«ЛАДОГА Публикация осуществлена на средства гранта Всероссийской общественной организации Русское географическое общество Санкт-Петербург 2013 26 УДК 504 Под редакцией Академика РАН, проф. В.А.Румянцева д-ра физ.-мат. ...»

Резко расчлененный рельеф дна на архей-протерозойском кристаллическом субстрате привел к формированию на севере Ладожского озера нескольких глубоководных седиментационных бассейнов, имеющих непосредственную связь с узкими, глубоко врезанными в сушу заливами шхерного побережья. Каждый из таких бассейнов представляет собой котловину с мощным покровом ледниково-озерных и озерных осадков (до 10 м и более), отделяющуюся от других котловин грядообразными поднятиями. Подводные гряды препятствуют обмену осадочным материалом между отдельными котловинами, которые представляют собой своеобразные конечные водоемы стока – аккумуляторы для локальных источников загрязнения – промышленных объектов Приозерска, Лахденпохьи, Питкяранты и т. д. Скорость осадконакопления в этих бассейнах, исходя из мощности накопившихся голоценовых осадков – более 10 м, составляет в настоящее время не менее 1 мм/год. Зона интенсивного накопления голоценовых осадков была также установлена у восточного берега Ладоги на глубинах 40–50 м, где происходит аккумуляция тонкого взвешенного материала, поступающего с водами рек Волхов, Сясь и Свирь. Характерна приуроченность этой зоны к глубокой погребенной долине, являющейся подводным продолжением реки Сясь, выраженной в современном рельефе дна.

Современные седиментационные бассейны обрамляются зонами неустойчивой седиментации, в которых мощность голоценовых осадков составляет 0–3 м, а разрезы неоднородны с частым чередованием песчанистых и глинистых прослоев и тонким песчаным прослоем в основании голоценовых осадков. В западной части озера обширные площади занимают зоны неустойчивой голоценовой аккумуляции (рис. 3.2.1).

Большие пространства дна Ладожского озера, особенно в его южной половине, лишены покрова современных осадков. Зоны размыва или нулевой седиментации занимают большую часть дна в губах Петрокрепость, Волховской и Свирской, а также на склонах и поверхности гряд, разделяющих седиментационные бассейны в северной части озера.

Поверхностные отложения Ладожского озера представлены всеми основными гранулометрическими типами от валунов до глин, распределение которых определяется особенностями рельефа Ладожской котловины и характером гидродинамических процессов.

Гравийно-галечные отложения с валунами распространены на участках дна озера с повышенной гидродинамической активностью, преимущественно в местах размыва ледниковых отложений.

Главным образом это относится к приурезовой зоне всех побережий, кроме северного, а также к склонам и поверхностям отмелей. Зона распространения этих осадков ограничена изобатами 8– 10 м. В петрографическом составе валунно-галечного материала преобладают граниты-рапакиви (40–80%), песчаники (20–50%), слюдистые и глинистые сланцы (5–15%), кварц и эффузивные породы.

Песчаные отложения (гравийно-песчаные, пески различной степени крупности и сортировки, алевритовые пески) распространены преимущественно в южной мелководной части Ладожского озера до глубин 25–30 м. Минеральный состав этого типа осадков — полевошпатовокварцевый. Содержание кварца составляет 70–90%, полевого шпата (10–30%). Выход тяжелой фракции (0,05–0,1 мм) колеблется от 0,5 до 5%. В составе тяжелых минералов преобладают роговая обманка (до 60%), минералы группы эпидота (до 24%), рудные минералы (до 8%) и гранаты (до 5%). Алевритовые, глинисто-алевритовые, алеврито-глинистые и глинистые отложения (илы) распространены преимущественно в центральной и северной глубоководных частях озера на глубинах от 30 м до 230 м. Мощность этих осадков сильно варьирует. В северной глубоководной зоне озера (глубины свыше 100 м) во впадинах аккумулируются преимущественно алеврито-глинистые и глинистые отложения, мощность которых, по данным геоакустического зондирования, местами превышает 10 м. В центральном районе озера (глубины 50–100 м) накапливаются преимущественно глинисто-алевритовые осадки, мощность их не превышает 1– 3 м. Южнее, в более мелководной зоне (30–50 м) отложения представлены преимущественно алевритами мощностью не более 1 м. Окраска илов характеризуется зеленовато-серыми, серыми, зеленовато-бурыми и бурыми тонами. Их особенностью является диагенетическая полосчатость, обусловленная тонкими прослоями (1–2 мм) черного цвета, сложенными органикой и колломорфным гидротроилитом (FeSnH20). Илы сильно обводнены, содержание воды в поверхностном слое осадков достигает 80–90%. По содержанию органического вещества илы относятся к классу минеральных (потери при прокаливании составляют 2,2–12,0%). Основными компонентами илов являются углерод органический — 0,8–4,5%, валовый азот — 0,10–0,42%, Р2О5 0,16–0,94%, аутигенный кремнезем — 3,5–17,1%. Минеральный состав илов представлен гидрослюдой с примесью каолинита и хлорита. Из обломочных минералов постоянно присутствуют кварц, полевой шпат и слюда. Аутигенные минералы представлены в основном гидротроилитом и вивианитом (Fe3(PO4)28H2O), образующимися в восстановительных условиях.

На поверхности осадка на контакте вода-дно в окислительных условиях образуются железомарганцевые корки, стяжения и конкреции, в которых преобладают окислы и гидроокислы марганца (вад, псилломелан) и железа (лимонит, гидрогетит). Мощность окисленной зоны может достигать 5–10 см, а рудных корок – до 1,5–2,0 см. Илы являются хорошим сорбентом, с ними могут быть связаны зоны техногенного загрязнения.

Рис. 3.2.1. Литологическая карта поверхностных донных отложений Ладожского озера (Субетто и др., 2002). 1 – алевритово-глинистые илы, 2 – алевриты, 3 – пески мелко- и среднезернистые, 4 – пески крупнои грубозернистые, 5 – гравийно-галечные и валунные отложения.

В южной части Ладожского озера осадочный чехол сформировался в результате ладожской трансгрессии, затопившей обширные пространства Приневской и Волховской низин. Рельеф дна в этом районе озера выровнен, глубины в среднем составляют 10–20 м, достигая местами 40 м. Береговая линия изрезана и характеризуется наличием крупных бухт (бухта Петрокрепость и Волховская губа), глубоко вдающихся в сушу.

Бухта Петрокрепость имеет глубины до 20 м, дно в центральной части покрыто песками различной крупности, подстилающимися ледниково-озерными ленточными глинами. Вдоль западного и восточного берегов развиты валунные отложения (валунная отмостка), сформировавшиеся при размыве морены. Грубообломочные осадки слагают Каредежскую косу, протягивающуюся от восточного берега в меридиональном направлении. Они же покрывают поверхность отмелей, вытянутых в широтном направлении и отделяющих губу от открытого озера. Грубообломочные отложения развиты до глубин 5–6 м. Поля сомкнутых валунников или валунно-галечных отложений сменяются разнозернистыми песками с галькой и гравием, мощность которых может достигать первых метров. В южной части бухты в береговой зоне на глубинах 0–2 м происходит заиление осадков, представленных в основном глинистыми песками или песчаными алевритами. Наиболее активные гидродинамические и литодинамические процессы наблюдаются в западной части бухты, у истока реки Невы, где скорости течения достигают 0,25–0,30 м/с. Рельеф дна и характер распределения донных отложений на этом участке существенно нарушены в результате дноуглубительных работ.

Волховская губа, как и бухта Петрокрепость, имеет в основном песчаный состав донных осадков.

Валунно-галечные и гравийно-галечные образования развиты преимущественно в западной части губы и прослеживаются вплоть до 5-ти метровой изобаты. Пески покрывают более 80% дна губы, их распределение отличается своеобразной асимметрией по отношению к берегам, что отражает особенности седиментационных процессов и гидродинамического режима. Так, грубо-крупнозернистые и среднекрупнозернистые пески залегают в центральной части губы на отметках глубже 10 м. Крупное поле этих песков вытянуто также вдоль десятиметровой изобаты, где оно непосредственно граничит с грубообломочными отложениями. Небольшие по размеру поля грубо-крупнозернистых песков со значительной примесью гравия и гальки (до 10–15%) располагаются внутри зон развития грубообломочных отложений. Средне- и мелкозернистые пески образуют небольшие поля как в центре Волховской губы, так и в ее южной части между изобатами 5 и 10 м. Пески обычно хорошо сортированы, процент примеси грубообломочных и алевропелитовых частиц крайне мал. Мощность их обычно составляет 0,03–0,05 м.

Мелко- и тонкозернистые пески развиты на разных глубинах и образуют обширные поля в восточной, центральной и северо-западной частях губы, а также встречаются внутри валунно-галечных образований.

В приурезовой полосе на юге Волховской губы мелкозернистые песчаные отложения хорошо сортированы, характеризуются повышенным содержанием тяжелых минералов (до 3% от общего веса). Генезис этих отложений – волновой, а мощность составляет более 1 метра. Аналогичные по гранулометричекому составу, но существенно отличающиеся по внешнему облику песчаные отложения, образуют широкую полосу, отделяющую грубообломочные поля на западе губы от береговой линии. Осадки заилены, в них нередко отмечаются включения валунов. Тонкозернистые пески наиболее широко развиты на востоке и юге Волховской губы. В восточной части губы они слагают поверхность дна между изобатами 5 и 10 м, а на юге их распространение контролируется пятиметровой изобатой. В описываемых песках грубообломочный материал практически отсутствует, а алевропелитовые частицы содержатся в количестве от 6 до 28%.

Наиболее тонкозернистыми донными отложениями в Волховской губе являются алевритовые и глинистые пески, образующие локальные поля напротив устьев рек Волхова и Сяси на глубинах 5–7 м, где содержание алевритовых и пелитовых частиц может достигать 40%. Описываемые осадки часто обогащены органическим детритом и с резким несогласием перекрывают подстилающие пески. Приуроченность к устьям рек и характер залегания свидетельствуют о связи алевритово-глинистых песков с твердым стоком рек Волхов и Сясь.

Дно Ладожского озера почти полностью покрыто чехлом четвертичных отложений преимущественно последнего ледниково-межледникового периода, представленных следующими основными генетическими типами – (1) ледниковыми (валунный суглинок – морена), (2) ледниково-озерными (ленточные глины), (3) переходными от ледниково-озерных к озерным (гомогенные глины) и (4) озерными (илы). Мощность четвертичных отложений больше в северной глубоководной зоне и достигает 60–70 м и меньше в южном мелководье — 10–15 м, что связано с неровной кровлей коренного субстрата. Валунные суглинки выходят на поверхность дна или перекрыты маломощным слоем ледниково-озерных и озерных отложений в южном мелководном районе озера, в литоральной зоне западного и восточного берегов, а также на склонах подводных возвышенностей и островов. Ленточные глины представлены преимущественно серыми, алевритпелитовыми, гидрослюдистыми осадками с низким содержанием органического вещества и мощностью от 10 до 40 м. Ленточные глины характеризуются ярко выраженной градационной слоистостью, обусловленной сезонными колебаниями поступления кластогенного материала с водосбора. Озерные илы распространены преимущественно в центральной и северной глубоководной части озера на глубинах от 30 до 230 м и занимают около 70% площади дна.

