Известия РАН. Серия географическая, 2022, T. 86, № 6, стр. 933-945

ВВЕДЕНИЕ

Проблема изменения уровня Белого моря в голоцене остается актуальной и заключается в выявлении характера взаимодействия гляциоизостатических движений и эвстатических колебаний уровня Мирового океана. На отдельных участках побережья гляциоизостатические поднятия были более интенсивными, чем подъем уровня моря, поэтому они раньше переходили к континентальному режиму развития, и на них формировались морские террасы. Такие локальные различия обусловлены блоковым строением котловины Белого моря, образовавшейся на стыке Балтийского кристаллического щита и Русской плиты. Таким образом, тектоническое строение во многом контролировало тренды гляциоизостатических движений и изменения относительного уровня моря. Отсюда возникает необходимость проведения комплексных исследований на каждом отдельном участке побережья.

С конца XX в. на побережье Белого моря проводятся исследования донных отложений малых озер с целью реконструкции относительного перемещения береговой линии моря и изменений природно-климатических обстановок (Колька и др., 2013; Субетто и др., 2012.; Lunkka и др., 2012). Исследования проводятся методом изолированных бассейнов с использованием комплексного палеолимнологического анализа.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В июле 2014 г. в ходе комплексной экспедиции, базировавшейся на научно-исследовательском судне “Эколог” Института водных проблем Севера Карельского научного центра РАН, были проведены палеолимнологические и геоморфологические исследования в районе губы Конюхова на Онежском полуострове Белого моря (рис. 1).

Рис. 1.

Расположение разрезов донных отложений озер и болот побережья Губы Конюхова (а, б, в) и схема глубин оз. Конюховского (г) (черная точка – место отбора образцов). КОН – оз. Конюховское, СР – оз. Среднее, КАМ – оз. Каменное, БН – озеро без названия, ВМ 755 – скважина 755 на болоте Вензин Мох, ВМ 751 – скважина 751 на болоте Вензин Мох, БК265 – болото у оз. Каменное, БС765 – болото за оз. Среднее, Т760 – болото на морской террасе. Картографическая основа: https://www.google.ru/maps, https://yandex.ru/maps

Онежский полуостров расположен в южной части Белого моря, он разделяет Онежскую и Двинскую губу. Рельеф исследованной части полуострова представлен комплексом форм современной береговой зоны, голоценовыми морскими террасами и формами ледникового происхождения. Для реконструкции динамики береговой линии в послеледниковое время нами были изучены озера и болота на различных гипсометрических и геоморфологических уровнях.

Полевые работы. Полевые палеолимнологические исследования в районе губы Конюхова (к юго-западу от устья р. Летняя Золотица и одноименной деревни) включали рекогносцировку, определение высотного положения водоемов, выбор и визуальное обследование озер, уточнение отметок уреза воды и порогов стока, батиметрическую съемку (эхолот Lowrance LMS-480). Также выполнены отбор донных отложений выбранных озер русским торфяным буром с платформы и полевое литологическое описание.

Исследованы 4 озера (см. рис. 1в). Озеро Каменное (64.877° с.ш., 36.576° в.д.) с урезом воды 26.2 м над ур. м. состоит из нескольких котловин с максимальными глубинами около 14 м, в точке отбора образцов глубина составила 3 м. Озеро Среднее (64.887° с.ш., 36.549° в.д.) с урезом воды 17.1 м над ур. м. и максимальной глубиной около 16 м. Пробоотбор проводился с глубины 3.8 м в малом северо-восточном плесе озера, отделенном от основной акватории, заросшей макрофитами, перемычкой. Озеро без названия (64.887° с.ш., 36.566° в.д.) с урезом воды около 16 м над ур. м., максимальной глубиной около 7 м, и оз. Конюховское (64.882° с.ш., 36.586° в.д.) c урезoм воды 15.8 м над ур. м., максимальная глубина около 4.7 м, в месте отбора проб глубина составила около 4 м (см. рис. 1г).

Также изучены рельеф и отложения побережья. Для этого выполнены геоморфологическое профилирование прибрежных террас, а также ручное бурение и литолого-стратиграфическое описание отложений нескольких болот (Вензин Мох, болота за озерами Среднее и Каменное), расположенных на месте бывших заливов.

На побережье губы Конюхова было выделено три геоморфологических уровня (Леонтьев и др., 2015; Репкина и др., 2017): моренная равнина (24–30 м над ур. м.), преимущественно абразионная морская терраса (14–17.5 м над ур. м.), абразионно-аккумулятивная морская терраса (7–10 м над ур. м.).

