Особенности геоморфологического строения фиордовых берегов приливных морей: На примере Кандалакшского залива Белого моря

В береговой зоне на сравнительно узкой полосе взаимодействуют литосфера, биосфера и гидросфера, создавая особую, сложную, чрезвычайно динамичную систему, принадлежащую одновременно и суше, и морю.

Береговая зона является объектом изучения многих наук: геоморфологии, гидробиологии, гидрохимии, геоботаники, гидрологии и других. Пристальный интерес, проявляемый к ней учеными различных специальностей, связан не только с уникальностью самого объекта исследований и стремлением к расширению теоретических знаний, но и с четким осознанием того, что рациональное использование природных ресурсов береговой зоны невозможно без ее подробного, а главное, — комплексного изучения.

Прорезанные узкими длинными заливами и окаймленные многочисленными островами берега западной части Белого моря во многом уникальны. Сильная изрезанность береговой линии обуславливает широкий набор различных рельефообразующих условий и мозаичность геоморфологического строения береговой зоны, характерные для фиардовых берегов. Кроме Кандалакшского залива фиардовые берега в пределах России встречаются только на северо-западном побережье п-ова Таймыр (Берег Харитона Лаптева) и арх. Норденшельда. Термин «фиард» был предложен для морфологически похожих на фиорды заливов низкогорного побережья Швеции, которые сформировались на периферии кристаллического щита, и отличаются от фиордов меньшими относительными высотами (Морская навигационно-географическая терминология, 1954; Каплин, 1962 и др.).

Естественнонаучные исследования на Белом море имеют богатую историю, начало которой было положено во второй половине XVIII века, когда на беломорских берегах работала экспедиция И. И. Лепехина (1762−1767) (Наумов, Федя ков, 1992). В XIX веке началось систематическое изучение Беломорья учеными различных специальностей: географами, биологами, геологами, океанологами. В 1882 году Санкт-Петербургским Обществом естествоиспытателей на Соловецких островах был основан первый на Белом море научный стационар. Среди исследователей Беломорского региона нельзя не упомянуть Ф.П.

Литке (1848), Бетлинга (1853), A.A. Иностранцева (1871,1872), Е. С Федорова (1904), П. В. Соколова и А. М. Шушкевича (1930), K.M. Дерюгина, и многих других. Крупные работы по изучению рыхлых отложений Мурманской области и Карелии были проведены М. А. Лавровой (1960, 1968).

Трудно перечислить все экспедиции и всех исследователей, внесших свой вклад в изучении Беломорского региона. В 1932 году на беломорских берегах начала работать экспедиция В. П. Зенковича (1938, 1939, 1941), уделяющая основное внимание особенностям геологического и геоморфологического строения малых губ.

Большой блок работ по комплексному геолого-геоморфологическому изучению Белого моря был выполнен в шестидесятые-семидисятые года сотрудниками института Океанологии АН СССР B.C. Медведевым, В. В. Калиненко, E.H. Невесским и др. В восьмидесятые года в беломорском регионе активно работала экспедиция ВСЕГЕИ под руководством М. А. Спиридонова.

Большинство геолого-геоморфологических работ по данному региону, за исключением ранних публикаций В. П. Зенковича и B.C. Медведева и отдельных более поздних работ других исследователей (Кошечкин, Чувардинский), посвящены изучению строения и истории развития дна Белого моря, но и в них отражен ряд ценных сведений и теоретических обобщений по береговой зоне.

Белое море, и в часности, его западные берега, — небольшой, казалось бы хорошо известный, но тем не менее один из интереснейших и перспективных объектов изучения геоморфологии морских берегов. Эти берега являются своеобразным полигоном, на котором учеными разных специальностей, в особенности — экологами и гидробиологами в течении нескольких десятилетий проводятся детальные исследования. Уникальные результаты иногда буквально «повисают в воздухе», так как большая часть ныне существующих классификаций охватывает более крупные формы рельефа, чем мозаика мелких, не всегда четко выраженных элементов, составляющих чрезвычайно разнородную береговую зону Кандалакшского залива Белого моря. В свою очередь, изучение структуры литоральных биоценозов может дать ключ к пониманию некоторых особенностей строения и развития абиотических элементов экосистемы. Значительная часть акватории и берегов Кандалакшского залива относится к разным типам охраняемых территорий, что позволяет изучать развитие береговой зоны при отсутствии антропогенной нагрузки.

Актуальность темы

определяется слабой изученностью рельефа и формирующих его процессов фиардовых приливных берегов.

Цели и задачи работы. Основной целью работы является исследование геоморфологии и процессов литодинамики на фиардовых берегах Белого моря. Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:

— исследование основных форм рельефа, встречающихся в береговой зоне Кандалакшского залива и выявление закономерностей их распределения;

— составление крупномасштабных геоморфологических карт на различные участки берегов;

— выявление условий и процессов формирования рельефа фиардовых приливных берегов;

— исследование динамики берегов и выявление взаимосвязей рельефа с флорой и фауной литорали.

