Sedimentological Effect of Noto Tsunami in the Conditions of Ice Cover on the Coast of the Japan Sea

Толық мәтін

1. ВВЕДЕНИЕ

Цунами, подходящие к побережьям с наличием дрейфующих и паковых льдов, – довольно редкие события, их разрушительная сила при одинаковых величинах заплеска намного превышает воздействие обычных волн цунами на береговую зону, поэтому такие события в умеренных и северных широтах в морских бассейнах с мощным припаем и ледовыми покровами должны привлекать повышенное внимание [5, 6, 26]. В северо-западной части Тихого океана к таким историческим событиям относятся цунами 14.04.1923 г., ярко проявившееся в окрестностях г. Усть-Камчатска (Камчатка, высота заплеска 11 м в районе Усть-Камчатска и до 20 м в районе м. Шубертова) [9, 10, 15, 16, 29, 34], Токачи-Оки цунами 04.03.1952 г. на Восточном Хоккайдо и Тохоку цунами 11.03.2011 г., достигшее в периферийной зоне замерзших бухт Южных Курил [26]. Тохоку цунами, разрушившее ледяной покров в закрытых бухтах о. Шикотан, при незначительных заплесках (1.5–2 м) вызвало сильную эрозию и привело к формированию покровов специфических цунамигенных илов и заиленных песков на низменных заболоченных берегах [12, 31, 32]. Ното цунами, сильнейшее мелкофокусное цунами в Японии после Тохоку цунами [23], также проявилось на побережье Приморья, как цунами, во время которого на побережье и в ближней акватории были ледяные припаи и паковые льды.

Цунами 01.01.2024 г. было вызвано землетрясением (M_JMA 7.6; 7:10:22.5 UTC), эпицентр которого находился на п-ове Ното (префектура Исикава), на глубине 16 км [23]. Землетрясение вызвало косейсмический подъем (до 2–4 м) в северо-западной части п-ова Ното, большое число (316) оползней [35], деформации земной коры на дне Японского моря (сейсмические сдвиги по активным разломам составили 3.2–3.5 м) и сильное цунами, проявившееся на всем западном побережье Японии [23]. Цунами могло быть усилено за счет крупного подводного оползня в заливе Тояма [35]. Высота заплеска составила 3–4 м (города Сузу и Ното), 1–2 м было в г. Тояма и 4–5 м в г. Наоетсу (Naoetsu) (префектура Ниигата); зона затопления достигала 300 м [35]. Цунами вызвало разрушения в префектуре Исикава, а также соседних областях префектур Тояма и Ниигата. Особенно большой ущерб был нанесен поселениям на п-ве Ното (города Сузу, Вадзима, Ното и Анамидзу). В результате землетрясения погибло более 240 человек, 2 человека погибло во время цунами [35]. По наблюдениям Приморского УГМС цунами достигло побережья Приморья в 18:14–19:44 по местному времени (8:14–9:44 UTC), колебания уровня моря были записаны мареографами на 6 постах “Приморского УГМС”. Осадочный покров цунами был сформирован только в закрытой бухте Преображения, где цунами взломало ледяной покров. По данным Центра наблюдения и предупреждения о цунами ФГБУ “Приморское УГМС”, высота волны здесь составила 63 см.

Цель данной работы – выявить особенности осадконакопления при прохождении цунами с небольшой высотой в закрытой акватории с ледяным покровом. Задачи включали измерение величины заплеска в разных частях бухты; выявление следов эрозии; анализ распределения осадков, их структуры; определение видового состава биофоссилий, что позволяет установить, с каких глубин выносился материал, включает ли микрофлору и микрофауну из открытой части моря.

2. РАЙОН РАБОТ

Бухта Преображения расположена в 670 км от эпицентра землетрясения п-ова Ното (Noto Peninsula earthquake). Эта акватория закрытого типа является частью более крупной открытой бухты Соколовская (рис. 1). Пролив довольно узкий (360 м), около входа в бухту расположен небольшой о. Орехова. Бухта разделена небольшими мысами с причалами на две части. В узком месте ее ширина уменьшается до 196 м. Во внутренней части бухты на северном борту есть искусственная дамба. Глубины на выходе из бухты достигают 11–12 м, во внутренней части – до 5–6 м. На дне хорошо выражены два подводных каньона, направленных от устья водотока, от которого идут две ветви стока, огибающих два небольших аккумулятивных островка. Вдоль берегов развита обширная литораль шириной до 100 м, около устья ручья – до 300 м, на осушке около островков хорошо выражены подводные ложбины стока. Во внутренней части бухты берега сильно заболочены, пляжей нет. В вершине бухты вдоль ручья на низких отметках тянется до 500 м низинное вейниковое болото с участками, занятыми осоковыми сообществами, далее уклоны повышаются, но долина также сильно заболочена вплоть до водораздела на абс. высоте 42 м. В нижнем течении водоток сильно меандрирует. В приустьевой части русло врезано в морские илы и напоминает эстуарий. На дне бухты в приустьевой зоне развиты густые заросли взморника морского (Zostera marina) – зостеры. В мористой части бухты на мелководье распространена водоросль ульва продырявленная (Ulva fenestrata). В открытой части – бух. Соколовская – есть морские огороды, выращивают ламинарию, морского гребешка. Ледяной покров на акватории бух. Преображения появляется в ноябре и держится до конца марта – начала апреля [8].