Мощность илов варьирует от 10 м в северном районе озера до 1–3 м в центральном.

Гранулометрический состав илов варьирует от пелитового до алевритового. Минеральный состав илов – хлорит-гидрослюдистый. Содержание органического вещества достигает 10–12 %.

Как показали исследования последних лет, для оценки процессов переноса и накапливания загрязнений в донных отложениях важно иметь информацию о гранулометрическом составе мельчайших фракций донных отложений размером менее 0,001 мм (Румянцев и др., 2011; Поздняков, 2012). Это обстоятельство связано с тем, что чем меньше крупность наносов, тем большее воздействие они могут оказывать на процессы загрязнения водоемов. При уменьшении среднего диаметра частиц при переходе от одного диапазона частиц наносов к другому площадь удельной поверхности в единице объема изменяется практически на порядок. Таким образом, мельчайшие частицы взвешенных наносов способны переносить существенно больше сорбированных на их поверхности веществ. Частицы наносов размерами от 1 мкм до 1 нм относятся к так называемым высокодисперсным или коллоидным системам. Вещества же в коллоидном состоянии приобретают своеобразные свойства. Связано это с тем, что в таком состоянии значительная доля от всех молекул или атомов, составляющих вещество, находится на поверхности раздела фаз (твердой и жидкой). Молекулы приобретают особенные свойства не только по своему положению в несимметричном силовом поле, но и по своему энергетическому состоянию. Как отмечается в ряде исследований, поведение всех структур диаметром менее 50 нм обусловлено, скорее, законами квантовой, нежели классической физики. Например, у таких частиц металлической природы заметно выше твердость и электропроводность, а температура плавления на несколько сотен градусов ниже, чем у традиционных порошковых металлов. Натурные исследования показали, что частицы наносов размером менее 0,002 мм достаточно широко представлены в центральной и северной частях Ладожского озера, причем на некоторых станциях их количество превышает 30–40 % от общего состава наносов (Поздняков, 2012). При исследовании образцов донных отложений под микроскопом основной фон составляли тонкие глинистые частицы, частицы кварца и органического детрита, обломочная слюда и др.

По результатам выполненных измерений построены графики дифференциального и интегрального распределения частиц донных отложений в мельчайшем диапазоне. На рис. 3.2.2– 3.2.3 приведены результаты обобщенного анализа гранулометрического состава донных отложений фракции менее 1 мкм для станций, расположенных в восточной (ст. 72) и северной (ст.

204) частях озера (Поздняков, 2012).

Рис. 3.2.2. Графики дифференциального и интегрального распределения частиц донных отложений по крупности в восточной части озера.

Рис. 3.2.3. Графики дифференциального и интегрального распределения частиц донных отложений по крупности в северной части озера.

Полученные данные позволили выполнить построение схем пространственного распределения процентного содержания частиц донных отложений крупностью менее 1 мм, 0.1 мм, 0.5 мм, 0.01 мм, 0.05 мм, 0.005 мм, 1000 нм, 500 нм, 200 нм и 100 нм, а также средневзвешенной крупности донных отложений и их сортированности (отношения размера частиц 5% обеспеченности к размеру частиц 95% обеспеченности). В качестве примера на рис. 3.2.4 и 3.2.5 представлены примеры таких схем.

Содержание частиц мельче 1000 нм в зонах аккумуляции мельчайших донных отложений может доходить до 30% от общего состава. В переходной и глубоководной зоне озера повсеместно присутствуют частицы размером менее 200 нм. При этом доля таких частиц увеличивается от 1% до 9% в центральной части озера. Наиболее мелкие донные отложения сосредоточены в зонах повышенных глубин к западу и к востоку от центральной части озера, при этом доля мельчайших частиц размером менее 100 нм доходит до 4–5% от общего состава наносов. Минимальные значения крупности донных отложений Ладожского озера доходят до размеров менее 50 нм, при этом доля этих частиц может составлять до 10% от состава частиц фракции менее 1 мкм и почти 1% общего состава донных отложений на конкретных станциях в зоне распространения таких наносов. Средневзвешенная крупность донных отложений лежит в диапазоне от 2 до 0.001 мм, т. е. при анализе крупности в существовавшем ранее стандартном диапазоне размеров в отдельных районах Ладожского озера дифференцированными измерениями охватывалась практически лишь половина общего состава наносов. Сортированность донных отложений Ладожского озера возрастает в направлении юго-восточной части. Наиболее однородными частицы являются в зоне распространения крупных наносов.

Рис. 3.2.4. Распределение средневзвешенной крупности частиц донных отложений Ладожского озера (мм).

Рис. 3.2.5. Распределение сортированности частиц донных отложений Ладожского озера.

Анализ результатов исследования мелкофракционных донных отложений Ладожского озера позволяет представить общие закономерности и особенности их распределения следующим образом. Характер распределения крупности частиц при последовательном переходе от фракции к фракции качественно сохраняется практически во всем диапазоне размеров вплоть до фракции коллоидов – имеет место уменьшение размеров частиц при движении с юга на север. Крупность донных отложений уменьшается по мере продвижения к центру водоема. Зоны аккумуляции донных отложений со значительным содержанием частиц в диапазоне фракции менее 1 мкм сосредоточены преимущественно в центральном районе с некоторым смещением к северо-западу, северной части, примыкающей к Западному архипелагу и к району акватории севернее острова Валаам.

Исследованиями поверхностных проб донных отложений Ладожского озера установлено, что содержание большинства химических компонентов, за исключением валового кремнезема, находится в обратном соотношении со степенью дисперсности осадка (Субетто и др., 2002).

Концентрация химических компонентов возрастает по мере уменьшения размера частиц осадков от песков к алевритам и глинам. Содержания в донных отложениях Ладожского озера большинства микроэлементов, в том числе и тяжелых металлов, низки и не отличаются от фоновых значений. Исключение составляют локальные зоны, находящиеся под прямым воздействием промышленных стоков. В этих зонах обычно отмечается повышенное содержание нефтепродуктов и других техногенных компонентов. Общее представление о пространственном распределении в открытой части озера основных, наиболее транспортабельных, тонкодисперсных компонентов вещественного состава поверхностного слоя осадков ( глинистой фракции и органического вещества) и содержания микроэлементов (Fe, Mn, Cu, Pb) в различной степени связанных с ними показаны на рис. 3.2.6.

Рис. 3.2.6. Схемы распределения концентраций железа (а), марганца (б), свинца (в) и меди (г) в поверхностном слое донных отложений Ладожского озера (Субетто и др., 2002).

Из анализа этих схем следует, что пространственное распределение микроэлементов (за исключением концентраций свинца) связано с морфометрией озерной котловины и гранулометрическим составом донных отложений. Своеобразное распределение свинца (рис. 3.2.6) в виде «языка», протягивающегося от северо-западного побережья и устьев рек Вуоксы и Бурной в юго-восточном направлении, очевидно связано в большей мере с терригенной взвесью, отражающей металлогеническую специализацию пород в области выноса.

Геохимические характеристики поверхностных осадков в целом, в том числе различных гранулометрических типов в открытой части озера, в меньшей степени подверженной влиянию источников загрязнения, условно приняты в качестве показателей местного геохимического фона.

Значение коэффициента концентрации элемента (Кк), представляющего собой отношение соответствующего элемента, показывает, что местный геохимический фон осадков характеризуется явно избыточными концентрациями железа, марганца, свинца. Коэффициент концентрации этих элементов превышает Коп соответственно в 1,6, 5,8 и 1,9 раз. Относительно невелики Кк циркония и кобальта (соответственно 1,2 и 1,1). К рассеянным элементам можно отнести титан, никель, ванадий, хром, медь, галлий, стронций (Кк = 0,3–0,7). Глинистые илы открытой части озера характеризуются наиболее высокими значениями Кк для свинца, железа (2,7), марганца (9,8). Величины Кк для титана и хрома в этих осадках (1,0) находятся на уровне величин Коп. Кк остальных элементов в глинистых илах изменяются в пределах 0,4–0,9.

Следует отметить, что повышенное содержание железа и, особенно, марганца в осадках озера отражает особенность «железо-марганцевой провинции на Карельском перешейке»

(Семенович, 1966). Аномально высокие содержания в осадках марганца и железа связаны с аутигенным минералообразованием. Повышенные по сравнению с Коп содержания этих элементов, а также кобальта и свинца отмечены в донных отложениях малых озер, расположенных в северной части Карельского перешейка (Тарновский, 1968; 1981). Это позволяет считать повышенные концентрации железа, марганца, свинца и кобальта специфической особенностью местной геохимической провинции.

Отмеченные выше особенности химического и гранулометрического состава осадков открытой части озера учитывались при изучении локальных особенностей распределения концентраций микроэлементов в осадках районов техногенного загрязнения на побережьях озера, которое проводилось с учетом местного геохимического фона.

Наименее загрязненными, по сравнению с осадками открытой части озера, являются донные отложения крупных заливов на южном побережье — Волховская и Свирская губы.

Несмотря на то, что это — районы устойчивого и значительного техногенного прессинга, активный гидродинамический режим и интенсивные стоковые течения обеспечивают направленный вынос тонкого минерального и органического материала на север, в открытую часть озера.

характеризуются низким содержанием органического вещества (не более 2% п.п.п.) и почти всех изученных элементов. Исключение составляют более высокие концентрации железа и ванадия, что обусловлено, по-видимому, как процессами аутигенного минералообразования, так и прямыми поступлениями металлов с промышленными стоками.

В заливах, бухтах и шхерах северной, северо-западной и северо-восточной частей озера все донные отложения алеврито-пелитового и пелитового состава отличаются повышенными концентрациями железа, меди, ванадия, хрома, никеля, титана и свинца, что связано с тонким гранулометрическим составом осадков и с металлогенической специализацией коренных пород в этой области водосбора.

