искать
Теория и практика изысканий 

Сравнительный анализ инженерно-геологических условий на шельфах морей различного типа

Авторы
Миронюк Сергей ГригорьевичСтарший научный сотрудник Центра анализа сейсмических данных МГУ имени М.В. Ломоносова

В статье рассказывается об истории изучения распространения геологических опасностей в пределах шельфовой зоны российских морей. Представлены результаты обобщения и анализа большого массива данных об исследованиях, проведенных в последние десятилетия, в основном, в период работы автора данной статьи в ООО «Питер Газ» (2003-2015 гг.) и в ООО «Центр морских исследований МГУ им. М.В.Ломоносова» («ЦМИ МГУ») (2016 г.).

Данная статья, подготовленная на основе анализа большого фактического материала, посвящена проблеме выявления основных закономерностей в распространении геологических опасностей в пределах шельфовой зоны морей, омывающих берега России. С позиции разрабатываемого нами подхода, практически любой компонент инженерно-геологических условий может представлять опасность для зданий и сооружений. Согласно нашему определению, «геологическая опасность» – это отдельные компоненты геологической среды или их совокупность, которые могут неблагоприятно воздействовать на экосистемы и инженерные сооружения или вызвать их разрушение (геологические процессы и структуры, рельеф, грунты, флюиды, физические поля).

В статье на общем фоне истории развития морской инженерной геологии (рассматривается период с 1951 по 90-е годы) показаны различные взгляды на принципы классификации шельфов. Считаем, что исследования в этой области применительно к задачам региональной морской инженерной геологии далеки от завершения.

 

Краткая история становления морской инженерной геологии и развития взглядов на классификацию шельфов

С момента публикации в России первой работы, освещающей инженерно-геологические условия шельфов отечественных морей, прошло около 40 лет [10]. В указанной монографии впервые для всех морей, омывающих берега бывшего СССР (южных, северных и дальневосточных), была дана инженерно-геологическая характеристика грунтов и современных геологических процессов и явлений (в основном, абразии, аккумуляции, мерзлотных явлений) их мелководных зон. Среди авторов описаний инженерно-геологических условий шельфов были И.М.Буачидзе, К.И.Джанджгава, К.И.Дзилна, И.С.Комаров, Я.В.Неизвестнов, Л.Б.Розовский, Д.М.Сулейманов, Ю.П.Хрусталев, Ф.А.Щербаков и др.

В год публикации указанной монографии Е.М.Сергеев и М.В.Чуринов отмечали в работе [34], предвидя перспективность морской инженерной геологии, необходимость дальнейшего ее развития. Имелся и другой вариант названия нового научного направления – «инженерная геология акваторий (морского дна)» [39].

Следует заметить, что впервые морская инженерная геология (как формирующееся направление), упомянута Е.М.Сергеевым еще в 1968 г. на первом Межведомственном совещании по инженерной геологии. Позже он предложил, учитывая специфику различных геоморфологических зон морских бассейнов, в структуре морской инженерной геологии выделить следующие прикладные направления: инженерную геологию морских шельфов, инженерную геологию континентальных склонов и инженерную геологию дна морей и океанов [33].

Особо следует упомянуть усилия азербайджанских специалистов по развитию морской инженерной геологии. Как писал в своей статье упомянутый выше Д.М.Сулейманов, в шельфовой зоне Каспийского моря уже начиная с 1951 г. научно-исследовательским и проектным институтом «Гипроморнефть», входящим в структуру «Азморнефти», проводились исследования инженерно-геологических особенностей дна Каспийского моря в связи с проектированием морских нефтепромысловых сооружений [38]. Будет не лишним отметить, что в 1950-1953 годах на морских промыслах Каспия было построено 139 морских стационарных платформ. Можно утверждать, что как отрасль, морская инженерная геология зародилась и утвердилась именно на Каспийском море.

Большой вклад в становление морской инженерной геологии в 60-70-е и вначале 80-х гг. внесли А.К.Ларионов (Ленинградский государственный университет) [17], Л.Б.Розовский (Одесский государственный университет) [31], Я.В.Неизвестнов (НИИ геологии Арктики, ныне ФГУП «ВНИИОкеангеология им. И.С.Грамберга) [21], И.Л.Дзилна (ВНИИморгео) [9], М.А.Спиридонов (ВСЕГЕИ) [37]

В работе А.К.Ларионова в качестве одной из главных задач морской инженерной геологии выделена необходимость изучения инженерно-геологических процессов, развивающихся на дне и в прилегающей прибрежной зоне.

Л.Б.Розовский, подводя первые итоги развития морской инженерной геологии, отметил ряд проблем зарождающейся науки, актуальных и сегодня. Среди них – определение и классификация шельфов. Предварительная классификация включала лишь платформенный и орогенный типы шельфа. Были разработаны классификации, которые включали большее разнообразие их типов. Так Д.Г.Панов [29] выделил шесть типов шельфов: допалеозойский, палеозойских и мезозойских платформ, краевых прогибов, мезозойских складчатых структур и современных геосинклинальных бассейнов.