Фактический материал. Для решения поставленных задач были привлечены результаты многолетних (1993;1998 гг.) полевых, судовых и стационарных наблюдений за строением и динамикой береговой зоны и побережья Белого моря. На первом этапе проводилось полевое обследование территории, крупномасштабное (1:25 000 — 1:10 000) геоморфологическое картографирование береговой зоны, изучение строения рыхлых отложений. Детальными геоморфологическими исследованиями были охвачены отдельные участки Кандалакшского, Поморского и Онежского берегов. Также велись полустационарные наблюдения за процессами ледового разноса, абразии и флотации на полигоне Беломорской биологической станции МГУ.

Кроме того, в диссертации широко используются опубликованные работы по данной проблематике и району исследований.

Научная новизна работы.

1. Получены новые данные о геоморфологическом строении фиардовых берегов приливных морей.

2. Впервые для региона проведен анализ различных агентов рельефооб-разования и их вклада в формирование побережья.

3. Предложена классификация малых губ и проливов Кандалакшского залива Белого моря.

4. Проведено подробное описание береговых форм рельефа приливного моря в условиях изрезанного фиардового приливного побережья Кандалакшского залива.

Практическое значение диссертации заключается в разработке методики комплексного изучения рельефа береговой зоны фиардового приливного моря, используемой при проведении учебной геолого-геоморфологической практики студентов кафедры геоморфологии и палеогеографии, а также сотрудниками Беломорской биологической станции МГУ и Кандалакшского Государственного заповедника в учебной и научной работе.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы опубликованы в серии статей и докладвыались на международном семинаре «Рациональное использование прибрежной зоны северных морей» в г. Кандалакше (1997, 1998 гг.), а также ряде конференций студентов и аспирантов МГУ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав текста, заключения и списка литературных источников (170). Работа содержит 162 стр. машинописного текста, 66 рисунков и 11 таблиц.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

По сравнению с фиордовыми, фиардовые и фиардово-шхерные берега встречаются значительно реже, расположены северном полушарии и большей частью принадлежат берегам бассейна Северного Ледовитого океана.

Для фиардов характерны многие признаки, по которым выделяют фиорды. Здесь и преобладание длины над шириной (коэффициент отношения ширины к длине для фиордов — 0,025 — 0,22, для фиардов — 0,06 — 0,23), и параллельность берегов, и наличие подводного порога и переуглубленных котловин, а также приуроченность к областям, подвергшимся четвертичному оледенению. Отличия между фиордами и фиардами обусловлены прежде всего разницей в амплитудах высот, характерных для горных (фиордовых) или низкогорных (фиардовых) стран. Например, только отдельные фиарды имеют трогообраз-ный поперечный профиль, и на фиардовых берегах практически не встречаются висячие долины, характерные для многих фиордов.

История изучения фиордовых побережий насчитывает более двух сотен лет, однако подробной общепринятой классификации фиордов и близких им типов заливов до сих пор не существует. Для крупномасштабного комплексного изучения береговой зоны выделение различных по морфометрическим характеристикам и гидродинамическим условиям заливов и проливов представляет большой интерес, так как позволяет оценить общие закономерности строения береговой зоны внутри одного типа заливов.

Для Белого моря характерно блоковое строение берегов и дна, и оно принадлежит к районам так называемой «клавишной тектоники». Наиболее ярко мозаичность строения кристаллического фундамента проявляется на западных берегах моря. По направлению неотектонических движений регион делится на две части — западный, относящийся к области поднятия и восточный, принадлежащий к области опускания земной коры. Наиболее высокие скорости неотектонического воздымания в пределах Белого моря (до 4,5 мм/год) наблюдаются в вершинной части Кандалакшского залива.

Распределение типов расчленения побережья связано с геологическими и тектоническими особенностями строения берегов Кандалакшского и Онежского заливов. В Кандалакшском заливе можно выделить несколько типов губ и проливов, в которых рельефообразующие условия имеют заметную общность, а также более мелких элементов рельефа фиардово-шхерного берега.

