Специфика формирования рельефа и рыхлых отложений в экосистеме береговой зоны приливных ледовитых морей (на примере Северного Охотоморья)

Примагаданская часть Северного Охотоморья — от п--‐ова Хмитевского до п--‐ова Пьяги--‐ на — отличается от обширных участков, прилегающих с запада и северо--‐востока, значитель--‐ но большей изрезанностью береговой линии со многими заливами, бухтами, полуостровами и островами (рис. 1). Изолированность заливов и бухт от прямого воздействия длиннопери--‐ одных волн открытого моря придаёт некоторую специфику проявлению процессов форми--‐ рования рельефа и рыхлых отложений в береговой зоне1. Это же определяет несколько иной характер участия в таких процессах ледового покрова. И вдобавок ко всему, на дина--‐ мику как чисто волновых процессов формирования рельефа и рыхлых отложений, так и с участием ледового покрова накладываются периодические изменения уровня моря вслед--‐ ствие действия приливно--‐отливных сил. Здесь преобладают неправильные полусуточные (в Тауйской губе) и неправильные суточные (у п--‐ова Кони) приливы с максимальной амплиту--‐ дой до 5 м и более [2]. Специфика морфолитогенеза в береговой зоне приливных ледовитых морей очень слабо отражена в фундаментальных трудах, посвящённых рельефу морских бе--‐ регов [1, 3, 4].

Рис. 1. Типичная для середины зимы ледовая обстановка в Северном Охотоморье (снимок 31 января 2007 г.). Наблюдается: битый лёд, дрейфующий к западу в открытом море; оторвавшиеся от берега крупные ледовые поля в Тауйской губе; стационарный припай в заливах Мотыклейский, Одян, в бух--‐ тах Гертнера, Нагаева, Окса и в западной части Амахтонского залива вблизи устья р. Тауй

Как показали многолетние полевые и дистанционные исследования с использовани--‐ ем аэроснимков и космоснимков с разрешением около 1 м из интернет--‐сервисов Google Earth и SASPlanet, формирование рельефа и рыхлых отложений (морфолитогенез) в берего--‐ вой зоне Примагаданья происходит под действием абразионной волноприбойной деятель--‐ ности моря; береговых склоновых процессов с участием криогенеза, провоцируемых абра--‐ зией; ледового торошения и ледового разноса обломочного материала; тектонических дви--‐ жений; сейсмичности, цунами и др. В данной статье из--‐за лимита её объема рассмотрены преимущественно процессы морфолитогенеза с участием подвижного, вследствие действия приливных сил, ледового покрова. Другим их вариантам посвящены иные публикации: гото--‐ вые [5--‐9] и планируемые.

Динамика ледового покрова

Бухты Примагаданья — Нагаева, Гертнера, Веселая, Батарейная, Светлая, Островная, Окса и др. — до 6--‐7 месяцев в году (с ноября--‐декабря по апрель--‐май) покрыты ледовым припаем, достигающим к концу зимы толщины 1--‐1,5 м (рис. 1). При этом на акваториях Тауй--‐ ской губы и всего Охотского моря ледовая обстановка более динамична. Там преобладает дрейф крупных (размерами в десятки и первые сотни километров) ледовых полей, сменяю--‐ щийся в суровые зимы на некоторое время (месяц--‐два) их остановками, смерзанием в еди--‐ ный массив и примерзанием к берегам [2]. Под действием штормов, особенно в начале и в конце зимы, дрейф возобновляется. Разрушение припая в бухтах происходит обычно не за счёт его таяния на месте, как в закрытых водоёмах, а посредством отрыва от берега и выноса в открытое море. Это случается — без экстремальных ветровых и иных воздействий — чаще всего в первой, второй, а иногда и в третьей декадах мая, когда толщина льда становится меньше 1 м, а приливные трещины--‐шарниры перестают смерзаться даже ночью.