Типологическая классификация шельфа по геоструктурным критериям Г.С.Ганешина, В.В.Соловьева и Ю.Ф.Чемековой включала: ортошельфы (в пределах платформенных областей), парашельфы (в пределах складчатых сооружений) и гемишельфы (в пределах геосинклиналей) [4].

В числе прикладных проблем морской инженерной геологии Л.Б.Розовский назвал проблему опережающего проведения инженерно-геологической съемки дна моря в масштабах 1:50 000-1:200 000. В качестве удачного примера таких работ Л.Б.Розовский ссылается на карты грунтовых толщ, подготовленных на геологическом факультете МГУ для Западной Сибири, включая о.Белый [14].

Особый интерес, с учетом цели настоящей статьи, представляют задачи, поставленные Л.Б.Розовским в области морской инженерной геодинамики и региональной морской инженерной геологи: изучение подводных оползней и гравитационных потоков, разработка генетической классификации шельфов, выявление основных закономерностей в распределении осадков на шельфах различных генетических типов.

В примерной схеме классификационного подразделения современных шельфов Мирового океана Д.Е.Гершанович [6] выделяет, основываясь на морфологии шельфа, следующие его типы: широкий (эпиконтинентальные шельфы платформенных областей и зон краевых прогибов), узкий (шельфы областей слабого погружения допалеозойских платформ; шельфы мезокайнозойских и современных геосиклинальных областей. Дальнейшее подразделение шельфовой зоны он предложил строить на основе климатической зональности и, в первом приближении, выделил полярный, умеренный и тропический подтипы шельфа, а также рекомендовал учитывать азональные факторы формирования материковой отмели. С их учетом выделены шельфы областей современного и плейстоценового оледенения, дельтовых областей, вулканических островов.

Я.В.Неизвестнов в статье, посвященной становлению и развитию инженерной геологии морского дна [27] отмечает, что толчком к началу системных инженерно-геологических исследований Советской Арктики в 60-е годы прошлого века послужили планы создания оборонительного пояса на Арктических островах и в прибрежной островной части шельфа. Инженерно-геологическим обоснованием строительства объектов занимались сотрудники созданной в 1969 г. в НИИГА Лаборатории инженерной геофизики и геологии (ЛИГиГ), в задачу которой входило также региональное инженерно-геологическое изучение Арктической шельфовой зоны.

К основным научным достижениям в период с 70-х до начала 80-х годов, по мнению Я.В.Неизвестнова, следует отнести создание нового направления – инженерной геологии шельфа, установление закономерностей формирования основных природных компонент региональных инженерно-геологических условий строительства на арктических шельфах с разработкой методологических основ их прогнозной оценки.

В основу такой оценки, как считал Я.В.Неизвестнов, должен быть положен историко-геологический анализ и ориентировочные расчеты. Он достаточно резко критиковал методологию эмпиризма, господствующую до настоящего времени в геологии и призывал шире использовать для прогнозной оценки региональных инженерно-геологических условий шельфовых зон частнонаучные методы (анализ и синтез, абстракцию, индукцию и дедукцию и др.). Аналогичную позицию в области методологии геологических наук разделяли и другие крупные ученые [42].

Материалы по геокриологии Арктики, включая шельф, были обобщены в пятитомной монографии «Геокриология СССР» (1989; 1990) и на Геокриологической карте СССР масштаба 1:2 500 000. Арктический шельф [5].

И.Л.Дзилна внесла существенный вклад в дело развития морской инженерной геологии, в частности, в форме подготовки с соавторами ряда первых нормативно-методических документов по инженерно-геологическому изучению нефтегазоперспективных районов шельфа [3, 20, 30, 32].

В указанных документах содержатся требования к региональным исследованиям (в настоящее время исключенных из состава инженерно-геологических изысканий), которые в рассматриваемый период должны были выполняться с целью получения по результатам инженерно-геологической съемки общей характеристики инженерно-геологических условий всего района шельфа, перспективного на нефть и газ.

Весом вклад И.Л.Дзилны и в разработку теории региональной морской инженерной геологии [9]. В указанной работе рекомендовано при морской инженерно-геологической съемке, как и при съемке на суше, применять два критерия: геоструктурный и геоморфологический. В предложенной схеме типологического инженерно-геологического районирования шельфа каждому из четырех таксонов районирования (регион, область, район, участок) соответствуют четыре критерия районирования, соответственно – геоструктурный, морфоструктурный, морфоскульптурный, процессы и явления (вулканизм, землетрясения, разгрузка подземных вод, оползни, каньоны, борозды и др.).

В 80-е годы намечалось 2-ое издание «Инженерной геологии СССР», но в силу ряда объективных причин удалось подготовить лишь несколько томов монографии, включая том «Инженерная геология СССР. Шельфы СССР» [11].