1. Типичные фиарды характеризуются прямолинейными, сравнительно слабо изрезанными, большей частью приглубыми берегами. Литораль в этих заливах узкая, редко превышает по ширине 20 м, на поверхности осушки преобладает грубообломочный материал, часто хорошо окатанный. Широкое распространение в пределах этих заливов имеют абразионные формы рельефа, валунно-глыбовые и глинистые бенчи, встречаются клифы. В верхней части береговой зоны на молодых морских террасах отмечается полоса приморских лугов, которая на берегах фиардов-заливов и фиардов-проливов не превышает 2−5 м. Марши даже в кутовых частях таких губ не получают широкого распространения, так как за редким исключением развитие марша здесь ограничивается террасами высотой 5−10 м, склонами холмов и выходами коренных пород. Маршевая и луговая растительность в таких заливах занимает переймы, сегменты молодых (N=1−2 м) морских террас и вершинные части неглубоко врезавшихся бухт. Наличие четкого, иногда двухъярусного валунного пояса свидетельствует о интенсивном ледовом переносе обломочного материала. Хорошо выраженные заливы и проливы этого типа заложились либо по литолого-геологическим границам, либо по крупным тектоническим нарушениям.

Береговая зона типичных фиардов практически повсеместно испытывает дефицит рыхлых наносов. В условиях узкой осушки и приглубого берега в сочетании с высокими скоростями приливных течений и сравнительно активной волновой переработкой продукты абразии и физического выветривания быстро выносятся за пределы литорали.

2. Фиардообразные заливы и проливы глубоко врезаны в сушу, с субпараллельными, но сильноизрезанными берегами, большей частью отмелыми. Ширина осушки в этой группе заливов и проливов существенно больше, чем в типичных фиардах, и в них формируются совершенно другие комплексы форм берегового рельефа. Берега фиардообразных заливов представляют собой чередование небольших губ и заливчиков, мысы которых опираются либо на выходы коренных пород, либо на скопления грубообломочного материала (фестончатое расчленение литорали). В целом фиардообразные губы характеризуются гораздо более спокойным гидрод и на м ически м режимом, чем типичные фиарды. В большинстве случаев заливы этой группы отделены от основной акватории моря не только мелководным подводным порогом, но и цепочкой островов. Заметно ослаблена по сравнению с типичными фиардами и релье-фообразующая деятельность припайных льдов. Но они все же оказывают определенное влияние на формирование поверхность осушки, о чем свидетельствует отсутствие слоистости в ваттовых отложениях и наличие валунного пояса. Валунный пояс хорошо выражен только на отдельных участках с наибольшей гидродинамической активностью. В средних частях мелких заливов и бухт он обычно распадается на цепочку отдельных валунов или вовсе исчезает. Тем не менее широкое распространение на берегах этой группы заливов имеют напорные валы в кутовых частях в местах впадения пресных водотоков. Ширина литорали в фиардообразных заливах и проливах колеблется от 10−15 м на мысах до 30−40 (редко 50 м) в бухтах средней части заливов и проливов, а в верховьях заливов может превышать 50−100 м. По сравнению с типичными фиардами в береговую зону фиардообразных заливов поступает большее количество рыхлых наносов, а в условиях относительно слабой волновой переработки тонкий материал, приносимый приливными течениями, осаждается и перераспределяется в пределах береговой зоны. В кутовых частях фиардообразных губ господствуют затишные гидродинамические условия, и при относительной равнинности прилегающей территории здесь формируются обширные марши. Береговая зона этого типа заливов подвержена существенным изменениям.

Помимо вытянутых губ иногда встречаются прямоугольные в плане фи-ардообразные заливы, ширина которых приблизительно равна длине. Эти губы имеют сложное строение дна, и на их акватории часто встречаются небольшие архипелаги, вытянутые вдоль губы, и как бы делящие ее на несколько частей (Порья, Тар, Палкина). Берега этих губ сравнительно мало изрезанны, и из-за значительной открытости на многих участках подвержены интенсивной волновой переработке.

3. Своеобразным строением обладают ковшовые губы, которые находятся под существенным влиянием волноприбойной переработки. Многие заливы этой группы образовались при причленении островов к первично-тектоническому берегу. Берега кутовых частей этих заливов прямолинейны и несут следы интенсивной волноприбойной переработки, зачастую не соответствующие современным гидродинамическим условиям. Определяющее влияние на формирование данного типа берега оказывают волноприбойная переработка и физическое выветривание. Песчано-алевритистая фракция на берегах такого типа практически повсеместно выносится за пределы береговой зоны, в которой формируются наклонные валунные бенчи, отшлифованные морем «бараньи лбы», а в волновой тени — постепенно растущие переймы. Между выступами коренных пород формируются узкие прислоненные осушки.

4. Существенная часть Карельского и Кандалакшского берегов относится к первично-тектоническому типу. Часто здесь вообще не образуется субгоризонтальной осушки, встречаются крупные отторженцы. Узкая осушная полоса практически везде образована грубообломочным материалом местных пород, среди которого, несмотря на интенсивную волновую переработку, много угловатых обломков, что свидетельствует о интенсивном физическом выветривании. Большая часть продуктов выветривания из береговой зоны удаляется припайным льдом и абразией.

