Expression of active tectonics in morphology of a river valley (an example of the Kamchatka River valley)

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Полуостров Камчатка – часть восточной активной континентальной окраины Евразии. Полуостров как выступ земной коры сформировался над северной частью Курило-Камчатской зоны субдукции в мелу–неогене (Цуканов, 1991; Константиновская, 2003), а основные черты рельефа Камчатки заложились в неоплейстоцене под совокупным влиянием надсубдукционного вулканизма и новейшей тектоники (Камчатка, Курильские …, 1974). В отличие от смежных островных дуг Тихоокеанского огненного кольца, вдоль полуострова Камчатка протягивается два вулканических пояса (рис. 1, (а)). Эта уникальная особенность связана с новейшей тектонической историей полуострова, включавшей в себя аккрецию фрагментов потухшей Кроноцкой дуги, перескок зоны субдукции (Lander, Shapiro, 2007) и, вслед за этим, перемещение вулканической активности из вулканического пояса Срединного хребта в Восточный вулканический пояс (Avdeiko et al., 2007).

 

Рис. 1. Пространственное распределение основных факторов рельефообразования на Камчатке. (а) – проявления эндогенных факторов: 1 – позднеплейстоценовые вулканические отложения (Ponomareva et al., 2007); 2 – голоценовые вулканические отложения и 3 – центры извержений по (ГИС “Голоценовый вулканизм Камчатки”, Романова и др., 2015); 4 – активные разломы (Kozhurin, Zelenin, 2017). (б) – экзогенные факторы: 5 – речная сеть и границы крупнейших бассейнов (по данным https://www.hydrosheds.org/); положение ледников: 6 – современных (Lynch et al., 2016), 7 – второй фазы позднеплейстоценового оледенения (Брайцева и др, 1968), условно соответствующих глобальному максимуму последнего оледенения (Barr and Solomina, 2014); 8 – границы максимального оледенения (Barr and Solomina, 2014); 9 – предполагаемые границы позднеплейстоценового палеоозера (Ponomareva et al., 2021)

Fig. 1. Spatial distribution of major geomorphic processes. (а) – endogenic: 1 – Late Quaternary volcanic deposits (Ponomareva et al., 2007); 2 – Holocene volcanic deposits and 3 – eruption centers (GIS “Holocene volcanism of Kamchatka”, Romanova et al., 2015); 4 –Active faults (Kozhurin, Zelenin, 2017). (б) – exogenic: 5 – rivers and watersheds (https://www.hydrosheds.org/); glaciers: 6 – modern (Lynch et al., 2016), 7 – “Phase II” of the Late Pleistocene glaciation (Braitseva et al, 1968), likely corresponding to the global Last Glacial Maximum (Barr and Solomina, 2014); 8 – maximum extent of Pleistocene glaciations (Barr and Solomina, 2014); 9 – possible boundaries of the Late Pleistocene paleolake (Ponomareva et al., 2021)

 

Одним из крупнейших элементов современной морфоструктуры Камчатки является Центральная Камчатская депрессия (ЦКД). Она простирается вдоль полуострова на 450 км, а ее ширина достигает 100 км. В геологической литературе ЦКД как форма рельефа ассоциируется с геологической структурой, называемой Центральнокамчатским рифтом (Государственная …, 2006). Такая структурная интерпретация обусловлена активной протяженной сбросовой границей между ЦКД и Восточным хребтом (Kozhurin et al., 2006) и продолжающимся прогибанием фундамента ЦКД при движении блока Восточной Камчатки на восток (Ермаков и др., 1974, Кожурин и др., 2008). Детальные исследования тектонического развития ЦКД опираются на фактический материал о ее восточной границе, сформированной активными сбросами (Kozhurin et al., 2006, Kozhurin, Zelenin, 2017), тогда как данные о скорости новейших деформаций внутри ЦКД отсутствуют.

