Глава 2. Геологическое строение Калининградской области
Калининградская область расположена на Восточно-европейской (Русской) платформе в пределах юго-западной части Балтийской синеклизы.
В строении осадочного чехла синеклизы принимают участие отложения палеозойского, мезозойского и кайнозойского возрастов, мощность которых закономерно возрастает с севера на юг до 4000 – 4500 м и резко сокращается на обоих бортах впадины.
Отложения среднего палеозоя (девон) распространены лишь в северной части.
В пределах региона на поверхности обнажаются лишь кайнозойские отложения с преобладанием пород четвертичного возраста. На большей части территории четвертичные отложения Валдайского оледенения со стратиграфическим несогласием налегают на размытую поверхность пород мелового периода. Отложения более древнего возраста выходят к поверхности лишь в акватории Балтийского моря. Однако здесь они перекрыты морскими и ледниковыми осадками голоцена и плейстоцена.
Многие из пород палеозоя и мезозоя встречаются в виде валунов, гальки и щебня в ледниковой морене в различных районах Калининградской области. Так, в маршруте №6 на точке 21 в районе города Светлогорск мы наблюдали моренные отложения, представленные конгломератами, имеющими размеры обломков от 1 до 30 см.
Наибольший интерес представляют отложения кайнозойской системы, поскольку они обнажаются в береговом обрыве в районе г. Светлогорск – п. Донское. В маршруте №4 близ п. Донское мы наблюдали обнажение мощностью 12 м, представленное песчано-глинистыми отложениями светло-коричневого и рыже-бежевого цвета с четкой слоистостью.
В ходе неоднократного наступления и последующей деградации плейстоценовых ледников кайнозойские отложения были выпаханы или размыты на большей части территории Калининградской области. Они сохранились лишь на Самбийском полуострове и южнее Калининграда. На остальной части региона кайнозойские отложения встречаются либо в виде останцев, либо отторженцов в низах морены. В пределах акватории Балтийского моря кайнозой полностью срезан ледником. На большей части региона четвертичные отложения залегают непосредственно на размытой поверхности верхнемеловых мергелей.
Глава 3. Геологические процессы
3.1. Геологическая деятельность моря
Важным рельефообразующим фактором земной поверхности является деятельность морей, которая приводит как к возникновению характерных абразионных и аккумулятивных форм рельефа морских побережий, так и к накоплению специфических типов морских отложений.
Береговой линией принято называть линию пересечения поверхности моря с поверхностью суши. Положение береговой линии быстро меняется в связи с приливами и отливами, в зависимости от сгонов и нагонов воды ветром и значительно медленнее от размыва берега или накопления осадков. Эти перемещения береговой линии сравнительно невелики. Главные же перемещения ее связаны с трансгрессиями и регрессиями моря.
Полоса суши, примыкающая к современной береговой линии и отличающаяся развитием форм рельефа, созданных волнами при современном положении уровня моря, называется берегом. Полоса морского дна, примыкающая к берегу и подвергающаяся воздействием волн и прибрежных течений, называется подводным береговым склоном. Берег и подводный береговой склон образуют береговую зону.
Основным фактором формирования рельефа и процессов перемещения наносов в береговой зоне являются волны, волноприбойная деятельность воды, развивающаяся на водной поверхности под действием ветра. Энергия ветра передается верхнему слою водной оболочки, вызывая колебательные движения частиц воды, описывающих замкнутые круговые орбиты в вертикальной плоскости и одновременно совершающих поступательное движение по направлению действия ветра.
Известный исследователь морфологии и динамики морских берегов В.П.Зенкович выделяет абразионный и аккумулятивный типы берегов, отличающиеся друг от друга своим развитием и образованием различных, характерных для каждого типа, форм рельефа. Величина уклона дна в пределах подводного берегового склона определяет расход энергии волн, а в зависимости от этого берег развивается либо как абразионный, либо как аккумулятивный.
Абразионный тип берегов характеризуется их разрушением. Наиболее интенсивное разрушение происходит у берегов, близ которых дно моря имеет крутой уклон (приглубый берег). На берегах, сложенных кристаллическими и крепкими осадочными породами, абразия протекает медленно, но в конечном итоге приводит к образованию отчетливых абразионных форм. Рыхлые породы, которые мы наблюдали на берегу Самбийского полуострова, песчаного, гравийно-галечного и суглинистого составов интенсивно абрадируются и образуют значительные наносы.
При достаточной крутизне дна приглубых берегов ширина прибрежного мелководья мала и волны, проходя над ним, мало расходуют свою энергию на трение о дно. В результате волны, имея еще большой запас энергии, доносимый до берега, с большей силой обрушиваются на него. У линии уреза или выше, до уровня заплеска волн при прибое, в породах вырабатывается волноприбойная ниша, над которой коренные породы нависают в виде карниза. К сожалению, в ходе маршрутных исследований волноприбойних ниш мы не наблюдали. Возможно, это было связано с тем, что по мере углубления ниши происходит обрушение нависающего карниза и образование отвесной стенки абразионного уступа, называемого клифом (рис. 3.3.1).
