Глава 5. Мониторинг экзогенных геологических

процессов и многолетнемерзлых пород

5.1. Современные отложения и геоморфология

Рассматриваемая территория располагается в пределах двух орографических областей Русской равнины [7, 24]: Тиманского кряжа и Печорской равнины. Наибольшие отметки высот отмечаются в северной части Тимана, где достигают почти 300 м. Печорская низменная равнина представляет собой местность с холмисто-грядовым рельефом. Поверхность низменности вогнута в центральной части.

Суммарные мощности чехла новейших отложений изменяются от 20 м и менее в краевых частях Печорской синеклизы до 200 и более метров в пределах Большеземельской тундры на севере и во впадинах краевого прогиба.

К особым типам морфоструктур следует отнести крупные впадины. Они расположены в центральных частях ледниково-морской равнины в понижениях рельефа вне зоны морских трансгрессий. Рельеф впадин – плоский, выровненный, с большим количеством озер и слабоврезанной речной сетью. Генетически они представляют отложения брошенных проток и осушенных проточных бассейнов. Они представлены песчано-галечно-валунными или песчано-гравийно-галечниковыми породами с прослоями супесей и суглинков и глинистыми или преимущественно глинистыми породами, перекрытыми на значительной площади маломощным торфом. Мощность их достигает 25 м.

При проведении нефтегазоразведочных работ, разработке и эксплуатации месторождений углеводородов значительному воздействию подвергается самая верхняя часть литосферы. Образования четвертичного возраста (Q) развиты повсеместно и залегают почти сплошным покровом, который при средней мощности от 100 до 150 м, местами увеличивается до 200-250 м. В южном направлении его мощность уменьшается. Отложения четвертичного возраста представлены двумя отделами (надразделами) – плейстоценом и голоценом. В составе плейстоцена выделяются образования эоплейстоцена и неоплейстоцена. Ледниковые и ледниково-морские отложения эоплейстоцена слагают основания главных водоразделов и представлены мощными ритмично-слоистыми толщами суглинков, алевролитов, глин и песков.

В строении разреза снизу вверх нашла полное отражение закономерная смена фаз крупной морской трансгрессии: мелководные галечники, пески, алевриты; глубоководные глины, суглинки; вновь мелководные пески, галечники регрессивного этапа развития трансгрессии. Пески и галечники трансгрессивной фазы волнисто- и косослоистые, содержат редкие остатки фауны морских моллюсков, фораминифер, свидетельствующие о накоплении вмещающих их отложений на дне арктического шельфа на глубинах порядка от 100 до 150 м. Глины и суглинки слабо сортированы. В них присутствуют включения гравия, гальки и валунов – результат влияния на осадочный процесс плавучих льдов, переносящих обломочный материал. Вверх по разрезу толща относительно глубоководных осадков глинисто-суглинистого состава переходит в толщу мелководных преимущественно крупнозернистых отложений в виде косослоистых среднезернистых песков, гравелитов и галечников.

В пределах рассматриваемой территории неоплейстоцен представлен средним и верхним звеньями. В позднем плейстоцене море окончательно покинуло территорию Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции. Во многих случаях произвести расчленение верхнеплейстоценовых и голоценовых отложений невозможно. Это относится в первую очередь к приповерхностным озерно-болотным накоплениям. В нижней части они представлены оторфованными суглинками, а в верхней – торфяниками. К этому комплексу относятся также элювиально-делювиальные образования, покрывающие плоские поверхности водоразделов и верхние части пологих склонов, современные отложения пляжа, кос, молодых низких баров, отложения поймы и надпойменной террасы. Рассматриваемая территория располагается преимущественно в пределах Печорской низменной равнины между Тиманом и Уралом и представляет собой местность с холмисто-грядовым рельефом. Поверхность низменности вогнута в центральной части (Хорейверская впадина, абсолютная отметка от 100 до 200 м). Долиной реки Печоры она делится на Большеземельскую и Малоземельскую тундру. Последняя на западе примыкает к восточному склону Тимана. Отметки поверхности редко превышают 100 м. Наибольшие значения абсолютных отметок приурочены к небольшим возвышенностям.

