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

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The Kamchatka River is the largest river of the Kamchatka Peninsula. The area of the Kamchatka River basin makes it one of the largest that emerged above the subduction zone. The peninsula is located in a temperate maritime climate, which favors intensive fluvial processes, especially for the largest river system of the peninsula. The study of fluvial processes within the Kamchatka River basin is based mainly on the publications of the mid-XX century. Recently dated deposits and remote sensing data permits us to identify the spatial distribution of the factors affecting the Kamchatka River valley topography.

For this study, the relative elevation model and the main morphometric characteristics of the Kamchatka River - the stream gradient and the tortuosity ratio – have been calculated. Changes in the morphology of the valley and in the characteristics of its modern channel allow us to distinguish eight segments of the Kamchatka River valley. The contrast topography of the Kamchatka River valley, is caused by a non-uniform submergence of the CKD with rates exceeding those of fluvial processes.

Full Text

Restricted Access

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

  1. Avdeiko G.P., Savelyev D.P., Palueva A.A. et al. (2007). Evolution of the Kurile-Kamchatkan Volcanic Arcs and Dynamics of the Kamchatka-Aleutian Junction. Volcanism and Subduction: the Kamchatka Region, American Geophysical Union Geophysical Monograph. Series 172. P. 37–55. https://doi.org/10.1029/172GM04
  2. Barr I.D., Solomina O. (2014). Pleistocene and Holocene glacier fluctuations upon the Kamchatka peninsula. Global and Planetary Changes. V. 113. P. 110–120. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2013.08.005
  3. Belousov A., Belousova M., Voight B. (1999). Multiple edifice failures, debris avalanches and associated eruptions in the Holocene history of Shiveluch volcano, Kamchatka, Russia. Bull. Volcanol. V. 61. P. 324–342.
  4. Bonk A.A. (2015). Kharakteristika presnovodnykh vodoemov Kamchatki (Characteristics of freshwater reservoirs of Kamchatka). Petropavlovsk-Kamchatsky: KamchatGTU, WWF (Publ.). 52 p. (in Russ.).
  5. Braitseva O.A., Melekescev I.V., Evteeva I.S. et al. (1968). Stratigrafiya chetvertichnykh otlozhenii i oledeneniya Kamchatki (Stratigraphy of Quaternary deposits and glaciation of Kamchatka). Moscow: Nauka (Publ.). 228 p. (in Russ.).
  6. Chalov S.R., Chalova A.S., Shkolnyi D.I. (2021). Quantitative Assessment of Channel Planform Changes of the Kamchatka River. Izvestiya RAN. Seriya geograficheskaya. V. 85. № 2. P. 218–230. (in Russ.). https://doi.org/10.31857/s2587556621020035
  7. Chalov S.R., Leman V.N., Chalova A.S. (Eds.). (2014). Opasnye ruslovye protsessy i sreda obitaniya lososevykh ryb na Kamchatke (Dangerous riverbed processes and the habitat of salmon fish in Kamchatka). Moscow: VNIRO (Publ.). 240 p. (in Russ.)
  8. Ermakov V.A., Milanovskij E.E., Tarakanovskij A.A. (1974). The importance of rifting in the formation of Kamchatka volcanic zones. Vestnik Mosk. Un-ta. Seriya 4. Geologiya. № 3. P. 3–20. (in Russ.)
  9. Frolova N.L., Stanovova A.V., Gorin S.L. (2014). Hydrological regime of the Kamchatka River in the lower reaches and its long-term variability. Issledovaniya vodnykh biologicheskikh resursov Kamchatki i Severo-Zapadnoi chasti Tikhogo okeana. Iss. 32. P. 73–78. (in Russ.)
  10. Geoservice “Holocene Volcanism of Kamchatka” [Electronic data]. Access way: http://geoportal.kscnet.ru/volcanoes/geoservices/hvolc.php (access date: 15.03.2024)
  11. Karimov T.D., Pevzner M.M., Uspenskaya O.N. et al. (2020). Floodplain of Kamchatka River: Age and specific of formation of sediments. Vestnik KRAUNTS. Nauki o Zemle. № 3. P. 58–74. (in Russ.). http://doi.org/10.31431/1816-5524-2020-47-3-58-74