В верховьях Кандалакшского залива есть небольшой участок, где приглу-бый берег, образованный южными отрогами Кандалакшских тундр осложнен многочисленными примкнувшими аккумулятивными формами. Здесь можно наблюдать чередование высоких (несколько десятков метров) береговых обрывов с нагромождениями валунно-глыбового материала у подножия и широких песчаных осушек, окаймляющих отмелые берега аккумулятивных форм.

5. Узкие проливы и морские пороги формируются преимущественно под воздействием приливно-отливных течений, достигающих здесь максимальных скоростей. Морские пороги образуются в сужениях проливов и губ при близком залегании коренных пород и значительных скоплениях грубообломочного материала, где массы приливно-отливных вод вынуждены проходить через мелководные узкости. Скорости течений в таких местах возрастают до нескольких метров в секунду. Приливно-отливные течения в порогах оказывают существенное эрозионное воздействие на берега и дно, а в отдельных случаях могут размывать берега, формируя береговые обрывы, чрезвычайно похожие на клифы, но имеющие другую природу. Такой обрыв можно наблюдать на материковом берегу Кривого порога, расположенного между о. Оленевским и п-овом.

Зеленый на входе в Чернореченскую губу. Литораль в пределах порогов сравнительно узкая (5−10 м), наклонная, с резким преобладанием грубообломочного материала.

В Кандалакшском заливе происходит повсеместная перестройка береговой зоны. На изрезанных берегах изменение очертаний береговой линии происходит непрерывно, практически повсеместно, хотя и не очень быстро. Следы такой перестройки хорошо выражены в рельефе. Это многочисленные перей-мы, связывающие острова с материком или друг с другом, лагуны различной степени изолированности, недавно образовавшиеся губы (губа Грязная) и т. д.

Причленение островов — широко и повсеместно распространенный в Кандалакшском заливе процесс. Многие длинные узкие мысы образованы из системы линейно вытянутых небольших островов, соединенных низкими, часто заболоченными переймами. Таковы мысы Зеленый (Карельский берег) и м. Клюкова (Кандалакшский берег). Многие крупные полуострова тоже, по-видимому, являются в прошлом островами: м. Кузакоцкий, возвышенная часть п-ова Ругозерского и т. д. Переймы, соединяющие эти полуострова с материком, низменные, заболоченные, часто с озерами, в придонных горизонтах которых прослеживается осолонение (Пантюлин и др., 1994).

В губах — типичных фиардах изменения береговой линии происходят в основном вследствие причленения островов друг к другу или к полуостровам. В фиардообразных заливах и проливах динамика берегов более разнообразна.

В береговой зоне Кандалакшского залива наблюдается четкая приуроченность различных литоральных сообществ к определенным формам рельефа. Так, основные водорослевые массы приурочены к валунному поясу и гру-бообломочным отложениям нижней литорали и сублиторали. Алевритисто-песчаные ватты заняты колониями пескожилов, а кутовые части губ — галофитовым маршем.

Таким образом, основные выводы работы можно кратко сформулировать в виде следующих положений:

1. Важнейшими особенностями литодинамики береговой зоны западного побережья Белого моря являются: дефицит наносовпреобладание материала, поступающего в результате абразии, над материалом, поступающим в береговую зону с твердым стогам рекзначительная роль физического выветривания при подготовке терригенного материалабольшая роль ледового разноса.

2. Среди заливов Белого моря выделяются следующие: типичные фиарды (Чупа-губа, Колвица, Княжая, Воронья) — фиардообразные заливы (Ругозерская, Чернореченская и др.) — ковшовые губы (Нищевская, Кузакоцкая). Большая часть прямоугольных в плане ковшовых губ образовалась в результате причленения островов к первично-тектоническим берегам. На побережье Кандалакшского залива преобладают фиардообразные заливы.

3. Все типичные фиарды западного побережья Белого моря заложились либо по крупным разломам, либо вдоль простирания геологических структур.

4. Береговая зона типичных фиардов, П-образных и ковшовых губ относительно стабильна, в то время как рельеф литорали вытянутых фиардообраз-ных заливов и шхер интенсивно изменяется — причленяются острова, замыкаются лагуны, перекрываются проливы, мелеют кутовые части заливов.

5. Рельеф литорали отличается значительной мозаичностью, особенности его динамики определяются положением конкретного участка относительно моря, типом расчленения берега, а также литологическим составом пород. Каждому типу берега соответствует определенный комплекс форм рельефа.

6. Геоморфологическое строение береговой зоны оказывает определяющее влияние на структуру литоральных биотопов. Среди мест с наибольшей биологической продуктивностью можно выделить следующие формы рельефа: валунный пояс, корги, мористая часть средней литорали, сложенная плохосор-тированными грубообломочными отложениями, а также марши в кутовых частях губ и вершинных частях бухтполоса галофитовой растительности в бережной части верхней и средней литорали фиардообразных губ и приморские луга сублиторали.