В указанной работе приведены дополнительные сведения о геологических процессах, выявленных с использованием более совершенных геофизических технологий. В частности, на дне Балтийского моря, помимо абразии и аккумуляции, описаны «газовые вулканы», в Карском море – экзарация и т.д.

В рассматриваемый период (80-е начало 90-х) также были подготовлены работы И.С.Комарова, К.И.Джанджгавы и Я.В.Неизвестного – авторов главы «Континентальный шельф» в монографии «Инженерная геология Земли» [47] и «Инженерная геология шельфа и побережья Черного моря» [12].

В первой из указанных работ предложена генетическая классификация шельфов, включающая трансгрессивный, абразионный, трансгрессивно-абразионный, аккумулятивный (дельтовый), термоабразионный и рифовый типы шельфов.

Для целей регионального инженерно-геологического районирования шельфа представляют значительный интерес классификации шельфов, выполненных географами (палеогеографами). Так, в работе «Шельф Мирового океана…» [44] приведены примеры классификации шельфов О.К.Леонтьева и Д.Е.Гершановича [18], П.А.Каплина [13] и др.

О.К.Леонтьев и Д.Е.Гершанович разделяют шельфы на три группы: трансгрессивные, выработанные абразией и аккумулятивно дельтовые, а П.А.Каплин, используя в качестве критериев классификации гидродинамическую неоднородность, выделяет шельфы приливных морей, шельфы внутренних бесприливных морей и шельфы морей с ограниченной волновой деятельностью (закрытые льдами большей частью года арктические моря).

Представляет также интерес деление шельфа с позиции тектоники плит на три основных типа – шельф пассивных континентальных окраин, шельф активных континентальных окраин и шельф островных вулканических дуг [44].

Важнейшее значение для понимания различий инженерно-геологических условий на шельфе в арктических морях России имеет классификация Ю.А.Павлидиса и др. [28]. Реконструкция палеогеографической обстановки на шельфе в позднем плейстоцене – голоцене дал основание авторам указанной монографии выделить следующие три генетических типа шельфа: гляциальные (Баренцево море), перигляциальные (Печорское, море Лаптевых, Восточно-Сибирское и Чукотское моря) и гляциально-морские шельфы (Таблица 2).

Более полный учет как региональных, так и зональных геологических факторов при районировании субмариной части земной коры стал возможен после обоснования и введения в научный оборот таких базовых понятий как «инженерно-геологическая формация» [40] и «инженерно-геологическая структура» [1,41]. Указанные понятия были использованы в качестве таксонов инженерно-геологического районирования территории России, включая шельф.

 

Геологические опасности морей различных типов

После выхода в свет последней крупной работы, обобщающей результаты изысканий на шельфе, прошло более четверти века. За это время технологии подводных исследований претерпели серьезные изменения: появились усовершенствованные многолучевые эхолоты, телеуправляемые и автономные необитаемые подводные аппараты, расширились возможности гидролокации бокового обзора, сейсмоакустического профилирования морского дна и т. д.

В результате многолетних геолого-геоморфологических исследований морских экспедиций академических институтов, инженерных изысканий для строительства морских объектов, выполненных рядом научных и производственных организаций страны с использованием современного оборудования, был получен обширнейший материал по инженерно-геологическим и геокриологическим условиям шельфа морей, омывающих берега России. Причем, к сожалению, лишь небольшая часть этого материала на сегодняшний день опубликована.

Ниже представлены результаты обобщения части этих данных, полученных, в основном, в период работы автора данной статьи в ООО «Питер Газ» (2003-2015 гг.) и в ООО «Центр морских исследований МГУ им. М.В.Ломоносова» («ЦМИ МГУ») (2016 г.)

Изыскания на участках размещения морских добычных комплексов, буровых платформ и трасс трубопроводов на дне Баренцева, Карского, Балтийского, Черного, Азовского, Охотского, Японского морей и др. (табл. 1), а также региональные инженерно-геологические исследования на шельфе моря Лаптевых, показали, что особенности субаквальных инженерно-геологических условий (геологических опасностей) определяются в основном геотектонической обстановкой, морфологическим типом дна, гидродинамическим режимом бассейна и климатом (палеоклиматом).

