Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен с подводных оползней )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Скала конгломерата, расположенная в Пойнт-Рейес, Калифорния. Образовавшаяся в результате подводного оползня скала является примером турбидита.

Подводные оползни - это морские оползни , переносящие отложения через континентальный шельф в глубокие океаны . Подводный оползень начинается, когда движущее вниз напряжение (сила тяжести и другие факторы) превышает сопротивление сопротивлению материала склона морского дна, вызывая движения вдоль одной или нескольких поверхностей разрыва от вогнутой до плоской. Подводные оползни происходят в самых разных условиях, включая самолеты с углом наклона до 1 °, и могут нанести значительный ущерб как жизни, так и имуществу. Недавние успехи были достигнуты в понимании природы и процессов подводных оползней за счет использования гидролокатора бокового обзора.и другие технологии картирования морского дна. [1] [2] [3]

Причины [ править ]

Подводная лодка l Оползни имеют разные причины, которые связаны как с геологическими характеристиками материала оползня, так и с временными факторами окружающей среды, влияющими на окружающую среду подводной лодки. Распространенные причины оползней включают: i) наличие слабых геологических слоев, ii) избыточное давление из-за быстрого накопления осадочных отложений , iii) землетрясения , iv) нагрузку штормовой волной и ураганы , v) диссоциацию газовых гидратов , vi) просачивание грунтовых вод и высокие поры. давление воды, vii) ледниковая нагрузка, viii) рост вулканических островов и ix) чрезмерное наклонение. [1] [2] [3]

Слабые геологические слои [ править ]

Наличие слабых геологических слоев является фактором, способствующим подводным оползням любого масштаба. Это было подтверждено изображениями морского дна, такими как батиметрическое картографирование полосы обзора и данные трехмерных сейсмических отражений . Несмотря на их повсеместное распространение, очень мало известно о природе и характеристиках слабых геологических слоев, поскольку они редко отбирались, и геотехнические работы с ними проводились очень мало . Примером оползня , вызванного слабыми геологическими слоями, является оползень Сторегга недалеко от Норвегии , общий объем которого составил 3 300 км3. [3] [4]

Избыточное давление [ править ]

Избыточное давление из - за быстрое осаждение из осадка тесно связанно со слабыми геологическими пластами. Пример оползней, вызванных избыточным давлением из-за быстрого осаждения, произошел в 1969 году в дельте Миссисипи после того, как на регион обрушился ураган Камил . [2]

Землетрясения [ править ]

Землетрясения являются ключевым фактором, вызывающим большинство крупных подводных оползней. Землетрясения создают значительные нагрузки на окружающую среду и могут способствовать повышению давления поровой воды, что приводит к разрушению. Землетрясения спровоцировали оползень Гранд-Бэнкс в 1929 году, когда после землетрясения образовался подводный оползень площадью 20 км 3 . [3] [5]

Загрузка штормовой волны [ править ]

Штормовая волна и ураганы могут привести к подводным оползням на мелководье и были признаны одним из факторов, которые способствовали оползням, которые произошли в дельте Миссисипи в 1969 году после урагана Камилла . [2]

Газовые гидраты [ править ]

Ряд исследований показал, что газовые гидраты залегают под многими подводными склонами и могут способствовать возникновению оползня. Газовые гидраты представляют собой ледоподобные вещества, состоящие из воды и природного газа, которые стабильны при условиях температуры и давления, обычно встречающихся на морском дне. Когда температура повышается или давление падает, гидрат газа становится нестабильным, позволяя некоторой части гидрата диссоциировать и выделять природный газ в пузырьковой фазе . Если поток поровой воды затруднен, это нагнетание газа приводит к избыточному давлению поровой воды и снижению устойчивости откоса. Считается, что диссоциация газовых гидратов способствовала оползням на глубине от 1000 до 1300 м у восточного побережья США и оползням Сторегга у восточного побережья Норвегии.. [2] [6]

Просачивание грунтовых вод [ править ]

Просачивание грунтовых вод и повышенное давление поровых вод могут вызвать подводные оползни. Повышенное давление поровой воды вызывает снижение сопротивления трения скольжению и может быть результатом нормальных процессов осадконакопления или может быть связано с другими причинами, такими как землетрясения, диссоциация газовых гидратов и ледниковая нагрузка . [3]

Ледниковая нагрузка [ править ]