Рис. 3.1.1. Клифы Самбийского полуострова, фото с мыса Таран.
При дальнейшем разрушении береговой обрыв отодвигается в сторону суши. Одновременно волны разрушают и подводный склон, ниже береговой линии. Перед подножием отступающего клифа в коренных породах образуется все расширяющаяся в сторону суши и слабо наклоненная (0.05 – 0.02) к морю широкая абразионная прибрежная площадка (платформа) – бенч. Между подводной частью площадки и береговым обрывом у его подножия образуется узкая полоса пляжа, покрывающего надводную часть бенча, образованного обломочным материалом (гравием, галькой, ракушечным детритом, песком). Это очень подвижный материал; в сильные штормы он может временно уноситься на подводный склон, а затем снова выбрасываться на берег. В породах, дающих мало материала для наносов, часть бенча может быть обнажена над водой. Перемещаемый обломочный материал обрабатывает абразионную площадку, понижает ее.
Обломочный материал, уносимый с пляжа на подводный склон, во время движения дробится, истирается, окатывается, сортируется. Процесс абразии и отступания берега постепенно замедляется вследствие увеличения полосы мелководья за счет расширения абразионной и аккумулятивной террас. Профиль береговой зоны приближается к состоянию абразионного профиля равновесия, при котором в любой точке берегового профиля уже не происходит ни абразия, ни аккумуляция материала. На всех участках профиля равновесия выработаны уклоны, уравновешивающие размывающую силу волн.
Оживление абразии может быть вызвано понижением поверхности берега, т.е., увеличением глубины бенча, связанным с трансгрессией моря. В результате же регрессии моря абразионная терраса может оказаться выше уровня моря, а абразионная деятельность приведет к выработке новой абразионной террасы на более низком уровне. Неоднократные регрессии формируют несколько уровней морских террас. Наиболее близки к теоретическому профилю абразионные берега, сложенные глинистыми или мергелистыми породами.
В зависимости от особенностей структуры коренных пород и их литологии образуются различные морфологические типы клифов: клифы активные с четко выраженной вертикальной стенкой и волноприбойной нишей у основания, свидетельствующие о высокой активности абразионного процесса; отмирающие клифы, которые абрадируются только эпизодически во время очень сильных штормов; на отмершем клифе отсутствуют совершенно какие-либо следы современной абразии; если клиф наблюдается в пределах морских террас, вне современной береговой зоны, то он называется древним.
Для отмелых берегов с пологим уклоном дна, в отличие от приглубых интенсивно размывающихся берегов, характерно накопление обломочного материала и образование аккумулятивных форм. Морские отложения, формирующиеся в береговой зоне в условиях мелководья – прибрежно-морские наносы – очень подвижны. Если волны по отношению к берегу направлены под прямым углом, морские наносы будут испытывать поперечное перемещение, а если волны подходят под косым углом, наносы будут перемещаться продольно вдоль берега. Чаще всего волны подходят к берегу под некоторым углом, поэтому оба вида перемещения происходят одновременно.
В результате различных типов перемещения обломочного материала образуются разнообразные аккумулятивные формы рельефа берегов. Наиболее характерными формами аккумулятивных типов берегов при поперечном перемещении наносов являются пляжи, подводные и береговые валы и береговые бары.
Пляжные наносы – признак отсутствия абразии (рис. 3.1.2). Пляжи представляют собой скопления наносов, образовавшихся действием прибойного потока. На отмелых берегах формируется пляж полного профиля, обычно песчаный, с образованием на внешнем крае пляжа берегового вала с более пологим склоном, обращенным к морю, и более крутым тыловым склоном, разделенным гребнем вала. При разнородной величине обломков мелкие частицы накапливаются на пологом склоне вала, крупные забрасываются большими волнами на гребень и крутой склон вала, где также наблюдается, вследствие процесса сепарации по удельному весу, обогащение тяжелыми минералами (гранат, магнетит). Такой тип пляжа формируется при резком преобладании прямых волновых скоростей над обратными. На приглубых же берегах (у обрывов), где обратные скорости достаточно велики, образуется пляж неполного профиля, односторонний. Тут более характерны галечные пляжи.
Рис. 3.1.2. Пляж северного побережья Самбийского полуострова, район города Светлогорск.
На основе наших маршрутов можно проследить, как меняется берег в зависимости от местоположения. Первые наши маршруты проходили по территории Балтийской косы.