 

Рис. 1. Район исследований: а – положение района работ в Япономорском регионе с очагами исторических цунами; б – бухты Соколовская и Преображения с участком, на котором проводилось обследование зоны затопления Ното цунами; в – кутовая часть бухты Преображения с точками наблюдений (т. н.) – места отбора осадков и координаты границы заплеска; г – северный борт бухты и дно с линейными следами эрозии; д – зона затопления цунами по водотоку, стрелками показаны границы зоны осадконакопления и максимального заплеска.

 

3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Обследование зоны затопления проводилось 25–26 января и 11–12 апреля 2024 г. Во время экспедиций выполнена тахеометрическая съемка береговой зоны и мониторинговые обследования бухты Преображения с помощью беспилотного летательного аппарата (БПЛА) мультироторного типа (GeoScan 401). Тахеометрическая съемка выполнялась электронным тахеометром точного класса (South N3). В процессе съемки визуально по косвенным признакам (наличие водорослей, ила и др.) определялась граница зоны заплеска, по линии которой и располагались точки съемки (рис. 1). Съемка была проведена по обоим берегам верхней части бухты, включая устьевую часть водотока, впадающего в бухту Преображения. Применение БПЛА было обусловлено необходимостью получения общей пространственной информации о произошедшем явлении и его последствиях на изучаемой территории (рис. 1). В результате были получены изображения, послужившие растровой основой для наложения результатов тахеометрии. В процессе обработки данных, полученных с помощью полевых геодезических работ, были проведены картирование зоны затопления с применением специализированного лицензионного геодезического программного обеспечения и определение координат максимальных отметок проникновения цунами за пределы зоны осадконакопления по всей территории проявления цунами. Таким образом была определена высота и глубина заплеска. Далее высота заплеска скорректирована на средний уровень моря с учетом приливо-отливных колебаний.

В январе пробы осадка отбирались в вершине бухты: 1) по профилю, пересекающему вкрест зону затопления цунами, включая припай с покровом осадков и льдинами и берег до уровня максимального заплеска; 2) в верхней части зоны затопления на северном борту; 3) по замерзшему руслу водотока до максимального распространения льдин, вынесенных цунами (рис. 1). В апреле работы проводились на побережье после того, как ледовый покров и припай растаяли. Более широко обследована зона затопления на северном и южном берегу кутовой части бухты и вдоль русла водотока с описанием распространения и отбором осадков в разных частях зоны заплеска. В январе отобрано 32, в апреле – 23 пробы цунамигенных осадков и 2 пробы ила с литорали. Выполнены гранулометрический анализ цунамигенных илов на седиментографе Analysette 22 (ЦКП ТИГ ДВО РАН). Анализ 2 проб песков сделан на ситах с шагом γ. Микропалеонтологические исследования включали диатомовый и фораминиферовый анализы, выполненные для проб, отобранных в январе. Фораминиферы определялись также в илах с верхней литорали. Анализы выполнялись по стандартным методикам. Определены концентрации створок диатомей и раковин бентосных фораминифер. Экологические предпочтения диатомей приведены согласно [14, 18, 27]. Для определения бентосных фораминифер использовались работы [17, 22, 28, 37]. Также определен видовой состав моллюсков, водорослей и зостеры.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Проявление цунами, величина заплеска. До цунами внутренняя часть акватории бухты (кутовая часть) наполовину была покрыта льдом, к востоку от дамбы была большая полынья, вероятно, образовавшаяся в отлив, наблюдался дрейфующий лед, в количестве 2 баллов, состоящий из темного ниласа, до 5 см толщиной, различной сплоченности. У берегов в восточной части бухты был развит припай из серо-белого льда (толщиной 15–30 см) (рис. 2а). Цунами вскрыло и раздробило лед (о чем свидетельствует космоснимок за 06.01.2024 г.), припай сохранился только в вершине бухты (около устья водотока и остался более широким по южному борту) (рис. 2б). Количество дрейфующего льда уменьшилось до 1 балла, в связи с частичным выносом льда на берег. В восточной части бухты наблюдался дрейфующий очень сплоченный лед, состоящий из темного ниласа и мелкобитого серо-белого льда (от 2 до 20 м), сплоченность которого составила 9–10 баллов, быстро превратившийся в припай.

 

Рис. 2. Изменение ледовой обстановки: а – до (01.01.2024 г., 02:01 UTC) и б – после Ното цунами (6.01.2024 г., 02:01 UTC). Ледовая обстановка – по данным ДВ Центра ФНБУ “НИЦ Планета”.

 

По данным автоматического пункта цунами (АП) “Преображение” Центра наблюдения и предупреждения о цунами ФГБУ “Приморское УГМС”, высота волны цунами составила 0.63 м, размах колебаний уровня моря 0.42–0.34 м наблюдался в бухте около суток, далее пошел на спад.