На этом фоне выделяются зоны распространения загрязненных органогенных осадков на участках бухт и заливов, прилегающих к местам выпусков промышленных стоков (Питкярантские и Сортавальские шхеры). Донные отложения залива Питкяранта в северо-восточной части Ладожского озера характеризуются высоким содержанием органического вещества. Потери при прокаливании здесь достигают 17% при средних их значениях для осадков Ладоги 7–9%. Это приводит к сорбции различных элементов и их накоплению в донных осадках. Здесь расположена аномальная зона Сu-Sn-Zn специализации (Cu–180 мг/кг, Sn–1,8 г/кг, Zn–150 мг/кг), где наблюдается аномально высокое содержание нефтепродуктов (до 1,9 г/кг). Залив характеризуется замедленным водообменом и подвержен сильной техногенной нагрузке от расположенных рядом целлюлозно-бумажного комбината и открытого карьера, где ведется разработка и отгрузка на суда щебня. В прошлом веке в районе г. Питкяранта велась добыча меди шахтовым способом.

Возможно, что аномально высокая концентрация меди в донных отложениях связана с ее высоким геохимическим фоном для этого района (Субетто и др., 2002).

Загрязнение донных осадков в Сортавальских шхерах (вблизи г. Сортавалы и пос. Ляскеля) связано с интенсивным накоплением органического материала техногенного происхождения (деревообрабатывающая промышленность). Здесь преобладают глинистые илы, характеризующиеся высоким фоновым содержанием органического вещества (14% п.п.п.) и повышенными концентрациями меди, свинца, никеля и стронция. В заливе пос. Ляскеля около выпуска отходов местного лесоперерабатывающего комбината накапливаются осадки, представленные органическим детритом с максимальными для озера величинами содержания органического вещества (30–45% п.п.п.) и аномально высоким накоплением халькофильной ассоциации элементов: меди — 120–180 мкг/г, свинца — до 75 мкг/г и стронция — до 400 мкг/г.

К востоку от г. Приозерска на западном берегу озера обнаружена значительная по размерам комплексная аномалия с повышенным содержанием Zn, Pb, Ni, Co, Mn, Fe, что связано со сбросами промышленных стоков бывшего Приозерского ЦБК. Рельеф дна озера в этом районе благоприятствует распространению придонных потоков растворенных и взвешенных веществ на большие расстояния в глубину. Однако высокие концентрации Ni здесь, скорее всего, связаны с упомянутой выше металлогенической специализацией коренных пород, поскольку промышленные стоки от ЦБК не содержат высоких концентраций этого металла.

Титан, галлий и ванадий не образуют заметных аномалий, пространственная изменчивость их концентраций связана с литологией донных осадков, что обусловило отсутствие значительных локальных источников загрязнения этими элементами.

Донные отложения открытой части озера, представленные исключительно терригенными разностями различного гранулометрического состава, в настоящее время слабо подвержены антропогенному влиянию, что отражается и в количественных показателях содержания микроэлементов, и в структуре их геохимических связей. Для выявления динамики некоторых показателей во времени (содержание пелитовой фракции, органическое вещество, концентрация меди) результаты изучения донных отложений сопоставлены с данными Семеновича (1966). При общем сходстве пространственного распределения этих показателей отмечено произошедшее увеличение средних и экстремальных их значений и расширение зон сравнительно высоких концентраций. Абсолютная величина содержания органического вещества и меди в осадках открытого озера выросли в среднем в 2 раза, а максимальные значения в шхерных районах – более чем в 6 раз (Давыдова и др., 1997; Субетто и др., 2002).

Тонкое послойное исследование коротких колонок донных отложений, отобранных в центральной части озера, с целью выявления временной изменчивости концентраций микроэлементов показало незначительное увеличение содержания свинца, цинка и меди в верхних 10–20 см осадка (Давыдова и др., 1997). Эта тенденция роста концентраций указанных элементов свидетельствует об увеличении антропогенных нагрузок, в том числе атмосферной составляющей, в накоплении тяжелых металлов в открытой части озера за последние десятилетия.

Выполнен анализ донных отложений на нефтепродукты и 3,4-бензпирен (3,4-БП), последний является одним из наиболее опасных канцерогенов класса полициклических ароматических углеводородов (ПАУ). Установлено, что наиболее загрязненными являются осадки шхерного района в северной части озера (Субетто и др., 2002). Это обусловлено главным образом деятельностью целлюлозно-бумажных и деревоперерабатывающих предприятий. В зоне выпуска сточных вод целлюлозного завода г. Питкяранта, где поверхностный слой осадка был представлен черным маслянистым наилком с запахом сероводорода, содержание 3,4-БП оказалось равным 100 мкг/кг, у поселка Импилахти – 97,8 мкг/кг. В устье реки Янисйоки, у поселка Ляскеля, где дно залива покрыто толстым слоем древесных остатков – 19 мкг/кг.

У западного побережья Ладожского озера загрязненный участок находится у г. Приозерска.

Это Щучий залив, в южную часть которого в течение 20 лет поступали из озера Дроздово сточные воды Приозерского ЦБК. Несмотря на то, что южная часть залива отделена от основной акватории каменной дамбой, через 8 лет после закрытия завода верхний слой отобранных донных отложений представлял собой черную маслянистую массу. Содержание 3,4-БП в этих осадках составило 936 мкг/кг в 1994 г. В заиленном песке центральной части Щучьего залива концентрации 3,4-БП были вдвое меньше, чем за дамбой, а в мелком песке горла залива (у выхода в озеро) – в 16 раз меньше. В северной глубоководной части озера, где преобладают тонкие глинистые осадки, концентрации 3,4-БП не превышали 21 мкг/кг.

В устье реки Волхов, у поселка Новая Ладога, где донные отложения представлены алевритовым и мелкозернистым песком, концентрация 3,4-БП не превышала 13,5 мкг/кг. В крупнозернистом песке Волховской губы концентрации 3,4-БП была менее 1 мкг/кг. Однако в период активного судоходства максимальный уровень содержания 3,4-БП в донных отложениях Волховской губы и в прибрежном районе г. Приозерска по данным Ленкомэкологии составлял, соответственно, 126 мкг/кг (1997 г.) и 123, 42,6 мкг/кг (1996 г., 1997 г.). Это связано с тем, что водный транспорт и даже маломерные суда с маломощными подвесными моторами значительно загрязняют водоемы нефтяными углеводородами и ПАУ (Экологическая…, 1998; Ильницкий и др., 1993). Концентрации 3,4-БП в донных отложениях остальных станций варьировали в пределах 0–2,2 мкг/кг (в устьях рек Сясь и Свирь). Наименьшее содержание этого канцерогенного углеводорода отмечалось в южной части озера, где в донных отложениях преобладал песок. В глубоководной впадине в северо-западной части Ладожского озера на глубине 117 м в сероватобуром пелитовом иле контрольной станции 105 этот канцероген не был обнаружен. На глубоководной станции 82 глинистый ил содержал 13,8 мкг/кг 3,4-БП, а в песке на мелководье около этой станции — только 0,12 мкг/кг. В центральной части озера (ст. 55) в пелитовом иле содержание 3,4-БП составило 5,8 мкг/кг. Таким образом, аномалии нефтепродуктов приурочены к тонкодисперсным осадкам, накапливающимся вблизи локальных источников загрязнения.

Высокие концентрации углеводородов (300–500мг/кг) характерны для глинистых осадков в центральной части озера (Иванов, Гуревич, 1995). Основными источниками нефтяных углеводородов являются воды рек Вуоксы, Волхова и Свири. Низкие концентрации нефтепродуктов и 3,4-БП или даже их полное отсутствие в осадках южной зоны Ладоги связано с малой сорбционной способностью песков, слагающих южное мелководье.

Таким образом, можно утверждать, что донные отложения на значительной площади дна Ладожского озера остаются чистыми и слабо подверженными техногенному загрязнению, за исключением локальных аномальных зон, приуроченных к точечным источникам загрязнения.

Трехмерное геолого-геоморфологическое пространство, охватывающее площади, примыкающие к береговой линии Ладожского озера на береговой суше и на прибрежном озерном дне, объединяются понятием «озерная береговая зона». Расчет площади береговой зоны Ладожского озера представляет собой достаточно сложную задачу, так как границы этой зоны от места к месту сильно меняются. Если на севере береговая зона часто укладывается в несколько метров, то на юге она может достигать нескольких километров. Высота волн при экстремальном шторме в озере достигает 6 м, а их длина — 23–25 м, что обуславливает их воздействие на поверхность озерного дна до глубин более 20 м. В то же время следы влияния озерной морфо-, лито- и гидродинамики, а также эоловых процессов проявляются в пределах суши на значительном расстоянии от берега. Именно эти параметры определяют границы современной береговой зоны Ладожского озера.

Весь ход развития береговой зоны Ладожского озера связан с историей геологического развития региона и прежде всего со сменой тектонических режимов на юго-восточном склоне Балтийского кристаллического щита, сопряженной с постоянно возрастающими по мощности толщами осадочных пород Русской (Восточно-Европейской) плиты, а также с гляциальным и последующими циклами осадко- и рельефообразования. Сложная блоковая структура с чередованием поднятий и опусканий, а также пенипленизированных поверхностей (ступеней), рассеченных системами разрывных нарушений (разломов) древнейшего и древнего заложения, начиная с возраста в миллиарды лет до неоплейстоцена, т. е. до времени чуть менее 800 тыс. лет назад, подвергалась неоднократным воздействиям денудации, эрозии, оледенения и морских трансгрессий.

Площадь озерной котловины особенно активно изменялась на рубеже осташковского оледенения (IV ступень верхнего звена неоплейстоцена) и нижнего–среднего голоцена, т. е. в интервале около 11–10 тыс. лет назад. По существующим представлениям история самой береговой зоны Ладожского озера в современном понимании начинается около 10–9,7 тыс. лет назад, что связано с началом так называемой Ладожской трансгрессии, когда Ладога уже существовала в виде оконтуренного пресноводного озерного бассейна.

3.3.1. Формирование береговой зоны Ладожского озера Начавшаяся примерно 10,3 тыс. лет назад самостоятельная история берегов Ладожского озера (Кошечкин, Субетто, 2002) привела к естественному вычленению перехода от береговой суши к прибрежному озерному дну со всем разнообразием и особенностями статических и динамических геологических, геоморфологических, ландшафтных и других характеристик. С этого времени все процессы формирования береговой зоны и ее преобразования были обусловлены современными тектоническими движениями, в значительной степени унаследованными по отношению к новейшей тектонике, а также сейсмическими событиями голоцена. Вся совокупность экзогенных геологических процессов, а также процессы морфолитодинамики в береговой зоне развивались в свою очередь под контролем эндогенной геодинамики и гидрометеорологических (климатических) обстановок. Сами площади и конфигурация береговой зоны претерпевали существенные видоизменения во времени и пространстве под влиянием региональных и локальных изменений уровней вод Ладожского озера.

