Июн 05 2002

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАНОСОВ

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАНОСОВ

НА ПОДВОДНОМ СКЛОНЕ ДОНУЗЛАВСКОЙ ПЕРЕСЫПИ, ЗАПАДНЫЙ КРЫМ

Ю.Д. Шуйский

Одесский национальный университет им. И.И. Мечникова, Украина

BASICAL PECULARITIES OF SEDIMENT DISTRIBUTION ON SUBMARINE SLOPE OF DONUZLAV BARRIER, THE WESTERN CRIMEA COAST

Y.D. Shuisky

Mechnikov’s National University of Odessa, Ukraine

The submarine slope sedimentation and distribution of granulometric composition were studied along Danuzlav’s beach barrier within the Western Crimean coast. The composition is presented the sand and shell, and contain of shell is 50-70 % in average. The Danuzlav barrier located by impact of two alongshore drift flows: first from SE from Evpatoriyskiy cape, and second from NW. But the main source of sediments is mollusks and shell from submarine slope of the barrier and adjacent bottom sectors. Part of terrigenous sediment are 10-20 %, maximal is up to 50 % on various depths. The sediment distribute among the submarine slope in accordance with: 1 – distance from the source of disintegrated rock formation; 2 – inequality of the nearshore bottom relief; 3 – hydrodynamic regime of the coastal zone.

В настоящее время достаточно полно исследованы многие закономерности распределения прибрежно-морских наносов на подводном склоне песчаных, галечных, ракушечных и др. аккумулятивных форм прибрежно-морского рельефа [1, 5]. Примерами служат берега различных морей, в частности – и Черного также. По довольно густой сети пробоотбора, часто – через 0,5-1,0 м глубины, изучались участки расположения Днепровско-Дунайских, Каркинитских и других пересыпей и кос. К

сожалению, по ряду причин почти нет публикаций по одной из крупных пересыпей — риаса Донузлав. Это приморское озеро именно риасового происхождения, согласно генезису и структуре котловины [4]. Всего было отобрано 78 проб, в среднем 6 проб на 1 профиле, до максимальных глубин 15-16 м. Расстояние между соседними профилями равно 1 км. Это довольно дробное опробование, которое позволяет получить достоверное представление о наносах на подводном склоне пересыпи риаса Донузлав.

Выбранный объект исследований является характерным. Он имеет много общего с береговыми склонами других пересыпей лиманов и лагун. Поэтому закономерности распределения наносов на подводном склоне, вполне вероятно, аналогичны и другим пересыпям крымских лиманов и лагун. Правда, уже длительное время (с начала 60-х годов ХХ в.) пересыпь расчленена судоходным подходным каналом, выемка которого оказала влияние на состав донных наносов.

Район наших исследований расположен в вогнутой береговой дуге большого радиуса. Сюда поступают наносы с юго-востока, от м. Евпаторийского, и от запада, со стороны м. Урет. По балансовым расчетам оказалось, что суммарная мощность двух конвергентных потоков наносов, разгружающихся вдоль пересыпи, составляет около 60000 м3/год. Однако, видимого накопления наносного материала в настоящее время не происходит. Причина видится в истирании и растворении карбонатной составляющей, которая доминирует (>90 %), и в свале наносов к подножью достаточно крутого (≈ 0,020) подводного склона. Источником наносов служат песчаные и супесчаные отложения между Мойнакской и Конратской пересыпями, суглинки невысокого (до 3,0-3,5 м) клифа в районе Витино, продукты абразии известнякового клифа в районе м.Урет, известняки и супеси на подводном склоне. Но главным сохраняется биогенный источник, поставляющий ракушу.

В условиях достаточно крутого подводного склона, на кривой поперечного профиля хорошо выражены 1-2 подводных вала на ЮВ фланге участка и 2-3 вала на СЗ фланге. Это может указывать на снос основного количества наносов ближе к СЗ прикорневой части пересыпи. Подножье мористых валов располагается на глубинах 4-5 м, причем, в СЗ направлении эта глубина возрастает до 6-7 м. За зоной валов распространяется полого наклоненная в сторону моря поверхность дна до глубин 16-18 м.

