Морфодинамика берегов Белого моря в позднеледниковье-голоцене как модель эволюции береговой зоны гляциальных шельфов (РФФИ)НИР

Morphodynamics of the coasts of the White Sea in the Late Glacial-Holocene as a model for the evolution of the coastal zone of the glacial shelves

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Морфодинамика берегов Белого моря в позднеледниковье-голоцене как модель эволюции береговой зоны гляциальных шельфов
Результаты этапа: 1. Собраны и систематизированы опубликованные и фондовые материалы по тематике проекта, в том числе - картографические, дистанционные, геолого-геоморфологические и гидрометеорологические материалы по акватории и побережью Белого моря. 2. На берегах наиболее распространенных в Беломорском регионе генетических типов (фиардово-шхерных, абразионных и аккумулятивных) выбраны ключевые участки, характеризующие обстановки морфолитогенеза современной береговой зоны и различные сценарии эволюции берегов гляциальных шельфов в позднеледниковье-голоцене. Участки отличаются темпами восходящих движений, волновой активностью и экспозицией берега к преобладающему волнению, амплитудой приливных колебаний. 3. Новые фактические данные о динамике берегов и обстановках морфолитогенеза береговой зоны получены в результате полевых работ на Карельском, Кандалакшском и Зимнем берегах Белого моря. Также привлечены оригинальные данные, полученные участниками проекта на Карельском и Летнем берегах Белого моря. 3.1. На фиардово-шхерных берегах выявлены три основных типа морфолитодинамических обстановок и сценария развития берега, характерных для прямолинейных скалистых берегов, «моренных» берегов с изрезанной береговой линией, берегов удлиненных проливов [Репкина и др., 2019а]. В 2019 г. исследования выполнены на трех участках. 3. 1.1. Пролив Великая Салма. По данным тахеометрической и БПЛА съемок и эхолотных промеров составлена совмещенная ЦМР побережья и дна пролива, включая акваторию полуотчлененного водоема (озера Кисло-Сладкого). Выполнено геоморфологическое картографирование (масштаб 1:1000 – 1:5000) и гранулометрический анализ донных осадков, наносов береговой зоны и поднятых террас. Установлено, что подводный рельеф фиардово-шхерных побережий, традиционно считавшихся мало измененными морем, испытывает в береговой зоне значимую переработку, признаками которой являются резкое изменение морфологических характеристик и состава наносов. Показано, что в условиях поднятия побережья со скоростью 1–1.5 мм/год, ослабленного волнового воздействия (средняя высота волн менее 0.5 м) и амплитуды приливов 1.8-2.2 м формирование береговых аккумулятивных форм сокращает продолжительность стадии изоляции заливов от моря на 100-150 лет [Репкина и др., 2019а, Repkina et al., 2019, Repkina, Krasnova, Entin, 2019]. Для заверки выводов и получения сведений об изменении обстановок морфолитогенеза отчленяющихся проливов выполнено бурение донных отложений озера Кисло-Сладкого, отобраны образы на гранулометрический, диатомовый и радиоизотопный анализы. В акватории озера установлены седиментационные ловушки. На берегу пролива Великая Салма продолжены стационарные наблюдения за ритмикой волновых и неволновых процессов морфолитогенеза. 3.1.2. На о. Тонисоар выполнено геоморфологическое профилирование и картографирование, составлена карта морфодинамики берегов масштаба 1:5000, выявлены ритмы развития берега продолжительностью ~0.3 тыс. лет, обусловленные изменением конфигурации берегов за счет относительного поднятия острова и примыкающего мелководья и образования песчаных и галечных кос и береговых валов [Репкина и др., 2019в]. 3.1.3. На полуострове Турьем по данным геоморфологического профилирования и картографирования (масштаб 1:50000), литостратиграфического описания, диатомового и радиоуглеродного анализов отложений чехла террас, составлена карта морфодинамики берегов в голоцене, подтверждено положение верхней морской границы (90-100 м), выявлены временные интервалы изменения обстановок морфолитогенеза (~8.6 и ~6 тыс.