Основным объектом настоящего исследования было выбрано оз. Конюховское, расположенное на абразионной террасе. Озеро вытянуто с СЗ на ЮВ на 1.4 км при средней ширине 0.22 км (максимальная – 0.37 км в ЮВ части). Средняя глубина составляет 2.3 м, максимальная – 4.7 м. Озерная котловина ледникового генезиса, занимает межморенное понижение. Согласно генетической классификации Ю.П. Пармузина (Пармузин, 1975) она относится к классу экзогенных котловин, типу гляциогенных котловин, подтипу моренных котловин. Берега сложены валунным материалом. ЮВ берег более низкий, торфянистый, примыкает к болоту Вензин Мох (17.5–19 м над ур. м.) с мощностью торфяной залежи до 1.8 м. На СЗ котловины в озеро впадает ручей, вытекающий из оз. Каменное. На северо-востоке котловины из озера вытекает ручей, впадающий в Белое море. Ручей прорезает проливную дельту (17 м над ур. м.), которая сформировалась в понижении бортов котловины во время трансгрессии Тапес (Репкина и др., 2017). Высота дельты над уровнем моря определяет положение порога стока озера (17 м над ур. м.), что выше современного уреза воды (15.8 над ур. м.).

Лабораторные работы. Анализ потерь при прокаливании (ППП) донных отложений озер Конюховского (550 и 950°С) и Среднего (550°С) и диатомовый анализ выполнены в Институте озероведения РАН. Радиоуглеродное датирование шести образцов донных отложений озера Конюховского выполнялось в ЦКП “Лаборатория радиоуглеродного датирования и электронной микроскопии” Института географии РАН и Центре изотопных исследований Университета Джорджии (США) (табл. 1). Полученные даты были калиброваны в программе OxCal с использованием калибровочной кривой IntCal 2020 (Ramsey and Lee, 2013; Reimer et al., 2020).

РЕЗУЛЬТАТЫ

В донных отложениях оз. Конюховского по литологическому составу выделены (рис. 2) следующие слои: 6.70–6.64 м – буровато-серый слоистый мелкозернистый глинистый песок, 6.64–6.55 м – темно-бурая детритовая слабоопесчаненная гиттия, 6.55–6.50 м – бурая однородная глинистая гиттия; 6.50–6.46 м – прослой грубой органики; 6.46–6.40 м – бурая однородная глинистая гиттия с прослоями органики; 6.40–5.70 м – серый глинистый алеврит; 5.70–5.46 м – переслаивание серой опесчаненной глины с бурыми органическими слоями; 5.46–5.34 м – бурая глинистая гиттия; 5.34–4.92 м – темно-бурая слоистая гиттия; 4.92–4.00 м – бурая однородная гиттия.

Рис. 2.

Литология донных отложений оз. Конюховского. Результаты радиоуглеродного датирования и определения потери массы при прокаливании.

Данные, полученные при определении потерь массы при прокаливании образцов донных отложений оз. Конюховского (см. рис. 2) при 550°С, демонстрируют достаточно резкие колебания по профилю разреза (в пределах от 1.5 до 54%), которые отражают содержание органического вещества и могут свидетельствовать о значительных изменениях биопродуктивности водоема и, соответственно, климатических параметров. Потери при прокаливании при 950°С не превышают 5%.

На основании смены литологического состава и изменения содержания органического вещества в донных отложениях выделены пять зон, характеризующих условия осадконакопления (см. рис. 2). В зоне 1, возможно соответствующей условиям приледникового водоема, отмечается минимальное содержание органики (~2–3% ППП при 550°С), а также карбонатного углерода (~1% ППП при 950°С). В зоне 2 оба показателя резко возрастают и достигают значений 44 и ~3% соответственно. Зона 3 – минимальные показатели с небольшими колебаниями (ППП при 550°С от 2 до 6%), что предположительно соответствует характеру осадконакопления в морских условиях. В зоне 4 в целом наблюдается увеличение обоих показателей (ППП при 550°С достигают 50%, ППП при 950°С ~4%), и в 5-ой зоне они относительно стабилизируются на этом уровне. Также в зоне 5 отмечаются разнонаправленные колебания значений ППП при 550°С и 950°С, в то время как в зонах 1–4 увеличения и уменьшения обоих показателей почти совпадают. В целом изменения значений потерь массы при прокаливании соответствуют смене литологического состава донных отложений.

