Изучение донных отложений изолированных бассейнов для определения положения береговой линии моря в разные этапы позднеледниковья и голоцена, а также для палеогеографических реконструкций и выявления особенностей неотектоники на побережье Белого моря является приоритетным направлением в лаборатории геологии и минерагении новейших отложений ГИ КНЦ РАН. В настоящем сообщении представлены результаты полевых и аналитических работ за последние три года.

В работах, посвященных позднеплейстоценовой-голоценовой тектонике северо-запада России, часто встречаются упоминания о «дифференцированных движениях морфотектонических блоков», т.е. о вертикальном перемещении участков земной коры, ограниченных тектоническими разломами. Блоки могут быть и регионального масштаба, например, весь Кольский полуостров [Кошечкин, 1979], и размером в первые квадратные километры [Баранская, 2015]. Их движения трактуют и как разнонаправленные движения отдельных блоков, и как поднятия блоков, но с разными скоростями. Пока что нет ответа и на вопрос о скоростях этих движений. Задача наших работ состояла в том, чтобы найти ответы на некоторые из этих вопросов. Наиболее подходящим местом для этого оказался район пос. Чупа на Карельском берегу Кандалакшского залива Белого моря, где ранее проводились работы по изучению относительного уровня моря [Колька и др., 2015].

Методика проведенных исследований. Для определения дифференцированных вертикальных движений смежных блоков, сначала были выделены собственно сами блоки. Для этого проведен линеаментный анализ территории в вершине Кандалакшского залива, результаты которого были сопоставлены с геологическими и геофизическими данными. Полученная схема линеаментов, ограничивающих блоки земной коры, показана на Рис. 1. В пределах нескольких выделенных блоков были выбраны озерные котловины с одинаковыми высотными отметками порогов стока. В каждом озере был отобран и тщательно задокументирован керн донных отложений. В поле по визуально наблюдаемым признакам выделялись интервалы осадочной последовательности, относящиеся к различным литогенетическим типам (фациям) [Колька и др., 2013, Корсакова и др., 2016]. Фациальная принадлежность осадков уточнялась диатомовым анализом. Из интервалов осадков, формировавшихся в водоемах при их изоляции от моря, были отобраны пробы для радиоуглеродного (¹⁴С) датирования.

Полученные датировки осадков из озер с одинаковыми высотными отметками, но расположенных в разных блоках, сравнивались для того, чтобы установить различия или сходство по времени смены морской седиментации на озерную седиментацию. Если в разных блоках время смены условий седиментации примерно одинаковое, то собственно тектонические вертикальные движения по блокам отсутствуют, а в районе имеет место гляциоизостатическое куполообразное воздымание территории, установленное ранее [Колька и др., 2013, 2015 и др.]. Если же выявлены значительные возрастные различия в смене условий седиментации, то можно говорить о дифференцированных, т.е. происходящих с разной скоростью, вертикальных однонаправленных движениях блоков или даже о разнонаправленных движениях.

Результаты, полученные в районе пос. Чупа. В Лоухском блоке (1 на Рис.1.) было изучено озеро с отметками порога стока ~80 м над уровнем моря (н.у.м.). Озеро с таким же отметками изучено в Чупинском блоке (2 на Рис. 1). Литологическое изучение разрезов показало, что условия формирования седиментационных последовательностей в озерах одинаковые. Здесь установлены одни и те же фации осадков. Датированием осадков, формировавшихся в котловинах при их изоляции от моря, установлено, что в озерной котловине с отметкой порога стока 80 м н.у.м. в Чупинском блоке смена морских условий седиментации на озерные условия произошла примерно на 2000 календарных лет раньше, чем аналогичная смена условий в котловине озера на такой же высоте в Лоухском блоке. В озерах с отметками 69 м н.у.м. из Верхне-Пуломского блока (3 на Рис. 1) и Чупинского блока такая разница составила примерно 2500 календарных лет. В озерах с отметками 61 м н.у.м. из Тединского (4 на Рис. 1) и Чупинского блоков разница составила примерно 1250 календарных лет. В озерах, расположенных на более низких отметках (52, 40, 33 м н.у.м.) в исследованных блоках, разница составила примерно 500 календарных лет.

Исходя из полученных данных, можно сделать предварительный вывод о существовании вертикальных разных блоков. Наиболее отчетливо это проявилось в депрессиях с высокими порогами стока, которые изолировались от моря во время интенсивной раннеголоценовой регрессии, развивавшейся примерно 11800–9700 календарных лет назад [Колька, Корсакова 2017].