 

Таблица 1. Типы морей

Моря

Географическое

положение

Морфологический тип

Тектонический режим

Климат

Каспийское

замкнутое, море-озеро

плоское (север)

котловинное (юг)

платформенный (север), юг-

орогенный

умеренный

(российский сектор)

Азовское

внутреннее

плоское

платформенный, юг – краевой прогиб

умеренный

Черное

внутреннее

котловинное

орогенный, северо-запад-платформенный

умеренный

Балтийское

внутреннее

плоское

платформенный (гляциоизостатический)

умеренный

Белое

внутреннее

плоское

платформенный (гляциоизостатический)

переходный от субарктического к умеренному

Баренцево (ю-в часть- Печорское море

материково-окраинное

плоское

платформенный, юг-гляциоизостатический

арктический, юг-субарктический

Карское

материково-окраинное

плоское

платформенный

арктический, юг-субарктический

море Лаптевых

материково-окраинное

плоское

рифтогенный

арктический

Восточно-Сибирское

материково-окраинное

плоское

платформенный

арктический

Чукотское

материково-окраинное

плоское

платформенный (север), юг-

орогенный, рифтогенный

арктический

Охотское

окраинное, смешанное материково-океанического типа

котловинное

субдукционный

умеренный муссонный

Японское

окраинное, океаническое

котловинное

субдукционный

умеренный муссонный

 

Арктические моря. К опасным геологическим процессам на шельфе и в прибрежной зоне Западно-Арктических морей (плоские моря, тектонический режим – платформенный, климат арктический) следует отнести ледовую экзарацию дна (исключение – незамерзающее в южной части Баренцево море), термоабразию и термопросадки. При выборе площадок для установки подводного оборудования (опорных плит, манифольдов и др.), платформ и трасс трубопроводов, в Баренцево-Карском регионе особое внимание необходимо уделить изучению форм донного рельефа (покмарок, реликтовых айсберговых борозд), многолетнемерзлых пород (ММП) (Печорское и Карское моря), охлажденных и газонасыщенных грунтов (рис. 1).

Рис. 1. Пример типичной округлой покмарки в Центральной впадине Баренцева моря
Рис. 1. Пример типичной округлой покмарки в Центральной впадине Баренцева моря

 

Несмотря на наличие общих современных природных факторов формирования свойств донных грунтов Баренцевого, Печорского и Карского морей, определяющих их характер, при проектировании и эксплуатации морских сооружений в полярных широтах необходимо учитывать специфику грунтовых условий отдельных морей, обусловленную палеогеографической обстановкой геологического прошлого (гляциальный, перигляциальный (внеледниковый), гляциально-морской типы шельфа) [25] (табл. 2).

 

Таблица 2. Типы шельфа северных и арктических морей

Моря

Тип шельфа [28]

Балтийское

гляциальный

Белое

гляциальный

Баренцево (ю-в часть-

Печорское море)

гляциальный,

гляциально-морской (центральная часть),

перигляциальный (Печерское море)

Карское

гляциальный (запад)

гляциально-морской (восток)

море Лаптевых

перигляциальный

Восточно-Сибирское

перигляциальный

Чукотское

перигляциальный

 

Установлено, что наиболее негативный фактор инженерно-геологических условий шельфовой зоны Баренцева моря – толща слабых грунтов, имеющих сплошное распространение [24]. Для них характерны: низкая плотность, высокая влажность, текучая консистенция, низкая прочность и большая сжимаемость. Мощность слабых грунтов колеблется от 0,2 м до 10-15 м и более, увеличиваясь в отрицательных формах рельефа и уменьшаясь на его возвышениях и на участках, где проявляется интенсивная эрозия.

На отдельных участках морского дна в толще слабые грунты прослеживаются аномалии типа «яркое пятно» и зоны потери корреляции, что связано с присутствием газа в осадках. Наибольшую опасность представляют газовые скопления, залегающие на небольшой глубине в пределах сжимаемой толщи основания сооружений.

Сооружения с гравитационным основанием могут испытывать неравномерные осадки, обусловленные наличием под их фундаментами слабоконсолидированных газонасыщенных грунтов.

Рассматриваемые грунты и другие разновидности отложений в центральной части Баренцева моря являются охлажденными. Мощность слоя охлажденных грунтов, обладающих рядом негативных свойств, может достигать 6-13 м.

Характерными для грунтовых толщ гляциальных и гляциально-морских шельфов являются скопления крупнообломочных (валуны, глыбы) пород, залегающих в верхней части геологического разреза. Их появление в глубоководной части моря связано с ледовым (айсберговым) разносом (рафтингом).

Вскрытая мощность указанных отложений в береговой зоне Баренцева моря составила 6,5-9,0 м. Глыбы обычно достигают размеров 0,3-0,5 м, но встречаются и очень крупные (1-3 м). Эти грунты вследствие неоднородности гранулометрического состава в плане и в разрезе в основании сооружений дают небольшие, но неравномерные осадки.

Дно Печорского моря в период последней регрессии было полностью осушено. На его месте в условиях перигляциальной области, по которой текла палео-Печора с притоками, происходило формирование ландшафтов арктической тундры и ММП. В ходе инженерно-геологических изысканий, включая геокриологические исследования, обнаружены современные и реликтовые горизонты мерзлых пород преимущественно песчаного состава с криопэгами, газовыми карманами с аномально высоким пластовым давлением (АВПД) в подошве ММП, охлажденные грунты, криогенные новообразования (диапироподобные микроформы [2]), древние речные долины.