  12. Konstantinovskaya E.A. (2003). Tektonika vostochnykh okrain Azii: strukturnoe razvitie i geodinamicheskoe modelirovanie (Tectonics of the Eastern Margins of Asia: Structural Development and Geodynamic Modeling). Moscow: Scientific World (Publ.). 223 p. (in Russ.)
  13. Kozhurin A., Acocella V., Kyle P.R. et al. (2006). Trenching studies of active faults in Kamchatka, Eastern Russia: Palaeoseismic, tectonic and hazard implications. Tectonophysics. V. 417. P. 285–304. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2006.01.004
  14. Kozhurin A., Zelenin E. (2017). An extending island arc: the case of Kamchatka. Tectonophysics. V. 706. P. 91–102. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2017.04.001
  15. Kozhurin A.I., Pinegina T.K., Ponomareva V.V. (2023). Arc-parallel strike-slip faulting in an island arc under arc-normal subduction: The case of Kamchatka. Russian J. of Pacific Geology. V. 17. № 5. P. 489–500. http://dx.doi.org/10.1134/S1819714023050044
  16. Kozhurin A.I., Ponomareva V.V., Pinegina T.K. (2008). Active faulting in the south of Central Kamchatka. Vestnik KRAUNTS. Nauki o Zemle. V. 2. P. 10–27. (in Russ.)
  17. Kuksina L.V. (2018). Seasonal variability of water discharge and suspended sediment concentration for rivers of the Kamchatka krai. Vestnik Mosk. Un-ta. Seriya 5. Geografiya. № 4. P. 57–67. (in Russ.)
  18. Kuksina L.V., Alekseevskii N.I. (2016). Space and time variations of the runoff of Kamchatka Krai rivers. Water Resources. V. 43. P. 438–447. https://doi.org/10.1134/S0097807816030106
  19. Kuksina L.V., Alekseevskij N.I. (2017). The transformation of the runoff of the suspended load in Kamchatkan rivers due to volcanism. Vulkanologiya i seismologiya. № 1. P. 63–74. (in Russ.). https://doi.org/10.7868/s0203030617010035
  20. Kuprina N.P. (1970). Stratigrafiya i istoriya osadkonakopleniya pleistotsenovykh otlozhenii Central’noi Kamchatki (Stratigraphy and sedimentation history of Pleistocene deposits of Central Kamchatka). Trudy GIN AN SSSR. V. 216. 148 p. (in Russ.)
  21. Kushev S.L., Liverovsky Y.A. (1940). Geomorfologicheskii ocherk Tsentral’noi Kamchatskoi depressii (Geomorphological article of the central Kamchatka depression). Moscow: AN USSR (Publ.). 85 p. (in Russ.)
  22. Lander A.V., Shapiro M.N. (2007). The Origin of the Modern Kamchatka Subduction Zone. Volcanism and Subduction: the Kamchatka Region, Geophysical Monograph Series. V. 172. P. 57–64. https://doi.org/10.1029/172GM05
  23. Lebedeva E.V. (2017). Caldera Ksudach (Kamchatka): modern processes of relief forming and main features of the valley network structure. Geomorfologiya. № 3. P. 60–75. (in Russ.). https://doi.org/10.15356/0435-4281-2017-3-60-75
  24. Lebedeva E.V., Chernomorets S.S. (2023). Debris flow activity and specificity of debris flow formation in the Geysernaya river valley (Kamchatka). Vestnik KRAUNTS. Nauki o Zemle. № 3. V. 59. P. 5–19. (in Russ.). https://doi.org/10.31431/1816-5524-2023-3-59-5-19
  25. Lebedeva E.V., Sugrobov V.M., Chizhova V.P. et al. (2020). The valley of the River Geyzernaya (Kamchatka): hydrothermal activity and features of relief forming. Geomorfologiya. № 2. P. 60–73. (in Russ.). https://doi.org/10.31857/S0435428120020066
  26. Litvinov A.F., Markovskiy B.A. (Eds.). (2006). Gosudarstvennaya geologicheskaya karta Rossiiskoi Federatsii. Mashtab 1:1 000 000 (tretʹe pokolenie). Seriya Koryaksko-Kamchatskaya. List N57. Obʹʹyasnitelʹnaya zapiska (State Geological Map of the Russian Federation. Scale 1:1 000 000 (Third generation). The Koryak-Kamchatka series. Sheet N57. An explanatory note. Saint Petersburg: SPb kartfabriki VSEGEI (Publ.). 376 p. (in Russ.)
  27. Melekestsev I.V., Braitseva O.A., Erlich E.N. et al. (1974). Kamchatka, Kuril’skie i Komandorskie ostrova (Kamchatka, Kurilski and Komandorski Islands). Moscow: Nauka (Publ.). 439 p. (in Russ.).
  28. Pevzner M.M., Ponomareva V.V., Sulerzhytsky L.D. (2006). Holocene soil-pyroclastic covers in the Central Kamchatka Depression: age, composition, features of sedimentation. Vulkanologiya i seismologiya. № 1. P. 24–38. (in Russ.)