кал.л.н.), совпадающие с ритмикой ледовитости акватории по [Новичкова, 2008]. Большие, чем на примыкающем побережье [Колька и др., 2013], скорости относительного поднятия полуострова (~6−7 мм/год за последние 3.5−4 тыс. лет) подтверждают блоковый характер движений [Яковлева, Репкина, 2019, Яковлева и др., 2019, Yakovleva, Repkina, 2019]. 3.2. Аккумулятивные и абразионные берега. 3.2.1. На четырех участках восточного побережья пролива Горло изучена современная и голоценовая динамика берегов. По данным съемки с помощью БПЛА и DGPS составлены ЦММ участков. Изучен состав наносов береговой зоны. Проведена генетическая типизация берегов. Созданы схемы морфодинамики участков (масштаб 1:25000 - 1:50000). Сопоставление разновременных картографических и дистанционных материалов (в ряде случаев дополнены эхолотными промерами) выявило тенденцию к размыву абразионных берегов и голоценовых аккумулятивных форм. Скорость отступания берега (<1 - 2.4 м/год) зависит от распределения волновой нагрузки, контролируемой положением подводных моренных построек, и литологии береговых уступов. Современные аккумулятивные (устойчивые) берега приурочены к устьям рек и зоне конвергенции потоков наносов [Lugovoy, Repkina, 2019]. Выполнены литостратиграфический, диатомовый и радиоуглеродный анализы осадочного чехла террас. Распространение голоценовых морских отложений прослежено по данным диатомового анализа до абсолютных отметок 4 м, а по морфологическим данным – от 4 до 7 м. Кинематика относительного уровня моря – его повышение (~8.5 - ~6.3 тыс. (14С) л.н.), стабилизация или незначительные колебания на отметках 3,5–4,0 м (~6.3 - ~3 тыс. (14С) л.н.), а затем медленное понижение [Shilova, Zaretskaya, Repkina, 2019, Шилова, Зарецкая, Репкина, 2019а, б], позволяют предположить наличие незначительной позднеголоценовой трансгрессии или колебательных движений побережья, расположенного в краевой зоне последнего оледенения [Репкина и др.. 2019б]. Перестройка морфолитодинамических систем происходила в начале среднего и в середине позднего голоцена. 3.2.2. На западном побережье Унской губы берег, начиная с ~8.5-8.4 кал.т. л.н., развивается по аккумулятивному сценарию. Комплекс крупных береговых форм (17х5 км) сформировался в условиях колебаний относительного уровня моря на отметках 7.5-10.5 м н.у.м. (~8-5 кал.т.л.н.), а затем (~5 - 2.5-2.3 кал.т.л.н.) его понижения до ~5 м н.у.м. со скоростью ~1.3 мм/год. После ~6.4-6.2 кал.т. л.н. объемы аккумуляции резко возросли благодаря увеличению продолжительности безледного периода, и, вероятно, интенсивности воздействия волн. После ~2.5-2.3 кал.т. л.н. гидродинамические условия развития берега резко изменились и стали близки современным; произошел размыв древних генераций кос, а объемы аккумуляции заметно уменьшились; средняя скорость относительного поднятия составила ~1.9 мм/год [Репкина и др., г-е, Перетрухина и др., 2019]. Таким образом, выявлены: 1) унаследованность генетического типа берега ключевых участков с начала среднего голоцена; на современном этапе часть аккумулятивных форм испытывает размыв; 2) асинхронность развития берегов ключевых участков в голоцене, обусловленная сочетанием режима вертикальных движений, региональных климатических трендов позднеледниковья-голоцена и локальных гидродинамических условий. 4. Определен состав базы данных, характеризующей типичные обстановки морфолитогенеза береговой зоны ключевых участков. База данных будет содержать информацию о: 1) названии, географическом положении и координатах участков; 2) типе развития побережья; 3) скорости изменения относительного уровня моря; 4) литологическом составе, микропалеонтологических характеристиках и возрасте отложений, а также 5) схемы морфодинамики участков, разрезы и профили; 6) ссылки на публикации.