В береговой зоне толща многолетнемерзлых пород подстилается с глубины 3-5 м охлажденными породами. Мощность толщи охлажденных пород составляет более 10-15 м. Ниже, с глубины 14-20 м они подстилаются вторым от поверхности более древним (реликтовым) мерзлым горизонтом. Распространение реликтовых ММП носит островной характер. Кровля мерзлых пород в пределах мелководной акватории находится обычно на глубине 20-50 м ниже поверхности дна. Мощность ММП составляет 20-30 м и более. Доказано, что новообразованная (эпигенетическая) мерзлота может быть встречена в Печорском и Карском морях на глубинах более 40-50 м [45].

Характерными элементами перигляциальных шельфов являются палеодолины позднеплейстоценовой речной системы, погребенные под толщей голоценовых осадков. Эти реликтовые формы рельефа обнаружены в мелководной зоне Печорского моря. Их ширина изменяется в пределах 350-500 м, глубина по данным бурения достигает 20 м. Палеодолины относят к одному из видов геологических опасностей. Как правило, они заполнены слабоконсолидированными, часто газонасыщенными осадками, с включением крупнообломочного материала. По степени засоленности грунты внутреннего шельфа Печорского моря характеризуются как незасоленные, за исключением твердомерзлых песков, которые отнесены к разновидности среднезасоленных грунтов.

Грунтовые условия в Карском море изучались в связи с реализацией проектов строительства перехода магистрального газопровода «Бованенково-Ухта» через Байдарацкую губу и поисково-разведочных скважин. Большая часть шельфа описываемого бассейна также относится к перигляциальному типу.

Свидетельством суровых (перигляциальных) природных условий в конце плейстоцена на шельфе Карского моря является существование реликтовой субаквальной мерзлоты. На юго-востоке Карского моря и ямальском шельфе они прослеживаются до изобат 100-120 м (Русановская структура и др.). Наибольшая встречаемость глубины залегания кровли ММП составляет 8-30 м.

В полосе перехода газопровода мерзлые грунты мощностью 15 м и более вскрыты на глубинах 13-30 м от дна. Как и в Печорском море, в районах развития ММП распространены газонасыщенные осадки. Глубина кровли их от поверхности дна, по данным сейсмоакустических исследований, составляет 1,5-2 м - 18-22 м. Наличие свободного газа в грунтовом разрезе было подтверждено при проведении буровых работ.

К неблагоприятным факторам инженерно-геологических условий Байдарацкой губы относится также присутствие в разрезе слабых грунтов (ила глинистого) и глины пластично мерзлой. Ил обладает очень низкой несущей способностью, а сопротивление недренированному сдвигу у этих грунтов зачастую не превышает 5 КПа. Илы имеют наиболее широкое распространение в глубоководной части моря. При проектировании сооружений гравитационного типа и установке якорей следует учитывать их низкие прочностные свойства и возможность перехода в разжиженное состояние при воздействии волновых нагрузок.

В восточном секторе Арктики наиболее сложными инженерно-геологическими условиями характеризуется море Лаптевых (арктический климат, рифтогенный тектонический режим, перигляциальный тип шельфа) [16].

В отличие от Западно-Арктических морей, море Лаптевых характеризуется повышенной сейсмичностью, что обусловлено рифтогенным режимом его недр [7]. Согласно СП 14.13330.2014 [36] сила землетрясений (I) на его берегах и акватории может достигать 9-10 баллов при периоде повторяемости сейсмических событий Т = 1000 и 5000 лет (Карты ОСР 97-В и ОСР-97-С). При такой величине интенсивности землетрясений опасность могут представлять и вторичные эффекты землетрясений­: сейсмогенные смещения по разломам (рис. 2), разжижение грунтов и др.

 

Рис. 2. Разрывные нарушения (пунктир) и резкое изменение наклона границ и типа волновой картины в центральной части рисунка.
Рис. 2. Разрывные нарушения (пунктир) и резкое изменение наклона границ и типа волновой картины в центральной части рисунка.

 

Уникален и опасен и газовый режим моря Лаптевых. Лаптевоморский бассейн является мощным источником метана в атмосферу региона [46]. Здесь, в водной толще, были зафиксированы чрезвычайно высокие (до 700 нМ) концентрации метана (при средней концентрации метана в морях российской Арктики 3,6-14,5 нМ). Кроме того, в диапазоне глубин 60-110 м в зоне сочленения хребта Гаккеля с Лаптевоморской плитой, районе с аномально высокой сейсмотектонической активностью, обнаружены многокорневые гигантские газовые факелы диаметром более 1000 м.

На изученных ЦМИ МГУ площадях закартированы как одиночные покмарки, так и их скопления (рис. 3). В ряде случаев покмарки приурочены к бороздам выпахивания. Покмарки следует отличать от термокарстовых воронок, которые широко распространены на дне моря Лаптевых и от замкнутых депрессий тектонической или эрозионной природы.

