 1.15 | 1.22 |
| 27 | – | – | – | 0.75 | 0.5 | 0.5 | 0.3 | 75.05 | 18.05 | 2.1 | 2.75 | 1.22 |
| 28 | – | – | – | 0.1 | 0.1 | 0.2 | 0.2 | 49.4 | 18.9 | 7.3 | 23.8 | 2.05 |
| 29 | 5.4 | 3.2 | 4.0 | 4.7 | 3.1 | 4.1 | 1.7 | 22.3 | 44 | 7.0 | 0.5 | 2.23 |
| 30 | 0.6 | 0.5 | – | 0.3 | 0.5 | 7.0 | 28.7 | 60.1 | 2.0 | 0.3 | – | 1.50 |
| 31 | – | 1.5 | 1.3 | 2.2 | 1.6 | 3.0 | 1.2 | 5.8 | 31.2 | 31.5 | 20.7 | 0.29 |
| 32 | 2 | 2.1 | 1.1 | 1.2 | 0.8 | 2.0 | 7 | 42 | 1.9 | 4.0 | 35.9 | 0.46 |
| 33 | – | 0.4 | 1.5 | 1.6 | 1.9 | 4.1 | 4.8 | 45.4 | 18.1 | 2.7 | 20.0 | 1.79 |
| 34 | 3.7 | 1.8 | 0.9 | 1.8 | 1.0 | 1.5 | 1.9 | 22.7 | 40.1 | 15.9 | 9.7 | 1.67 |
| 35 | 0.4 | 0.7 | 0.8 | 3.3 | 13.2 | 56.9 | 15.8 | 6.1 | 1.9 | 0.5 | 0.4 | 1.32 |
| 36 | 17 | 6 | 4 | 5 | 3.1 | 8 | 10 | 30 | 3.4 | 0.5 | 13 | 5.57 |
| 37 | 18 | 5 | 3 | 3 | 4 | 6 | 7.2 | 33 | 4.9 | 2.0 | 13.9 | 5.65 |
| 38 | 10 | 6.1 | 4.0 | 4.2 | 3.8 | 10.0 | 9.6 | 28 | 2.5 | 8 | 13.8 | 3.98 |
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
Таблица 2
Наименование и пределы гранулометрических фракций
(Методика изучения вещественного состава донных отложений, 1977).
| Гранулометрические фракции (виды и подвиды) | Размер (мм) | |
| Валунная | валунная | ›100 |
| Галечная | крупногалечная среднегалечная мелкогалечная | 100-50 50-25 50-25 |
| Гравийная | крупногравийная среднегравийная мелкогравийная | 10-5 5-2,5 2,5-1,0 |
| Песчаная | крупнопесчаная среднепесчаная мелкопесчаная | 1,0-0,5 0,5-0,25 0,25-0,10 |
| Алевритовая | крупноалевритовая мелкоалевритовая | 0,10-0,05 0,05-0,01 |
| Пелитовая | крупнопелитовая среднепелитовая мелкопелитовая | 0,01-0,005 0,005-0,001 ‹0,001 |
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.