Для формирования озерной береговой зоны принципиальное значение имело начало изменения уровня Ладожского озера в результате так называемой Ладожской трансгрессии, достигшей максимума около 5 тыс. лет назад. Отметки уровней достигали 21 м на севере и 18 м на юге озерных берегов (Кошечкин, Субетто, 2002), что затем сменилось не менее существенным снижением уровня озерных вод. Причина столь резкого колебания уровня воды и связанных с ним перемещений береговой зоны объясняется изменениями порога стока озерных вод из-за различной скорости послеледникового гляциоизостатического поднятия южного Приладожья и Карельского перешейка (Айлио, 1915). По имеющимся сейчас данным (Шитов, 2007) Ладожское озеро в настоящее время испытывает самую глубокую регрессию за последние 9,5 тыс. лет. Таким образом, имеют место самые молодые формирования подводного берегового склона озера и самое широкое пространство береговой зоны в ее настоящих и предшествующих субаквальных и субаэральных генерациях.

Как известно, площадь Ладожского озера составляет 18,326 тыс. км2, при этом протяженность его береговой линии достигает 1,57 тыс. км. Исходя из основных положений современного береговеденья, разработанных известными советскими учеными-географами, палеогеографами и геоморфологами в 70–90-х гг. XX века, именно неразрывно связанная переходная площадь от прибрежной акватории к прилегающей полосе суши именуется береговой (прибрежной) зоной. Как уже отмечалось, границы береговой зоны, т. е. взаимосвязанных площадей, располагающихся как выше, так и ниже береговой линии, определяются в каждом конкретном случае по природным и другим в той или иной мере формализованным показателям.

Нижняя (подводная) граница береговой зоны устанавливается по глубинам прекращения активного воздействия на дно прибрежных гидродинамических процессов (волнение, прибрежные течения). Верхний (сухопутный) рубеж береговой зоны проходит там, где исчезают формы рельефа, отложения, осадки и ландшафты четко проявленного взаимодействия или взаимосвязи с современным бассейном (акваторией). Следовательно, у береговой зоны существуют вполне определенные геологические, геоморфологические, лито-морфо-гидродинамические и ландшафтные границы наряду с ее юридическими, административными и другими подразделениями.

Для расчета учитывается, что нижняя (подводная) граница озерной береговой зоны может совпадать с изобатой 15 м и более (90–500 м удаления от береговой линии). Верхняя (сухопутная) граница озерной береговой зоны также изменчива и отходит, например, на 10–15 км от береговой линии в районе губы Петрокрепость или приближается к урезу воды до первых метров на обрывистых берегах северной Ладоги. Все это достаточно условно дает возможность определения средней ширины береговой зоны Ладожского озера в пределах от 1,5 до 2 км, т. е. от изобаты 10– 20 м до горизонтали 70–80 м над уровнем воды. (Молчанов, 1945; Кошечкин, Субетто, 2002). Если признать, что более чем 1000 островов Ладожского озера также целиком входят в состав его береговой зоны, то общая ее площадь с наиболее обширными пространствами на востоке и юге может составить более 5 тыс. км2 (570 км2 – островная часть, 4,5 тыс. км2 – материковая часть).

3.3.2. Районирование и классификация береговой зоны Ладожского озера До настоящего времени береговая зона Ладожского озера так и не стала объектом специального целенаправленного изучения и картирования. Однако озерное побережье в виде так называемого Приладожья, куда целиком входит современная береговая зона, за более чем 120 лет своего разностороннего изучения насытилось обширными данными топографо-геодезического, геоморфологического, геологического, гидрологического и другого содержания, сосредоточенными в работах плеяды известных российских и советских ученых XIX и XX вв. Первым крупным научным обобщением, содержащим сведения, в том числе о характере берегов озера, считается работа А.П. Андреева «Ладожское озеро» (1875).

В свое время стратиграфическая привязка и возрастные определения береговых образований были выполнены при микропалеонтологических исследованиях и физических методах датирования (А.П. Жузе, Е.Н. Черемисинова, и др.). При проведении геологической съемки дна Ладожского озера и составлении Государственной геологической карты масштаба 1:200 000, а также при разработке принципов составления Кадастра берегов соответствующие геолого-геоморфологические данные были получены А.Г. Шурыгиным, М.А. Спиридоновым, Г.М. Ромм, Г.А. Сусловым, А.В. Амантовым, В.В. Григорьевым и др. (1981–1985 гг.).

Сведения о геологическом строении и рельефе берегов Ладожского озера собраны, прежде всего, в Институте озероведения РАН, а также в ряде других научных и практических организаций. Наиболее крупными научными обобщениями, в том числе касающимися берегов Ладожского озера, являются монография И.В. Молчанова (1945) и атлас «Ладожское озеро» под редакцией В.А. Румянцева (2002).

, Исходя из общих представлений о рельефе береговой зоны Ладожского озера, ее южная часть по своим геоморфологическим характеристикам достаточно резко отличается от северной. С некоторой долей условности эта геоморфологическая граница раздела проходит по линии от устья реки Вуоксы (61 03 с. ш.

и 30 11 в. д.) до острова Лункулансаари (61 20 с. ш., 31 30 в. д.). К югу от этой границы берега озера равнинные, незначительно расчлененные, часто окаймленные песчаными пляжами и скоплениями валунов в виде площадных развалов и гряд. К северу от указанной границы высота берегов резко возрастает, и они приобретают скалистый облик. Береговая линия имеет глубоко расчлененный (изрезанный) фиардовый характер с многочисленными группами мелких островов (шхер).

Островные берега южной части Ладожского озера, например, такие, как Зеленцы или острова Кареджский и Сухо, в целом в геоморфологическом и геологическом отношении являются аналогами береговой зоны материка. Близкая к этому ситуация сохраняется на таких крупных островах, как Коневец (западная береговая зона), а также острова Лункулансаари и Мантсинсаари у восточного берега озера.

Более сложное строение имеют береговые зоны островов Валаамского и Западного архипелагов в северной части озера.

При исключительных размерах Ладожского озера в формировании его берегов принимают участие различные факторы, что обуславливает большое разнообразие типов берегов и береговых форм рельефа, которые объединяются в районы и участки по типологическому сходству с выделением отдельных типов и форм рельефа. Для классификации озерных берегов на современном уровне их изучения оптимальным является использование соответствующих разработок Института океанологии РАН, Московского Государственного Университета, Института озероведения РАН, ВСЕГЕИ и целого ряда других научных и практических организаций, а также учебных заведений.

Принципиальное значение для районирования и классификации берегов Ладожского озера имеет зональный подход. При таком подходе понятие озерный берег рассматривается как важнейшая составная часть трехмерного (четырехмерного) природного (природно-техногенного или техногенного) пространства, тем или иным путем организованного «геоблока» в виде береговой зоны. Береговая зона, в свою очередь, определяется как переходная полоса поверхностного и подземного пространства от приозерной суши к прибрежному дну озера с особой статикой и динамикой рельефа, поверхностных геологических образований, верхней части геологического разреза и соответствующих тектонических, инженерногеологических, геохимических, гидрогеологических и ландшафтных обстановок, где взаимосвязь и взаимовлияние субаквальных и субаэральных режимов развития имеют непосредственные и четкие проявления.

При зональном делении береговая зона Ладожского озера относится к умеренной (умереннохолодной) климатической зоне гумидного климата с преобладанием процессов физического выветривания.

Для этой зоны характерны процессы площадной денудации и линейного эрозионного расчленения. В связи с сезонностью развития снегового и ледового покровов на берегу имеют преимущественное развитие абразионно-аккумулятивные и эрозионные процессы, связанные с волновым воздействием, течениями, водотоками и колебаниями уровня воды и льдом в озере. При всем этом определенная часть берегов Ладожского озера (прежде всего за счет своего геологического строения) не несет на себе следов сильного волнового воздействия. На берегах, окаймленных растительностью, волновое воздействие также снимает активность своего проявления. В то же время за счет колебаний уровня озера в зимний период местами проявляется аккумулятивно-абразионный эффект ледового покрова в полосе его перемещения (торошения).

Исходя из наиболее общих представлений об истории геологического развития береговой зоны (берегов), их геологического строения, тектоники, геоморфологии, морфо-лито-гидродинамики и климатической зональности в Ладожском озере выделяются несколько районов (групп) береговых образований, которые в свою очередь принадлежат трем областям с определенным набором типизирующих признаков. Вполне определенные различия в общем перечне особенностей береговой зоны (берегов) связаны с их геологической структурой и, еще конкретнее, с составом пород, отложений и осадков, слагающих озерные берега. На севере Ладожского озера (в северной области береговой зоны) развиты исключительно устойчивые к разрушению гнейсы, сланцы (метаморфических образований), а также граниты. В центральной области береговой зоны преобладают рыхлые, подверженные размыву ледниковые, водно-ледниковые и озерные четвертичные отложения. На юге, в южной береговой области озера, берега, как правило, сложены озерными неустойчивыми к переносу и переотложениям осадками.

Вне всякого сомнения, современный облик (геоморфологические и ландшафтные характеристики) береговой зоны Ладожского озера сформировался и продолжает формироваться в том числе под воздействием новейших и современных тектонических движений, что достаточно убедительно демонстрируют нивелировки береговых террас (Кошечкин, 1990). В этом случае установлен наибольший градиент изменения высот береговых линий относительно времени Ладожской трансгрессии (начиная ориентировочно с 5 тыс. лет назад). Неравномерность высот одновозрастных береговых линий, вероятнее всего, связана с дифференцированностью блоковых перемещений отдельных участков береговой зоны озера в пределах Карельского и Онежско-Ладожского перешейков, что в свою очередь происходило на фоне относительно равномерного (гляциоизостатического) поднятия всей Фенноскандии (Суббето, 2009).

Несмотря на приведенное утверждение, вопрос о типе, характере и возрасте тектонических движений, имеющих рельефообразующий эффект, продолжает оставаться предметом дискуссии (Малаховский, Амантов, 1991; Амантов, 1993; Исаченко, 1995, 1998; Экман, Лак, 1975). Таким образом, по принципу широтной зональности в Ладожском озере обособляются северные, центральные и южные области береговой зоны. С определенной долей условности северная область береговой зоны ограничивается пространством от района г. Приозерска (устья протоки Вуоксы) до района Салми (архипелаг островов Мантсинсаари — Лункулансаари). Центральная область береговых зон с подразделением на восточную и западную части ограничивается, соответственно, указанным архипелагом и устьем реки Свирь, а также истоком реки Невы и устьем Вуоксы. Южная область береговой зоны занимает пространство от устья реки Свирь до истока реки Невы. В пределах северной области выделяются фиардовый и шхерный районы. Центральная область подразделяется на восточные и западные районы с чередованием участков абразионных, аккумулятивных и блокированных берегов. В южной области имеют место участки абразионно-аккумулятивных, окаймленных и эстуарных берегов.

В пределах каждого из выделенных районов (участков) с учетом морфолитодинамических и морфогенетических особенностей выделяются соответствующие типы берегов, а именно сформированные:

субаэральными денудационными и тектоническими процессами;

преимущественно волновыми процессами;

суммарным воздействием площадных гидродинамических факторов, устьевых процессов, окаймляющей растительности.