В январе зона затопления (рис. 3а, б) хорошо маркировалась по обломкам льдин и покрову темно-серого ила с обилием зостеры и единичными обрывками водоросли Ulva fenestrata. Встречались льдины с вмерзшей зостерой и вмерзшим илом (мощность до 5–6 см), вынесенные с верхней сублиторали (мористого края осушки) (т. н. 20/365, 22/368) (рис. 3в, г). Размер льдин достигал 2–3 м. Протяженность поля илов составила 325 м, большая часть лежала на припае. Вглубь суши волна проникла до 10–12 м, в кутовой части – до 23 м, а по льду реки распространилась до 680 м: льдины и осадок встречены на расстоянии 250 м от устья (рис. 3д, е), а зостера обнаружена на мосту и в 3 м выше по течению (рис. 3м). Суммарный горизонтальный заплеск цунами от кромки припая (образованного в том числе и за счет сплоченного льда) до максимального проникновения по реке был около 1 км. Вертикальный заплеск по данным тахеометрической съемки составил 20–60 см. В мористой части зоны заплеска на припае цунамигенный ил, принесенный в начале цунами, был покрыт слоем чистого льда, что свидетельствует о повторном затоплении припая на расстояние до 270 м (рис. 3б). В апреле, после того, как ледовый покров растаял, зона затопления также хорошо выделялась (рис. 3ж–л). Валики из зостеры хорошо маркируют линию максимального заплеска. На южном борту есть участки берега, где количество валиков достигает 3-4, что показывает линии заплесков, возникшие при многократных колебаниях уровня воды в бухте. На бортах бухты горизонтальный заплеск был до 8–9 м. На северном борту по валику зостеры хорошо выделяются фестоны (5 × 10 м) и отдельные “языки” заплеска (до 10–12 м) вглубь суши. Зона проникновения воды в некоторых местах на 2–3 м дальше зоны осадконакопления, трава здесь покрыта тонкой пленкой ила.

 

Рис. 3. Зона затопления Ното цунами в бух. Преображения (а–е – в январе, ж–м – в апреле 2024 г.): а – кутовая часть бухты, покров илов и льдины на припае; б – осадочный покров и перекрывающий лед в зоне затопления; в – перевернутая льдина с вмерзшим осадком; г – на переднем плане льдина с обилием вмерзшей зостеры; д – льдины, вынесенные цунами в устье водотока; е – зона затопления с льдинами и пятнами ила по руслу водотока; ж – зона затопления на северном борту бухты с покровом и пятнами ила, лежащая трава показывает направление прямого и обратного потоков; з – покров ила на траве около уреза; и – пятно ила на месте растаявшей льдины; к – следы водоворота, направленного против часовой стрелки; д – зона затопления на южном борту бухты; м – граница максимального заплеска около моста через водоток (т. н. 436).

 

По положению травы хорошо восстанавливаются направления прямого и обратного потока (рис. 3ж), по северному борту бухты за дамбой хорошо видны следы водоворотов (диаметром до 2–3 м) – трава направлена против часовой стрелки (рис. 3л). По периметру таких “кругов” залегает мат зостеры с участием Ulva fenestrata, в центре лежит покров ила. В центре бухты в приустьевой зоне водотока трава наклонена по направлению прямого потока. Выше по течению реки хорошо выделяются места, где шел и прямой, и обратный поток – стебли вейника направлены то вверх, то вниз относительно течения водотока. Такие участки показывают, что поток морской воды выходил за пределы замерзшего русла на поворотах.

Распределение осадков, следы эрозии. В январе на льду обнаружен сплошной покров осадков (рис. 3а), мощность, как правило, была 5–8 мм, максимальная (1–1.5 см) отмечена на припае в 210–280 м вглубь зоны затопления (у берега) (т. н. 5/350–11/356). В мористой части заплеска слой осадка был 3–5 мм и местами отмечена только пленка ила. На берегу в вершине бухты т. н. 1/347, 2/348 осадок, выпавший из воды, покрывал льдины (слой 5–8 мм) и был обнаружен на траве (пленка 3–4 мм). На отдельных льдинах обнаружен осадок (мощностью до 5–6 см), который был вмерзшим в лед до цунами и перенесен с льдинами (рис. 3в). На льду реки слой ила (до 5–8 мм) встречен на расстоянии 250 м от устья, до большого меандра (рис. 1).

В апреле после таяния льда покров ила сохранился фрагментарно, на большей части зоны затопления сухой осадок лежал пятнами на траве или образовывал пленку на листьях (рис. 3ж, з). Зона осадконакопления протягивалась по периметру кутовой части бухты от дамбы на северном берегу до устья водотока и далее распространялась до 600 м на южном борту, доходя до участка берега, где близко подходит крутой склон. К западу от дамбы следы заплеска были только в небольшой карманной бухточке (т. н. 55/423, 56/424), где в 10–12 м от берега встречен мат из зостеры, а на контакте с осушкой на поверхности торфяника около уступа размыва (высотой 50 см) обнаружено два пятна песка (4 × 1.5 м, мощностью 3–5 см) с дресвой, щебнем и раковинами моллюсков. Встречены моллюски, обитающие в приливно-отливной зоне на песчаных осушках: субтропическо-низкобореальный Ruditapes phillippinarum, Protothaca euglypta, Musulista senhousia, а также Littorina sp. Первые три вида тепловодные, бухта Преображения находится около северной границы их распространения.