 

Рис. 3. Пример газовых факелов, приуроченных к активным покмаркам (слева - данные съемки многолучевым эхолотом (МЛЭ), справа - временной разрез по профилю, пересекающего неглубокую одиночную покмарку с признаками вертикальной миграции газа к поверхности дна) (обработка данных МЛЭ выполнена Д.О.Тюрюковой).
Рис. 3. Пример газовых факелов, приуроченных к активным покмаркам (слева - данные съемки многолучевым эхолотом (МЛЭ), справа - временной разрез по профилю, пересекающего неглубокую одиночную покмарку с признаками вертикальной миграции газа к поверхности дна) (обработка данных МЛЭ выполнена Д.О.Тюрюковой).

 

К числу геологических опасностей в море Лаптевых относятся и ММП, кровля которой здесь по данным сейсмоакустического профилирования (наличие яркого приповерхностного рефлектора) и бурения в восточной части шельфа моря Лаптевых (глубина моря 35,5-48 м) находится на глубине от 1 до 15-20 м [15]. По данным бурения до глубины 200 м у о. Котельный кровля ММП обнаружена на глубинах 0-20 м от дна [8]. В силу сурового арктического климата на акватории моря образуется мощный ледяной покров, а на островах покровные ледники. Многочисленные следы выпахивания дна моря Лаптевых ледяными образованиями обнаружены в широком интервале глубин: от прибрежного мелководья и до глубины моря 80-90 м. [19]. Отдельные формы рельефа дна зачастую осложняют условия, а в некоторых случаях препятствуют строительству морских объектов на предварительно выбранных площадках (трассах). Установлено, с использованием дистанционных методов, что донная поверхность в море Лаптевых осложнена реликтовыми формами микро- и мезорельефа. К ним следует отнести затопленные террасы, палеодолины, булгунняхи (pingo), термокарстовые и аласные котловины, полигональный микрорельеф, захороненные бары и другие формы.

 

Дальневосточные моря. В условиях дальневосточных морей (тектонический режим – субдукционный) чрезвычайно опасными (катастрофическими) процессами для морских сооружений также являются землетрясения, цунами, разжижение грунтов и неравномерные осадки, а также, особенно для площадных объектов подводного добычного комплекса, газопроявления в форме внезапных выбросов газа (gas blowout) [23,26].

Как известно, Охотское море является одним из самых активных бассейнов подводной разгрузки метана [8]. Есть основание полагать, что повышенная интенсивность газовой эмиссии здесь, как и в море Лаптевых, обусловлена особыми тектоническими режимами упомянутых бассейнов.

Участки дна в Охотском море со следами газопроявлений следует относить к геологически опасным территориям III-й категории сложности. Такие участки помимо того, что сложены специфическими газо- и/или гидратонасыщенными грунтами, зачастую с многочисленными скоплениями газов (газовыми карманами) с АВПД, характеризуются своеобразным и сильно расчлененным рельефом.

К опасным можно отнести литодинамические процессы переформирования морского дна и ледовую экзарацию в береговой зоне Охотского моря.

 

Южные моря. В условиях котловинного Черного моря с орогенным тектоническим режимом чрезвычайно опасные процессы распространены в основном на континентальном склоне. Это оползни и гравитационные потоки, которые могут создавать поперечные нагрузки на сооружения. Анализ устойчивости склона при землетрясениях показал возможность развития оползневых процессов, приводящих к смещению крупных осадочных масс на сотни метров. К весьма опасным эндогенным процессам здесь отнесены землетрясения и грязевулканические извержения [22].

 

Заключение

При подготовке технических заданий и программ морских инженерно-геологических изысканий в арктическом регионе следует учитывать типы шельфов. Различают два их основных типа – гляциальный и перигляциальный. Гляциальный шельф (в Баренцевом море, западной части Карского моря) характеризуется наличием на поверхности морского дна покмарок, плугмарок, морен, крупных валунов и глыб как на донной поверхности, так и в толще грунты. Маловероятно обнаружение на дне указанных акваторий реликтовых газогидратов. Перигляциальный шельф (Печорское море, восточная часть Карского моря, море Лаптевых, Восточно-Сибирское и Чукотское моря) характеризуется наличием реликтовых (большой мощности) и новообразованных ММП, палеодолин, выраженных в современном рельефе и погребенных. В море Лаптевых возможно обнаружение газогидратов.

Процесс деградации ММП в природных условиях может быть достаточно продолжительным, но любое отепляющее техногенное воздействие (например, от трубопровода), ускорит таяние мерзлых грунтов, что может привести к неравномерным деформациям оснований и конструкций сооружений. Данный фактор необходимо учитывать при проектировании морских объектов.

При сопоставлении газового режима недр морей и их тектонического режима обнаружена несомненная обусловленность первого вторым. Велика вероятность газовых выбросов при бурении в море Лаптевых, Чукотском и Охотском морях.