Следующим районом, где проводились аналогичные работы, был остров Олений в Кандалакшском заливе Белого моря и прилегающая территория (Рис. 2). В целом акватория Кандалакшского залива в дочетвертичном фундаменте соответствует палеорифту, который представлен двумя современными полуграбенами с переменной полярностью – Колвицким и Кандалакшским [Балуев и др., 2009]. Остров Олений тяготеет к пологому склону Колвицкого полуграбена. Целью работ здесь было выявление особенностей формирования озерных донных отложений в условиях позднеледниковых и голоценовых тектонических перемещений земной коры в пределах Колвицкого полуграбена и сравнение полученных данных с другими районами на побережье Белого моря.

Были изучены осадки из пяти озерных котловин с отметками уреза воды в них от 5 до 24 м н.у.м., показанных на Рис. 2 и 3. Еще одно озеро изучено на материке в районе залива Палкина Губа. Озера занимают эродированные ледником депрессии в коренных породах. Площади озер изменяются от 0.01 до 0.135 км². Озера классифицируются как малые (имеющие площадь менее 0.05 км²) и средние (0.05–0.5 км²). Глубина озер – от 3.5 до 7.0 м. Пороги их стока представлены коренными породами или мореной.

В северо-восточной и юго-западной частях острова представлены биотитовые, амфибол- и пироксен-биотитовые гнейсы, мигматиты, тоналито-гнейсы, гранодиорито-гнейсы, амфиболиты (Рис. 2). Такими же породами сложены, и участки на прилегающем материке в районе полуострова с мысом Воронишным, расположенном севернее залива Палкина губа, где также были пробурены донные осадки одного озера. В центральной части острова Олений представлены лерцолиты, габбро-нориты (Рис. 2). Установлено, что северо-восточный прямолинейный берег острова является тектонической зоной (второстепенным сбросом), отделяющей его от цепочки островов Сальные Луды. Юго-западный берег острова ограничен тектоническим разломом, активизированным на неотектоническом этапе [Балуев и др., 2012]. В центре острова линеаментным анализом установлена еще одна тектоническая граница, которая делит остров на два морфоструктурных блока – северо-восточный и юго-западный (Рис. 2). Губа Коровья, расположенная в западной части острова, трассируется тектоническим сдвигом, поперечным к тектоническим структурам Колвицкого грабена [Балуев и др., 2012]. В пределах указанных блоков и в смежной части материка в ходе полевых работ были пробурены донные отложения в котловинах шести озер (Рис. 2 и 3).

Две котловины, расположенные на высоте 6.0 и 8.0 м н.у.м., находятся в передах северо-восточного блока, три котловины (с абс отметками 11.0, 11.5, и 24.0 м. н.у.м) – в пределах юго-западного блока, одно озеро на высоте 12.0 м. н.у.м изучено на материковой части. В ходе полевых работ проведено литологическое изучение донных осадков из каждого озера, определена их фациальная принадлежность, керны опробованы на микропалеонтологические и геохимический анализы (115 образцов), а также на ботанический анализ (3 пробы). Осадки переходных зон от морских к пресноводным отложениям опробованы на ¹⁴С датирование (18 проб). Спорово-пыльцевой и диатомовый анализы и ¹⁴С датирование большей части отобранных образцов уже выполнены. Анализ остальных образцов завершится в ближайшее время.

В апреле 2019 года проведены аналогичные работы в районе села Кереть, расположенном вблизи описанного района Чупа на севере Республики Карелия. Здесь на небольшом участке побережья были пробурены осадки в пяти озерных котловинах, расположенных на высотных отметках от 4.0 до 37.0 м н.у.м. (Рис. 4). Изученные озера занимают эродированные ледником депрессии в породах Чупинского парагнейсового пояса и Керетского зеленокаменного пояса с массивами гранитоидов тоналит-трондьемит-гранодиоритовой ассоциации [Слабунов, 2008] и расположены к юго-западу от Кандалакшского грабена.

Во всех изученных озерах были обнаружены регрессивные последовательности донных осадков, представленные набором трех фаций (морские осадки, осадки переходной зоны от морских к пресноводным и пресноводные озерные осадки) (Рис. 5). В каждом из разрезов переходная зона между морскими и озерными осадками установлена пока только по литологическим и структурно-текстурным признакам. Их фациальная принадлежность будет подтверждена диатомовым анализом по образцам, отобранным с интервалом 2–5 см из всех колонок. В настоящее время в Институте наук о Земле СПбГУ проводится и ¹⁴С датирование 14 образцов (Рис. 5).