Мощность слоя ила в зоне затопления, как правило, составляла от 1–3 до 5 мм, максимальную толщину (до 1–1.5 см) осадок имел в пониженных участках болота (ложбинах стока) и в покрове вблизи дамбы. Местами встречались пятна ила, оставшиеся после таяния льдин и сохранившие проекцию их поверхности (рис. 3и). Возможно, мозаичность осадочного покрова на контакте литорали и берега также образовалась после таяния льдин. На островке в устье реки местоположение растаявших льдин фиксируется по скоплению зостеры.

При небольшой высоте волны взлом и дробление ледяного покрова многократно усилили эрозию донных осадков. На снимках с воздуха хорошо видно, что на дне выделяются полосы, лишенные водной растительности, направленные к вершине бухты. Скорее всего, эти борозды образовались при дроблении ледяного покрова и выносе льдин в вершину бухты на сплоченный лед и остатки припая.

Следы эрозии на суше встречались редко. На северном борту найдены небольшие углубления (50 × 100 см, глубиной до 20 см), ориентированные параллельно берегу, возможно, оставленные обратным потоком с льдинами. Местами поверхность зоны затопления сильно бугристая, что свидетельствует о высокой турбулентности потока.

Гранулометрический состав цунамигенных илов довольно однородный. Преобладает мелкий алеврит (46–77%), примесь пелитовых частиц составляет 19–36%, причем есть частицы < 1 мкм (до 4.6% на максимуме заплеска по северному борту), мелкого песка – как правило < 3% (рис. 4). Более высокая примесь песка (5–14%) отмечена в осадках на льдинах, в осадках, оставшихся после таяния льдин около устья, и в осадках южного борта, где идет подача склонового материала и донные осадки включают большую примесь песчаных фракций. Кривые распределения имеют одну хорошо выраженную моду (25–36 мкм) и асимметричное “плечо” за счет существенной примеси пелитовых фракций (рис. 4а). За счет большого количества тонкозернистой примеси коэффициенты асимметрии положительные. В редких случаях состав бимодальный и полимодальный – на кривых, помимо основной, выделяются моды 3.5–4 мкм и 90–115 мкм (рис. 4б, в). Илы с бимодальными кривыми встречены в покрове в мористой части заплеска (в 100–140 м от начала заплеска на припае (т. н. 14/359–16/361) и в зоне с максимальной толщиной покрова (т. н. 5/350, 9/354), где дольше стояла вода и больше примесь частиц < 5 мкм (до 24%). Ил с полимодальными кривыми распределения обнаружен на льдинах на берегу в приустьевой зоне (т. н. 2/347) и в покрове на южном борту (т. н. 58/432), где примеси относительно крупных фракций выше. Наиболее сортированный материал встречен у границы зоны осадконакопления на льду водотока (рис. 4г). На северном борту ближе к поселку в осадках цунами встречается дресва (до 2 см) и уголь. Вмерзший до цунами в льдины ил отличается по гранулометрическому составу. Здесь отмечено наиболее высокое содержание пелита (до 54%), и особенно частиц < 5 мкм (40%), кривая распределения бимодальная, моды 20–30 и 2–3 мкм (т. н. 20/365). Осадок на осушке имеет такую же структуру, как и цунамигенные илы (рис. 4д, е). Такой же состав имеет и вмерзший в льдину осадок в т. н. 27/373, по-видимому, перенесенный с верхней сублиторали.

 

Рис. 4. Гранулометрические характеристики цунамигенных осадков в бух. Преображения: а–е – типичные гранулометрические кривые распределения и кумулятивные кривые; а–в – цунамигенные илы, покров на припае и берегу бухты; г – цунамигенный ил на границе зоны осадконакопления на льду водотока; д–е – осадки литорали; ж – изменение среднего размера частиц (Ma), содержания фракций пелита и мелкого песка по профилю на припае (т. н. 364–350), зоне затопления на берегу (т. н. 349–346) и на льду водотока (т. н. 375–377). Содержания фракций: 1 – < 10 мкм, 2 – 100–250 мкм; з – диаграмма Пассега для цунамигенных илов бух. Преображения (Ното цунами, 2024 г.) и закрытых бухт о. Шикотан (Тохоку цунами, 2011 г.).

 

Распределение гранулометрических характеристик илов по профилю от кромки припая к берегу отличается (рис. 4) от закономерностей, обычно наблюдаемых для покровов цунамигенных отложений, где типично утоньшение размерности материала вглубь суши [20, 25], хотя такая закономерность не всегда ясно проявляется [19]. Ширина зоны затопления в бух. Преображения значительная, но здесь не было типичной дифференциации частиц. Мода и средний размер зерен осадка мало меняются по профилю, минимумы отмечены в 100, 140 м от начала заплеска (14/359, 16/361), ближе к берегу (т.н 3/348, 6/351, 7/252) крупность материала несколько возрастает. Более тонкий материал смывался с льдин и осаждался на поверхности припая, а более крупный с льдинами попал в зону максимального заплеска. Возможно, вода поступала и по трещинам среди сильно сплоченного льда вблизи берега и могла выносить более крупные частицы. Даже при транзите обломочного материала вместе с льдинами по замерзшему руслу водотока у границы зоны осадконакопления не отмечено утоньшение материала, наоборот примесь песка здесь несколько увеличена (3%). Сортировка материала меняется без закономерностей, что связано с высокой турбулентностью потока. На диаграмме Р. Пассега точки, отвечающие цунамигенным илам бух. Преображения, попадают в поле однородной суспензии (рис. 4з), в отличие от илов, образованных после прохождения Тохоку цунами в закрытых бухтах о. Шикотан, где была примесь более грубого материала, поступавшего с узких пляжей [12, 32].