Внутри отдельных типов берегов существует целый ряд разновидностей, индивидуальные черты которых обусловлены особенностями их продольного и поперечного профиля, высотными и глубинными отметками, степенью переработанности, активностью геогидродинамики, деятельностью растительности и техногенным воздействием. Наряду с этим различие берегов связано с изменениями в характере всей береговой зоны в каждом конкретном случае, когда имеют значение геолого-геоморфологические и ландшафтные характеристики в изменчивой по ширине полосе приозерной суши (побережья) и прилежащего (прибрежного) дна озера. В этой связи, например, в северной области береговой зоны выделяется группа берегов, сформированных субаэральными и тектоническими процессами, мало измененных озером. В состав этой группы входят шхерный и фиардовый типы берегов с возможным подразделением на подтипы (участки) по степени изрезанности береговой линии и наличию скопления мелких островов.

Центральная область береговой зоны, как правило, включает в себя группу берегов, возникших преимущественно под воздействием волновых процессов. Преобладающим типом берегов здесь являются абразионно-аккумулятивные бухтовые образования, находящиеся в стадии выравнивания или уже достигшие состояния выровненных. Южная область береговой зоны преимущественно имеет участки берегов, относящихся к типам выравнивающихся абразионно-аккумулятивных, вторично расчлененных бухтовых, окаймленных и приустьевых (эстуарных) типов. Здесь же широко развиты аккумулятивные песчаные берега, фитогенные берега, а также берега с техногенными нарушениями. Типичную шхерную береговую зону или шхерный район северной береговой области представляют многочисленные острова на крайнем севере Ладожского озера, развитые в виде окаймляющей полосы на участке от мыса Крестовый (61 32' с. ш. – 31 29' в. д.) до мыса Рогатый (61 05' с. ш. – 30 07' в. д.), где острова сложены древнейшими коренными породами Балтийского кристаллического щита с фрагментами рыхлых четвертичных отложений ледникового и водно-ледникового происхождения.

Двигаясь от истока реки Невы к северу вдоль западного берега Ладожского озера, т. е. по западному району центральной области береговой зоны, можно наблюдать последовательный переход от одной разновидности береговой зоны к другой на уровне таких подразделений, как класс, группа и тип в сочетании азональных факторов с сохранением типологической целостности единого «геоблока» или «геокомплекса», как четырехмерной природной модели.

Самый первый или обобщенный уровень районирования и классификации береговой зоны Ладожского озера с выделением областей указывает на ее тесную связь и зависимость от поздненеоплейстоценовой и голоценовой истории геологического развития, геологического строения, современной тектоники, экзогенных геологических процессов, а также морфо-, лито- и гидродинамики озерного прибрежья и берегов. В связи с этим за основу подразделения рассматриваемой береговой зоны в качестве одного из оптимальных вариантов принимается структурно-геоморфологическое районирование (Молчанов, 1945; Атлас…, 2002). По такой схеме достаточно ограниченная в площадном отношении, но весьма характерная береговая зона на севере и северо-западе озера (между Приозерском и Питкярантским заливом) относится к так называемой условно северной (Карельской) береговой области (провинции) Ладожского озера (рис. 3.3.1). В этом случае площадь озерной береговой зоны развивалась на субстрате плотных и сверхплотных древних архейских ранне-протерозойских гнейсов, сланцев и гранитов, подвергаясь экзарационно-аккумулятивному воздействию оледенения с его производной в виде гляциоизостатической тектоники и водноледниковой деятельности.

Рис. 3.3.1. Схема структурно-геоморфологического районирования котловины Ладожского озера (Атлас…, 2002). Подрайоны с индивидуальными чертами геологического строения и подтипами рельефа: A–I–1 — Куркийокский; A–I–2 — Ланденпохский; A–I–3 — Сортавальский; A–I–4 — Импилахтинский; A–II–1 — Валаамскмй; A–II–2 — Питкяранский; Б–I–1 — Северовалаамский;

Б–I–2 — Южновалаамский; Б–II–1 — Невско-Свирский; Б–II–2 — Шлиссельбургский; Б–II–3 — Волкосарский; Б–II–4 — Волховский; Б–II–5 — Стороженский.

(провинциальном) уровне обусловила образование равнинного денудационно-тектонического линейно-расчлененного рельефа с локальными проявлениями ледниковой и водно-ледниковой аккумуляции в виде моренных накоплений друмлинов, озов и флювиогляциальных дельт и еще более ограниченных по площади следов абразионно-аккумулятивной деятельности послеледниковых (голоценовых) бассейнов. В конечном итоге здесь сформировалась особая северная область береговой зоны Ладожского озера в виде Приозерского, Лахденпохьяского и Сортавальского шхерных и фиардовых районов, которая относится к группе берегов «сформированных субаэральными и тектоническими процессами и мало измененных за счет гидродинамических процессов» (Ионин, Каплин, Медведев, 1961).

В группе «Ладожские шхеры и фиарды» выделяется тип берега (береговой зоны) тектонического расчленения. Наиболее распространенными типами берегового рельефа в этом случае являются многочисленные заливы различных размеров, глубин и очертаний, как, например, заливы Лехмалахти, Куркийокский, Маркатсимансалми, Хиденселькя или Папинниеменселькя в сочетании с многочисленными и не менее разнообразными островами от таких крупных, как Кильпола, Кухка, Соролансаари, Путсаари, Риеккалансари и др., до мелких выступов коренного субстрата в виде отдельных скал или островных групп на так называемой «опушке шхер» в виде их внешней границы.

Наряду с типичными шхерами к северной области береговой зоны Ладожского озера относятся весьма специфические образования типа «фиардов». Фиардами или фиардовым районом является подавляющее большинство заливов в северной области береговой зоны Ладоги, существующих в виде затопленных озером узких протяженных долин (ложбин), образовавшихся в результате экзарационной ледниковой обработки (выпахивания) по участкам разрывных тектонических нарушений (разломов). От классических фиордов фиарды отличаются высотными и глубинными соотношениями дна и берегов в горных и равнинных районах.

Таким образом, северная область береговой зоны Ладожского озера по принятой системе районирования распространяется с запада на восток, охватывая северные озерные берега ориентировочно от устья реки Вуокса (район г. Приозерска) до острова Мантинсаари (район г. Салми). В состав северной береговой области входят береговые районы Валаамского и Западного архипелагов. В материковой части северной береговой области естественно обособляются, хотя и тесно соприкасаются между собой, четыре района. Во-первых, своеобразную основу береговой зоны создает в этом случае фиардовый тип берегов. Берега здесь сформированы субаэральными, преимущественно ледниковыми и тектоническими процессами почти без каких-либо изменений за счет озерной гидродинамики. Морфологически фиардовые берега представлены многочисленными заливами различных размеров и очертаний с общим вытянутым контуром по своей длинной оси на километры и даже десятки километров (рис. 3.3.2, а). Наиболее типичными фиардами являются такие заливы, как Лехмалахти, Куркийокский, Маркатсимансалми, Хиденселькя и Папинниеменселькя.

Рис. 3.3.2. Фиардовый берег внешней части залива Лехмалахти (а) и шхеры (б) в северной береговой области Ладожского озера.

Вторым районом северной береговой области служат не менее типичные образования береговой зоны в виде шхер. Шхеры в виде многочисленных островов различных размеров и очертаний окаймляют фиардовые берега, что еще более усиливает расчлененность северной береговой зоны. Острова в шхерах представляют собой выступы кристаллического фундамента, развитые на участке от мыса Крестовый (61 32' с. ш. – 31 29' в. д.) до мыса Рогатый (61 05' с.

ш. – 30 07' в. д.) (рис. 3.3.2, б). В шхеры включаются такие крупные острова, как Кильпола, Кухка, Соролансаари, Путсаари, Риеккалансаари, а также мелкие образования коренного субстрата в виде отдельных скал и скальных скоплений («бараньих лбов», «курчавых скал», «друмлинов»). Шхерные берега и вся береговая зона носят уступовый характер, где крутизна склонов превышает десятки градусов и очень часто доходит до почти отвесных стенок.

Контрастность берегового рельефа подчеркивается большими колебаниями относительных превышений. На незначительном расстоянии высоты (глубины) изменяются от уреза воды до многочисленную группу островов архипелагов в северной части озера, крупнейшими из которых являются остров Валаам (42 км2) (Валаамский архипелаг) и остров Хейнясенмаа (Западный архипелаг). Островные берега в этом случае по своему типу мало отличаются от береговой зоны шхер, т. е. практически не изменены под воздействием озера, за исключением локальных аккумулятивных и абразионных образований на мелкобухтовых берегах, открытых по отношению к фронту преобладающих озерных волнений. Мелкие формы берегового рельефа в большинстве случаев имеют экзарационно-тектоническое происхождение с расчленением по системам трещиноватости частично переработанных за счет морозного выветривания и ледового воздействия с гравитационным перемещением блоков пород в береговой зоне.

С геологической точки зрения вся северная область береговой зоны Ладожского озера представляет собой древнюю пенепленизированную поверхность южного склона Балтийского кристаллического щита. На фиардовых и шхерных берегах здесь развиты исключительно плотные (коренные) породы габбро-граносиенит-субщелочно-лейкогранитовой серии верхнего рифея (гранито-диабазы). В этом случае скальных субстрат береговой зоны практически не подвержен внешнему воздействию волнения, течений и ледовости, береговые уступы реагируют только на процессы выветривания в зоне заплеска, что усиливается за счет исходной трещиноватости пород.

Почти повсеместно в рельефе береговой зоны проявляются следы ледникового воздействия в виде экзарационного выпахивания препарированных поверхностей, штриховок и скоплений глыбового (валунного) материала. Только в отдельных местах, на берегах и при крайней площадной ограниченности, существуют скопления гравийно-галечного (реже грубопесчаного) и даже более тонкого материала в виде причлененных форм береговой аккумуляции. Подобная ситуация возникает при мелкобухтовом расчленении и в кутовых частях фиардов.

В северо-восточной части северной береговой зоны Ладожского озера по наличию целого ряда геологических и геоморфологических особенностей выделяется береговой район, где тектоническая предопределенность и геологическая устойчивость по отношению к волновому воздействию переходит в разряд фоновых характеристик береговой типизации. В этом случае ориентировочно от района г. Питкяранта до г. Лахти, т. е. от шхер Питкярантского залива до специфических береговых образований сходных с фиардами заливов Уксунлахти и Лункуланлахти с Мантсинсаарским проливом и с прилежащими островами и полуостровами имеет место сложное чередование берегов, находящихся в ненарушенном состоянии, с участками абразионно-аккумулятивного берегового рельефа.