Крупнейшей речной системой п-ова Камчатка является дренирующая ЦКД р. Камчатка с притоками (рис. 1, (б)). Протяженность реки составляет 758 км при площади бассейна ~ 56 тыс. км² (Бонк, 2015). Эти значения позволяют считать бассейн одним из крупнейших в мире, сформировавшихся над зоной субдукции (по данным HydroSHEDS, https://www.hydrosheds.org/). Бассейн почти полностью находится в ЦКД, т.е. закрыт от морских воздушных масс обрамляющими депрессию хребтами, и поэтому может быть отнесен к умеренному континентальному климату. Годовое количество осадков составляет около 500 мм, осадки распределены равномерно в течение года. Безледный период на реках бассейна составляет в среднем 6.5 месяцев – с начала мая до середины ноября (Бонк, 2015). Эти климатические параметры обеспечивают модуль стока 10–20 л/с/км² в пределах бассейна (Куксина, Алексеевский, 2017) и расход воды около 75 м³/с близ с. Мильково в среднем течении реки и около 890 м³/с в ее приустьевой части (Фролова и др., 2014). Таким образом, гидрометеорологические параметры бассейна позволяют ожидать высокой интенсивности флювиальных процессов.

В изучении флювиальных процессов на Камчатке можно выделить два этапа. На первом этапе, в середине XX в., были проведены обширные геоморфологические исследования (например, Кушев, Ливеровский, 1940; Брайцева и др., 1968; Куприна, 1970; Камчатка, Курильские ..., 1974). Результатом этих работ стало формирование общих представлений об этапах развития рельефа полуострова. К сожалению, из-за нехватки возрастных привязок эти исследования опирались в основном на глобальную хронологию оледенений и относительный возраст форм рельефа. Затем, вплоть до настоящего времени, основной фокус геоморфологических исследований сместился на области современного вулканизма, а флювиальное рельефообразование изучалось преимущественно в областях первичного вулканического рельефа – на вулканах Шивелуч (Salaorni et al., 2017), Ксудач (Лебедева, 2017), на Ключевской группе вулканов (Сейнова и др. 2010; Куксина, Алексеевский, 2017) и в Долине гейзеров (Лебедева и др., 2020; Лебедева, Черноморец, 2023). На периферии и за пределами вулканических зон изучались в основном современные русловые процессы (Опасные русловые процессы…, 2014; Школьный и др., 2017; Куксина, 2018; Чалов и др., 2021), либо накапливались геохронологические данные о возрасте аллювиальных отложений (Певзнер и др., 2006; Каримов и др., 2020; Ponomareva et al., 2021). За исключением этих работ, изученность рельефа бассейна р. Камчатки вплоть до настоящего времени преимущественно опирается на названные выше публикации середины XX в.

Цель данной работы – определить вклад современных тектонических движений в развитие долины реки Камчатки на основании морфометрических характеристик, полученных при обработке цифровых моделей рельефа и подкрепленных полевыми и литературными данными. Эти материалы позволяют обосновать распределение современных тектонических деформаций внутри ЦКД.

МЕТОДИКА

Исследование основано на детальном геоморфологическом картографировании бассейна р. Камчатки. В качестве исходных данных для картографирования были использованы модель водотоков и гидрологически корректная цифровая модель рельефа (ЦМР) проекта HydroSHEDS (пространственное разрешение 3 угловые секунды), а также цифровая модель местности ArcticDEM v.4.1 с пространственным разрешением 2 м (https://www.pgc.umn.edu/data/arcticdem/).

На основании данных HydroSHEDS для бассейна реки в программном пакете SAGA GIS с помощью модуля Vertical Distance to Channel Network был рассчитан растр превышения рельефа над базовой поверхностью, полученной путем интерполяции высот русел (relative elevation model, REM); базовая поверхность была рассчитана по высотам водотоков с площадью водосбора более 100 км².