Диатомовые водоросли. В осадках цунами обнаружено 205 таксонов диатомей, включающих 102 обитателя литоральной зоны моря, 13 пелагических и 91 вид пресноводных диатомей, поступающих в море с речным стоком (рис. 5). Створки сильно изломаны, что обычно характерно для сильных цунами с высокими заплесками [21]. Концентрация варьирует от 1.9 до 31.1 × 10⁶ створок/г, максимальная зафиксирована в осадках, отобранных на льду водотока (пробы 29/375, 30/376), и в зоне максимального заплеска (32/378), минимальная – в линзе осадка, вмерзшего в льдину, вынесенную с верхней сублиторали (20/365). Морские диатомеи представлены бентосными (до 97%) и планктонными видами (до 20%). По отношению к солености выделяются: морские (48 таксонов), солоноватоводно-морские (9), солоноватоводные (38), солоноватоводно-пресноводные (17). Большая часть видов малочисленны (< 2%) и только 11 видов более обильны. В осадках преобладают бентосные солоноватоводные виды (70–84%). Доминируют широко распространенные в поверхностных осадках прибрежной зоны залива Петра Великого (на глубинах до 22 м) эпифиты Cocconeis scutellum (до 59.6%), C. scutellum var. parva (до 22.3%). Субдоминантами (обычно < 10%) являются часто населяющие макрофиты морского побережья и соленые воды речных эстуариев Gomphonema exiguum var. minutissimum, Gomphonemopsis exigua, Tryblionella punctata [14, 18, 27]. Среди морских видов преобладают бентосный Cocconeis costata (до 8.6%), населяющий камни и пески на глубинах с 0.3–0.5 м и обитающий до глубин 10 м [14]; планктонный Paralia sulcata (до 6%); часто населяющие камни и пески, макрофиты Rhoicosphenia marina (до 4%), Ardissonea formosa, Amphora proteus, Navicula directa, присутствует обрастатель льда Pseudogomphonema kamtschaticum (до 3% т. н. 5/350) [1, 14]. Встречаются фрагменты пелагических диатомей: северобореального Coscinodiscus aff. oculus-iridis, южнобореальных C. asteromphalus, Thalassionema nitzsсhioides и арктобореального Thalassiosira gravida. В составе солоноватоводно-пресноводных значительной численности достигают Tabularia fasciculata (до 8.1%), T. tabulata (до 4.7%), обитающие в приустьевой зоне. Пресноводные виды разнообразны, но встречаются в малых количествах, их суммарное содержание менее 20%. Наиболее часто встречаются озерно-реофильные Staurosira venter, Staurosirella pinnata, Stauroforma exiguiformis, виды родов Navicula, Nitzschia. Присутствуют озерно-болотные виды родов Pinnularia, Eunotia. В осадках, вмерзших в лед (20/365; 27/373), в обилии встречена Gomphonema exiguum var. minutissimum (14.2%) и отмечено высокое содержание планктонного Paralia sulcata (до 15.4%). Здесь более часто встречаются фрагменты пелагических видов (Coscinodiscus oculus-iridis, Thalassiosira eccentrica, T. gravida, Actinocyclus curvatulus).

 

Рис. 5. Преобладающие виды диатомовых водорослей в осадках Ното цунами в бух. Преображения: а – 1 – профиль вкрест зоны затопления к берегу, 2 – профиль от приустьевой зоны по льду водотока, 3 – профиль на северном борту бухты, 4 – в осадках, перенесенных льдинами с литорали. Фото отдельных видов диатомей: б – Cocconeis scutellum Ehrenberg (27 × 18 мкм); в – Diploneis interrupta (Kützing) Cleve (42 × 18 мкм); г – Gomphonemopsis exigua (Kützing) Medlin (48 × 5.8 мкм); д – Gomphonema exiguum var. minutissimum Grunow (11 × 2 мкм); е – Petroneis granulata D.G. Mann (50 × 26 мкм); ж – Hyalodiscus subtilis Bailey (132 ×132 мкм); з – Odontella aurita (Lyngbye) Agardh (32 × 12 мкм); и – Tryblionella acuminata W. Smith (72 × 12 мкм); к – Tryblionella punctata W. Smith (40 × 20 мкм); л – Pseudogomphonema kamtchaticum (Grunow) Medlin (48 × 5.8 мкм); м – Trigonium caelatum (Janisch) Mann (118 мкм); н – Rhoicosphenia marina (Kützing) M. Schmidt (26 × 7.5 мкм); о – Paralia sulcata (Ehrenberg) Kützing (13 × 24 мкм, колония); п –Halamphora coffeiformis (Agardh) Levkov (42 × 14 мкм); р – Tryblionella plana (Smith) Pelletan (119 × 30 мкм); c – Pinnularia quadratarea var. constricta (Østrup) Heiden (45 × 14 мкм); т – Coscinodiscus oculus-iridis (Ehrenberg) Ehrenberg (14х10 мкм, фрагмент); у – Cymbella angusta (Gregory) Gusliakov (49 × 9 мкм); ф – Tryblionella coarctata (Grunow) D.G. Mann (32 × 12 мкм); х – Ardissonea formosa (Hantzsch) Grunow (50 × 13 мкм, фрагмент); ц – Planothidium delicatulum (Kützing) Round & Bukhtiyarova (Kützing) Round & Bukhtiyarova (22 × 8 мкм).