Ветро--‐волновые воздействия на припай существенно более эффективны — вплоть до его частого разрушения и выноса — в более открытых бухтах: Гертнера, Батарейной, Остров--‐ ной, чем в почти бутылковидной в плане бух. Нагаева. При этом ветровые волны в бух. Нага--‐ ева имеют меньший период, нежели в бух. Гертнера. Роль фильтра, не пропускающего длиннопериодные волны, играет зауженный вход в бух. Нагаева. Вдоль кромки припая всех бухт — на контакте его с дрейфующими льдами — возникают ветро--‐волновые трещины, раз--‐ водья и зоны торосов.

В мелководной бух. Гертнера на литорали, шириной до 1,5 км, припай разбит систе--‐ мой приливных трещин, исполняющих роль шарниров при приливно--‐отливных колебаниях уровня моря с переменной в течение лунного цикла амплитудой с максимумом до 5 м Они периодически подновляются и вновь залечиваются молодым вертикальнополосчатым льдом (рис. 2). Число трещин--‐шарниров на литорали возрастает — с ростом толщины припая и его жёсткости — до 10 и более штук. В бух. Нагаева этот процесс менее выражен из--‐за бόльших глубин и меньшей ширины литорали; а также из--‐за заклинивания припая причала--‐ ми, 300--‐метровым каменным молом, затонувшими судами и узким входом в бухту.

Рис. 2. Приливно--‐отливная шарнирная трещина в бух. Нагаева (17 февраля 2008 г.), залечивающаяся вертикальнополосчатым льдом в промежутках между высокоамплитудными верти--‐ кальными ледовыми подвижками

Ледовое торошение

Зимой на урезе воды образуется береговая ледо--‐ вая терраса с толщиной льда приближающейся к макси--‐ мальной амплитуде приливных колебаний (рис. 3, 4). Она отличается от остальной части припая (который находит--‐ ся на плаву и имеет толщину до 1--‐1,5 м) тем, что пример--‐ зает к берегу и совершенно неподвижна, в отличие от примыкающей к ней динамичной ча--‐ сти припая, испытывающей регулярные перемещения по вертикали вследствие приливных колебаний и эпизодические — по горизонтали — под действием торошения, и отделена от неё системой трещин, регулярно подновляемых и вновь смерзающихся.

Рис. 3 Береговые торосы и береговая ледовая терраса в бух. Нагаева: 1 — низкая на отлогом пляже восточного берега; 2 — более высокая на приглубом северном берегу (4 марта 2010 г.)

Больше толщина береговой ледовой террасы на приглубых берегах, как на склоне волнолома в бух. Нагаева (рис. 4 б ), меньше — на отмелых, как на пляже её восточного бере--‐ га (рис. 3 , 4 а ). Береговая терраса защищает пляж от торошения подвижным вследствие при--‐ ливных колебаний и волновых воздействий ледовым припаем (рис. 3, 5 в ) и принимает на свою поверхность весь склоновый обломочный материал, смещающийся с берега, как это видно на рис. 4 а .

Рис. 4. Разрушающаяся весной береговая ледовая терраса: а — на отлогом пляже восточного берега бух. Нагаева (11 мая 2008 г.); б — на склоне волнолома у южного берега той же бухты (13 мая 2007 г.)

Рис. 5. Одна из многочисленных звёздчатых трещин ( а ), возникающих на поверхности припая в лито--‐ ральной зоне при его «насаживании» в отливы на выступающие над поверхностью морского дна камни (снимок 21 декабря 2003 г.); «звёздчатый» торос ( б ), выросший из звёздчатой трещины над крупным камнем при увеличении к концу зимы толщины льда (25 апреля 2009 г.); многочисленные звёздчатые торосы (мелкие точки), береговые торосы и береговая ледовая терраса у входного мыса в зал. Одян в начале зимы ( в ); крупный звёздчатый торос ( г ), образующийся над взорвавшимся в 1947 г. и затонувшим в бух. Нагаева пароходом «Выборг»

В большей мере ледовое торошение воздействует на берега открытых акваторий и особенно на мысах, чем в закрытых от ветров бухтах. Результат торошения подвижными ле--‐ довыми полями хорошо выражен в виде высокой степени окатанности глыб на фронтальном уступе палеосейсмообвала Восточный--‐0,3 (мыс Восточный, рис. 6).