Для русла р. Камчатки были рассчитаны основные морфометрические характеристики: коэффициент извилистости и частный уклон. Для этого вручную была отрисована осевая линия поймы, ранее выделенной на основании морфологических критериев, высоты исторических половодий и опубликованных датировок пойменных отложений (Zelenin et al., 2023). Коэффициент извилистости был рассчитан как отношение длины русла к длине осевой линии поймы с шагом 20 км. Частный уклон был рассчитан как перепад высот русла на каждые 2 км вдоль осевой линии поймы. Такой подход, несколько отличающийся от классического определения уклона, был использован, чтобы получить более сглаженный и более устойчивый к переформированиям русла сигнал. Ранее расчет частного уклона р. Камчатки был выполнен вдоль линии русла (Чалов и др., 2021), однако полученный в этой работе график уклонов оказался слишком сильно зависим от локальных русловых процессов, что затрудняет решение задач настоящего исследования. Малые перепады высот в низовьях реки делают расчеты уклонов крайне чувствительными к возможным артефактам ЦМР. В связи с этим, расчеты уклонов в низовьях были сверены с высотными отметками на топографических картах масштаба 1 : 100 000 (съемка 1971–1973 гг.).

Высотные и производные морфометрические данные были дополнены спутниковыми снимками высокого разрешения из общедоступных онлайн-сервисов и привязанными опубликованными картами (Брайцева и др., 1968; Камчатка, Курильские …, 1974; Ponomareva et al., 2007; Barr, Solomina, 2014; Kozhurin, Zelenin, 2017, Kozhurin et al., 2023, Zelenin et al., 2023). Полевые работы проводились авторами в 2010–2014 гг. в нижнем течении и в 2014–2023 гг. в среднем течении р. Камчатки. Полевые геоморфологические наблюдения и описания разрезов позволили верифицировать схемы, построенные на основании дистанционных данных.

При картографировании использовалось наиболее общее определение понятия “речная долина” как линейной отрицательной формы рельефа, выработанной постоянным водотоком (например, Рычагов, 2006). В ряде случаев выделение эрозионных бортов долины оказывается невозможно, тогда в качестве границы долины как области рельефообразующего действия постоянного водотока выделялись границы развития флювиальных аккумулятивных форм рельефа и указывался генезис этих границ.

РЕЗУЛЬТАТЫ

В результате обработки геопространственных данных были рассчитаны средний уклон и коэффициент извилистости русла, получен растр превышения рельефа над речной сетью, по которому с привлечением опубликованных карт (Камчатка, Курильские …, 1974; Ponomareva et al., 2007; Kozhurin, Zelenin, 2017, Zelenin et al., 2023) были выделены границы долины р. Камчатки (рис. 2). Морфология долины позволила выделить восемь участков долины (индексы a–h на рис. 2–6), различающихся по генезису бортов долины, ее ширине и наличию внутри долины речных террас.

 

Рис. 2. (а) – Схема превышения рельефа над речной сетью (REM) и границы долины р. Камчатка (не показаны при впадении притоков): 1 – эрозионные границы; 2 – эрозионные границы долин крупнейших притоков; 3 – тектонические границы; 4 – фронт лавовых потоков и обломочных лавин. (б) – Морфометрические характеристики русла р. Камчатка: частный уклон (м/км) с равномерной (dH/dL) и логарифмической шкалой (log₁₀(dH/dL)), коэффициент извилистости (τ). Строчными латинскими буквами подписаны морфологически различающиеся участки долины (см. текст)

Fig. 2. (а) – Relative elevation model (REM) and boundaries of the Kamchatka River valley (not shown at tributaries): 1 – fluvial boundaries; 2 – fluvial boundaries of Kamchatka River tributaries; 3 – tectonic boundaries; 4 – front of lava flows and debris avalanches. (б) – Morphometric parameters of the Kamchatka River channel: stream gradient, m/km, with regular (dH/dL) and logarithmic (log₁₀(dH/dL)) scales, tortuosity ratio (τ). Valley segments having different morphology are labeled with lowercase letters, see the text

 

Участок a соответствует верховью реки Камчатки от ее истока (слияния рек Правой Камчатки и Левой Камчатки) до села Шаромы. На этом участке борта долины образованы прямолинейными тектоническими уступами. В днище долины отсутствуют надпойменные террасы, оно заполнено сливающимися конусами выноса крупных притоков, возвышающимися над водотоками не более чем на 15 м (рис. 3). Эрозионные уступы, фрагментарно проявленные на границах поймы р. Камчатки, позволяют выделить неактивные генерации конусов выноса притоков. Средний уклон русла ступенчато понижается вниз по течению с 10 м/км у истока р. Камчатки до 2 м/км на границе участка. Резкие изменения уклона и общий пилообразный характер графика dH/dL (рис. 2, (б)) связаны с пересечением конусов выноса. Русло р. Камчатки на участке a спрямленное, коэффициент извилистости на протяжении участка остается низким (менее 1.5), но с трендом на увеличение вниз по течению.