Предварительные результаты диатомового анализа показали, что в верхней части серого алеврита и перекрывающей его опесчаненной глине в составе диатомовых комплексов преобладают морские и солоноватоводно-морские литоральные диатомеи Paralia sulcata, Grammatophora oceanica, Achnanthes brevipes. Отмечены также споры планктонных Chaetoceros spp. В отложениях бурой глинистой гиттии также многочисленны Paralia sulcata и Chaetoceros spp. Отмечается также резкое увеличение содержания мелкоклеточных солоноватоводных и пресноводных представителей семейства Fragilariaceae. В слоистой гиттии доминируют диатомеи Fragilariaceae spp. В нижней части однородной гиттии численность Fragilariaceae spp. сокращается, постепенно возрастает доля пресноводных диатомей (главным образом, Aulacoseira spp.) в составе диатомовых комплексов.

Результаты радиоуглеродного датирования шести образцов донных отложений оз. Конюховского (см. табл. 1, рис. 2) показали диапазон дат от 10 206–10 234 кал. л. н. в нижней части разреза (темно-бурая слабоопесчаненая детритовая гиттия) до 3701–3825 кал. л. н. в верхней части (бурая однородная гиттия). Для горизонта 5.70–5.46 м, в котором происходит переслаивание серой опесчаненной глины с бурыми органическими прослоями, отмечена инверсия дат (возраст 12 565–12 636 кал. л. н. в образце с глубины 5.53–5.52 м), которая не была включена в построенную глубинно-возрастную модель (рис. 3). В реконструкции также использованы ранее опубликованные результаты датирования отложений болот побережья губы Конюхова (Репкина и др., 2017).

Рис. 3.

Глубинно-возрастная модель донных отложений оз. Конюховского (OxCal v 4.4.4.). Красной точкой отмечена инверсия дат.

Донные отложения оз. Среднее (рис. 4) в нижней части представлены серым глинистым алевритом (глубины 6.0–5.5 м от поверхности озера), более плотным и вязким в основании керна. Выше лежит слой светло-бурой (5.5–5.43 м) и зеленовато-бурой грубодетритовой (5.43–5.35 м) гиттии. Верхняя часть разреза (5.35–4.2 м) сложена темно-бурой однородной гиттией. Общая мощность вскрытых отложений 1.8 м.

Рис. 4.

Литология донных отложений оз. Среднее и результаты определения потери массы при прокаливании.

Содержание органического вещества в алевритовых отложениях находится в диапазоне 0.8–5.1%. Постепенный рост от 1 до 5% отмечен в верхних 10 см осадка. В горизонте светло-бурой гиттии происходит значительное увеличение содержания органического вещества (17–22%). В горизонте грубодетритовой гиттии содержание органического вещества максимальное для всего разреза (47–50%). В замыкающей разрез гиттии содержание органического вещества составило 33–43%.

Вскрытая осадочная последовательность донных отложений оз. Каменное (рис. 5) представлена серым глинистым песком в нижней части разреза (вскрыто 6.89–6.87 м от поверхности озера), темно-бурой торфянистой гиттией (6.87–5.71 м), включающей горизонт темно-бурой детритовой гиттии (6.42–5.96 м), и бурой однородной гиттией в верхней части (5.71–3.10 м).

Рис. 5.

Строение разрезов донных отложений озер (данная работа) и болот (по (Репкина и др., 2017)) побережья губы Конюхова с литологической интерпретацией их генезиса.

В осадках озера без названия вскрыты зеленовато-серая гиттиевая опесчаненная глина (6.5–6.36 м), слоистая глинистая гиттия (6.36–5.89 м) с фрагментами древесины (6.23–6.25 м), темно-бурая однородная гиттия (5.89–5.5 м), торфянистая гиттия (5.5–5.35 м), серая глинистая гиттия (5.35–4.47 м) с серыми алевритовыми прослоями (5.05–5.24 м), бурая слоистая гиттия (4.47–4.37 м), темно-бурая однородная гиттия (4.37–3.8 м).

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Результаты, полученные в этом исследовании, позволяют реконструировать изменения относительного уровня Белого моря в северо-западной части Онежского полуострова в районе губы Конюхова (см. рис. 5, 6).

Рис. 6.

Перемещение относительного уровня моря в губе Конюхова.