На участке от г. Питкяранта до г. Салми береговая зона в основной своей материковой части представляет собой пологоволнистую равнинную поверхность, отвечающую залеганию моноклинали осадочных пород протерозоя (Можаев, 1973). По своим особенностям эта часть северной береговой зоны Ладожского озера выделяется в виде отдельного (переходного) района. К югу от г. Питкяранта развит мелкобухтовый, преимущественно абразионный уступовый берег, сложенный ледниковыми (моренными) отложениями. Абразия (размыв) морских отложений привела к массовому скоплению валунного материала в зоне заплеска и на подводном береговом склоне, вплоть до образования валунных бенчей. Местами берега заболочены, при этом болота спускаются до уровня воды озера.

С продвижением на юг берег становится все более отмелым. Нижняя граница береговой зоны уходит от берега на расстоянии до 3 км (изобата – 20 м). Ограничение береговой зоны со стороны суши менее четкое и, скорее всего, совпадает с уступом низкой террасы на расстоянии 2-3 км от берега. В 13 км к югу от Питкяранты характер береговой зоны и тип берега резко меняется. В целом по своему строению берег приобретает условное подобие с «риасовым»

типом. В то же время основу его типологического облика составляют крупные острова и полуострова, отгораживающие от озера узкие длинные заливы (типа лагун) с системой проливов и проток. В состав береговой зоны в этом случае входят такие крупные орографические элементы, как полуостров Уксалонпя с заливом Уксунлахти, остров Мантсинсаари с одноименным проливом, а также остров Лункулансаари с заливом Лункуланлахти. По существу этот берег является фиардовым и отвечает структурному плану территории. Этот тип берегов обладает большим разнообразием морфодинамических элементов. Открытые по отношению к Ладожскому озеру берега подвержены абразии. Берега окаймлены валунными и валунно-галечными бенчами, возникшими при размыве ледниковых отложений (Лоция…, 1999). Валунные скопления прослеживаются и на подводном береговом склоне. Нередко такие скопления формируют гряды («гривы»), особенно на подводном продолжении мысов, например, мысов Хойкканиеми и Гиваниеми, где протяженность таких форм достигает более 10 км.

Практически вся подводная площадь береговой зоны на границах двадцатиметровой изобаты несет на себе черты размыва в виде грядового расчленения, а также гравийно-галечновалунных и грубо песчаных образований поперечной и латеральной изменчивости. Облик внутренней береговой зоны островов и полуостровов, обращенных в сторону материковой суши, отличается от берегов западной экспозиции. Здесь преобладают измененные мелко террасированные поверхности с локальными формами береговой аккумуляции. Нередки случаи зарастания и заболачивания берегов, а также заиления подводного берегового склона (заливы Уксунлахти, Лункулахти, восточный берег острова Мантсинсаари).

Юго-восточнее фиардового района Салми может быть проведена восточная граница между так называемой северной и центральной областями береговой зоны Ладожского озера.

От этой границы и далее к югу (в юго-восточном направлении) характер береговой зоны и берегов принципиально меняется (в первую очередь по очертаниям). По большинству показателей здесь имеет место выровненный отмелый абразионно-аккумулятивный берег с чередованием активных и отмерших абразионных уступов, имеющих относительное превышение не более 10–15 м и уклон от 15 до 20. К уступам в целом ряде случаев примыкают пляжи полного выпуклого профиля шириною до 100 м (рис. 3.3.3). Ширина пляжей не является постоянной и изменяется в различные годы в связи с частыми колебаниями уровня озера.

Протяженность абразионных (размывных) участков редко превышает 1–1,5 км, тогда как аккумулятивные берега распространяются на 5–7 км по протяженности. В продольном профиле берега эта ситуация маркируется чередованием выровненных (вогнутых) участков и мелких выступов берега (мысов). Соответственно происходит смена песчаного полого наклонного подводного берегового склона на каменистые бенчи грядового профиля.

Рис. 3.3.3. Песчаный пляж севернее устья реки Видлица (а); валунный бенч (восточный берег) (б).

В материковой части береговой зоны прослеживаются 1–2 террасовых уровня с отмершими формами динамической аккумуляции (береговые валы, дюны). Выделенный тип берега (береговой район) сохраняется с незначительными изменениями примерно до устья реки Олонки. Далее к югу, уже в пределах другого берегового района, береговая зона, скорее всего, пересекает приподнятый неотектонический блок, который вывел в полосу более интенсивной абразии (размыва) ледниковые (моренные) отложения. Все это выражено в изменении морфодинамических характеристик береговой зоны.

На общем контуре пологого выступа береговой линии резко увеличивается изрезанность берега с образованием мыса Сало, бухты Андрусовская и целой серии более мелких аналогичных форм берегового рельефа вплоть до мыса Охта. Берег на этом участке имеет преимущественно абразионные (размывные) черты. Наличие встречных вдольбереговых потоков и наносов в районе мыса Охта обусловило формирование аккумулятивного образования типа «томболо», практически причленившего гряду Высечка к коренному берегу озера.

Южнее до устья ручья Обжанка, уже в другом береговом районе, развит пологовыгнутый контур аккумулятивного выровненного берега с серией (более 10–12) четко выраженных береговых валов дугообразной формы с перевеенным гребнем при относительной высоте более 8–10 м. Существенно возрастает ширина пляжей на приустьевых участках Тулокса — Олонка, где она достигает 300–400 м. Вдольбереговая полоса специфических форм динамической аккумуляции очень часто замыкается абразионными (размывными) уступами высотой до 10 м. В подводной части береговой зоны (на подводном береговом склоне) часто присутствует валунный бенч до отметки 2 м, а затем песчаная подводная терраса до глубины 50–80 м.

В свою очередь поверхность береговой террасы за бровкой уступа, как правило, заболочена. Устьевые части различных водотоков, пересекающих береговую зону, имеют форму типа «эстуарий», что, очевидно, связано с периодическими колебаниями уровня Ладожского озера в пределах десятков сантиметров.

Северо-восточная часть побережья Свирской губы (южнее мыса Габанов) представляет собой обширное мелководье с развитыми зарослями прибрежно-водной растительности. Ближе к устью реки Свирь материковая часть береговой зоны расширяется до более чем 10 км в виде низкой рядовой аккумулятивной равнины, образованной несколькими сериями береговых валов (до 20 гряд) высотой до 8–12 м (рис. 3.3.4). Межваловые понижения часто заболочены.

Береговые валы развиты и в зоне пляжа, сохраняя свою дугообразную (вложенную) форму.

Длина отдельных валов превышает 12–14 км. Судя по всему, валы присутствуют и на подводном береговом склоне, а нижняя (подводная) граница береговой зоны опускается до двадцатиметровой изобаты, о чем можно судить по составу песчаных осадков и формам подводной динамической аккумуляции. Часть береговой зоны вблизи устья реки Свирь сильно заболочена, вплоть до превращения ее в «польдеры», и выделяется в особый береговой район.

Пляжи в этом районе имеют достаточно пологий, полого-выгнутый или полого-вогнутый профиль. В подавляющем большинстве случаев с пляжами связаны дюны (вовлеченные в эоловый процесс (перевеянные) береговые валы).

Рис. 3.3.4. Космический снимок серии «вложенных» береговых валов на восточном участке центральной области береговой зоны Ладожского озера к северу от устья реки Свирь.

Дюны имеют форму ассиметричных валов высотой до 5–7 м и отделены от совмещенного пляжа заболоченным понижением. Под дюнными песками иногда обнажаются моренные отложения (суглинки, пески, валуны, щебень, галька). На так называемом Стороженском берегу к северу от Волчьего мыса отмечаются стабилизированные (древние) дюны. В сторону Ладожского озера дюны имеют более пологий склон, который переходит в полого наклонную поверхность с мелким террасированием и ограничением в зоне заплеска песчаным (намывным, штормовым) валом. У Стороженского мыса, а еще точнее — по его западному берегу, скорее всего, можно проводить границу между южной областью береговой зоны и восточной частью центральной береговой зоны Ладожского озера. В южной береговой области могут быть выделены два района, к которым относятся береговые зоны Волховской губы и губы Петрокрепость с таким геоморфологическим элементом второго порядка, как губа Черная Сатама. На Стороженском мысу развит уступовый абразионный (размывной) берег с очень широким валунным бенчем в надводных и подводных проявлениях шириной более 3 км.

В береговой зоне существуют также абразионные (размывные) формы, как, например, Стороженский риф или банка северная Торпакова. Отдельные крупные валуны в этом районе отмечаются в 8 км от берега. Мористая (нижняя) граница береговой зоны предположительно располагается около двадцатиметровой изобаты. Западный берег Стороженского мыса по принятому делению относится уже к южной береговой области Ладожского озера.

Рассматриваемая далее береговая зона обладает вполне определенным геологическим, геоморфологическим, ландшафтным и тектоническим своеобразием. Главной отличительной чертой первого района являются его площадные границы, при которых ширина береговой зоны достигает местами 20 км и более (например, на западе Волховской губы, где внешний край береговой зоны проходит где-то вблизи десятиметровой изобаты, внутренняя граница совмещается с поднятием в районе урочища Коровий хребет). Еще более четко аналогичная ситуация проявляется во втором районе, т. е. в самой губе Петрокрепость, где особой шириной обладает подводная часть береговой зоны, простирающаяся от береговой линии более, чем на 10–15 км (т. е. до изобаты 5 м).

Участок береговой зоны от мыса Стороженский до бухты Шурягская характеризуется как развитием выровненных абразионно-аккумулятивных типов берега, имеющего местами мелкие абразионные выступы в виде мысов (мысы Волчий Нос, Черный, Вокрушевский), так и наличием протяженных аккумулятивных участков. В ряде мест этот тип берега приобретает мелкоуступовый характер, что в целом не меняет его неизменные очертания. На значительном протяжении внутренняя (материковая) граница береговой зоны здесь условно может определяться таким техногенным рубежом, как Новоладожский (обводной) канал. В верхней части геологического разреза береговой зоны здесь развиты песчано-алевритовые отложения голоценовой Ладожской трансгрессии, которые подстилаются моренными суглинками. Близкое залегание морены маркируется валунами и валунными полями на площадях размыва.

Существенная смена типологии береговой зоны происходит постепенно при движении на юг и юго-запад от устья реки Воронежка (пос. Вороново) до поворота береговой линии в южном направлении, т. е. в кутовой части Волховской губы. В этом направлении постепенно снижается абразионная активность, подчеркнутая наличием широких валунных (каменных) бенчей (шириной до 2 км). Материковая часть береговой зоны в этом случае имеет исключительно выровненный низменный характер с широко развитым заболачиванием. В целом берега здесь носят четко выраженный облик подтопления с частичным зарастанием.