Определяющее значение в формировании геоморфологических особенностей территории осуществил новейший этап развития (N₂-Q). В результате активизации тектонической деятельности, оживления разломов, продолжаются медленные прогибания, дифференцированные по амплитудам, в результате чего обосабливаются области современных относительных поднятий, приводящие к инверсии структурного плана, происходит выработка эрозионной сети и глубокое (до 100-150 м) расчленение рельефа. С конца плиоцена общие поднятия сменялись опусканиями, сопровождающимися неоднократными морскими трансгрессиями. Они сформировали серию разноуровенных (основные поверхности от 0 до 60 м, от 60 до 120 м, и от 120 до 250 м) аккумулятивных, аккумулятивно-цокольных поверхностей, сложенных породами морского, ледниково-морского, озерно-аллювиального и аллювиального генезиса. Рельеф территории в общем плане представляет собой серию ступенчатых равнин, понижающихся в северном направлении. В Печорской низменности отдельные вытянутые холмы и гряды (мусюры), а также округлые возвышенности (мыльки) объединяются в зоны относительно приподнятого рельефа. К особым типам морфоструктур следует отнести крупные впадины, выполненные озерно-аллювиальными отложениями средне- и верхнеплейстоценового возраста. Они расположены в центральных частях холмисто-увалистой ледниково-морской равнины в понижениях рельефа вне зоны позднеплейстоценовых морских трансгрессий. Рельеф впадин - плоский, выравненный, с большим количеством озер и слабоврезанной гидросетью.

Баренцевоморский шельф в геологическом и геоморфологиче­ском отношении является одним из наиболее изученных в России, что связано с высокими перспективами его нефтегазоносности. Четвертичные отложения Баренцевомор­ского шельфа формировались в ледниково-морских условиях при резких изменениях климата и колебаниях уровня моря.

К наиболее древним нижне-среднеплейстоценовым четвертичным отложениям, вскрытым одной из скважин, относятся плотные, алевритистые глины мощностью до 20 м с прослойками светло-палевых мелких алевритов. Содержащиеся в этих отложениях микрофауна и микрофлора харак­теризуются смешанным составом и многочисленными следами пере­отложения. К среднему плейстоцену условно относятся конечные морены, чет­ко выраженные в рельефе дна и залегающие на поверхности древних дочетвертичных дислоцированных осадочных пород. Эти морены обычно перекрываются либо морскими и ледниково-морскими осад­ками, либо более молодыми ледниковыми образованиями. Последние представляют собой конечные морены, имеющие уже позднеплейстоценовый возраст; они имеют хорошую сохранность и формируют чет­ко выраженный грядовый рельеф поверхности дна. Мощность их дос­тигает нескольких десятков метров, а иногда превышает 100 м. Местами морены покрыты тонким (до 2-3 м) слоем голоценовых осадков.

К верхнему плейстоцену относится также толща алевритистых и песчанистых глин с отдельными маломощными прослоями песков и алевритов, формировавшаяся в ледниково-морских условиях. Ком­плексы холодноводных плейстоценовых фораминифер и диатомо­вых, а также споропыльцевые данные позволяют отнести эту толщу ко времени валдайского оледенения. Граница плейстоцена и голоцена в осадках четко фиксируется по ком­плексам диатомовых, спорам и пыльце. Голоценовые отложения пред­ставлены илами и глинами, наиболее алевритистыми среди четвертичных осадков.

Таким образом, имеющиеся данные позволяют предположить, что на шельфе Баренцева моря, особенно в его южной части, даже в пе­риоды гляциоэвстатических регрессий, происходило непрерывное осадконакопление. Периодически в бассейн поступал терригенный материал ледового и айсбергового разноса. Палеоклиматические и палеоэкологические условия плейстоцена, в особенности позднего, были достаточно контрастными, что отражалось на быстрой смене микрофаунистических и флористических комплексов.

В целом, отложения четвертичного возраста являются основной депонирующей средой техногенных загрязнений, а особенности геокриологического строения верхней части разреза представляют один из решающих природных факторов при исследовании.

Геоморфология юго-востока Баренцева моря.

Рельеф шельфа. В пределах шельфовой части юго-востока Баренцева моря надпорядковой морфоструктурой является шельфовая равнина. В ее составе выделяются: крупные возвышенности, крупные желоба и впадины, пластовая равнина. Поверхность равнины, как и весь комплекс осадков, полого погружается в северном направлении к центральной части Баренцева моря. Ее наклон составляет 3-9', редко до 27'. Большие площади занимают горизонтальные и субгоризантальные равнины, особенно в центральных и восточных частях. В мелководной зоне шельфа, особенно у полуострова Канин, прослеживается абразионный уступ на глубинах 30-40 м, разделяющий генетически разнородные участки равнины: аккумулятивный, расположенный ниже его, и абразионно-аккумулятивный, расположенный выше. К югу от м. Лайденный (полуостров Канин) и в районе восточного побережья о. Колгуев, Печорской и Паханческой губах выделяется приливная аккумулятивная равнина шириной 3-5 км. Поверхность ваттов расчленена желобами и каналами стока приливных вод.