 

Рис. 3. Строение бассейна верхнего и среднего течения р. Камчатка. Пунктирными линиями показаны границы морфологически различающихся участков долины (a–f). Усл. обозначения см. рис. 2, (а)

Fig. 3. Topography of upper and middle reaches of the Kamchatka River valley. Dashed lines separate valley segments of different morphology (labeled a–f). Other symbols as in fig. 2, (а)

 

В верхнем течении р. Камчатки между с. Шаромы и с. Мильково выделяется участок b (рис. 3). Ширина долины на этом участке возрастает по сравнению с участком a и достигает 35 км. Правый борт долины сформирован тектоническими уступами, а левый эрозионный борт долины отходит от тектонической границы внутрь ЦКД. Днище долины по-прежнему выполнено слившимися конусами выноса притоков. Коэффициент извилистости русла на участке b возрастает до 2.4 – самого высокого значения для р. Камчатки. Средний уклон русла р. Камчатки, напротив, снижается до 0.7 м/км (рис. 2). Граница со следующим участком отвечает резкому сужению долины и началу ее врезания в рыхлое заполнение ЦКД. Эрозионные останцы, включающие в себя выступы фундамента ЦКД, ограничивают долину реки, поэтому граница между участками, проводимая по появлению эрозионных останцов, не перпендикулярна направлению течения реки, а вытянута с ЮЗ на СВ.

Участок c расположен в среднем течении р. Камчатки между с. Мильково и с. Долиновка. Несмотря на расширяющееся днище ЦКД, долина имеет ширину всего 4–6 км. Долина р. Камчатки зажата между эрозионными останцами высотой 100–150 м над урезом на правом берегу и 30–100 – на левом. В них вскрываются озерные, аллювиальные, ледниковые и эоловые покровные отложения от ранне- до позднеплейстоценового возраста (Брайцева и др., 1968). Эти останцы представляют собой обширные террасовидные поверхности (или фрагменты приподнятых участков равнин), густо расчлененные сетью оврагов и промоин, с эрозионными склонами вдоль р. Камчатки и ее притоков высотой до 80–100 м, зачастую прислоненные к низкогорным (до 550 м) выступам фундамента ЦКД. Большую часть ширины долины занимает пойма высотой до 5 м над урезом, однако на этом участке впервые появляются разрозненные фрагменты террас до высоты около 30 м над урезом, нигде не образующие более одного уровня (рис. 3). Террасы сложены нормальным двучленным аллювием, залегающим на цоколе разнообразного генезиса. Русловой аллювий представлен косослоистым галечником с гравийно-грубопесчаным заполнителем, пойменный аллювий – горизонтально-слоистой супесью с включением гравия и мелкой гальки. Средние уклоны русла локально возрастают до 1.2 м/км на границе участков b и c и сохраняются в диапазоне 0.8–1 м/км на всем протяжении участка c. Коэффициент извилистости снижается до 1.35 в области максимальных уклонов и ниже по течению поднимается до значения 1.5–1.9 (рис. 2, (б)).

Участок d начинается от с. Долиновка и заканчивается ниже с. Лазо по течению р. Камчатки. Современная узкая (4–6 км) долина р. Камчатки врезана в осадочное заполнение ЦКД на глубину до 50 м (рис. 3). Как и выше по течению, почти на всю ширину долина занята поймой высотой 5–7 м. Особенностью этого участка долины являются протяженные террасы одного или нескольких сближенных ярусов на высотах 18–25 м над урезом, строение разреза террас аналогично участку c. Ниже по течению террасы отсутствуют. Средние уклоны русла здесь меньше, чем на предыдущем участке (0.5–0.8 м/км). В отличие от участка c, они плавно уменьшаются вниз по течению. Коэффициент извилистости возрастает и на большей части участка составляет 1.8–2.2, что является одним из самых высоких значений для р. Камчатки (рис. 2, (б)).