Литологическая последовательность донных отложений оз. Конюховского в целом может рассматриваться как аналог последовательности фаций донных отложений, выделенных на южном побережье Кольского полуострова (Колька и др., 2013): отложения приледникового озера – мелкозернистый глинистый песок (фация I), отложения переходной зоны от приледникового озера к морским – детритовая и глинистая гиттия (фация II), морские осадки – алеврит и глинистая гиттия (фация III), переходные от морских к современным озерным – слоистая гиттия (фация IV) и современные озерные – гиттия (фация V). Донные отложения оз. Среднего, находящегося на сходных высотных отметках, по литологическому составу и содержанию органического вещества могут быть сопоставлены с отложениями оз. Конюховского: алеврит (фация III), детритовая глинистая гиттия (возможно, фация IV) и однородная гиттия (фация V). Осадки озера без названия по литологическому составу также в целом соответствуют рассматриваемой последовательности фаций: глина (фация I), однородная и торфянистая гиттия (фация II), глинистая гиттия с алевритовыми прослоями (фация III), слоистая гиттия (фация IV), однородная гиттия (фация V).

На заключительной стадии деградации Фенноскандинавского ледникового щита произошло событие, получившее название позднеледниковой трансгрессии. В Кандалакшском заливе Белого моря оно датируется 13.5–11.5 кал. л. н. (Колька и др., 2013; Колька, Корсакова, 2017). В то время бассейн Белого моря представлял собой обширный пресноводный водоем (Колька, Корсакова, 2017; Невесский и др., 1977; Zaretskaya et al., 2021). Донные отложения, формировавшиеся в этот период, представлены на северном побережье Кандалакшского залива преимущественно неслоистыми или ленточными глинами, слоистыми разнозернистыми песками (Колька и др., 2013), на юго-восточном побережье Белого моря – алевритами и песками (Кошечкин, 1979; Репкина и др., 2017; Шилова и др., 2019; Zaretskaya et al., 2021), а на Соловецких островах – опесчаненными глинами и разнозернистыми песками (Субетто и др., 2012). Слоистые мелкозернистые глинистые пески в подошве колонки из оз. Конюховского (см. рис. 2) вероятно также накопились во время позднеледниковой трансгрессии.

К осадкам позднеледниковой трансгрессии можно отнести также суглинистые пески и опесчаненные суглинки, залегающие в болотах около оз. Каменное (29.4 м над ур. м.) и Среднее (24.8 м над ур. м.) под торфом с возрастом подошвы ~9.5 и 8.5–8.4 тыс. кал. л. н. соответственно (см. табл. 1, рис. 5, 6).

Детритовая гиттия (~10.2 тыс. кал. л. н.), перекрывающая пески в подошве колонки из оз. Конюховского (см. рис. 2), маркирует переход от относительно глубоководных условий к обстановкам изолированного или более мелководного бассейна. Аналогичные осадки, залегающие выше раннеголоценовых минерагенных отложений, представлены в регионе довольно широко (Колька и др., 2013; Субетто и др., 2012). Можно предположить, что относительный уровень моря был близок к порогу стока оз. Конюховского (17.0 м). Фаза изолированного озера/мелководного бассейна продолжалась около 2000 лет (см. рис. 2, 5).

Следующие значимые изменения в литологии донных отложений оз. Конюховского произошли позже – ~9.0–8.8 тыс. кал. л. н., когда детритовая гиттия замещается глинистой гиттией, а затем глинистым алевритом (см. табл. 1, рис. 2). Подобные изменения в литологии, фиксирующие замещение органогенных отложений (гитии, торфа) на минерагенные (алевриты, глинистые алевриты, глинистые гиттии) часто встречаются в регионе и указывают на начало трансгрессии Тапес. Об установлении морских условий свидетельствуют также результаты диатомового анализа (см. рис. 2). Относительный уровень моря в это время был выше порога стока оз. Конюховского. Максимальный уровень трансгрессии, вероятно, не был выше 18.5 м над ур. м., поскольку в южной котловине палеозалива Вензин Мох с порогом стока ~18.5 м над ур. м., осушенной не позднее ~8.3–8.2 тыс. кал. л. н. (скважина 751 в табл. 1, на рис. 5, 6) морские трансгрессивные отложения не зафиксированы (Репкина и др., 2020).

