Formation of terraces in a river valley with active gas-hydrothermal manifestations (the Geysernaya River valley, Kamchatka Peninsula as an example)

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The morphology, structure and composition of sediments at low terraces which occur in the form of non-extended fragments in the Geysernaya River valley have been studied. Coarse, poorly sorted and weakly rounded debris flow material of different age generations are dominated in the sections. Layered sand and gravel deposits that accumulated under dammed reservoir conditions were exposed in some areas. Alluvial deposits are represented by thin layers of pebbles with boulders of better roundness and sorting with sand and gravel filler, underlying and/or overlying debris flow deposits. Some fragments of terrace-like surfaces are characterized by a smaller slope compared to the longitudinal profile of the river: apparently, they represent areas of former debris flow – landslide dams. Sediments of modern debris flows can be traced from 0 up to 50 m and of ancient once from 0.5 to 12 m above the river, which indicates the absence of a direct dependence of the age of sediments from the level of their occurrence. The change in loose material is due to the proximity and activity of thermal manifestations of the Geysernoe thermal field. Gas-hydrothermal processes lead to a significant transformation of the composition and properties of the analyzed sediments – mainly to their cementation, which makes it difficult to determine the time of sediment formation. The structure of the studied sections indicates the repeated occurrence of debris flows along the valley and the formation of temporary dammed reservoirs there as a result of the landslides and debris flow dams. The active supply of material from the slopes and its redeposition by debris flows causes poor rounding and sorting of sediment, and its weak disintegration. Among the rock-forming minerals of the fine sand fraction, magnetite and pyroxenes dominate with the participation of ilmenite. The light fraction is represented mainly by opal-smectite-zeolite aggregates, and to a lesser extent by geyserite. In the mineralogical spectra of sediments accumulated in dammed lake conditions, the set of secondary minerals and aggregates is expanding. In the alluvium units underlying the mudflow material there are signs of redeposition of ancient well-rounded sediments.

Full Text

Restricted Access

About the authors

E. V. Lebedeva

Institute of Geography of the RAS

Author for correspondence.
Email: Ekaterina.lebedeva@gmail.com
Russian Federation, Moscow