Участок е самый протяженный. Он начинается ниже по течению с. Лазо и заканчивается у поворота р. Камчатки на восток. Долина снова расширяется, а ее границами становятся флексура западного ограничения ЦКД и фронт лавовых потоков Ключевской группы вулканов с востока. Пойма занимает всю ширину долины, и на нее опираются конусы выноса притоков. На этом участке долины отсутствуют надпойменные террасы, а внутри конусов выноса притоков более древние неактивные генерации наблюдаются только у подножия Срединного хребта. С востока к руслу р. Камчатки подходят лавовые потоки, образующие ступени рельефа высотой 10–30 м (рис. 3), перекрытые озерными отложениями (Ponomareva et al., 2021) и почвенно-пирокластическим чехлом, а вблизи долин, спускающихся с Ключевской группы вулканов – селевыми (лахаровыми) отложениями. Средние уклоны русла равномерно понижаются с 0.5 до 0.17 м/км, а коэффициент извилистости колеблется в диапазоне 1.1–2.0, с трендом на понижение к нижней границе участка. Максимумы извилистости соответствуют крупным вынужденным меандрам при огибании руслом лавовых потоков пьедестала Ключевской группы вулканов.

Условное начало участка f – поворот русла на восток, а конец – восточный борт ЦКД. На этом участке долина имеет наиболее сложную конфигурацию. Река Камчатка огибает пьедестал Ключевской группы вулканов и течет далее в субширотном направлении. Соответственно, южный борт долины сформирован фронтом лавовых потоков Ключевской группы вулканов. Долина с запада ограничена тектоническим бортом ЦКД, а затем, после поворота русла на восток, вулканическими постройками влк. Харчинского и Заречного. В месте наибольшего сближения постройки Заречного и лавового пьедестала Ключевской группы ширина долины сокращается до 1.5 км, а затем резко расширяется. Далее северной границей долины становится фронт обломочных лавин, неоднократно сходивших с вулкана Шивелуч в голоцене и в конце позднего плейстоцена (Пономарева и др., 2014). Характерная величина отдельных обломков составляет 1–100 м и более (Belousov et al., 1999), поэтому воздействие речной эрозии на них минимально. Река Камчатка и ее притоки на этом участке долины формируют широкую (до 20–30 км) низкую (до 5 м) аллювиальную равнину (рис. 4), полностью занятую поймой, надпойменные террасы отсутствуют. Средние уклоны русла продолжают снижаться вниз по течению, составляя меньше 0.2 м/км. Небольшое увеличение, а затем резкое снижение уклона связано с сужением долины у влк. Заречный. Коэффициент извилистости падает по сравнению с участком e до менее чем 1.3 (рис. 2, (б)); формируется пойменная многорукавность. Шлейфы лахаровых отложений, как и на предыдущем участке, сохраняются только на лавовых плато и в долинах притоков, а достигающий долины Камчатки материал не формирует собственных форм рельефа, но участвует в заполнении днища долины.

 

Рис. 4. Строение бассейна нижнего течения р. Камчатка. Пунктирными линиями – границы морфологически различающихся участков долины (e–h). Усл. обозначения см. рис. 2, (а)

Fig. 4. Topography of lower reaches of the Kamchatka River valley. Dashed lines separate valley segments of different morphology (labeled e–h). Other symbols as in fig. 2, (а)

 

Суженный V-образный участок долины на пересечении р. Камчаткой хребта Кумроч соответствует сегменту g. Река последовательно прорезает моренную гряду, примыкающую с запада к хр. Кумроч, а затем коренные породы хребта, в которых вырабатывает спрямленные эрозионные борта. Долина на этом участке сужается до первых километров и состоит из днища, почти полностью занятого руслом, и склонов (рис. 4). S-образный в плане изгиб долины связывают с позднечетвертичными сдвиговыми деформациями внутри хребта Кумроч (Кожурин и др., 2023). Средние уклоны русла достигают минимума для р. Камчатки – менее 0.1 м/км. Коэффициент извилистости также падает до минимальных значений и не превышает 1.1 (рис. 2). Область минимальных уклонов (~ 0.04 м/км) приурочена к урочищу Большие Щеки. Локальное возрастание уклонов отмечено в начале участка при прохождении руслом позднеплейстоценовой моренной гряды (Камчатка, Курильские …, 1974; Zelenin et al., 2023b) и на выходе из участка – в урочище Малые Щеки.