Ветровой режим района исследований характеризуется устойчивостью. В пределах морской полурозы ветрового режима заметно выделяются ЮЗ и Ю румбы. На них приходится почти 35 % повторяемости и максимум сильных ветров (≥15 м/сек). Соответственно, основным типом являются ветровые волны (≈ 80 %), повторяемость штилей равна 3-5 %. Поэтому прибрежную акваторию моря можно считать "ветренной", весьма динамичной. Волновой режим находится в тесной зависимости от ветрового по значениям направления и по энергии. Волны наибольших размеров (h ≥ 2 м) приходят именно от ЮЗ и Ю румбов. Поэтому понятно, почему максимальный приход наносов происходит от м. Евпаторийского и они прижимаются к СЗ флангу пересыпи, где и количество подводных валов больше.

Наблюдения с помощью гидрологических вертушек БПВ и поплавков показали, что наиболее распространенными являются дрейфовые (для внешней части подводного склона) и волновые энергетические (для основной части подводного склона) течения, причем, волновые приносят около 90 % всей энергии береговой зоны до глубины 15 м. По направлению доминируют ЮВ, Ю и очень часто ЮЗ течения (60-70 % повторяемости) в среднем за многолетний период. Ветры СЗ и З румбов продуцируют ветро-волновые течения с ЮВ составляющей. Береговые ветры С и СВ румбов создают поверхностные течения в сторону моря. При этом возникающие придонные компенсационные течения часто направляются в сторону моря, но в большинстве случаев (около 60 %) отклоняются на СЗ, довольно редко (5%) на ЮВ. Максимальная измеренная скорость поверхностного течения во время сильных штормов (скорости ветра 20-25м/сек) составила 2,16 м/сек на глубине 1,5 м, 1,38 м/сек на глубине 3м, 1,01-1,19 м/сек на глубине 5 м, а на глубине 7 м – 0,51-0,60 м/сек. Это высокие скорости, которые в состоянии интенсивно распределять наносы вкрест простирания берега на глубину и вдоль берега пересыпи. Эти данные в общем аналогичны тем, которые были получены ранее [1, 2] не только в районе Донузлава, но в других районах береговой зоны Черного моря [5].

Таким образом, генеральный перенос действующей энергии волн и течений в береговой зоне исследованного участка береговой зоны происходит в СЗ направлении в соотношении СЗ:ЮВ = 42 %:58 %. Гидродинамически наиболее активной является приурезовая часть акватории в интервале глубин 3,5 – 0,0 м. Энергетические максимумы приурочены к глубинам 2-4 м, на которых перемещается наибольшее количество наносов (около 30 %). Причем, от этих глубин в сторону берега очень резко падает наносодвижущая способность волн и волновых течений, в то время, как в сторону моря – постепенно до глубин 15-16 м. На этом общем фоне пики расхода удельной энергии волн приходятся на мористую привершинную часть подводных валов [2, 3].

Мобилизующийся между Евпаторийской бухтой и Ойбурской пересыпью наносной материал, под влиянием общего переноса ветро-волновой энергии, перемещается к Донузлавской пересыпи. Почти во всех точках опробования в составе наносов преобладают раковины моллюсков и раковинный детрит (50-70 %). Остальные 30-50 % представлены обломками известняка и песчаника (в т.ч. и оолитовыми зернами), а также и кварцевыми песками. Содержание тяжелой фракции обычно составляет доли процента. В этом мизерном количестве преобладают рудные (до 50 %), имеется до 10 % граната, около 9 % магнетита и 7-9 % циркона. В составе среднезернистого песка показательными являются роговая обманка, эпидот, силлиманит. Песчано-ракушечные наносы покрывают подводный склон вдоль берега на расстоянии около 15 км и до глубин 20-25 м, а местами – до 35 м.

Интересно, что между содержанием фракций ≥1,0 мм и Md имеется прямая зависимость, а колебание значений Md одновременно отражает изменения содержания ракуши. Поэтому при необходимости выявления закономерностей распределения наносов на подводном склоне мы воспользовались осредненными характеристиками гранулометрического состава Md и S0, как ранее рекомендовалось [1].