Следует отметить, что в разрезах из озерных котловин, находящихся на современных отметках 4.0 и 9.2 м н.у.м., обнаружено нарушенное залегание осадков. В разрезах донных отложений из котловин озер 1 и 2, показанных на Рис. 6, в морских осадках примерно в 0.3–0.35 м ниже переходной зоны обращают на себя внимание осадки мощностью около 10 см, которые представлены алевритами с примесью песка и редкой галькой, обломками раковин. Подобные отложения характерны для краткосрочных периодов с повышенной волновой активностью в прибрежной зоне моря, например, вызванной цунами, или другими катастрофическими событиями. Поскольку такие осадки, вскрытые, например, в котловине озера 4 (Рис 4), залегают в толще морских отложений (Рис. 5 и 6), то можно сделать вывод, что при их формировании котловина была неровностью морского дна, а береговая линия моря находилась на современных отметках выше 10 м н.у.м.. В керне из котловины озера 3 с высотой порога стока 19.9 м н.у.м (Рис. 4) осадков с нарушенным залеганием не отмечается (Рис. 5 и 6). Котловина озера 3 во время катастрофического события, обусловившего появление нарушенного залегания отложений, была уже изолирована от морского бассейна, поэтому событие и не повлияло на осадконакопление в ней. Можно предположить, что во время события береговая линия моря была не выше современных 19 м н.у.м. Учитывая среднее значение прилива в данном районе в 2 метра, можем предположить, что она находилась еще ниже, т.е. на современных отметках 12–17 м н.у.м.

Ранее для района пос. Чупа была построена кривая, которая отражает изменение положения береговой линии моря во времени [Колька и др., 2015]. В соответствии с ней береговая линия моря на современных отметках 12–17 м н.у.м. находилась 1.9–2.6 тыс. л.н., что может отвечать возрасту катастрофического события.

Можно предположить, что на побережье в районе села Кереть проявилось цунами, вызванное землетрясением. В работе [Мараханов, Романенко, 2014] приводятся данные о сейсмодислокациях и о свежих сейсморазрывах, уходящие под воду на островах, в западной части Кандалакшского залива, в районе шхер, что является подтверждением существования очагов мощных землетрясений, а возраст последних крупных сейсмических событий с эпицентрами вблизи о. Великий и пролива Великая Салма оценен в 500 и 1800 лет. Таким образом, формирование прослоев алеврита с примесью песка и редкой галькой, обломками раковин в донных осадках из котловин озер 1 и 2 (Рис. 6) можно соотнести с проявлением сейсмического события, имевшего место около 1800 л.н.

Похожее катастрофическое событие было зафиксировано в историческое время. Речь идет о землетрясении в западной части Кандалакшского залива, зафиксированном 20 мая 1967 г. несколькими сейсмическими станциями и очевидцами [Никонов, 2015]. Интенсивность сотрясения, эпицентр которого располагался под дном залива, составила V–VI баллов, а магнитуда (по уточненным данным) равнялась 4.1 (±0.2). На побережье данное землетрясение сопровождалось цунами.

Новые ¹⁴С датировки позволят более точно определить время проявления этих сейсмических событий. Также авторам видится необходимым проведения дополнительных работ и для определения масштабов проявления данного события.

Таким образом, можно предположить, что в разрезах донных отложений из озерных котловин на беломорском побережье обнаружены следы голоценового цунами, возможно, связанного с сейсмическим событием с эпицентром вблизи о. Великий и пролива Великая Салма. Береговая линия моря в районе села Кереть во время проявления этого события находилась на современных высотах 12–17 м н.у.м. Примерное время проявления катастрофического события – 1800–2600 л.н. Результаты уже представлены в [Толстобров и др., 2019 в печати].

В ближайшем будущем лаборатория геологии и минерагении новейших отложений Геологического института КНЦ РАН продолжит свои исследования по приоритетным направлениям. Мы открыты для предложений по кооперации усилий с заинтересованными коллегами из других организаций.