На глубинах до 60-70 м распространены песчаные гряды асимметричного строения. В районе о. Колгуев и на побережье гряды расположены параллельно берегу. Высота гряд в среднем 10-20 м (по мере удаления от берега она уменьшается), расстояние между гребнями гряд от 0.5 до 1.5 км, иногда до 3 км.

Поверхность шельфа в районе дельты р. Печоры отличается не только относительно небольшими глубинами, не превышающими 50-60 м, но и малой расчлененностью рельефа. Прежде всего, это связано здесь с накоплением в четвертичное время мощной толщи прибрежно-дельтовых отложений (не менее 150-200 м), связанных с выносами реки.

Ведущим процессом в формировании современного рельефа морского дна являются вертикальные неотектонические движения. Процессы морской абразии лишь нивелируют возвышенные поверхности, а процессы аккумуляции выравнивают пониженные участки рельефа.

Современные осадки морского дна. Поверхностные осадки представляют собой фациальный ряд, крайними членами которого являются галечники, развитые в прибрежной части, и чистые глины, заполняющие наиболее глубокие замкнутые и полузамкнутые впадины и котловины.

Мелкозернистые пески распространены узкой полосой вдоль южного побережья Поморского пролива и всего побережья Хайпудырской губы. Обширные поля мелкозернистых песков отмечаются в центральной части юго-востока Баренцева моря. Чистые алевриты имеют весьма ограниченное распространение в виде небольших локальных пятен. Наибольшую площадь занимают осадки переходной группы, а среди них – песок алевритовый. Распространение осадков этого типа характеризуется приуроченностью к определенным формам рельефа дна. Пески алевритовые и алевриты песчаные распространены преимущественно на склонах возвышенностей в диапазоне глубин от 30-40 м до 180-200 м.

Осадки смешанного типа распространены в пределах равнинных участков шельфа. В их составе выделяются: песчано-гравийные отложения с примесью гальки, пелито-алевритовые с примесью песка и песчано-алеврито-пелитовые. Эти осадки занимают довольно обширные пространства между районами распространения осадков переходного типа.

Почти во всех типах донных осадков шельфа присутствует рассеянный грубообломочный материал – галька и гравий, содержание которых обычно не превышает 1-3 %. Наличие грубообломочного материала в поверхностных отложениях свидетельствуют о самостоятельном факторе седиментогенеза – ледовом разносе.

Рельеф береговой зоны. В Печорской губе широко развиты аккумулятивные, реже абразионные, террасы, обычно сложенные также аллювиально-морскими осадками. Современный рельеф побережий и береговой зоны Печорской губы весьма своеобразен. Губа врезана в современную сушу более чем на 100 км и отличается большой мелководностью: даже в восточной, наиболее углубленной ее части, глубины не превышают 5-6 м. Лишь против современного устья Печоры, в самом ее устье, а также в ряде дельтовых проток распространены эрозионные желоба с глубинами до 14-15 м.

Вся юго-восточная часть губы занята обширной дельтой р. Печора. Начинаясь на широте г. Нарьян-Мар она простирается в северо-восточном направлении почти на 100 км, а ширина ее северной части достигает около 40 км. Здесь многочисленными рукавами-протоками она разделена на острова.

Наиболее сложным рельефом считается северная акватория Печорской губы, отделенная от моря сложной системой островных баров (общим количеством около 10), носящих общее название Гуляевские Кошки. Протяженность их колеблется от 2.5 до 16-18 км, причем наиболее крупные представляют собой двойные бары. Все эти острова разделены протяженными приливными желобами, глубины в которых, несмотря на мелководье, достигают 15-20 м.

К северо-востоку от Гуляевских Кошек поверхность дна моря несколько осложнена распластанным, без четких контуров поднятием – отмелью Пахтусова. Глубина моря здесь колеблется в пределах 10-20 м при широком распространении глубин 14-15 м.