 

Можно выделить некоторые закономерности распределения видов в зоне затопления. На профиле в кутовой части бухты (т. н. 2/347–19/365) (рис. 5), в мористой части заплеска на припае, (11/356, 18/363, 17/362, 15/360) концентрация диатомей низкая (6.7–8.4 млн/г). Содержание морских видов 13.1–23.8%, доля пресноводных видов < 7%. В начале зоны заплеска (19/264) особенно высока доля эпифитов, доминантами являются Cocconeis scutellum (54.7%), C. scutellum var. parva (до 22.3%). В точках у берега (2/347, 3/348, 4/349, 5/350, 6/351, 7/352, 9/354, 10/355) концентрация диатомей выше (13.1–25.3 млн/г), особенно на участке, где стояла вода (т. н. 7/352) и на максимуме заплеска (32/378). Содержание морских видов снижается (10.1–14.5%), за исключением т. н. 3/348, где доминирует планктонный Paralia sulcatа (14.3%). Содержание более мелких створок пресноводных диатомей увеличивается около границы зоны осадконакопления (до 16.5% т. н. 1/346–2/347).

На профиле на северном борту бухты (т. н. 22/368–26/372) также более высокая концентрация диатомей (19.2 млн/г) отмечена в осадке на максимальном заплеске (т. н. 22/368), в других пробах – 4–7 млн/г. Доля морских снижается в осадках вглубь суши от 15.4 до < 10%, солоноватоводно-пресноводных < 6%, пресноводных диатомей < 6%, практически отсутствуют болотные виды родов Eunotia, Pinnularia.

На профиле по льду реки (т. н. 21/366, 28/374, 29/375, 30/376, 31/377) выделены две зоны, отличающиеся составом доминирующих видов и соотношением групп диатомей. На припае в приустьевой зоне (т. н. 28/374 и 21/366) концентрация диатомей невысокая (6.4–10 млн/г). Cодержание солоноватоводных видов до 76.3%. Доля морских не превышает 13%, участие солоноватоводно-морских до 1.7%, солоноватоводно-пресноводных видов < 8%, наиболее заметного содержания (до 3%) достигают Tabularia fasciculata, Planothidium delicatulum. Содержание пресноводных диатомей < 5.4%. В т. н. 29/375, 30/376, 31/377, удаленных от берега моря вглубь суши, концентрация диатомей повышается (20–31 млн/г). Содержание бентосных солоноватоводных диатомей ниже (63.7–68.3%). Наиболее высокое содержание морских видов отмечено в т. н. 29/375 (22%), чаще встречаются пелагические диатомеи. Отмечено более высокое участие солоноватоводно-морских диатомей (Mastogloia pumila, Melosira moniliformis, Halamphora coffeiformis – до 3%). Доля солоноватоводно-пресноводных увеличивается от 10 до 20.9% у границы зоны осадконакопления (т. н. 29/375, 31/377). Найдены эвригалинные Tabularia fasciculata, Planothidium hauckianum, P. delicatulum (по 6–7%), населяющие разные субстраты в прибойной зоне на глубинах c 3–5 м [14]. Содержание пресноводных диатомей в этих точках более высокое – 14.3%. Здесь же обнаружено наиболее высокое содержание планктонных видов (8.7%). Такое распределение групп диатомей и концентрации створок указывает на существование транзитной зоны (т. н. 21/366 и 28/374) и зоны разгрузки более мелких створок (до 10–20 мкм) у излучины реки (т. н. 29/375, 30/376, 31/377).

Учитывая, что основная масса диатомей, обнаруженных в цунамигенных осадках, представлена видами-эпифитами, можно предположить, что волна цунами захватывала материал с глубины не более 5 м, т.е. со дна внутренней части бухты. До этой глубины на побережье Японского моря произрастает наибольшее число водных растений [13]. Источником пресноводных диатомей также являются морские осадки, в которые они поступают с речным стоком. В этом отличие от крупных цунами, вызывающих сильную эрозию континентальных разнофациальных толщ в зоне затопления [21] или проходящих через пресноводные водоемы, в которых захватывается вода и материал донных осадков.