A. L. Zakharov

Institute of Geography of the RAS

Email: zaanleo@gmail.com
Russian Federation, Moscow

A. V. Kotenkov

Institute of Geography of the RAS

Email: avkotenkov@yandex.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Ananyeva E.G. (1998). Litologo-mineralogicheskii analiz pri geomorfologicheskikh i paleogeograficheskikh issledovaniyakh (Lithological and mineralogical analysis for geomorphological and paleogeographic studies). Moscow-Smolensk: SGU (Publ.). 140 р. (in Russ.)
  2. Baldina E.A., Lebedeva E.V., Anikina N.V. (2023). Activity of geomorphological processes on the slopes of river valleys in the conditions of gas-hydrothermal occurrences (based on multi-temporal images and DEM analysis). In: InterCarto.InterGIS. V. 29. P. 272–287. (in Russ.).
  3. http://dx.doi.org/10.35595/2414-9179-2023-1-29-272-287
  4. Baldina E.A., Lebedeva E.V., Medvedev A.A. (2022). Technic for interpretation of archive and recent satellite images to study the slope processes dynamics in the Geysernaya River valley (Kamchatka). In: InterCarto.InterGIS. V. 28. № 1. P. 266–283. (in Russ.). http://dx.doi.org/10.35595/2414-9179-2022-1-28-266-283
  5. Belousov A.B., Belousova M.G. (2017). The role of landslides in the formation of geysers in the Valley of Geysers, Kamchatka. In: Materialy konferentsii “Vulkanizm i svyazannye s nim protsessy”. Petropavlovsk-Kamchatsky: IViS (Publ.). P. 155–157. (in Russ.)
  6. Dvigalo V.N., Melekestsev I.V. (2009). The geological and geomorphic impact of catastrophic landslides in the Geyser Valley of Kamchatka: aerial photogrammetry. J. of volcanology and seismology. V. 3. № 5. P. 24–37. https://doi.org/10.1134/S0742046309050029
  7. Dvigalo V.N., Svirid I.Yu., Shevchenko A.V., Zharkov R.V. (2014). Monitoring and forecasting of mudflow processes in the Kamchatka Valley of Geysers based on photogrammetric studies. In: Selevye potoki: katastrofy, risk, prognoz, zashchita: materialy III Mezhdunarodnoi konferentsii, Yuzhno-Sakhalinsk, 22–26 sentyabrya 2014 g. Yuzhno-Sakhalinsk: Sakhalinskii filial Dal’nevostochnogo geologicheskogo instituta DVO RAN (Publ.). P. 105–108. (in Russ.)
  8. Eshel G., Levy G.J., Mingelgrin U., Singer M.J. (2004). Critical Evaluation of the Use of Laser Diffraction for Particle-Size Distribution Analysis. Soil Sci. Soc. Am. J. V. 68. P. 736–743. https://doi.org/10.2136/sssaj2004.7360
  9. Frolova Yu.V., Gvozdeva I.P., Chernov M.S., Kuznetsov N.P. (2015). Geotechnical aspects of hydrothermal transformations of tuffaceous rocks of the Valley of Geysers (Kamchatka Peninsula). Inzhenernaya geologiya. № 6. P. 30–42. (in Russ.)
  10. Frolova Yu.V., Zerkal’ O.V., Gvozdeva I.P. (2019). The influence of hydrothermal transformations on the physicomechanical properties of tuffogenic rocks of the Valley of Geysers and their role in the formation of landslides. In: Geodinamicheskie protsessy i prirodnye katastrofy: tezisy dokladov III Vserossiiskoi nauchnoi konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem. Yuzhno-Sakhalinsk: Yuzhno-Sakhalinsk: Institut morskoi geologii i geofiziki DVO RAN (Publ.). P. 186. (in Russ.)
  11. Geologicheskaya karta. List N-57, masshtab 1:1 000 000, 3-e izdanie. (2011). (Geological map. Sheet N-57, scale 1 : 1 000 000, 3rd edition, 2011) [Electronic data]. Access way: https://vsegei.ru/ru/info/ggk_1000ns/ (access date: 10.11.2023).
  12. Geologicheskaya karta. List N-57-XXI, N-57-XXII, masshtab 1 : 200 000, 1-e izdanie. (1981). (Geological map. Sheet N-57-XXI, N-57-XXII, scale 1:200 000, 1st edition, 1981). [Electronic data]. Access way: https: //vsegei.ru/ru/info/pub_ggk200-1/ (access date: 10.11.2023).
  13. Kolosova G.N., Ananyeva E.G. (1974). Methods of mineralogical analysis of unconsolidated deposits for paleogeomorphological studies (with reference to the North-East of the USSR). Geomorfologiya. № 4. P. 26–35. (in Russ.)
  14. Ladygin V.M., Frolova Yu.V., Rychagov S.N. (2014). Transformation of effusive rocks under the influence of acid leaching by surface thermal waters (geothermal system of Baransky volcano, Iturup Is.). Vulkanologiya i seismologiya. № 1. P. 20–37. (in Russ.)
  15. Lebedeva E.V. (2022). Gas-hydrothermal activities impact on the relief formation of river valleys geothermal zones. Geomorfologiya. V. 53. № 5 (Special issue). P. 116–126. https://doi.org/10.31857/S043542812205008X
  16. Lebedeva E.V., Baldina E.A., Medvedev A.A. (2022). Dynamics of Slope Processes in the Geysernaya River Valley (Kamchatka) According to the Interpretation Data of Multi-Temporal Space Images. Dokl. Earth Sci. V. 507 (Suppl. 1). P. 9–18. http://dx.doi.org/10.1134/S1028334X22601262
  17. Lebedeva E.V., Chernomorets S.S. (2023). Debris flow activity and specificity of debris flow formation in the Geysernaya River valley (Kamchatka). Vestnik KRAUNTC. Nauki o Zemle. № 3. Iss. 59. P. 5–19. (in Russ.). https://doi.org/10.31431/1816-5524-2023-3-59-5-19
  18. Lebedeva E.V., Sugrobov V.M., Chizhova V.P., Zavadskaya A.V. (2020). The valley of the river Geysernaya (Kamchatka): hydrothermal activity and features of relief forming. Geomorfologiya. № 2. P. 60–73. (in Russ.). https://doi.org/10.31857/S0435428120020066
  19. Lebedeva E.V., Zharkov R.V. (2022). Accumulative Landforms in Valleys with Gas-Hydrothermal Occurrences (from the Example of Watercourses of Some Volcanic Massifs in the Kuril-Kamchatka Region). Dokl. Earth Sci. V. 506 (Suppl. 1). P. 7–18. https://doi.org/10.1134/S1028334X22700131
  20. Lebedeva E.V., Zakharov A.L., Mikhalev D.V. (2023). The Geysernaya River Alluvium (Kamchatka): Composition and Features of Formation. Dokl. Earth Sci. V. 513 (Suppl 1). P. 1–11. https://doi.org/10.1134/S1028334X23602432
  21. Leonov V.L., Grib E.N., Karpov G.A. et al. (1991). Caldera Uzon and the Valley of Geysers. In: Deistvuyushchie vulkany Kamchatki (Active volcanoes of Kamchatka). V. II. Moscow: Nauka (Publ.). С. 94–141. (in Russ.)
  22. Pinegina T.K., Delemen’ I.F., Droznin V.A. et al. (2008). Kamchatka Valley of Geysers after the catastrophe on 3 June 2007. Vestnik DVO RAN. № 1. P. 33–44. (in Russ.)
  23. Shevchenko A.V., Dvigalo V.N., Svirid I.Yu. (2018). Remote Studies of Geomorphological Processes at Volcanic Objects of Kamchatka. In: ХХХVI Plenum GK RAN: Vserossiiskaya nauchno-prakticheskaya konferentsiya s mezhdunarodnym uchastiyem “Geomorfologiya – nauka XXI veka”. Barnaul: AGU (Publ.). P. 403–410. (in Russ.)
  24. Sugrobov V.M., Sugrobova N.G., Droznin V.A. et al. (2009). Zhemchuzhina Kamchatki – Dolina Geizerov. Nauchno-populyarnyi ocherk, putevoditel’ (The Pearl of Kamchatka is the Valley of Geysers. Popular science essay, guide). Petropavlovsk-Kamchatsky: Kamchatpress (Publ.) 108 p. (in Russ.)
  25. Ustinova T.I. (1955). Kamchatskie geizery (Kamchatka geysers). Moscow: Geografgiz (Publ.). 120 p. (in Russ.)
  26. Zavadskaya A.V. (Ed.). (2015). Atlas doliny reki Geizernoi v Kronotskom zapovednike (Atlas of the valley of the River Geysernaya in Kronotsky Reserve). Moscow: KRASAND (Publ.). 88 p. (in Russ.)
  27. Zerkal’ O.V., Gvozdeva I.P., Frolova Yu.V. (2019). The development of landslide processes in the valley of the river Geysernaya. In: Geodinamicheskie protsessy i prirodnye katastrofy: tezisy dokladov III Vserossiiskoi nauchnoi konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem, g. Yuzhno-Sakhalinsk, 27–31 maya 2019 g. Yuzhno-Sakhalinsk: Institut morskoi geologii i geofiziki DVO RAN (Publ.). P. 138. (in Russ.)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Kamchatka Peninsula and the study area position