Разрушение отложений на окраинах ледников в результате ледниковой нагрузки является обычным явлением и проявляется в широком спектре размеров, начиная от относительно небольших процессов массового истощения во фьордах до крупномасштабных оползней, охватывающих несколько тысяч квадратных километров. Факторы , которые являются существенными в ледниковых погрузочных индуцированных оползней изгибание коры за счет загрузки и выгрузки флуктуирующей фронта льда, изменения дренажа и грунтовых вод просачивание, быстрое осаждение низкой пластичности илов , быстрое формирование морены и до выше гемипелагическими interstaidal отложений . Примером, где ледниковая нагрузка приводит к оползням с подводных лодок, является оползень Нюк на севере Норвегии.. [2] [7] [8]

Рост вулканического острова [ править ]

Обрушение склонов из-за роста вулканических островов - одно из крупнейших на Земле, объем которого составляет несколько кубических километров. Разрушение происходит, когда большие тела лавы образуются над слабыми морскими отложениями, которые склонны к разрушению. Разрушение особенно характерно для зданий высотой более 2500 м, но редко для зданий менее 2500 м. Различия в поведении оползней значительны: некоторые из них едва успевают за ростом в верхней части вулкана, в то время как другие могут подниматься на большие расстояния, достигая длины оползней более 200 км. Подводные оползни на вулканических островах происходят в таких местах, как Гавайские острова [1] [9] [10] и острова Зеленого Мыса. [11]

Крутизна [ править ]

Избыточное закручивание вызвано размывом из-за океанических течений и может привести к возникновению подводных оползней. [2]

В некоторых случаях взаимосвязь между причиной и возникшим оползнем может быть довольно ясной (например, провал чрезмерно крутого склона), в то время как в других случаях взаимосвязь может быть не такой очевидной. В большинстве случаев несколько факторов могут способствовать возникновению оползня. Это хорошо видно на норвежском континентальном склоне, где расположение оползней, таких как Сторегга и Траенадьюпет, связано со слабыми геологическими слоями. Однако положение этих слабых слоев определяется региональными вариациями стиля осадконакопления, который сам по себе контролируется крупномасштабными факторами окружающей среды, такими как изменение климата между ледниковыми и межледниковыми.условия. Даже с учетом всех вышеперечисленных факторов в конце концов было подсчитано, что для того, чтобы в конечном итоге начаться оползень, необходимо землетрясение. [1] [3]

Среды, в которых обычно встречаются подводные оползни, включают фьорды , активные речные дельты на окраине континента, системы конусов подводных каньонов, открытые континентальные склоны , а также океанические вулканические острова и хребты. [1]

Подводные оползневые процессы [ править ]

Существует множество различных типов массовых движений подводных лодок. Все движения исключают друг друга, например, скольжение не может быть падением. Некоторые типы движений массы, такие как скольжение, можно отличить по морфологии с нарушенным шагом, которая показывает, что движение несостоявшейся массы было лишь незначительным. Вытесненный материал на слайде движется по тонкой области высокой деформации. В потоках зона оползня останется оголенной, и смещенная масса может откладываться за сотни километров от начала оползня. Смещенные отложения при падении будут преимущественно перемещаться по воде, падая, подпрыгивая и катясь. Несмотря на разнообразие различных оползней, присутствующих в подводной среде, только оползни, потоки обломков и потоки мутности вносят существенный вклад в перенос наносов под действием силы тяжести.[2] [3]

Недавние достижения в области трехмерного сейсмического картирования позволили выявить впечатляющие изображения подводных оползней у берегов Анголы и Брунея , детально показывающие размер перемещаемых блоков и то, как они перемещались по морскому дну. [12] [13]

Первоначально предполагалось, что подводные оползни в связных отложениях систематически и последовательно развивались вниз по склону от оползня к обвалованному потоку и к потоку мутности за счет медленно увеличивающегося разложения и уноса воды. Однако сейчас считается, что эта модель, вероятно, является чрезмерным упрощением, поскольку некоторые оползни проходят многие сотни километров без каких-либо заметных изменений в течениях мутности, как показано на рисунке 3, в то время как другие полностью превращаются в токи мутности вблизи источника. Такой разброс в развитии различных подводных оползней связан с развитием векторов скорости в перемещаемой массе. Напряжение на месте, свойства осадка (особенно плотность),а морфология разрушенной массы будет определять, остановится ли слайд на небольшом расстоянии вдоль поверхности разрыва или превратится в поток, который распространяется на большие расстояния.[1] [2]