В строении пляжа Балтийской косы мы выделили следующие элементы: берму (4-8 м), гребень (2-12 м), ложбину (3-10 м), которая на отдельных участках береговой линии заменялась усреднённым пляжем (6-13 м), основание авандюн (2-5 м), авандюны (2-6 м), дюны, высотой 6-10 м. В точке № 3 (Аз 345 на памятник Елизавете Петровне, Аз 140 на маяк) на мы наблюдали активное разрушение берега Балтийской косы морем. В качестве укрепления берега в некоторых местах были установлены волнорезы (рис. 3.1.3).
Рис. 3.1.3. Волнорезы Балтийской косы (Аз 345 на памятник Елизавете Петровне, Аз 140 на маяк).
После того, как мы разобрались в элементах пляжа на Балтийской косе, мы посетили посёлок Янтарный на Самбийском полуострове. В 400м от администрации п. Янтарный пляж имеет более сложное строение, чем на Балтийской косе. Были видны следующие элементы строения пляжа: берма (6м), клиф (высота 50см), I гребень (4м), I ложбина (11м), II гребень (9м), II ложбина (10м), авандюна (6м), дюна (высота 10м). Перепад высот составлял 2.5м.
При движении от администрации пос. Янтарный вдоль береговой линии на север к мысу Таран пляж изменял свою ширину, то расширяясь, то сужаясь. В 600м на север от ранее описанной точки мы смогли увидеть некоторые изменения в строении пляжа, исчезли вторая ложбина и авандюна. Его ширина также отличалась от пляжа на предыдущей точке (сократилась до 18 м). Обнаружена глинистая насыпь высотой 2-4м, источником вещества для которой являлся глинистый материал, извлечённый при строительстве искусственного пруда шириной 80-120 м.
В 800 м на север от искусственного пруда ширина пляжа достигла максимального значения – 60 м. Выделены следующие элементы пляжа: берма (6м), клиф (высота 60см), гребень (7м), усреднённый пляж (34м), ложбина (8м), авандюна (6м). Далее при движении на север пляж начал заметно сужаться, до 7 метров. В 450 м от наиболее широкой части пляжа расположен отвесный клиф высотой 11 метров, сложенный чередованием глин и песка тёмно-бежевого цвета, на фоне переслаивания выделяется горизонт галечника.
При движении от т.10 (Аз 63 на лестницу, Аз 20 на мыс Таран) до мыса Таран наблюдалось сужение пляжа от 40 до 6 м. В 200 м от т.10 наблюдается замена песчаного пляжа на галечный. Эрозионная терраса представлена валунами, галькой, песком. Клиф данной точки не задернован, что свидетельствует об активном его разрушении.
Мыс Таран является источником материала для формирования Балтийской и Куршской кос. Ширина пляжа на мысе Таран составляет около 6м, высота клифа достигает 16м. Пляж валунный. Мелкий песчаный материал активно выносится волнами (рис. 3.1.1).
В окрестностях города Балтийск (Аз 210 на памятник Елизавете; Аз 274 на конец пирса) мы выделили следующие элементы пляжа: берма (5-7м), клиф (0.3-0.4 м, высота 12 см), гребень (11 м), ложбина (3-7.5 м), основание авандюны (14 м). На отдельных участках пляжа наблюдались два гребня, где-то преобладал усреднённый пляж. Превышение основания авандюны над уровнем воды 3.3 м.
В маршруте, проходившем через Приморье и Светлогорск, в 150 м на В от точки 17 (Аз. 297 на мыс Таран; Аз. 80 на Светлогорск), мы наблюдали валунно-песчанно-галечный пляж и клиф высотой 5м (рис. 3.1.4, 3.1.5). Обнажение представлено чередованием ожелезнённых песчаников с конкрециями лимонита (2м) и серых песков с линзами глины (70см). У подножья клифа наблюдаются осыпь и обвал. Были выделены элементы пляжа: берма (3м), I клиф (0.2м), песчаный пляж (9 м), II клиф (0.5м), валунный пляж (3м), III клиф (высота 5м).
Валуны при удалении от клифа сменялись галькой, а затем песком. Это объясняется тем, что в шторм волны бьются об берег, теряя часть своей силы, и при откате уносят обратно в море мелкую гальку, оставляя у клифа тяжёлые крупные окатанные обломки.
Рис. 3.1.4. Клиф (третий от воды) северного побережья Самбийского полуострова (150 м на восток от точки 17, т.18).
Рис. 3.1.5. Схематическое изображение пляжа в г. Светлогорск (северное побережье Самбийского полуострова, т.18).
В 400 м на В от т. 18 мы видели несколько углублений вдоль пляжа на протяжении 120 м (рис.3.1.6). Берег размыт неполностью из-за установленных волнорезов и валунов, укрепляющих пляж. Если рассматривать береговую линию сверху, пляж имел бы фистончатую форму: море языками вдаётся в берег. Высота обрывистого берега 30 м.
Рис. 3.1.6. Размытый песчаный пляж, укреплённый валунами (400 м на В от т. 18).