Последний участок р. Камчатки – от выхода из хребта Кумроч до устья (h). Современное спрямленное русло реки (рис. 2) вырабатывает эрозионные борта глубиной до 5 м в аллювиально-морских осадках (Пинегина и др., 2014). Появляются пойменные рукава основного русла р. Камчатки.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Для участка a, помимо ожидаемой крайне интенсивной аккумуляции при выходе рек из горных областей, значимой особенностью является симметричное строение долины (рис. 5). Поскольку восточный борт долины сформирован зоной активных разломов (Kozhurin et al., 2006), активные тектонические деформации весьма вероятны и на западном борту. Вплоть до настоящего времени таковые на западной границе ЦКД на этом участке описаны не были, однако симметричное строение со сбросовыми и восточной, и западной границами известно для примыкающего с юга к ЦКД грабена р. Быстрой (Кожурин и др., 2008).

 

Рис. 5. Схематичные поперечные профили долины р. Камчатки (вертикальный масштаб преувеличен). Красными линиями со стрелками показаны активные разломы, в том числе предполагаемые (пунктирная линия); синими стрелками – возможные брошенные долины; черная пунктирная линия – положение фундамента ЦКД (вне масштаба). Рыхлое заполнение ЦКД показано точками, вулканические отложения – горизонтальной штриховкой

Fig. 5. Schematic profiles across the Kamchatka River valley (vertical scale exaggerated). Teal arrows show abandoned valleys; red lines – active faults, including inferred (dashed line); black dashed line – basement of the Central Kamchatka Depression (out of scale). Dotted, clastic infill of the CKD; hatched, volcanic rocks

 

Начиная с границы участков b и с, ЦКД перестает иметь симметричное строение, а долина р. Камчатки становится врезанной в отложения депрессии (рис. 5), что может быть объяснено тектоническими факторами. Существенная роль Генеральского поднятия в строении долины известна давно, а врезание участка c связывалось с его активным ростом (например, Камчатка, Курильские …, 1974). Однако полученные в настоящем исследовании морфометрические показатели указывают на выработанность продольного профиля участка c, тогда как внутри участка b отмечаются признаки некомпенсированного прогибания – протяженная область сниженных уклонов и максимальная извилистость меандрирующего русла вплоть до формирования пойменной многорукавности. Эти явления не тяготеют к границе участков b и c, а на выходе из участка с отсутствуют повышенные уклоны, ожидаемые после прохождения руслом активного поднятия. Следовательно, полоса останцов, включающая Генеральское поднятие, является пассивной структурой, обособленной при активном прогибании участка b, а граница b-c, косо секущая ЦКД, отражает северо-западную границу тектонического прогибания.

Уникальной особенностью участка e является выраженная асимметрия – русло максимально смещено на восток, к фронту лав Ключевской группы вулканов. Отсутствие надпойменных террас указывает на интенсивную современную аккумуляцию, которая подтверждает увеличенную скорость прогибания северной части ЦДК, ожидаемую над северным краем зоны субдукции (Schellart et al., 2007, Kozhurin, Zelenin, 2017). Однако это прогибание, по всей видимости, настолько асимметрично, что сток наносов с Ключевской группы вулканов не компенсирует его, и не смещает русло западнее, ближе к оси долины (рис. 5).