Побережье у островов Песяков и Варандей представляет собой сравнительно молодую террасу с отметками 2-4 м. Ширина этой террасы составляет 2-6 км, в ее рельефе прослеживаются понижения древних лагун, заливаемые в период штормовых нагонов. В западной части о. Варандей находится невысокая (3-4 м) песчаная терраса. В 1.5 км к востоку от этого участка древний бар размыт, поэтому в периоды штормовых нагонов территория острова на протяжении 1.2 км затопляется здесь морскими водами.

Берег о. Варандей от пролива Варандейский Шар до протоки Промой преимущественно абразионный. Наиболее сильному размыву до строительства береговых защитных сооружений подвергался участок берега в средней части острова у бывшего поселка Новый Варандей. Наиболее сильный размыв берегов о. Варандей за период 1982-84 г.г. (по данным МГУ) выявлен на западном участке вблизи пролива Варандейский Шар (5 м/год) и на восточном абразионном участке берега (7.5 м/год).

Восточный берег р. Песчанка низкий, торфяной. К северо-востоку от реки Песчанка море срезает первую морскую террасу с высотами 6-8 м. Берег здесь на протяжении 24 км выровненный, абразионный. Береговой откос сложен в нижней части мерзлыми глинистыми породами, перекрытыми сверху песком и торфяником. Наличие оползней, оплывин, а также узкие пляжи свидетельствуют о слабой устойчивости этих берегов. Вдольбереговой поток волновой энергии усиливается здесь и обуславливает перенос песчано-галечного материала к аккумулятивной форме Медынский Заворот.

Транспорт наносов. Юго-восточная часть Баренцева моря отличается высокой динамикой наносов, обусловленной сильными течениями, частыми штормами и ледовой экзарацией дна и берегов. Оценка потоков взвеси на западной границе акватории показывает, что средняя концентрация взвешенного материала в поверхностном слое составляет 3-5 мг/л, а в придонном – 2-3 мг/л. Образующийся под воздействием течений поток взвеси направлен на восток. Достигнув о. Колгуев он разделяется на две ветви: северную и южную. В береговой зоне поток наносов направлен на юго-восток, часть материала оттягивается на дно. Дно района не стабильно, однако непосредственных измерений его деформаций здесь не производилось. Преобладающий процесс – знакопеременные деформации донного рельефа с возможным преобладанием аккумуляции осадочного материала.

По ряду геоморфологических признаков значительны часть шельфа на этом участке (вплоть до о. Колгуев и севернее его), заключенная в пределах изобаты 50 м, имеет абразионное происхождение.

В районе о. Варандей в прибрежной волноприбойной зоне до глубины 5-7 м изобаты выровнены и ориентированы вдоль береговой линии. Глубже расположена полого наклоненная равнина, рельеф которой осложнен поперечными ложбинами стока и межложбинными останцовыми грядами. Ложбины стока, по видимому, являются основными путями транспорта наносов по склону. Далее, на глубинах от 10 до 30 м, линейно вытянутые изобаты ориентированы в направлении северо-запад – восток. Донные осадки представлены здесь среднезернистым и мелкозернистым песком с ракушей. Тонкий материал, характерный для условий слабой гидродинамики, отсутствует. Данный участок подвержен действию всех видов течений, способных выносить тонкий и даже мелкозернистый материал.

Наиболее интенсивные деформации дна, обусловленной переносом материала, концентрируется в полосе менее 4 м. При волнении возникает вдольбереговой перенос наносов. Наиболее заметные изменения геометрии поверхности дна связаны с приходом волн северного и северо-западного румбов. При этом скорости деформаций достигают 0.18 м/час. При продолжительности шторма порядка нескольких десятков часов, амплитуды деформаций могут составлять 1 м. На глубинах от 10-12 до 30 м рельеф дна определяется деформированием микро- и мезоформ поверхности дна. Во время жестоких штормов возможно формирование мегарифелей с высотой 0.2 м и длиной 2.5 м .

Изменение геологической среды обусловлено многообразными геологическими процессами, различающимися по длительности и силе воздействия на природные и техногенные объекты. Среди них в условиях рассматриваемого региона значительное место принадлежит экзогенным геологическим процессам (ЭГП). Под ЭГП понимается совокупность необратимых дискретных изменений состава, строения и состояния отдельных неустойчивых элементов геологической среды, происходящих в результате природных процессов, а также инженерно-хозяйственной деятельности человека в приповерхностной части литосферы .