Начальная плотность отложений играет ключевую роль в мобилизации в потоки и расстояниях, на которые будет проходить слайд. Если осадок представляет собой мягкий жидкий материал, то слайд, вероятно, будет перемещаться на большие расстояния и возникнет поток. Однако, если осадок более жесткий, то слайд будет перемещаться только на небольшое расстояние, и возникновение потока будет меньше. Кроме того, способность течь также может зависеть от количества энергии, передаваемой падающим осадкам во время аварии. Часто крупные оползни на окраине континента бывают сложными, и компоненты оползня, селей и течения мутности могут быть очевидны при изучении остатков подводного оползня. [1] [2] [6] [13]

Опасности [ править ]

Основными опасностями, связанными с подводными оползнями, являются прямое разрушение инфраструктуры и цунами .

Оползни могут иметь значительные экономические последствия для инфраструктуры, такие как разрыв волоконно-оптических подводных кабелей и трубопроводов связи и повреждение морских буровых платформ, и могут продолжаться в дальнейшем при углах уклона до 1 °. Пример повреждения подводного кабеля был обнаружен во время оползня Гранд-Бэнкс в 1929 году, когда оползень и возникший в результате этого мутный поток разорвали серию подводных кабелей на расстоянии почти 600 км от начала оползня. [1] [3] [5] Дальнейшее разрушение инфраструктуры произошло, когда ураган Камилла обрушился на дельту Миссисипи в 1969 году, вызвав оползень, повредивший несколько морских буровых платформ. [2]

Подводные оползни могут представлять значительную опасность, когда вызывают цунами. Несмотря на то, что различные типы оползней могут вызвать цунами, все возникающие в результате цунами имеют схожие черты, такие как большие накатывания вблизи цунами, но более быстрое затухание по сравнению с цунами, вызванным землетрясениями. Примером этого является 17 июля 1998 г. в Папуа-Новой Гвинее.оползневое цунами, при котором волны высотой до 15 м обрушились на 20-километровый участок побережья, в результате чего погибло 2200 человек, однако на больших расстояниях цунами не представляло серьезной опасности. Это связано со сравнительно небольшой площадью очага большинства оползневых цунами (по сравнению с площадью, пострадавшей от сильных землетрясений), что вызывает генерацию более коротковолновых волн. На эти волны сильно влияют прибрежное усиление (которое усиливает местный эффект) и радиальное демпфирование (которое уменьшает дистальный эффект). [3] [14]

Недавние открытия показывают, что природа цунами зависит от объема, скорости, начального ускорения, длины и толщины оползня. Объем и начальное ускорение являются ключевыми факторами, определяющими, сформирует ли оползень цунами. Внезапное замедление оползня также может привести к появлению более крупных волн. Длина слайда влияет как на длину волны, так и на максимальную высоту волны. Время прохождения или конечное расстояние слайда также будут влиять на итоговую длину волны цунами. В большинстве случаев подводные оползни заметно субкритические, то есть число Фруда.(отношение скорости скольжения к распространению волны) значительно меньше единицы. Это говорит о том, что цунами отодвинется от оползня, генерирующего волну, предотвращая нарастание волны. Аварии на мелководье, как правило, вызывают более сильные цунами, потому что волна более критична, поскольку скорость распространения здесь меньше. Кроме того, более мелководье, как правило, ближе к берегу, что означает меньшее радиальное демпфирование к тому времени, когда цунами достигает берега. И наоборот, цунами, вызванные землетрясениями, более критичны, когда смещение морского дна происходит в глубоких водах океана, поскольку первая волна (на которую меньше влияет глубина) имеет более короткую длину волны и увеличивается при перемещении от более глубоких к более мелким водам. [3] [14]

Последствия оползня на подводной лодке для инфраструктуры могут быть дорогостоящими, а цунами, вызванное оползнем, может быть как разрушительным, так и смертельным.

Доисторические подводные оползни [ править ]

  • Стурегга , Норвегия, ок 3500 км 3 (840 куб. Миль), ок. 8000 лет назад катастрофическое воздействие на современное прибрежное население мезолита.
  • Игольные слайды , ки 20 000 км 3 (4800 куб. Миль), у побережья Южной Африки, возраст постплиоцена , самый крупный из описанных к настоящему времени [15]
  • Ruatoria Обломки лавина , от Северного острова Новой Зеландии, ок Объем 3 000 км³, 170 000 лет назад. [16]
  • Катастрофические лавины обломков были обычным явлением на затопленных склонах вулканов океанических островов, таких как Гавайские острова и острова Зеленого Мыса. [11]