Традиционно считается, что порогом стока для всей ЦКД является прохождение долиной реки Камчатки наиболее высокой части хребта Кумроч – урочища Большие Щеки. Однако полученные нами результаты показывают, что данное урочище является наиболее выработанной частью участка g. Ранее здесь впервые были описаны сегменты цокольных речных террас высотой до 10 м, сложенные песчано-галечными косослоистыми осадками, перекрытыми горизонтально-слоистыми суглинками с эрозионными границами внутри слоя (Кожурин и др., 2023). Возрастание уклонов русла проявляются не в этом глубоком (свыше 500 м) врезе, а выше по течению, при прохождении рекой позднеплейстоценовой моренной гряды и ниже по течению – в урочище Малые Щеки. Морфология долины позволяет считать, что опускание ЦКД относительно хребта Кумроч (или поднятие хр. Кумроч относительно ЦКД) не сконцентрировано на фронте горного хребта, а происходит на границах ступеней, разделенных активными разломами, как внутри ЦКД, так и внутри хр. Кумроч. Более того, в недавних исследованиях этой зоны отмечается, что разломы, пересекающие Большие Щеки, имеют преобладающую правосдвиговую (а не сбросовую) компоненту позднечетвертичных движений (Кожурин и др., 2023). Очевидно, что распределение интенсивности вертикальных и горизонтальных движений внутри этой системы активных разломов требует дополнительного изучения.

Наконец, к приустьевому участку h приурочена обширная аллювиально-морская равнина, однако на поверхности этой равнины флювиальные формы рельефа развиты только в узкой полосе вдоль русла, а в разрезах вскрываются озерные и лагунные суглинки, а не русловые фации аллювиальных и дельтовых отложений (Пинегина и др., 2014). Это противоречие может быть объяснено тем, что от устья р. Камчатки берет начало Камчатский подводный каньон, который на расстоянии 110 км от берега достигает глубин свыше 6000 м. Н.В. Селиверстов (2013) отмечает, что это один из немногих каньонов Восточной Камчатки, верховья которого достигают глубин 20–30 м и могут питаться обломочным материалом даже в периоды высокого уровня океана, а мощность турбидитовых отложений в его приемном бассейне достигает 1 км. По всей видимости, сток наносов реки Камчатки в значительной мере выносится в этот каньон, не участвуя в осадконакоплении на уровне моря.

Конфигурация долины на разных участках определяется разными факторами и сформировалась в различное время: современный облик аллювиально-морской равнины участка h начал формироваться лишь в среднем голоцене, после установления уровня моря близко к современному (Пинегина и др., 2014). Спуск позднеплейстоценового палеоозера (Zelenin et al., 2023b) определяет возраст долины около 13 тыс. лет на участках e–g, причем на участке e более древнее положение долины скорее всего погребено под лавовыми потоками Ключевской группы вулканов – массовых излияний пьедестала Плоских сопок около 30 тыс л. н. (Ponomareva et al., 2021) или под голоценовыми потоками Толбачинского дола (ГИС “Голоценовый вулканизм Камчатки”). Возможно и дальнейшее отодвигание русла на запад будущими лавовыми излияниями. Наиболее древние датировки флювиального рельефа внутри долины приурочены к участку c, где для пепла, перекрывающего аллювиальный разрез речной террасы, получена дата 25 тыс. лет (Ponomareva et al., 2021). Эволюция флювиального рельефа в минимальной степени коснулась участков a и b, где прямолинейные тектонические борта определяют положение долины со времени заложения ЦКД в плиоцене (Государственная … 2006). Тем не менее из-за продолжающегося тектонического прогибания и небольшой ширины, долина постоянно заполняется конусами выноса и имеет современный возраст поверхности почти на всем протяжении этих участков.

Несмотря на преобладающий вклад флювиальной аккумуляции в современное осадконакопление ЦКД, унаследованность развития флювиального рельефа проявлена на весьма ограниченных участках долины. Флювиальный рельеф ЦКД неоднократно преобразовывался иными факторами. Деградация крупных плейстоценовых оледенений (рис. 1, (б)) не могла не приводить к заложению новой речной сети на первичной моренной равнине, тогда как более локальные оледенения и палеоозера, отложения которых известны в ЦКД (Брайцева и др., 1968, Куприна, 1970, Ponomareva et al., 2021), воздействовали только на отдельные участки долины. Внутри ЦКД распространены протяженные ложбины, несоразмерные занимающим их водотокам, которые скорее всего являются брошенными долинами р. Камчатки и ее притоков. Для решения вопроса происхождения этих ложбин требуется как характеристика выполняющих их отложений, так и новые датировки. В настоящее время даже для речных террас внутри долины количество известных дат недостаточно для корреляции их между собой и, тем более, для выделения этапов врезания и аккумуляции. В долине р. Камчатки высота террас не может считаться надежным критерием их корреляции в связи с возможными контрастными тектоническими движениями и малой протяженностью их сегментов, нигде не образующих более одного уровня.