Рис. 6. Окатанные в результате волноприбойной деятельности и ледового торошения глыбы на фрон--‐ тальном уступе палеосейсмообвала Восточный--‐0,3 (возрастом более 2 тыс. лет [9]), сложенного ост--‐ роугольными глыбами и щебнем. Ч--‐7 — палеосейсмообвал Чёрный--‐7 на северном берегу бух. Герт--‐ нера

Весной при разрушении ледовой террасы образуются большей частью изометричные по форме «микроайсберги» высотой на примагаданском участке до 5 м. Нередко в мае и июне в очистившиеся уже ото льда магаданские бухты ветры и течения заносят «чужой» би--‐ тый лед, источник которого — север Охотского моря (рис. 7). Там в Гижигинской и Пенжин--‐ ской губах амплитуда приливных колебаний достигает наибольшей величины для Тихого океана — 9,6--‐и 12,9 м. Соответственно этому и высота пенжинских «микроайсбергов» может

превышать 12 м.

Рис. 7. Очень крупные «микроайсберги» на отмели бух. Нагаева — фрагменты разрушив--‐ шейся весной береговой ледовой террасы, занесенные с севера Охотского моря (снято 12 мая 2013 г.)

Ледовый «пресс»

При низких отливах припайный лед на литорали ложится на подводные кам--‐ ни, и на его поверхности образуются многолучевые звёздчатые трещины, которые по мере роста толщины льда (до 1,3--‐1,5 м) и его тяжести раскрываются, увеличиваются в ширину и длину, и превращаются (на наиболее крупных камнях) в сравнительно хорошо выраженные в рельефе ледовой поверхности звёздчатые торосы (рис. 5).

Силу воздействия припая на дно может демонстрировать пример быстрого (за два года) погружения затонувшего в 2006 г. и опрокинувшегося БМРТ2 «Профессор Моисеев» (рис. 8) в донный ил под собственным весом и давлением припайного льда. Теперь киль судна не заметен над водой при самых низких отливах, а раньше он возвышался более чем на 2 м. Также, по--‐видимому, погружаются в рыхлые отложения литорали и крупные глыбы и валуны.

Рис. 8. Затонувший в бух. Нагаева. БМРТ «Про--‐ фессор Моисеев» (снято 18 мая 2006 г.)

Когда ледовый припай на литорали в отливы ложится на дно, к его нижней по--‐ верхности примерзают песок и гальки. С ро--‐ стом толщины льда снизу такие песчано--‐ галечные линзовидные прослои оказывают--‐ ся к концу зимы в верхних его слоях. В результате весеннего таяния льда сверху, к маю они выходят на поверхность припая при толщине его около 1 м. Из--‐за прогрева солнцем более тёмных, чем лёд, песчано--‐галечных линз, вокруг них образуются ванны талой воды глубиной около 0,5 м, размером до 10 м и более (рис. 9 а ). Причём они начинают протаивать уже то--‐ гда, когда линзы ещё находятся под слоем льда в первые дециметры.

Ледовый и иной разнос обломочного материала

Процесс ледового разноса обломочного материала представляют обычно следующим образом. Поступающий с крутых берегов на лед обломочный материал попадает на ледовый припай (рис. 4 а ), после разрушения которого весной уносится от берегового уступа льдинами и по мере их таяния оседает на морском дне. Однако в приливных ледовитых морях действу--‐ ют ещё два иных, и, пожалуй, более эффективных механизма ледового разноса.