Выявленные закономерности пространственной изменчивости инженерно-геологических условий могут быть использованы для предварительной оценки сложности инженерно-геологических условий, очередности проведения поисково-разведочных работ и районирования шельфа по применимости тех или иных буровых установок.

 

Список литературы
1. Аверкина Т.И. Инженерно-геологическое районирование Северной Евразии на основе сопряженного учета региональных и зональных факторов /Автореф. дисс… канд. г. -м. наук. М., МГУ, 1993. 21 с.
2. Бондарев В.Н., Локтев А.С., Длугач А.Г., Потапкин Ю.В. Методы исследования и определения субаквальной мерзлоты// Седиментологические процессы и эволюция морских экосистем в условиях морского перигляциала. Апатиты: Изд-во КНЦ, 2001. С.15-19.
3. ВСН 51.2-84/Мингазпром. Инженерные изыскания на континентальном шельфе. М.: Главморнефтегаз, 1984. 72 с.
4. Ганешин Г.С., Соловьев В.В., Чемеков Ю.Ф.Геоструктурная классификация и районирование шельфов//Проблемы геологии шельфа. М.: 1975. С. 24-29.
5. Геокриологическая карта СССР масштаба 1: 2 500 000. Арктический шельф/Неизвестнов Я. В., Соловьев В. А., Телепнев Е. В. МГУ, каф. геокриологии, карт. фабрика г. Винница, 1996.
6. Гершанович Д. Е. О принципах классификации шельфовой зоны/Труды ВНИРО. Том LX. 1966. C. 79-87.
7. Грамберг И. С., Доменщицкая Р. М., Секретов С. Б. Система рифтогенных грабенов шельфа моря Лаптевых как недостающего звена рифтового пояса хребта Гаккеля-Момского рифта//ДАН СССР. 1990. Т. 311. № 3. С. 689-694.
8. Григорьев М.Н. Подводная мерзлота Восточно-Арктических морей: распространение, эволюция, перспективы изучения // Pergamon`s Workshop “Offshore permafrost and related processes in the Russian Arctic”, VNII Okeangeologia (St.-Petersburg), January 17, 2011. http://www.cost-pergamon.eu/
9. Дзилна И. Л. Шельф и его инженерно-геологическое изучение//Морская геология и гидрогеология. Рига. Зинатие. 1980. С.5-22.
10. Инженерная геология СССР. В 8-ми томах. Т.1. Русская платформа. М., Изд-во Моск. ун-та, 1978. 528 с.
11. Инженерная геология СССР. Шельфы СССР. / К.И. Джанджгава, И.С. Комаров, Я.В. Неизвестнов и др. М.: Недра. 1990. 240 с.
12. Инженерная геология шельфа и побережья Черного моря / под ред. К.И. Джанджгавы. М.: Наука, 1992. 117 с.
13. Каплин П. А. Новейшая история побережий Мирового океана. М.: Наука, 1973. 265 с.
14. Карта инженерно-геологических условий и карта типов грунтовых толщ Западно-Сибирской плиты масштаба 1:1 500 000 /В. Т. Трофимов, Е. М. Сергеев, А. С. Герасимова, В. Г. Чаповский //Инженерно-геологические проблемы Западной Сибири. Труды Зап.-Сиб.НИГНИ. Вып. 62. Тюмень, 1975.
15. Касымская М. В. Субмаринные талики восточной части шельфа моря Лаптевых// Пространство и время. 2012. №1. С. 133-140.
16. Колюбакин А. А., Миронюк С. Г., Росляков А. Г. и др. Применение комплекса геофизических методов для выявления опасных геологических процессов и явлений на шельфе моря Лаптевых//Инженерные изыскания. №10-11. 2016. С. 38-51.
17. Ларионов А. К. Проблемы морского грунтоведения// Вестн. Ленинград. ун-та. 1975. №24. С. 33-39.
18. Леонтьев О. К., Гершанович Д. Е. Шельф: Некоторые вопросы терминологии, геоморфологии и геологической истории//Проблемы геологии шельфа. М.: Наука, 1975. С. 13-19.
19. Лобковский Л.И., Никифоров С.Л., Дмитревский Н.Н. и др. О процессах газовыделения и деградации подводных многолетнемерзлых пород на шельфе моря Лаптевых//Океанология. 2015. Т. 55. №2. С. 312-320.
20. Методические рекомендации по инженерно-геологическому изучению нефтегазоперспективных районов шельфа / И. Л. Дзилна, В. Г. Ульст. Рига. ВНИИморгео. 1983. 80 с.
21. Неизвестнов Я. В. Методологические основы изучения инженерной геологии арктических шельфов СССР. Инженерная геология. 1982. №1. С. 3-16.
22. Миронюк С. Г. Грязевые вулканы Азово-Черноморского бассейна и прилегающей территории и оценка их опасности для зданий и сооружений//Геориск. 2010. №3. С.14-22.
23. Миронюк С. Г. Локализация приповерхностных зон скопления газа (газовых карманов и труб) геофизическими методами и оценка их опасности для морских сооружений// ТЭК. Безопасность. 2013. №2. С. 74-79.