Различия в морфологии долины, позволившие выделить обсуждаемые участки, обусловлены почти исключительно эндогенными факторами, как тектоническими, так и вулканическими (рис. 6). В целом особенности строения долины отражают неравномерное прогибание ЦКД, скорость которого превышает скорость адаптации флювиальных процессов.

 

Рис. 6. Неотектоническая схема ЦКД: 1 – Границы ЦКД; 2 – области повышенных скоростей прогибания; 3 – выступы коренного фундамента; 4 – прочие активные грабены (Kozhurin, Zelenin, 2017); вулканические отложения (Ponomareva et al., 2007): 5 – голоценовые, 6 – позднеплейстоценовые; 7 – активные разломы (а – установленные (Kozhurin, Zelenin, 2017), б – предполагаемые); 8 – границы выделенных участков долины. Подписана единственная точка определения скорости растяжения восточного борта ЦКД – 14 мм/год (Kozhurin, Zelenin, 2017)

Fig. 6. Neotectonic scheme of the CKD: 1 – Central Kamchatka Depression; 2 – areas of intensive submergence within the CKD; 3 – bedrock inselbergs within the CKD; 4 – active grabens (Kozhurin, Zelenin, 2017); volcanic deposits (Ponomareva et al., 2007): 5 – Holocene, 6 – Late Pleistocene; 7 – active faults (а – installed (Kozhurin, Zelenin, 2017), б – inferred); 8 – valley segments. Labeled is the only site of estimated rate of extension at the eastern CKD border – 14 mm/yr (Kozhurin, Zelenin, 2017)

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для бассейна реки Камчатки авторами был рассчитан растр превышения рельефа над речной сетью и основные морфометрические характеристики современного русла р. Камчатки – уклон и коэффициент извилистости. Установлено, что наиболее общей особенностью долины является ее молодой облик: на всем протяжении долины почти вся она занята современной поймой, а верховьях – активными конусами выноса притоков, спускающихся с горного обрамления ЦКД. Надпойменные террасы имеют малую протяженность и нигде не образуют более одного уровня. Полученные данные позволяют разделить долину р. Камчатки по различиям в ее морфологии и характеристиках русла на восемь участков. Строение долины, состоящее из участков, резко различающихся по морфологии, в первую очередь связано с неравномерным прогибанием ЦКД, скорость которого превышает скорость адаптации флювиальных процессов. Развитие ЦКД могло неоднократно приводить к перестройкам речной сети, поэтому далеко не все осадочное заполнение ЦКД можно напрямую ассоциировать с современной р. Камчаткой. Дальнейшее развитие исследований по этой теме остро нуждается в датировках отложений и форм рельефа.

БЛАГОДАРНОСТИ

Полевые и морфометрические исследования выполнены за счет гранта Российского научного фонда (проект № 21-77-10102). Подготовка картографических материалов выполнена за счет государственного задания FMWS-2024-0003 Института географии РАН.

ACKNOWLEDGMENTS

Field and morphometric studies were carried out under a grant from the Russian Science Foundation (Project № 21-77-10102). Preparation of cartographic materials was carried out at the expense of the state task FMWS-2024-0003 of the Institute of Geography of the RAS.

About the authors

E. A. Zelenin

Geological Institute of the RAS

Author for correspondence.
Email: egorzelenin@mail.ru
Russian Federation, Moscow

M. N. Kiryakova

Lomonosov Moscow State University

Email: egorzelenin@mail.ru
Russian Federation, Moscow

E. O. Mukhametshina

Institute of Geography of the RAS

Email: egorzelenin@mail.ru
Russian Federation, Moscow

A. L. Zakharov

Institute of Geography of the RAS

Email: egorzelenin@mail.ru
Russian Federation, Moscow

References

Supplementary files