Бентосные фораминиферы. В осадках обнаружено 18 видов бентосных фораминифер, относящихся к 15 родам; 6 видов являются секреционными (известковыми) формами, 12 – агглютинирующими (песчанистыми) (табл. 1). В образцах отмечаются многочисленные остатки водорослей, панцири мелких рачков, оболочки семян наземной растительности, иногда раковины остракод. Известковые раковины, в основном плохой сохранности, стенки раковин очень хрупкие, со следами разной степени растворения. Это может свидетельствовать об агрессивной среде по отношению к карбонатным компонентам осадка. Раковины агглютинирующих видов хорошо сохранились. Общая численность раковин варьирует от 1 до 409 экз/10 г, количество видов в отдельных пробах меняется от 1 до 11 (рис. 6).

 

Таблица 1. Виды бентосных фораминифер, найденных в цунамигенных илах бух. Преображения

Секреционные формы	Агглютинирующие формы
Ammonia beccarii (Linnaeus) Cribroelphidium etigoense (Husezima et Maruhasi) Cribroelphidium kusiroense (Asano) Cribrononion incertum (Williamson) Elphidium excavatum (Terquem) Retroelphidium subclavatum (Gudina)	Ammobaculites exiguus Cushman & Brönnimann Ammotium cassis (Parker) Cribrostomoides jeffreysi (Williamson) Cuneata arctica (Brady) Eggerella advena Cushman Jadammina macrescens (Brady) Miliammina fusca (Brady) Reophax curtus Cushman Textularia torquata Parker Trochammina inflata (Montagu) Trochammina japonica Ishiwada Trochammina voluta Saidova

 

Рис. 6. Соотношение общего и относительного содержания видов бентосных фораминифер (а) и процентное соотношение секреционных и агглютинирующих форм (б) в цунамигенных илах и осадках осушки бух. Преображения

 

Во всех комплексах доминируют представители агглютинирующих родов Ammobaculites, Trochammina, Jadammina, Miliammina. Большинство выделенных фораминифер относятся к мелководным формам, обитающим в прибрежной зоне в условиях незначительного опреснения [17, 30]. Такими являются Jadammin macrescens, Ammobaculites exiguus, обитающие при пониженной или неустойчивой солености; Miliammina fusca, Ammotium cassis, типичные для литорали и верхней сублиторали, и эвригалинный секреционный вид Ammonia beccarii [17, 30]. Наиболее обильными в осадках являются представители рода Trochammina, обитающие на глубинах от 0.5 до 30 м повсеместно, главным образом, в бореальных областях [2]. В осадках обнаружены также Reophax curtus, Cuneata arctica, Eggerella advena, характерные для более глубоких обстановок – литорали и внутреннего шельфа (глубина местообитания от 5 до 100 м). Глубины более 5 м есть и в восточной части бух. Преображения, в западной части глубины достигают 12 м.

Секреционные формы присутствуют, как правило, в небольших количествах, в некоторых образцах их нет. Большинство относятся к сублиторальным, шельфовым видам. Формы Cribroelphidium etigoense, Cribroelphidium kusiroense, Cribrononion incertum, Elphidium excavatum, встречающиеся на глубинах от 0.5 до 72 м в зал. Петра Великого, могут обитать и на литорали. На двух т. н. (4/349, 21/366) обнаружены единичные экземпляры Retroelphidium subclavatum, шельфового вида, имеющего широкое распространение от 5 до 122 м.

Наиболее высокая численность и наибольшее разнообразие видов отмечены в мористой части зоны заплеска, здесь же встречено больше секреционных форм (до 27%) (рис. 4). У границы зоны осадконакопления на льду реки также несколько увеличивается численность раковин.

В целом, состав бентосных фораминифер в цунамигенных илах близок к ассоциации в осадках верхней части литорали в кутовой части бухты, но в осадках литорали нет секреционных форм. В илах, вмерзших в льдины и вынесенных, вероятно, с верхней сублиторали, количество секреционных видов достигает 67%.

Цунамигенные илы: значение для идентификации палеоцунами. Изучение состава осадков современных цунами важно для понимания особенностей осадконакопления и выделения цунамигенных фаций при поисках следов палеоцунами, изучение которых проводится для определения масштабов и частоты проявления этих событий в прошлом [20, 24]. Такие исследования необходимы для продления рядов сильных событий, оценки цунамиопасности побережья и возможных рисков. Очаги наиболее сильных цунами, достигающие берегов Приморья, расположены в восточной части Японского моря около Японских островов [36], поэтому реконструкции палеоцунами на побережье Приморья представляют большой интерес для межрегиональных корреляций сильных событий. На побережье Восточного Приморья, как правило, высокие заплески наблюдались при цунами, имевших очаги, расположенные около о. Хоккайдо [11]. Предполагается, что такую же локализацию имели и источники палеоцунами [3]. Заплески цунами от землетрясений с эпицентрами в юго-восточной части моря незначительные [7]. Следы цунами от южных источников обнаружены только на побережье бух. Триозерье – предположительно следы цунами 1026 г. [4], и на о. Русский в закрытой бухте Спокойная [33].

