искать
Рубрикатор материалов

Сейчас в информационной базе:
рубрик - 115 , авторов - 419 ,
всего информационных продуктов - 4381 , из них
статей журнала - 921 , статей базы знаний - 90 , новостей - 3106 , конференций - 4 ,
блогов - 10 , постов и видео - 199 , технических решений - 7

© 2016-2020 ГеоИнфо

Разработка и сопровождение: InfoDesigner.ru
Теория и практика изысканий 

Сравнительный анализ инженерно-геологических условий на шельфах морей различного типа

Миронюк Сергей Григорьевич
27 марта 2017 года

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.).

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

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