Самая южная часть береговой зоны Волховской губы характеризуется выровненным аккумулятивным типом берегов с исключительно пологим (отмелым) подводным береговым склоном. Общая ширина береговой зоны имеет не менее 10–12 км (без учета техногенной границы зоны по Новоладожскому и Староладожскому обводным каналам, когда она сужается в береговой части до 1 км или сотен метров; в этом случае существуют искусственные насыпи – отвалы высотой от 2 до 5–6 м, а межваловые понижения обычно заболочены).

Вопрос о внутренней (материковой) границе береговой зоны в значительной мере связан с дискуссией о возрасте террасовых уровней Ладожской трансгрессии (Марков, Кошечкин, Экман, Шитов и др.). В любом случае нижняя береговая терраса сложена озерными песками и перекрыта торфяниками, которые в свою очередь погребены под мощными сериями береговых валов (до 10–15 и более валов высотой от 1,5 до 4 км), указывающими на тесную генетическую связь с озером в его историко-геологическом понимании и, следовательно, входит в состав его береговой зоны.

Морфологические особенности береговой зоны в южной части Волховской губы очень хорошо видны на космических снимках в виде так называемых окаймляющих берегов. В строении рассматриваемого района южной береговой зоны Ладожского озера четко выделяются устья рек Волхова и Сяси, имеющие облик, позволяющий относить их к типу эстуариев. В данном случае имеют место воронкообразные расширения русел без типичных дельтовых образований, что указывает на их возникновение в результате трансгрессии озерных вод, что поддерживается периодическими существенными сгонно-нагонными колебаниями уровня.

К западу от устья реки Волхов при северо-западной экспозиции береговой линии выделяется другой район береговой зоны с наличием аккумулятивных песчано-илистых фитогенных берегов с исключительно выровненным (предельно отмелым) профилем динамического равновесия и с весьма своеобразным биогенно-эрозионным метлым расчленением. Этот тип берега своим возникновением обязан мощному развитию торфяноболотного субстрата и не менее мощному распространению прибрежно-водной растительности в приурезовой части озера. Здесь же, на урезе воды, встречается большое количество валунов от 0,5 до 1–2 м в диаметре, которые создают своеобразные «ловушки» для накопления тонкого илистого материала. Растительные сообщества, представленные преимущественно ассоциациями тростника, также способствуют накоплению тонкого материала. При этом ширина полосы тростниковых зарослей может достигать 400–450 м и более (до 1000 м вблизи острова Птинов) (Распопов, 1968).

После очередного изменения экспозиции береговой линии Ладожского озера в его южной части в районе мыса Пайгач тип берега характеризуется как выровненный крупнобухтовый абразионно-аккумулятивный уступовый. Высота береговых уступов обычно не превышает 3–4 м. Специфической чертой рассматриваемого района южной береговой области Ладожского озера является, судя по всему, наличие мощного потока вдольбереговых песчаных наносов, идущего с северо-востока на юго-запад. Этот поток в сочетании с другими факторами активной лито-морфодинамики обусловил частое чередование типов берегов. Спрямленные участки берега с пляжевыми накоплениями и береговыми уступами сменяются крутыми изгибами береговой линии, такими, например, как восточный берег губы Петрокрепость и губа Черная Сатама. В то же время имеет место формирование таких крупнейших аккумулятивных форм берегового рельефа, как Кареджинская коса и мыс Песоцкий нос, которые сопрягаются с такими участками размыва, как банка Попова, банка Стрелковая, банки Варецкие Луды или отмели острова Кареджский.

Расположенный на крайнем юге Ладожского озера пологий восточный изгиб берега бухты Петрокрепость (от мыса Заячий до устья реки Кобоны) представляет собой еще один отдельный район и типичный пример низменного аккумулятивного, выровненного окаймляющего берега с предельно отмелым подводным береговым склоном, отмеченного активным зарастанием. Максимум береговой аккумуляции наблюдается на участке к северу от устья реки Назия, где аккумулятивные формы (пляжи) достигают 450–500 м в ширину. На протяжении от мыса Бугры до истока реки Невы при сохранении морфолитодинамического типа береговой зоны несколько возрастает влияние абразионного эффекта за счет северовосточной (открытой к озеру) экспозиции, что в основном фиксируется валунными бенчами.

На достаточно условной переходной границе от южной береговой области к западной части центральной береговой области Ладожского озера расположен естественный рубеж в виде истока реки Нева. Сам невский исток представляет собой весьма своеобразный район береговой зоны озера, где на небольшом расстоянии друг от друга сменяются участки размыва, аккумуляции и подтопления техногенной переработки берегов. В районе истока реки Нева имеют место так называемые останцовые берега с 2–3 террасовыми уровнями, а также чередованием размывных и аккумулятивных участков. Наиболее типичной береговой формой прорыва является остров Ореховый. Здесь же береговая зона имеет целый ряд элементов техногенного изменения (нарушения) в виде причальных стенок, набережных и других берегозащитных гидротехнических сооружений.

Западная часть центральной области береговой зоны Ладожского озера ограничивается такими естественными рубежами, как исток реки Невы на юге и устье протоковой системы Вуокса (район Приозерска) на севере. При целом ряде объединяющих геоморфологических, геологических и морфолитодинамических характеристик эта береговая зона, как и остальные береговые зоны озера, представляет собой чередование районов с размывными и аккумулятивными типами берегов.

Район от истока реки Нева до мыса Морьин Нос представляет собой выравнивающийся абразионно-аккумулятивный мелкобухтовый берег. Здесь развиты преимущественно низменные берега, сформированные в большинстве случаев под воздействием волновых процессов. Высота береговых уступов там, где они присутствуют, не превышает первых метров (не более 8–9). В береговой зоне на суше часто встречаются мелкие гряды (1–1,5 м) на слабонаклонной поверхности равнины водно-ледникового происхождения, частично видоизмененные за счет процессов морского и озерного рельефообразования. В геологическом разрезе береговой зоны представлены песчаные отложения различного генезиса, которые переслаиваются с глинами (алевроглинами) и торфяниками. Типичными формами берегового рельефа служат специфические каменные (валунно-галечные) скопления в виде гряд («грив»), как, например, у мысов Маяцкий Носок (Кошкин), Сосновец и Морьин Нос. Здесь же присутствуют широкие валунные (абразионные) бенчи, а также древние и современные береговые валы с локальными пляжевыми образованиями различной ширины (рис. 3.3.5). В береговой зоне этого района местами развиты оползневые процессы. Валунные бенчи в так называемом «свежем» и «отмершем» состоянии встречаются здесь достаточно часто. Обычно валуны имеют от 0,5 до 3,0 м в диаметре. Поверхностные песчаные отложения береговой зоны подстилаются плотными серыми глинами. На большом протяжении южнее мыса Осиновец развиты низкие берега, представляющие собой почти непрерывные валунные мостовые с локальными песчаными накоплениями. По участкам отмечаются также низкие песчаные берега с пляжами в десятки метров шириной. Протяженные абразионные участки берега отчленяются от участков локальной аккумуляции незначительными выступами берега в виде коротких мысов (носов), где абразия (размыв) идет особенно интенсивно. На окончаниях мысов образуются валунные гряды, далеко выходящие за пределы подводного берегового склона.

Южнее мыса Сосновец протягивается песчаная отмель, активно зарастающая прибрежно-водной растительностью, отделяющая губу Глубокую от открытой части Ладожского озера. Здесь создаются условия, благоприятные для накопления илистого материала, развития процессов заболачивания и зарастания (Распопов, 1968). Расположенный севернее мыса Морьин Нос район береговой зоны до мыса Далекий отличается исключительной выравненностью, что, вполне вероятно, может быть предопределено зоной субмеридиональных разрывных нарушений в осадочном чехле вендского и раннепротерозойского возраста. Почти на всем протяжении участки этого района западной береговой зоны принадлежат к абразионному типу берега, испытывающего периодически активную волновую переработку. Вплоть до Тайпаловского залива и далее к северу до Черемухинского залива (залива Сортанлахти) берег озера сформирован в виде наклонных и разновысотных валунных бенчей (скоплений) (рис. 3.3.5, б).

Рис. 3.3.5, а - Выравнивающийся абразионно-аккумулятивный берег в районе мыса Осиновец; б абразионный берег севернее мыса Морьин Нос.

В то же время в районе реки Бурной берег повышается местами до 20–30 м с крутым песчаным террасовым уступом. Еще далее к северу выделяется район береговой зоны от Тайпаловского залива (устье реки Бурной) до Владимирского залива. В этом случае в береговой зоне представлен крупнобухтовый выравнивающийся абразионно-аккумулятивный тип берега.

Собственно аккумулятивные участки берега с пляжевыми формированиями приурочены к пологовогнутым береговым линиям.

Несколько выделяются по своим морфолитодинамическим характеристикам берега Черемухинской бухты (залива). В кутовой части этого залива расположен песчаный пляж шириной от 15 до 30–40 м и протяженностью в несколько сотен метров. В береговой зоне бухты развиты два террасовых уровня. Первая (нижняя) терраса имеет высоту бровки около 2 м;

бровка второй террасы располагается на высоте 4–6 м. Примыкающий здесь к пляжу подводный береговой склон на протяжении 50–100 м от уреза имеет очень пологий профиль с изменениями глубин от 0 до 1–1,5 м. Нижняя граница подводного берегового склона выражена в виде уступа с перепадом глубин до 20–23 м. Это является еще одним фактом, указывающим на связь рельефа береговой зоны с тектоникой.

В целом от залива Владимирский до устья реки (озерной протоки) Вуоксы (район Приозерска), береговая зона может быть условно выделена в виде района выровненного, местами пологовогнутого (мелкорасчлененного) абразионно-аккумулятивного берега. В целом здесь сохраняется уступовый тип берега с чередованием аккумулятивных и абразионных участков. Постепенно при переходе к северу высота первого берегового уступа (первой террасы) возрастает до 15–20 м. Береговые уступы в ряде случаев окаймляются песчаными пляжами, которые в свою очередь имеют мелкоуступовые размывные (абразионные) склоны.

Вдоль большей части береговой зоны сохраняются окаймляющие валунные отмостки (бенчи). Характерной особенностью этого района западной береговой зоны является наличие одного из самых крупных островов на западе Ладожского озера, носящего название Коневец.

