Подводный оползень

Подводный оползень — это гравитационное перемещение масс грунта (осадочных пород) по склону дна моря, океана или крупного озера, происходящее под водой. Относится к классу экзогенных геологических процессов (склоновых процессов) и является одним из наиболее значительных механизмов переноса осадочного материала в глубоководные части бассейнов. Подводные оползни отличаются от субаэральных (наземных) оползней прежде всего средой протекания, что определяет специфику их динамики, механизмов и последствий.

Классификация и виды

Подводные оползни классифицируются по нескольким признакам, включая механизм смещения, морфологию, объём и скорость.

По механизму смещения

• Оползни сдвига (трансляционные) — перемещение массива пород по относительно плоской поверхности скольжения (например, по слою слабых глин или прослою газогидратов). Характеризуются сохранением внутренней структуры смещающегося блока.
• Оползни вращения (ротационные) — движение происходит по вогнутой (цилиндрической) поверхности скольжения, при этом блок пород испытывает вращательное движение. Часто возникают в глинистых отложениях.
• Оползни-потоки (debris flows) — вязкопластичное течение водонасыщенного обломочного материала. При этом внутренняя структура исходных пород полностью разрушается, масса ведёт себя как единый поток.
• Оползни-обрушения — отрыв и падение крупных блоков скальных пород с крутых склонов (например, в каньонах или у подножия континентального склона).

По объёму

• Мелкие (менее 1 млн м³)
• Средние (1–100 млн м³)
• Крупные (100–1000 млн м³)
• Гигантские (более 1 км³, вплоть до десятков тысяч км³)

По скорости

• Медленные (сантиметры–метры в год) — характерны для пологих склонов и вязких глин.
• Быстрые (метры в секунду) — типичны для оползней-потоков и обрушений, способны генерировать цунами.

Причины и условия возникновения

Подводные оползни возникают при сочетании ряда факторов, снижающих устойчивость склона.

Естественные причины

• Сейсмическая активность — землетрясения являются наиболее частым триггером. Колебания грунта вызывают разрушение связей между частицами осадка и временное увеличение порового давления, что резко снижает прочность.
• Избыточное поровое давление — возникает при быстром накоплении осадков (например, в дельтах рек), разложении органического вещества или диссоциации газогидратов. Давление флюида в порах уменьшает эффективное напряжение и трение.
• Крутизна склона — естественное превышение угла внутреннего трения осадка.
• Газогидраты — разложение метангидратов при повышении температуры или падении давления (например, при изменении уровня моря) высвобождает газ и воду, резко ослабляя осадок.
• Волновое воздействие — штормовые волны и цунами создают циклические нагрузки на дно.
• Гравитационная неустойчивость — накопление мощных толщ осадков на крутых склонах (континентальный склон, подводные каньоны).

Антропогенные факторы

• Добыча полезных ископаемых (нефти, газа, песка) — изменение напряжённого состояния недр.
• Строительство подводных сооружений (трубопроводов, кабелей, платформ) — локальное нарушение склона.
• Сброс грунта — искусственное увеличение нагрузки на склон.

Масштабы и распространение

Подводные оползни — глобальное явление, распространённое на континентальных склонах, в подводных каньонах, дельтах рек и на склонах океанических хребтов. Крупнейшие известные подводные оползни имеют объёмы, сопоставимые с объёмом горных хребтов.

• Оползень Стурегга (Storegga) — один из крупнейших известных оползней в мире. Произошёл около 8100 лет назад на континентальном склоне Норвегии. Объём смещённого материала составил около 3500 км³. Вызвал гигантское цунами, следы которого обнаружены на побережье Норвегии, Шотландии и Исландии (высота заплеска до 20 м).
• Оползень Агульяс (Agulhas) — у южного побережья Африки, объём около 20 000 км³.
• Оползни в заливе Аляска — часто происходят в дельте реки Коппер, генерируют цунами.
• Оползни на Кавказе — в Чёрном море, у побережья Кавказа, известны многочисленные подводные оползни, связанные с активным осадконакоплением и сейсмичностью. Например, оползень в районе Сочи объёмом около 10 млн м³.

Последствия

Цунами

Подводные оползни, особенно быстрые и крупные, являются мощным источником цунами. В отличие от сейсмических цунами, оползневые волны имеют локальный характер, но могут достигать экстремальной высоты вблизи источника. Пример: цунами в бухте Литуйя (Аляска, 1958 год) — оползень вызвал заплеск волны высотой 524 м, что является рекордным зафиксированным значением. В 2018 году оползень в проливе Сунда (Индонезия) вызвал цунами, унёсшее жизни более 400 человек.

Повреждение подводной инфраструктуры

• Трубопроводы и кабели — смещение грунта или удар оползневой массы способен разорвать магистральные нефте- и газопроводы, а также трансокеанские телекоммуникационные кабели. В 1929 году оползень на Большой Ньюфаундлендской банке (Канада) последовательно оборвал 12 трансатлантических телеграфных кабелей.
• Буровые платформы — потеря устойчивости основания может привести к аварии.
• Портовые сооружения — разрушение причалов и волноломов.

Геологические последствия

• Формирование характерного рельефа дна — оползневые цирки, хаотические глыбовые нагромождения, отложения оползней (олистостромы).
• Перераспределение осадочного материала — перенос огромных масс осадков с шельфа и склона в глубоководные котловины.
• Изменение гидродинамики придонных течений.

Исследования и методы изучения

Изучение подводных оползней — сложная задача из-за труднодоступности объектов. Основные методы:

• Многолучевое эхолотирование — построение детальных батиметрических карт дна, выявление оползневых тел и цирков.
• Сейсмоакустическое профилирование — просвечивание осадочной толщи для определения внутренней структуры оползня, поверхности скольжения и объёма.
• Геотехническое бурение — отбор кернов для определения физико-механических свойств осадков (прочность, плотность, пористость).
• Подводные аппараты (ROV, AUV) — визуальный осмотр, отбор проб, установка датчиков.
• Моделирование — численные гидродинамические и геомеханические модели для оценки устойчивости склонов и прогноза цунами.

Интересные факты

• Крупнейший известный подводный оползень в истории Земли — оползень на континентальном склоне Западной Африки (возраст около 20 млн лет), объём которого оценивается в 50 000 км³.
• Подводные оползни часто происходят в дельтах крупных рек (Миссисипи, Ганг, Брахмапутра, Янцзы) из-за быстрого накопления рыхлых осадков.
• В 2017 году у берегов Новой Зеландии был зафиксирован оползень, вызвавший цунами высотой до 2 м, которое было зарегистрировано на расстоянии 1000 км.
• В России подводные оползни активно изучаются в Чёрном море (район Сочи, Геленджик), в Охотском море (у берегов Сахалина) и в Баренцевом море.

Источники

• Ломтадзе В. Д. Инженерная геология. Инженерная геодинамика. — Л.: Недра, 1977.
• Широков В. А. Подводные оползни и цунами. — М.: Наука, 1984.
• Locat J., Lee H. J. Submarine landslides: advances and challenges // Canadian Geotechnical Journal. — 2002. — Vol. 39, No. 2.
• Masson D. G., Harbitz C. B., Wynn R. B. et al. Submarine landslides: processes, triggers and hazard prediction // Philosophical Transactions of the Royal Society A. — 2006. — Vol. 364.
• Hampton M. A., Lee H. J., Locat J. Submarine landslides // Reviews of Geophysics. — 1996. — Vol. 34, No. 1.