Гигантские горки по норвежскому краю

Слайд Сторегга - один из крупнейших недавних обнаруженных в мире подводных оползней. Как и многие другие подводные оползни из Северной Атлантики, он датируется плейстоцен-голоценом. Считается, что такие крупные подводные оползни происходят наиболее часто либо во время оледенения северного полушария (NHG), либо во время дегляциации. [17] [18] [19] [20]Во время ледникового или отледникового периода ряд геологических процессов сильно изменил мелководную структуру подводной континентальной окраины. Например, изменение уровня моря во время оледенения и сопровождающее его падение уровня моря вызывают усиленные эрозионные процессы. Наступающие или отступающие ледники вызвали эрозию континента и доставили огромное количество наносов на континентальный шельф. Эти процессы привели к образованию желобовидных устьев, похожих на речные конусные дельты. Большое скопление наносов способствовало обрушению откосов, которое наблюдается в подповерхностной структуре, когда сложенные обломки перемещаются друг над другом. Скольжение часто происходило по слабым слоям, которые имеют меньшую прочность на сдвиг из-за более высокого эффективного внутреннего порового давления, например, из-за растворения газогидрата, других жидкостей,или просто ослабление происходит из-за контрастирующих свойств отложений в толще отложений. Землетрясения, вызванные изостатическим отскоком из-за убывающих ледников, обычно считаются окончательными спусковыми механизмами оползня.

В последние годы с помощью геофизических методов была обнаружена серия гигантских отложений массового транспорта (MTD), которые по объему намного больше, чем залежи оползня Сторегга, в нескольких местах в геологической записи недр норвежской континентальной окраины. Эти МПД превосходят по размеру любые обрушения склонов самых молодых высоколедниковых периодов. Отдельные отложения достигают мощности до 1 км, а самые крупные - до 300 км в длину. Внутренняя структура, отображаемая с помощью сейсмических методов, иногда имеет прозрачный или хаотический характер, что указывает на разрушение массы оползня. В других примерах субпараллельное наслоение поддерживает связное скольжение / оползание в больших масштабах. Локальные избыточные давления обозначаются диапировыми структурами, указывающими на субвертикальное движение под действием силы тяжести масс богатых водой отложений.В бассейнах Норвегии и Шпицбергена есть несколько таких гигантских МПД, возраст которых варьируется от плиоценового возраста 2,7–2,3 млн лет до ~ 0,5 млн лет. В Лофотенской котловине были обнаружены аналогичные гигантские МПД, но в этом случае все оползни моложе ~ 1 млн лет.[21] Продолжаются дискуссии о возникновении гигантских оползней и их связи с оледенением Северного полушария.

См. Также [ править ]

  • Хилина Сламп
  • Полуостров Кайкоура
  • Список форм рельефа
  • Мегацунами
  • Олистостром
  • Физическая океанография
  • Тектоника плит
  • Подводный каньон
  • Турбидит