Оказалось, что в условиях исследованного Западного побережья Крыма на распределение величин Md по площади дна оказывают влияние удаленность от источников питания, расчлененность рельефа подводного склона, изменчивость гидрометеорологических условий прибрежной акватории. Чем дальше от источника питания, тем сложнее прослеживается картина размещения Md. Эта закономерность четко прослеживается по сравнению галсов I-IV и VIII-XII. Одновременно в СЗ направлении эти значения снижаются, а потому данный показатель меняется так же, как и в пределах других вдольбереговых потоков наносов, соответственно всеобщей закономерности. Показательно, что снижение Md особенно заметно на глубинах 10-15 м. Очевидно, что уменьшение Md на галсах X-XIII связано с преобладанием здесь в составе ракуши не целых наносообразующих створок, а измельченного раковинного детрита, как в ряде других районов подводного склона [3, 5].

Что касается расчлененности подводного рельефа [1, 2], то характер его влияния оказался более сложным, чем представлялось ранее. Наибольшие значения Md приурочены к вершинам подводных валов и выступам офсетов разных размеров, к более крутым (от 0,018 до 0,032) отрезкам поперечного профиля подводного склона, часто – к днищам межваловых ложбин. Причем, целые створки раковинного материала концентрируются на флангах положительных форм донного рельефа. Такие закономерности присущи в основном типичным ракушечным подводным склонам.

В целом наибольшие значения медианы расположены на ЮВ фланге подводного склона пересыпи. При перемещении на СЗ наиболее крупный материал задерживается подходным каналом. Поэтому минимальные значения приходятся на СЗ фланг в целом вдоль берега и на разных глубинах.

В условиях максимальной гидродинамической активности в пределах приурезовой полосы (глубины 0-2 м, максимум до 5-7 м) обнаружены наибольшие на галсах значения Md от 1,3 до 2,5 мм (на урезе и штормовом пляжевом вале до 3,2-6,7 мм). Максимальные концентрации тонкого ракуши здесь могут достигать 90 %, а местами – даже 100 % в поверхностном слое наносов. С продвижением вниз по склону, в интервале глубин 6-10 м, было прослежено снижение Md до 0,8-1,4 мм за счет уменьшения количества целых створок. Данное явление объясняется ослаблением действия волн и волновых течений, по сравнению с приурезовой полосой, и соответствующим выносом тонкого ракушечного детрита на глубину. Наконец, до глубин 11-16 м медиана в общем является минимальной, около 0,2-0,5 мм, особенно на СЗ фланге подводного склона, хотя между 14 и 16 м располагается полоса повышенных значений Md – порядка 0,6-0,9 мм, а на ЮВ фланге встречаются значения 1,2-1,4 мм. Видимо, мелкие фракции сильными штормами выносятся на большие глубины и волновыми и дрейфовыми течениями разносятся, но вот вернуть обратно мелкие фракции практически невозможно. Ведь прямые волновые импульсы затрагивают крупные фракции, а мелкие, находясь во взвеси, подвергаются в основном влиянию волновых течений, которые направлены в общем в сторону моря.

Распределение коэффициента сортировки S0 в общих чертах схоже с распределением значений Md. Лучшая отсортированность наносов с минимальными коэффициентами (1,3 – 2,2) наблюдается на СЗ фланге подводного склона, т.е. "ниже" по трассе потока наносов, как и на других участках береговой зоны [3, 4, 5]. Такое явление объясняется торможением гидравлически наиболее крупных частиц от источников питания до пересыпи, на ЮВ ее фланге (S0 = 1,6-3,8), перехватом их подходным каналом. Поэтому на СЗ фланг попадают более мелкие и лучше отсортированные наносы, с низкими S0.

На участках с плавным, спокойным рельефом, с небольшой его расчлененностью, S0 значительно однороднее, чем на остальных. На сравнительно крутых отрезках склонов коэффициент выше, чем на сопредельных. На этом фоне в зоне подводных валов уменьшение значений S0 прослежено чаще всего в межваловых ложбинах, а увеличение—на вершинах подводных валов, где Md больше и преобладают разнозернистые наносы.

На подводном склоне Донузлавской пересыпи лучше всего отсортированными наносы оказались в полосе глубин 5-11 м, где S0 = 1,3-1,5. Вверх по склону, в сторону берега, коэффициент в общем возрастает до 2,2-3,8 в приурезовой зоне, где максимален удельный расход волновой энергии и вынос самых мелких частиц.. Вниз по склону, хотя и возрастает коэффициент, но менее интенсивно, всего до 1,8-2,4. Как можно видеть, очаги увеличения Md во многом совпадают с очагами ухудшения сортировки, т.е. уменьшения значений S0.