24. Миронюк С. Г. Особенности инженерно-геологических условий шельфа Южно-Баренцевской впадины// Сборник тезисов III Международной молодежной научно-практической конференции «Морские исследования и образование», 22-24 октября 2014 г., г. Москва. [Электронный ресурс].
25. Миронюк С. Г. Учет палеогеографических условий при выполнении инженерных изысканий на шельфе западного сектора российской Арктики// Инженерные изыскания. 2015. №7. С. 28-38.
26. Миронюк С. Г., Отто В. П. Газонасыщенные морские грунты и естественные газовыделения углеводородов: закономерности распространения и опасность для инженерных сооружений//Геориск. 2014. № 2. С. 8-18.
27. Неизвестнов Я. В. Становление и развитие инженерной геологии морского дна /60 лет в Арктике, Антарктике и Мировом океане. Сборник научных трудов. СПб.: ВНИИОкеангеология, 2008. С. 449-468.
28. Павлидис Ю. А. и др. Арктический шельф. Позднечетвертичная история как основа прогноза развития. М.: ГЕОС, 1998. 187 с
29. Панов Д. Г. Морфология дна Мирового океана. М.: Изд-во АН СССР. 1963. 228 с.
30. Рекомендации по методике регионального инженерно-геологического изучения шельфа морей: (на примере Балтийского моря) Рига. ВНИИморгео, 1975. 55 с.
31. Розовский Л. Б. Строительство на акваториях и морская инженерная геология//Инженерная геология. 1979. №2. С. 11-22.
32. Руководство по инженерно-геологическим изысканиям для самоподъемных плавучих буровых установок. Рига.: ВНИИморгео, 1988. 87 с.
33. Сергеев Е. М. Положение инженерной геологии в разделе геологических наук, ее современное состояние и пути дальнейшего развития/Инженерная геология. 1989. №2. С. 5-14.
34. Сергеев Е. М., Чуринов М. В. Основные проблемы инженерной геологии в СССР//Проблемы гидрогеологии и инженерной геологии. Мн., Наука и техника, 1978. C. 150-153.
35. Сергеев Е. М. Положение инженерной геологии в разделе геологических наук, ее современное состояние и пути дальнейшего развития//Инженерная геология. 1989. №2. С. 5-14.
36. СП 14.13330.2014. Строительство в сейсмических районах СНиП II-7-81* (актуализированного СНиП II-7-81* "Строительство в сейсмических районах" (СП 14.13330.2011)) (с Изменением № 1).
37. Спиридонов М. А. Общие закономерности геоэкологических и инженерно-геологических условий Восточной Балтики/Морские инженерно-геологические исследования Серия: Труды НИИГА - ВНИИОкеангеология. Том 198. C. 162-168.
38. Сулейманов Д. М., Гусейнов А. А., Бабирова А. Г. Инженерно-геологическая характеристика глинистых грунтов морских нефтегазоносных площадей Азербайджана. №3. 1979. С. 98-103.
39. Теоретические основы инженерной геологии. Геологические основы/Под ред. акад. Сергеева Е.М. М.: Недра. 1985. 332.
40. Трофимов В. Т. Инженерно-геологическая формация – идея, содержание, подходы и признаки выделения// Новые идеи в инженерной геологии: труды научной конференции. М.: Изд-во МГУ, 1996. С. 30-33.
41. Трофимов В. Т., Аверкина Т. И., Спиридонов Д. А. Инженерно-геологические структуры Земли. М.: Изд-во МГУ, 2001. 176 с.
42. Хаин В.Е.Рябухин А.Г.Наймарк А.А. О некоторых актуальных проблемах методологии геологических наукВестн. Московского университета. Серия 4: Геология. Изд-во Моск. ун-та, 2010. № 4, с. 3-11.].
43. Шакиров Р. Б., Обжиров А. И. Морфотектонический контроль потоков метана в Охотском море//Подводные исследования и робототехника. 2009. №1(7). С.31- 39.
44. Шельф Мирового океана в позднечетвертичное время / Ю. А. Павлдис. М.: Наука. 1992. 272 с.
45. Юсупов В.И., Салюк А.Н., Карнаух В.Н., Семилетов И. П. Обнаружение областей разгрузки метана на шельфе моря Лаптевых в Восточной Арктике // Доклады РАН. 2010. Т. 430. № 6. С. 820-823.
46. Komarov I.S, Djanjgava K.I., Neizvestnov Y.V. The continental shelf // Engineering Geology of the Earth (ed. by W.R. Dearman, E.M. Sergeev, V.S. Shibakova). Moscow: Nauka Publishers, 1989. P. 142–172.

Отправить сообщение, заявку, вопрос

Отправить заявку на посещение мероприятия

Отправить заявку на участие как экспонент

Запросить консультацию специалистов по данному техническому решению