2 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Морфодинамика берегов Белого моря в позднеледниковье-голоцене как модель эволюции береговой зоны гляциальных шельфов
Результаты этапа: 1. Для ключевых участков побережий Зимнего и Летнего берегов Белого моря в рамках организации полевых работ собраны и проанализированы данные дистанционного зондирования, детальные топографические карты, опубликованные и фондовые геолого-геофизические и гидрометеорологические данные. 2. На трех ключевых участках (Зимний и Летний берега Белого моря, палеопролив между Двинским и Онежским заливами) получены новые фактические данные о строении рельефа и отложений береговой зоны в голоцене. Выполнены маршрутные геоморфологические исследования, геоморфологическое и георадарное профилирование, тахеометрическая и БПЛА съемка, эхолотные промеры котловин остаточных озёр в пределах палеопроливов, ручное бурение отложений голоценовых террас, котловина палеопроливов и остаточных озёр. 3. На ключевом участке Карельского берега Белого моря продолжены полустационарные наблюдения за процессами морфодинамики современной береговой зоны. В 2020 г. работы были направлены на оценку сезонной динамики современного осадконакопления в отчленяющихся от моря проливах. 4. Разработана концептуальная модель информационной системы «WSHC» (White Sea Holocene Coast), характеризующей обстановки морфолитогенеза береговой зоны ключевых участков в настоящее время и в голоцене. Предложено использование трёхуровневой архитектуры, включающей уровни данных, логики и представления. Разработаны таблицы-классификаторы базы данных; для хранения информации выбрано ПО MySQL. Разработаны технологические параметры уровня логики. Разработаны требования к клиентскому приложению. 5. На основании данных о морфологии, строении, микропалеонтологических характеристик и возрасте отложений древних береговых линий установлены темпы изменения относительного уровня моря на северо-западном (Репкина и др., 2020) и юго-восточном (Kublitskiy, Repkina, Leontiev et al., 2020) берегах Онежского п-ова, юго-восточном берегу пролива Горло (Zaretskaya, Ribalko, Repkina et al., 2020), а также на одном из участков Карельского берега Белого моря (Repkina et al., 2020; Shilova et al., 2020). Выявлены этапы унаследованного развития и резкой смены морфодинамических обстановок в береговой зоне участков. 6. На примере западного побережья Унской губы Белого моря создана качественная модель эволюции аккумулятивного берега, развивающегося в условиях слабого поднятия и высокой волновой активности; прослежены взаимосвязи между развитием берега и его заселением представителями Беломорской морской культуры (Репкина, Беличенко, Яковлева, 2020; Беличенко, Репкина, Зарецкая, 2020). 7. Установлено, что реакция берегов Белого моря на глобальные климатические события не была одновременной и зависела от условий конкретного участка берега (морфология подводного берегового склона, скорость послеледникового поднятия, ветро-волновой режим).
3 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Морфодинамика берегов Белого моря в позднеледниковье-голоцене как модель эволюции береговой зоны гляциальных шельфов
Результаты этапа: 1) Выполнен сбор и анализ фактических данных на ключевых участках Карельского (район ББС МГУ), Летнего (между устьями рек Яреньга и Лопшеньга) и Зимнего (от устья р. Майды до устья р. Койды) берегов Белого моря. На ключевых участках: 1.1. По данным съемки БПЛА и DGPS и топографических карт созданы ЦММ и ЦМР; 1.2. Проведено геоморфологическое профилирование и картографирование в крупных масштабах; 1.3. Выполнено литолого-стратиграфическое описание отложений современной береговой зоны и поднятых морских террас; 1.4. Охарактеризованы типичные обстановки морфолитогенеза современной береговой зоны; 1.5. Выявлены поднятые береговые линии, отобраны образцы для определения их возраста (методом радиоуглеродного датирования) и обстановок формирования (микропалеонтологическими и геохимическими методами); 1.6. Собраны геолого-геоморфологические данные для реконструкции хода относительного уровня моря; 1.7. Намечена последовательность изменения обстановок морфолитогенеза береговой зоны в зависимости от режима основных гидрометеорологических факторов, изменения относительного уровня моря, климатических трендов и тектонических тенденций позднеледниковья-голоцена. На Карельском берегу Белого моря продолжены стационарные наблюдений за морфолитогенезом фиардово-шхерных берегов. 2) Завершены аналитические исследований (диатомовый, гранулометрический и радиоуглеродный анализы) голоценовых отложений северо-восточного побережья Онежского п-ова, а также геохимических исследования голоценовых отложений северо-восточного побережья Горла Белого моря. По микропалеонтологическим и геохимическим индикаторам выявлены два трансгрессивных этапа (средне- и позднеголоценовый), разделенных незначительным понижением относительного уровня моря. 3) На основе анализ и обобщение новых фактических данных создана качественная модель эволюции фиардово-шхерных берегов. Модель апробирована на всероссийских конференциях, а также изложена в статье для журнала Quaternary International (сдана в печать). 4) Результаты работ по проекту представлены на трех конференциях, опубликованы в высокорейтинговых журналах (1), а также подготовлены (4) к изданию в рецензируемых журналах (принята к печати - 2; сданы в печать - 2). По результатам проекта создан открытый геоинформационный ресурс.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".