В практике литодинамических исследований относительно редко применяется характеристика линейных параметров зерен наносов. Для заполнения этого пробела были выбраны зерна наиболее характерных минералов на подводном склоне Донузлавской пересыпи. К ним относится кварц среди минералов легкой фракции и роговая обманка среди минералов тяжелой фракции. Под бинокуляром было выполнено измерение длинной оси и короткой оси у 1500 зерен каждого минерала. Бралась фракция среднезернистого песка 0,25-0,5 мм на каждом галсе из различных элементов береговой зоны: на подводном склоне, на пляже и на эоловых береговых формах. Пробы из каждого галса смешивались, квартовались до 500 граммовой навески, которая принималась в качестве средней для каждого элемента. Данные измерений вынесены на графики, которые осветили один из универсальных параметров морфологии зерен – соотношение между длинной и короткой осями (рис. 1).

Оказалось, что данное соотношение у роговой обманки наибольшее на пляже, где концентрируются самые крупные и хуже всего отсортированные наносы. Картина аналогична и для кварца. На эоловых формах у обоих минералов соотношение несколько меньше, поскольку пляж является непосредственным источником питания песчаных кучугуров, а влияние других факторов несущественно. Также у обоих минералов и на пляже, и на эоловых формах разброс значений минимален, закономерность весьма устойчива (рис. 1). Зато на подводном склоне разброс точек намного более широк и разнообразие длин осей максимально. Эта закономерность отражает различные гидравлические свойства, сформированные в зоне подводных валов, глубже валов, в межваловых ложбинах, на разных элементах кулисных валов и офсетов и др. Видимо, все вместе взятые свойства могут использоваться для оценки состояния морфологии и динамики подводного склона, пляжа и береговых дюн.

Рис. 1. Соотношение длинной (вертикальная ось) и короткой (горизонтальная ось) осей зерен роговой обманки (4) и кварца (5) в средних пробах среднезернистого песка с подводного склона (1), пляжа (2) и береговых эоловых форм (3) пересыпи риаса Донузлав

Таким образом, для изученного подводного склона пересыпи риаса Донузлав характерны условия разгрузки маломощного вдольберегового потока наносов с ядром около Озеровки и Беляуса, с наличием относительно приглубого подводного склона, преобладанием ракушечных наносов, с наличием небольших береговых эоловых форм на поверхности пересыпи, с повышенной ветровой активностью и обычным ветро-волновым режимом, с типичными волновыми течениями и незначительным влиянием дрейфовых течений открытого моря, с заметным влиянием антропогенного фактора. Все перечисленные условия создали нормальное распределение основных гранулометрических характеристик наносов вдоль берега. Что касается поперечного профиля и отдельных элементов подводного рельефа, то здесь распределение в общем противоположно тому, которое прослеживается на типичных песчаных берегах. Песчано-ракушечные наносы района наших работ отличаются от чисто песчаных повышенными значениями Md и S0, как и на подобных подводных склонах береговой зоны других морей.

Литература

1. Бертман Д.Я., Шуйский Ю.Д. О гранулометрическом составе наносов на подводном склоне песчано-ракушечной пересыпи // Вестник Московск. университета. География. – 1975. - № 4. – С. 125 – 126.

2. Долотов Ю.С., Шадрин И.Ф., Юркевич М.Г. О динамике рельефа подводного берегового склона, сложенного ракушечным материалом / Новые исследования береговых процессов: Отв. ред. В.П.Зенкович. – Москва: Наука, 1971. – С. 110 – 120.

3. Зенкович В.П. Морфология и динамика советских берегов Черного моря. – Москва: Изд-во АН СССР, 1960. – 216 с.

4. Шуйський Ю.Д., Бертман Д.Я. Вздовжберегові палеопотоки наносів та розвиток узбережжя Чорного моря між мисами Урет і Євпаторійський // Геологія узбережжя і дна Чорного та Азовського морів у межах УРСР. – 1975. – Вип. 8. – Київ: Вид-во КДУ. – С. 108 – 117.

5. Шуйский Ю.Д., Выхованец Г.В. Экзогенные процессы развития аккумулятивных берегов в Северо-западной части Черного моря. – Москва: Недра, 1989. – 198 с.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.