Рис. 9. Ледовый разнос обломочного материала в результате его примерзания к нижней поверхности ледового припая, ложащегося на дно в литоральной зоне бух. Гертнера при низких отливных уров--‐

нях: а — выход песка и мелких валунов на поверхность припая за счёт его весеннего таяния сверху (10 мая 2013 г.); б — отложенные на литораль валуны и гальки, диссонирующие с типичными для данного места отложениями существенно более мелкого гранулометрического состава

Примерзающий снизу и выходящий весной на поверхность (рис. 9 а ) обломочный ма--‐ териал после разрушения ледового припая и береговой ледовой террасы уносится на льди--‐ нах на разные расстояния, в том числе и в южные части Охотского моря, где лёд окончатель--‐ но тает и сгружает обломочный материал на дно (рис. 9 б ).

В период весеннего разрушения ледовой террасы ее фрагменты, вследствие прилив--‐ ных колебаний, раскачивают — как клéщи — и удаляют с уреза вмороженные в лед крупные (до 1 м и более) камни и разносят их по прибрежью большей частью на небольшие расстоя--‐ ния — метры и сотни метров, которые ограничиваются значительным весом крупных об--‐ ломков (рис. 4 б ). Топографическое положение крупных приметных глыб на урезе обвально--‐ осыпных берегов под таким ледовым воздействием меняется из года в год на протяжении многих лет наблюдения.

Особенно нагляден результат действия вдольберегового ледового разноса в прима--‐ гаданской бухте Окса (рис. 10), в которой количество и размер валунов на пляже постепенно уменьшаются от подножий скальных прижимов (с крупноглыбовыми осыпями) на ее запад--‐ ном и восточном берегах к вершине бухты.

Вследствие дрейфа «микроайсбергов» (рис. 7) с севера Охотского моря возможен разнос ими по всему морю экзотичных для региона обломков горных пород, например, докембрийских кристаллических сланцев, кварцитов, известняков, гнейсов, залегающих в бассейне Охотского мо--‐ ря только на п--‐ове Тайгонос. Обнаружение их где--‐нибудь на юге Охотского моря может поставить в тупик исследователей литологии и петрографии морских отложений.

Рис. 10. Направления (показаны стрелками) уменьшения количества и крупности валунов на бенче от осыпей у подножий скальных прижимов (П) к вершине бухты Окса вследствие ледового разноса

Биогенный разнос обломочного материала осуществляется в небольших масштабах за счет прикрепления водорослей, например, ламинарии (морской капусты) к мелким кам--‐ ням на дне в литоральной зоне. Сильными приливными течениями камни с ламинарией в роли паруса волокутся по дну в большей мере в сторону отступающего моря (рис. 11 а ).

Заметную роль в перемещении мелкозернистых рыхлых отложений на литорали играют морские черви (нереисы). Сооружаемые ими многочисленные иловато--‐песчаные кратеры над входами в их норки (рис. 11 б ) регулярно размываются волнами, перемещающейся по литорали — вследствие приливов и отливов — волноприбойной зоны, а материал, из которого они строи--‐ лись, сносится на более низкий гипсометрический уровень морского дна.

Рис. 11. Борозда на песчаном дне в литоральной зоне бух. Гертнера, возникшая вследствие перемеще--‐ ния отливным течением гальки с прикрепившимся к ней слоевищем ламинарии ( а ). «Кратеры», создава--‐ емые морскими червями — нереи--‐ сами — над их норками ( б )

Влияние процессов морфолитогенеза на экосистему

Влияние процессов морфолитогенеза в береговой зоне приливных ледовитых морей на биогенную составляющую экосистемы выражается неоднозначно и разнонаправленно. Так, ледовый разнос крупных глыб и валунов по литорали формирует более сложный рель--‐ еф прибрежий благоприятный для закрепления там водорослей, моллюсков, нежели на ровном песчано--‐галечном подножье пляжа, подверженном интенсивной волноприбойной переработке. На крупных валунах, осушающихся в малую воду, любят отдыхать тюлени и морские птицы. Менее интенсивно, но на бόльших площадях дна усложнение его рельефа проявляется при ледовом разносе песка, гальки и мелких валунов, примерзающих к нижней поверхности припая.