На изучаемом участке трансгрессия Тапес проходила в интервале времени от ~9.0–8.8 до ~6.2 тыс. кал. л. н. В разрезе донных отложений оз. Конюховского глинистый алеврит, начиная с глубины 5.7 м от поверхности озера, перекрывается опесчаненной глиной с бурыми органическими прослоями и бурой глинистой гиттией. Cоответственно наблюдается увеличение потерь массы при прокаливании для образцов из этих горизонтов. Вероятно, это свидетельствует об уменьшении глубин и более активном поступлении органического материала с водосбора, предшествовавших началу изоляции водоема. На наш взгляд, последнее может объяснять инверсию полученной для этого горизонта радиоуглеродной даты ~12.6 тыс. кал. л. н. (см. табл. 1, рис. 2).

После ~7.5–7.4 тыс. кал. л. н. (см. табл. 1, рис. 2) происходит смена типа донных отложений в оз. Конюховском: поверх глинистой гиттии начинает формироваться слоистая гиттия, что указывает на постепенную изоляцию озера от моря. Образование слоистых отложений в целом характерно для этапа изоляции от морского бассейна (Колька, Корсакова 2017; Corner and Haugane, 1993; Kjemperud, 1986). Об установлении переходных, нестабильных обстановок свидетельствует доминирование в составе диатомовых комплексов мелкоклеточных диатомей семейства Fragilariaceae, обладающих широкой экологической валентностью и способностью быстро адаптироваться к меняющимся условиям среды (Lie et al., 1983; Stabell, 1985). ППП (550°C) в слоистой гиттии достигают 50%, тогда как в глинистом алеврите составили всего 2–6%, что указывает на повышение роли автохтонного органического вещества в осадконакоплении.

Начало формирования типичных озерных отложений – гиттии (~6.9–6.8 тыс. кал. л. н.) – маркирует завершение изоляции оз. Конюховского. В это время уровень моря опустился ниже порога стока (около 17.0 м над ур. м.), о чем свидетельствует увеличение доли пресноводных диатомей в составе диатомовых комплексов. Ранее установлено (Репкина и др., 2020), что северная котловина палеозалива Вензин Мох с порогом стока около 17.5 м над ур. м. (скважина 755 в табл. 1, на рис. 5, 6) ~6.3–6.2 тыс. кал. л. н. находилась на стадии отчленения от моря. Диатомовые комплексы из осадков, подстилающих датированный горизонт, характерны для обмелевшего морского залива с соленостью, пониженной вследствие приближающейся изоляции. Различия в оценке возраста изоляции водоемов могут быть связаны с возможной погрешностью в определении высоты порога стока болота.

Дальнейшее понижение относительного уровня моря было более плавным: в период с ~6.3–6.2 (скважина 755 в табл. 1 и на рис. 6) до ~2.1 тыс. кал. л. н. (скважина 760 в табл. 1 и на рис. 6) он понизился с ~17.5 до ~6 м над ур. м., что позволяет оценить скорость регрессии в 0.28 см/год. Понижение до современного уровня проходило с близкой скоростью (Репкина и др., 2017).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На побережье губы Конюхова выделено три геоморфологических уровня: моренная равнина, испытавшая влияние позднеледниковой трансгрессии (24–30 м над ур. м.), преимущественно абразионная морская терраса, образовавшаяся в период трансгрессии среднего голоцена (14–17.5 м над ур. м.), абразионно-аккумулятивная морская терраса, сформировавшаяся во время регрессии позднего голоцена (7–10 м над ур. м.).

Озеро Конюховское первый раз отделилось от моря (приледникового бассейна) ~10.2 тыс. кал. л. н. и, вероятно, представляло собой водоем лагунного типа. Во время трансгрессии Тапес, позже ~9.0–8.8 тыс. кал. л. н., уровень моря поднимался на 2–3 м, и морские условия в котловине озера восстановились. Окончательно озеро отделилось от моря ~6.9–6.8 тыс. кал. л. н.

Позднеледниковая трансгрессия достигала, вероятно, ~30 м над ур. м. Во время регрессии раннего голоцена относительный уровень моря стал ниже порога стока оз. Конюховского (17.0 м над ур. м.) не позднее ~10.2 тыс. кал. л. н. Трансгрессия Тапес с подъемом уровня не ниже 17.0, но не выше 18.5 м над ур. м., проходила в интервале времени от ~9.0–8.8 до ~6.2 тыс. кал. л. н. В ходе последующей регрессии не позже ~2.1 тыс. кал. л. н. относительный уровень моря достиг ~6 м.