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e f g h Хэмптон, М. и Локат, Дж. (1996) Подводные оползни. Обзоры геофизики, 34, 33–59.
  2. ^ a b c d e f g h i j k Locat, J & Lee, HJ (2002) Подводные оползни: достижения и проблемы. Канадский геотехнический журнал, 39, 193.
  3. ^ a b c d e f g h i j Мейсон, Д., Хабитц, К., Винн, Р., Педерсон, Дж. и Ловхолт, Ф. (2006) Подводные оползни: процессы, триггеры и защита от опасностей. Философские труды Королевского общества, 364, 2009–39.
  4. ^ Locat, J, Mienert, J & Boisvert, L (eds) (2003) Подводные массовые движения и их последствия: 1-й международный симпозиум. Kluwer Academic Publishers, Дордрехт, Бостон.
  5. ^ a b Nisbet, E .; Пайпер, Д. (1998). «Гигантские подводные оползни» . Природа . 392 (6674): 329. Bibcode : 1998Natur.392..329N . DOI : 10,1038 / 32765 .
  6. ^ a b Huhnerbach, V. & Masson, DG (2004) Оползни в Северной Атлантике и прилегающих к ней морях: анализ их морфологии, условий и поведения. Морская геология, 213, 343–362.
  7. ^ Линдберг, Б., Лаберг, Дж. С. и Воррен, Т.О. (2004) Слайд Нюк - морфология, развитие и возраст частично затопленного подводного оползня на шельфе северной Норвегии. Морская геология, 213, 277–289.
  8. ^ Vanneste, М., Mienert, JR & Bãinz, S. (2006) Hinlopen Slide: гигантский, провал подводной лодки склон на северной окраине Шпицберген,Ледовитый океан. Письма о Земле и планетологии, 245, 373–388.
  9. Перейти ↑ Mitchell, N (2003). «Восприимчивость вулканических островов и подводных гор в срединно-океаническом хребте к крупномасштабным оползням» . Журнал геофизических исследований . 108 (B8): 1–23. Bibcode : 2003JGRB..108.2397M . DOI : 10.1029 / 2002jb001997 .
  10. ^ Мур, JG; Нормарк, WR; Холкомб, RT (1994). «Гигантские гавайские подводные оползни» . Наука . 264 (5155): 46–47. Bibcode : 1994Sci ... 264 ... 46M . DOI : 10.1126 / science.264.5155.46 . PMID 17778132 . 
  11. ^ a b Le Bas, TP (2007), "Обрушение склонов на флангах южных островов Зеленого мыса", в Lykousis, Vasilios (ed.), Подводные массовые движения и их последствия: 3-й международный симпозиум , Springer, ISBN 978-1-4020-6511-8
  12. ^ Gee MJR, Watts AB, Masson DG, & Mitchell NC Оползни и эволюция Эль Йерро на Канарских островах, морской геологии 177 (3-4) (2001)стр. 271-293.
  13. ^ a b Джи MJR, Уй Х.С., Уоррен Дж., Морли К.К. и Ламбиас Дж. (2007) Брунейский оползень: гигантский подводный оползень на северо-западной окраине Борнео, выявленный сейсмическими данными 3D. Морская геология, 246, 9–23.
  14. ^ a b McAdoo, BG & Watts, P. (2004) Опасность цунами из-за подводных оползней на континентальном склоне Орегона. Морская геология, 203, 235–245.
  15. Перейти ↑ Dingle, RV (1977). «Анатомия большой подводной лодки на изрезанной континентальной окраине (Юго-Восточная Африка)». Журнал геологического общества . 134 (3): 293. Bibcode : 1977JGSoc.134..293D . DOI : 10.1144 / gsjgs.134.3.0293 .
  16. ^ Гигантский Ruatoria мусор лавина на северном краю Hikurangi Новая Зеландия: Результат косой субдукции подводных гор . Agu.org. Проверено 16 декабря 2010.
  17. ^ Маслин, М .; Оуэн, М .; День, С .; Лонг, Д. (2004). «Связь провалов континентального склона и изменения климата: проверка гипотезы клатратной пушки» . Геология . 32 (1): 53–56. Bibcode : 2004Geo .... 32 ... 53M . DOI : 10.1130 / G20114.1 .
  18. ^ Оуэн, М .; День, С .; Маслин, М. (2007). «Позднеплейстоценовые движения подводных масс: возникновение и причины». Четвертичные научные обзоры . 26 (7–8): 958–078. Bibcode : 2007QSRv ... 26..958O . DOI : 10.1016 / j.quascirev.2006.12.011 .
  19. ^ Ли, Х. (2009). «Сроки и возникновение крупных подводных оползней на окраине Атлантического океана». Морская геология . 264 (1–2): 53–64. Bibcode : 2009MGeol.264 ... 53L . DOI : 10.1016 / j.margeo.2008.09.009 .
  20. ^ Leynaud, D .; Mienert, J .; Ваннест, М. (2009). «Движение подводных масс на ледниковых и неледниковых окраинах европейских континентов: обзор пусковых механизмов и предпосылок к отказу». Морская и нефтяная геология . 26 (5): 618–632. DOI : 10.1016 / j.marpetgeo.2008.02.008 .
  21. ^ Hjelstuen, Berit Oline; Эльдхольм, Олав; Фалейде, Ян Инге (30.06.2007). «Повторяющиеся мега-провалы плейстоцена на юго-западе Баренцева моря» . Письма о Земле и планетах . 258 (3): 605–618. DOI : 10.1016 / j.epsl.2007.04.025 . ISSN 0012-821X . 

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Уильямс, Сара CP (16 февраля 2016 г.). «Репортаж: Скольжение поверхности подводных оползней» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 113 (7): 1675–8. Bibcode : 2016PNAS..113.1675W . DOI : 10.1073 / pnas.1524012113 . PMC  4763740 . PMID  26884637 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Университет Аризоны (2003 г.), Гавайи, просмотр 2 апреля 2007 г.