В то же время «ледовый пресс» производит обратную работу по сглаживанию релье--‐ фа дна в зоне осушки. Регулярное ледовое «вспахивание» рыхлых отложений береговой зо--‐ ны за счет приливно--‐отливных колебаний уровня моря дает пищу таким рыбам как навага, и бельдюга, большую часть зимы питающимся бентосом на литорали. В марте под трещинами между береговой ледовой террасой и подвижным ледовым припаем на каменистых участ--‐ ках прибрежья в фазу высоких приловов нерестится треска [10]. Сельдь откладывает икру в конце мая – начале июня преимущественно в зарослях ламинарии, произрастающей боль--‐ шей частью на неровных участках литорали, формирующихся, в том числе и за счет при--‐ брежного ледового разноса крупных глыб и валунов. В таких укрытиях всё лето держится морской ёрш, который в начале лета активно поедает сельдяную икру. Зубатка (собака--‐ рыба) также прячется летом в подобных местах, но кормится моллюсками и крабами. Звезд--‐ чатая камбала в это время тоже подходит близко к берегу, привлекаемая икрой сельди и мойвы, а крупная охотится и на саму мойву. Большие косяки корюшки, обитающие под при--‐ паем вне литорали на глубине 5--‐25 м почти всю зиму, в конце ее – обычно в начале мая – заходят в зону осушки вместе с навагой под оставшуюся в результате деградации ледового покрова полосу льда шириной до 1--‐2 км. Крабы и морские звезды, избегая воздействия «ле--‐ дового пресса», подходят близко к берегу только на приглубых его участках. Тюлени с увели--‐ чением толщины льда мигрируют на кромку припая и на плавучие ледовые поля, несмотря на высокую концентрацию корюшки, и наваги зимой именно под прибрежным припаем. Возвращаются они в бухты только после разрушения льда вслед за косяками нерестовой сельди – независимо от наличия или отсутствия плавучих льдин.

Проявляется и обратное влияние биогенной составляющей экосистемы на морфоли--‐ тодинамическую. Это выражается в отмеченных процессах перемещения небольших камней прикрепляющимися к ним слоевищами ламинарии на более низкий гипсометрический уро--‐ вень вследствие отливных течений; а также за счет размыва и сноса на бόльшую глубину песка из кратеров над норками нереисов, при размыве их в волноприбойной зоне, мигри--‐ рующей под действием приливных колебаний уровня моря.

Заключение

Специфика морфолитогенеза в береговой зоне Северного Охотоморья в целом харак--‐ терна для всех ледовитых приливных морей. Ей свойственно формирование береговой ле--‐ довой террасы, ограничивающей воздействие на берег морских волн только летним перио--‐ дом (около полугода). Выравниванию морских отложений на литорали способствует давле--‐ ние на них ледового припая с образованием на нем звёздчатых трещин и звёздчатых торо--‐ сов. Примерзанием обломочного материала к нижней поверхности ледового припая осу--‐ ществляется массовый разнос отложений по всему Охотскому морю. Более локализованный разнос преимущественно в береговой зоне происходит вследствие вмерзания крупных глыб в береговую ледовую террасу и последующего ее разрушения. Заметную роль в морфолито--‐ генезе на литорали северных морей играет, как оказалось, биогенный разнос осадков. От--‐ мечается влияние процессов морфолитогенеза в береговой зоне приливных ледовитых мо--‐ рей на биогенную составляющую экосистемы и обратное влияние биогенной составляющей экосистемы на морфолитодинамическую.