Download (469KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. The Geysernaya River longitudinal profile (middle and lower reaches) and the position of the studied sections of low terrace-like surfaces. The gray shading shows the areas named on the profile, the dotted line shows the extent of the low terrace-like surfaces

Download (216KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Basin of the lower and middle reaches of the Geysernaya River. (a) – Propagation of thermal fields. Dammed lakes: 1 – drained (2007–2014); 2 – existing since 2014; 3 – position of sections; 4 – watercourses; 5 – Troynoi waterfall; 6 – geysers Krepost’ and Pervenets; 7 – thermal fields. (б) – Areas of modern gravitational processes. Landslides: 1.1 – 2007, 1.2 – 2014; 2 – position of the buried stream bed of Vodopadny creek; 3 – position of sections

Download (545KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Lithological structure of the studied sections and their position above the Geysernaya river level. 1 – pebble-boulder material with blocks and poorly sorted sand and gravel filler; 2 – pebble-small boulder material; 3 – crushed stone-block material; 4 – interlayering of gravel-sand fractions; 5 – clayey sands; 6 – loamy to clayey material with the inclusions of debris, pebbles and small boulders; 7 – soil-pyroclastic cover; 8 – scree; 9 – horizons subjected to hydrothermal treatment; 10 – volcanogenic-lacustrine deposits of the geysernaya formation

Download (433KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Results of granulometric and mineralogical analyses. Conventional symbols for lithological columns – see fig. 4

Download (749KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. The positions of sections (rectangles) of the high floodplain (A and C) and the 4.5 m terrace (ДВ) at the point 737. Here and further, photos by E. Lebedeva

Download (658KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. The position of the section (rectangles) at the point 744: 1 – geyser Krepost’; 2 – sulfur mounds

Download (626KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Structure of the terrace at the point 055: debris flow deposits (II), overlying volcanogenic-lacustrine tuffs of the geysernaya formation (III) and overlain by slope material (I)

Download (321KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Position of section at the point 081 in the body of the debris flow dam (nearby Vodopadny creek mouth) cut through the Geysernaya River in 2007 (black arrow, fragments of the dam are limited by dotted lines)

Download (506KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Section of 7.5 m terrace at the Geysernaya River mouth (point 741). In the foreground (black arrow) is the Pervenets geysernaya

Download (613KB)
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».