Обычно в закрытых бухтах Приморья вертикальные и горизонтальные заплески цунами ниже, чем на открытом побережье. В бух. Преображения во время цунами 1983 г. повышение уровня воды было на 1.2 м, в то время как в бух. Соколовской – на 3.0 м; в 1993 г. – до 1.5 м [11]. При небольших заплесках осадочные покровы обычно не образуются [20]. Главным фактором, который определил формирование покрова цунамигенных илов в кутовой части бух. Преображения, было наличие ледяного покрова и припая. Волны цунами взломали лед, что вызвало при высоте волны 63 см эрозию дна на мелководье, насыщение воды большим количеством льда и взвеси и образование протяженного покрова осадков. После таяния льда на акватории большая часть покрова цунамигенных илов исчезла. Обследование берега в апреле показало, что сохранилась узкая полоса с пятнами осадка, окаймляющая берег в кутовой части бухты (шириной до 8–10 м). По-видимому, поиск осадков палеоцунами в таких бухтах следует проводить на расстоянии первых десятков метров от уреза. В таких условиях можно найти следы цунами, имевшими невысокие заплески, и наиболее опасные для этих широт ледовые цунами. Одним из признаков прохождения цунами со льдом является плохая сохранность створок диатомей при небольших параметрах заплеска.

5. ВЫВОДЫ

Ното цунами, проявившееся в бух. Преображения как цунами со льдом, несмотря на небольшую величину волны, оставило протяженный покров ила от края припая к вершине бухты на 325 м (в том числе до 23 м по суше) и по замерзшему руслу водотока до 250 м. Граница максимального заплеска на льду водотока намного превышала зону осадконакопления (на 430 м). Разгрузка материала здесь произошла перед барьером на излучине водотока. Далее выносились только стебли зостеры. В кутовой части бухты линия максимального заплеска лишь на 2–3 м превышала зону с покровом илов.

В осадках преобладают мелкоалевритовые фракции и много пелита, структура мало меняется по простиранию, более тонкий материал осаждался на участке, где стояла вода в центральной части зоны затопления на припае, более крупный выносился с льдинами и попадал в удаленную часть зоны заплеска.

Гранулометрический состав и биофоссилии свидетельствуют, что основной источник осадка находился на литорали и сублиторали, где дно активно эродировалось льдинами. Возможно, поступление воды и взвешенного материала происходило по трещинам и в зоне сильно сплоченного ледяного покрова у границы невзломанного припая. Основная масса диатомей представлена эпифитами, которые населяли густые заросли зостеры, сильно пострадавшие при подходе волны. На наиболее удаленной части заплеска на льду водотока происходила дифференциация створок, наиболее мелкие выпали у границы зоны осадконакопления. Количество морских видов снижается по мере продвижения вглубь зоны затопления, пресноводных становится больше. Их источником также были донные илы, в которые они попадали с речным стоком. В составе бентосных фораминифер в мористой части заплеска больше секреционных видов, состав их в цунамигенных илах близок к составу вмерзшегося ила, перенесенного льдинами с верхней сублиторали. Наличие более глубоководных форм свидетельствует, что эрозия дна могла происходить и на глубинах более 5 м.

Несмотря на то, что большая часть покрова цунамигенных илов, залегающих на припае, исчезла весной и вряд ли будет сохранен маломощный слой ила в разрезах торфяников, изучение проявления и осадков Ното цунами на континентальном побережье имеет большое значение. Это пример цунами со льдом, опасность которого намного возрастает за счет большой эродирующей способности волн. Ното цунами показало, что большой риск для замерзающих бухт Южного Восточного Приморья связан с цунами, происходящими в зимний период, в том числе и имеющих очаги в юго-восточной части Японского моря.

Благодарности. Авторы выражают благодарность А.А. Часову, принимавшему участие в обследованиях, и А.М. Лебедеву за определение раковин моллюсков.

Финансирование работы. Работа выполнена при финансовой поддержке в рамках темы государственного задания ТИГ ДВО РАН 125021302113-3.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Данные по параметрам заплеска цунами могут быть предоставлены по запросу.

Авторлар туралы

N. Razzhigaeva

Pacific Geographical Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: nadyar@tigdvo.ru
Ресей, Vladivostok

D. Tyunyatkin

Pacific Geographical Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: nadyar@tigdvo.ru
Ресей, Vladivostok

L. Ganzey

Pacific Geographical Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: nadyar@tigdvo.ru
Ресей, Vladivostok

T. Grebennikova

Pacific Geographical Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: nadyar@tigdvo.ru
Ресей, Vladivostok

E. Ivanova

Pacific Geographical Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: nadyar@tigdvo.ru
Ресей, Vladivostok

Yu. Putintsev

Pacific Geographical Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: nadyar@tigdvo.ru
Ресей, Vladivostok

Yu. Zhabyko

Primorsky Administration for Hydrometeorology and Environmental Monitoring

Email: nadyar@tigdvo.ru
Ресей, Vladivostok

D. Shpachuk

Pacific Geographical Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences; Far East Regional Hydrometeorological Research Institute

Email: nadyar@tigdvo.ru
Ресей, Vladivostok; Vladivostok

E. Stasyuk

Far East Regional Hydrometeorological Research Institute

Email: nadyar@tigdvo.ru
Ресей, Vladivostok

Әдебиет тізімі

Қосымша файлдар