  29. Pinegina T.K., Kozhurin A.I., Ponomareva V.V. (2014). Active Tectonics and Geomorphology of the Kamchatsky Bay Coast in Kamchatka. Tikhookeanskaya geologiya. V. 33. № 1. P. 75–88. (in Russ.)
  30. Ponomareva V., Gorbach N., Zelenin E. (2014). New data on large-scale collapses of Shiveluch volcano edifice. In: Materialy ezhegodnoi konferentsii, posvyashchennoi Dnyu vulkanologa “Vulkanizm i svyazannye s nim protsessy”. Petropavlovsk-Kamchatskii: IViS DVO RAN (Publ.). P. 109–114. (in Russ.)
  31. Ponomareva V., Pendea I.F., Zelenin E. et al. (2021). The first continuous late Pleistocene tephra record from Kamchatka Peninsula (NW Pacific) and its volcanological and paleogeographic implications. Quat. Sci. Rev. V. 257. 106838.
  32. Ponomareva V.V., Churikova T., Melekestsev I.V. et al. (2007). Late Pleistocene-Holocene Volcanism on the Kamchatka Peninsula, Northwest Pacific Region. Volcanism and Subduction: the Kamchatka Region, American Geophysical Union Geophysical Monograph. Series 172. P. 165–198.
  33. Romanova I.M., Zelenin E.A., Mikhaylyukova P.G. et al. (2015). Geoportal of the Institute of Volcanology and Seismology, RAS and geoservice “Holocene volcanism of Kamchatka”. Geodeziya i kartografiya. № 8. P. 17–23. (in Russ.)
  34. Rychagov G.I. (2006). Obshchaya geomorfologiya (General geomorphology). Moscow: Moscow State University. 416 p. (in Russ.)
  35. Salaorni E., Stoffel M., Tutubalina O. et al. (2017). Dendrogeomorphic reconstruction of lahar activity and triggers: Shiveluch volcano, Kamchatka Peninsula, Russia. Bull. Volcanol. V. 79. № 1. P. 1–19. https://doi.org/10.1007/s00445-016-1094-4
  36. Schellart W.P., Freeman J., Stegman D.R. et al. (2007). Evolution and diversity of subduction zones controlled by slab width. Nature. V. 446. № 7133. P. 308–311. https://doi.org/10.1038/nature05615
  37. Seliverstov N.I. (2013). Podvodnye morfostruktury Kurilo-Kamchatskoi i Aleutskoi ostrovnykh dug (Subaqueous Morphostructures of Kuril-Kamchatka and Aleutian Island Arcs). Petropavlovsk-Kamchatskii: IVS FEB RAS (Publ.). 162 p. (in Russ.)
  38. Seynova I.B., Chernomorets S.S., Tutubalina O.V. et al. (2010). Debris flow formation in areas of active volcanism (case study of Kluchevskoy and Shiveluch volcanoes, Kamchatka). Part 1. Earth’s Cryosphere. V. 14. № 2. P. 29–45. (in Russ.)
  39. Shkolnyi D.I., Chalov S.R., Tsyplenkov A.S. et al. (2017). Hazardous manifestations of channel processes on the Avacha river (Yelizovsky district, Kamchatka krai). GeoRisk. № 3. P. 30–41. (in Russ.)
  40. Tsukanov N.V. (1991). Tektonicheskoe razvitie priokeanicheskoi zony Kamchatki v pozdnem mezozoe–rannem kainozoe (Tectonic development of the Kamchatka Oceanic zone in the Late Mesozoic–Early Cenozoic). Moscow: Nauka (Publ.). 104 p. (in Russ.)
  41. Zelenin E., Gurinov A., Garipova S. et al. (2023). Geomorphology of the Central Kamchatka Depression, the Kamchatka Peninsula, NE Pacific. J. of Maps. V. 19. № 1. P. 1–10. https://doi.org/10.1080/17445647.2023.2252006
  42. Zelenin E.A., Gurinov A. L., Zakharov A. L. et al. (2023b). Geomorphological processes in the Central Kamchatka Depression (The Kamchatka Peninsula, NE Pacific) during the last 30 Ka. Geomorfologiya i Paleogeografiya. V. 54. № 4. P. 226–237. https://doi.org/10.31857/S2949178923040175

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. 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)

Download (806KB)
Indexing metadata
3. 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

Download (635KB)
Indexing metadata
4. 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)

Download (1MB)
Indexing metadata
5. 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)

Download (775KB)
Indexing metadata
6. 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

Download (207KB)
Indexing metadata
7. 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)

Download (412KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».