Работы выполнялись в рамках темы НИР 0226–2019–0054 и других тем госзадания ГИ КНЦ РАН при частичной поддержке грантов РФФИ № 16-05-00311-а и РФФИ 18-09-40110-древности. Авторы благодарят Лаврову Н.Б., Шелехову Т.С. за микропалеонтологические исследования, О.Ю. Носову за помощь в полевых работах.

 

ЛИТЕРАТУРА

Баранская А.В. Роль новейших вертикальных тектонических движений в формировании рельефа побережий Российской Арктики. Автореферат дис. … канд. географ. наук. СПб., 2015. 26 с.

Балуев А.С., Журавлев В.А., Терехин Е.Н., Пржиялговский Е.С. Тектоника Белого моря и прилегающих территорий (Объяснительная записка к «Тектонической карте Белого моря и прилегающих территорий» масштаба 1:15000000). М.: ГЕОС, 2012. 104 с.

Слабунов А.И. Геология и геодинамика архейских подвижных поясов (на примере Беломорской провинции Фенноскандинавского щита). Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2008. 296 с.

Балуев А.С., Пржиялговский Е.С., Терехов Е.Н. Новые данные по тектонике Онежско-Кандалакшского палеорифта (Белое море) // ДАН. 2009. Т.425. №2. С. 199–203.

Колька В.В., Евзеров В.Я., Мёллер Я.Й., Корнер Д.Д. Перемещение уровня моря в позднем плейстоцене-голоцене и стратиграфия донных осадков изолированных озёр на южном берегу Кольского полуострова, в районе поселка Умба // Известия РАН. Серия геогр. 2013. №1. С. 73–88.

Колька В.В., Корсакова О.П. Положение береговой линии Белого моря и неотектонические движения северо-востока Фенноскандии в позднеледниковье и голоцене // Система Белого моря. Том IV. Процессы осадкообразования, геология и история. М.: Научный мир, 2017. С 222–249.

Колька В.В., Корсакова О.П., Шелехова Т.С., Толстоброва А.Н. Восстановление относительного положения уровня Белого моря в позднеледниковье и голоцене по данным литологического, диатомового анализов и радиоуглеродного датирования донных отложений малых озер в районе Чупа (северная Карелия) // Вестник МГТУ. 2015. Т. 18. №2. С. 255-268.

Корсакова О.П., Колька В.В., Толстоброва А.Н., Лаврова Н.Б., Толстобров Д.С., Шелехова Т.С. Литология и поздне-постледниковая стратиграфия донных отложений из котловин изолированных бассейнов побережья Белого моря (на примере малого озера из района поселка Чупа, северная Карелия) // Стратиграфия. Геологическая корреляция. 2016. Том 24. № 3. С. 81–101.

Кошечкин Б.И. Голоценовая тектоника восточной части Балтийского щита. Л.: Наука, 1979. 160с.

Мараханов А.В., Романенко Ф.А. Новые данные о послеледниковых сейсмодислокациях Северной Карелии (Карельский берег Белого моря) // Юдахинские чтения. Геодинамика и экология Баренц-региона в XXI веке. Матер. доклад. Всеросс. конференции. Архангельск, 2014. С. 137–140. CD-ROM

Никонов А.А. Небывалое бедствие в селе Кашкаранцы // Природа. 2015. №1. С. 51-58.

Толстобров Д.С., Колька В.В., Вашков А.А. Следы катастрофического события в донных осадках озер в районе села Кереть, Карелия // Труды Кольского научного центра РАН. 2019. Т.10. (в печати).

 

---

 

COASTAL AREA OF THE KANDALAKSHSKY BAY OF THE WHITE SEA: INTEGRATED LITHOLOGICAL, MICROPALEONTOLOGICAL, NEOTECTONIC AND GEOCHRONOLOGICAL STUDIES CARRIED OUT BY THE LABORATORY OF RECENT DEPOSITS GEOLOGY AND MINERAGENIA, GEOLOGICAL INSTITUTE KSC RAS, IN 2017-2019.

Kolka V.V., Korsakova O.P., Tolstobrov D.S., Tolstobrova A.N., Vashkov A.A.

Geological Institute KSC RAS

The report provides information on the work of the laboratory of geology and mineralogy of the latest deposits of the Geological Institute of the Kola Science Center of the Russian Academy of Sciences in studying the position of the sea coastline relative to its current level at different stages of the Late Glacial and Holocene, on other problems of Quaternary geology and neotectonics of the White Sea coast included the Oleniy Island.

 

Key words: bottom deposits, isolated basins, coastal line location, vertical tectonic movements, catastrophic events