Судя по всему северный Коневец представляет собой останец моренной равнины в виде выступа ледниковых отложений. Западный и юго-западный берега острова высокие обрывистые (высота обрывов 10–15 м). Восточная береговая зона острова Коневец включает в себя абразионный тип берега с мелкобухтовым расчленением, имеющим локальные проявления аккумуляции. На крайнем юго-западе острова существует крупная форма береговой динамической аккумуляции в виде длинного узкого мыса Стрелка. Южная оконечность острова Коневец представляет собой низкий «скалистый» мыс Каменный, который, возможно, существует в виде коренного ядра друмлина или очень крупного валуна. В данном случае к скалистому берегу причленяется валунная гряда, выходящая в озеро за пределы подводного берегового склона. Наличие в береговой зоне острова Коневец валунов аномального размера, «глыб» (например, известный «Конь-камень»), напрямую связано с происхождением самого острова. В результате самого общего обзора происхождения, строения и состава пород и отложений береговой зоны Ладожского озера можно сделать следующие выводы:

береговая зона начала формироваться в период так называемой «Ладожской трансгрессии» голоцена, примерно 9 тыс. лет назад;

в составе береговой зоны достаточно четко обособляются три области, оконтуривающие неравномерно по протяженности север, центр и юг озера;

при морфогенетической классификации береговой зоны в ней выделяется целый ряд районов с теми или иными типами берегового рельефа;

наиболее характерными для береговой зоны являются шхерные и фиардовые, выровненные абразионно-аккумулятивные и аккумулятивные окаймленные берега;

наиболее активным преобразованиям подвержены берега, входящие в состав южной береговой области;

техногенно преобразованные берега имеют наибольшее распространение в южной области береговой зоны.

Обобщение результатов исследований, изложенных в Главе 3, позволяет сделать следующие основные выводы:

морфометрические характеристики котловины Ладожского озера наряду с климатическими особенностями в значительной степени определяют термический и динамический режимы озера. На основе цифровой модели откорректированы основные морфометрические характеристики и проведено лимническое районирование озера, необходимое для изучения эволюции физико-химических и биологических процессов в сезонном и годовом цикле. Ладожское озеро разбито на шесть районов — мелководный, переходный, район озерного уступа, склоновый, глубоководный и район впадин. Темпы протекания лимнических процессов в перечисленных районах в значительной мере определяются характерным распределением глубин, а также специфическими условиями теплонакопления и теплоотдачи;

распределение обстановок осадконакопления на дне Ладожского озера имеет четко проявленный асимметричный характер. В северной части озера отмечается преобладание зон аккумуляции, а в южной господствуют условия подводного размыва или «нулевой седиментации», что связано с особенностями геологического строения и рельефом дна.

Характер распределения крупности частиц при последовательном переходе от фракции к фракции качественно сохраняется практически во всем диапазоне размеров вплоть до фракции коллоидов. Имеет место уменьшение размеров частиц при движении с юга на север. Зоны аккумуляции донных отложений со значительным содержанием частиц в диапазоне фракции менее 1 мкм сосредоточены преимущественно в центральном районе, примыкающем к Западному архипелагу и к району акватории севернее острова Валаам. Можно утверждать, что донные отложения на значительной площади дна Ладожского озера остаются чистыми и слабо подверженными техногенному загрязнению, за исключением локальных аномальных зон, приуроченных к точечным источникам загрязнения.

Общая площадь береговой зоны с наиболее обширными пространствами на востоке и юге может составить более 5 тыс. км2 (570 км2 — островная часть, 4,5 тыс. км2 — материковая часть). По принципу широтной зональности обособляются три типа областей береговых зон — северные, центральные и южные области береговой зоны. Северная область береговой зоны ограничивается пространством от района г. Приозерска (устья протоки Вуоксы) до района Салми (архипелаг островов Мантсинсаари — Лункулансаари). Центральная область береговых зон с подразделением на восточную и западную части ограничивается, соответственно, указанным архипелагом и устьем реки Свирь, а также истоком реки Нева и устьем Вуоксы.

Южная область береговой зоны занимает пространство от устья реки Свирь до истока реки Нева. Внутри отдельных типов берегов существует целый ряд разновидностей, индивидуальные черты которых обусловлены особенностями их продольного и поперечного профиля, высотными и глубинными отметками, степенью переработанности, активностью геогидродинамики, деятельностью растительности и техногенным воздействием.

Дистанционные и контактные измерения параметров водной поверхности океанов, морей и крупных озер свидетельствуют о значительной пространственной неоднородности различных масштабов: от сантиметров до десятков и сотен километров. Успех исследований в крупном озере во многом определяется правильно сформулированной и осуществленной методикой наблюдений. Выбор методики наблюдений в первую очередь зависит от масштаба изучаемого термодинамического процесса или явления. Для оптимизации системы наблюдений имеющимися приборами необходимо разработать методы получения информации о состоянии водного объекта с высоким пространственным и временным разрешением и адаптивностью характеристик методов к объектам контроля (Кондратьев, Поздняков, 1985). Появление новых методов изучения лимнических процессов крупных озер, применение малоинерционной аппаратуры и приборов для длительных измерений, а также использование авиационной и космической информации позволили выявить принципиально новые пространственные явления: вихревые, грибовидные и интрузионные образования, фронты, апвеллинги и др., — имеющие различные масштабы в пространстве и времени. Сочетание дистанционных и контактных измерений параметров водной поверхности необходимо на современном этапе исследований.

Наблюдения термогидродинамических процессов являются важными в общем мониторинге экосистем крупных озер. Методы биологического мониторинга в значительной степени отличны от методов гидрологического и гидрохимического мониторинга. Однако только комплексные и синхронные наблюдения позволят определить направленность и главенствующую роль тех или иных изменений в экосистеме. Система поверхностных течений, возбуждаемых ветром или иными причинами, зоны фронтальных разделов, области вертикальных движений определяют пространственные неоднородности различных полей:

температуры, консервативных и неконсервативных субстанций, поля оптических параметров и т. п. Специфика исследований гидрофизических процессов в крупном озере заключается в пространственно-временной разномасштабности изучаемых явлений. В крупном озере формируются термические структуры с характерными масштабами, определяемыми распределением глубин озера (Науменко и др., 2000), что приводит к соответствующему структурированию не только термических, но гидрофизических, гидрохимических и гидробиологических параметров. Это положение крайне важно при планировании системы мониторинга в Ладожском озере.

Традиционные методы измерения температуры и других скалярных и векторных параметров озерных вод, на основе которых к настоящему времени получена основная информация о крупных озерах мира, базируются на проведении измерений на гидрологических станциях от поверхности до дна. Пока в общей массе исследований как гидрофизических, так и тем более биологических, базовая информация получена по стандартной методике выполнения разрезов и станций. Расположение станций по акватории выбирается в соответствии с особенностями гидрологического режима, рельефа дна, возможно более быстрым выполнением съемки всего озера. На станциях выполняется общепринятый комплекс метеорологических и гидрологических параметров.

Первая схема станций и основных разрезов наблюдений на Ладожском озере была создана в начале XX в. и усовершенствована в 50-е гг. XX в. (Тепловой.., 1968). Современное расположение станций контактных измерений и отбора проб на акватории Ладожского озера с указанием их номеров в соответствии с системой многолетних наблюдений Института озероведения РАН приведена на рис. 4.1.1.

Рис. 4.1.1. Расположение станций регулярных наблюдений, выполняемых Институтом озероведения РАН на акватории Ладожского озера.

4.2. Водный баланс и многолетние колебания уровня Ладожского озера Основное влияние на формирование колебаний уровня озера (H), составляющих притока-стока оказывает своеобразный режим тепла и влаги территории северо-запада России, во многом находящийся под влиянием воздушных масс, поступающих преимущественно из северной Атлантики.

Большие размеры акватории определяют пространственную неоднородность режима тепла и влаги: этот режим неодинаков в разных ее частях. Уровень Ладожского озера можно рассматривать как интегральный показатель колебаний климата на большой территории. Условная полная смена воды в озере может происходить примерно раз в 11–12 лет. По соотношению элементов приходной и расходной частей водного баланса озеро относится к стоково-приточному типу, где преобладающими составляющими являются речной приток и сток. Роль осадков и испарения значительно меньше.

В то же время на формирование уровенного режима оказывают влияние особенности строения озерной системы, определяющие ее отклик на климатические сигналы. Это, в первую очередь, размеры бассейна, его высокая озерность и форма русла вытекающей из озера реки Нева. В бассейне озера сосредоточено более 50 тыс. озер разного размера, регулирующих речной сток, в том числе крупнейшие озера — Онежское, Сайма, Ильмень. Режим притока играет главную роль в формировании уровня озера, так как в водном балансе Ладожского озера приток по рекам составляет более 85% всей приходной части водного баланса. При этом около 90% от общего притока поступает по трем крупнейшим рекам: Свири, Волхову и Вуоксе, — сток которых зарегулирован перечисленными выше озерами, соответственно Онежским, Ильменем, Саймой. Многолетние колебания уровня озера изучены достаточно хорошо (Doganovski, 1997, Филатов, Сало, 1996, Филатов, 1997); тем не менее для совершенствования методов расчетов и прогнозов, необходимых для водоснабжения, судоходства, рыболовства и др., следует знать генезис условий, их формирующих. Поэтому важным элементом анализа режима является расчет водного баланса, который был выполнен по годовым интервалам за период, лучше всего освещенный наблюдениями.

Для анализа этих условий всю систему Ладожского озера следует разделить на частные бассейны: Волхов — до Волховской ГЭС (район I), Свирь — до Верхне-Свирской ГЭС (район II), Вуокса — до Тайнионкской ГЭС (район III), само озеро и прилегающая к нему территория (район IV). Таким образом, режим колебаний уровня Ладожского озера должен во многом определяться уровенным режимом перечисленных выше озер. Однако главным показателем особенностей формирования уровня озера является водный баланс.

Уровенный режим озера определяется соотношением элементов водного баланса и представляет собой преобразованную величину ежегодных приращений уровней. Уравнение водного баланса, представленное основными его элементами, имеет вид:

где Vпр — ежегодный приток вод по рекам и подземным путем, Vос — атмосферные осадки на поверхность озера, Vст — сток воды по реке Нева, Vисп — испарение с водной поверхности озера.

Приток воды в озеро по рекам является достаточно точно определяемой компонентой, так как около 80% площади водосбора озера приходится на три наиболее крупные и хорошо изученные реки:

Свирь, Волхов, Вуокса (соответственно I–III районы). Хорошо изученными являются реки, впадающие в озеро с территории IV района — Оять, Сясь, Паша. Изученными можно также считать реки Олонку, Видлицу, Вьюн и др. Определение стока с неосвещенных площадей выполнено с помощью метода аналогов. Атмосферные осадки составляет около 10% приходной части баланса. Однако эти величины заметно варьируют. Анализ распределения осадков по площади показал, что в разных частях озера выпадает неодинаковое количество осадков, а на станции Валаам отчетливо фиксируется плювиометрическая депрессия (5–6%). При этом более неравномерно осадки выпадают летом (коэффициент корреляции между рядами осадков на разных станциях r < 0,7 зафиксирован при расстоянии между ними более 90 км). Зимой связь более тесная; даже на расстоянии 200 км r = 0,80.

Всего анализ проведен по 10 станциям, при расчетах баланса принято 3 станции. Среднее значение годовых осадков, выпавших на поверхность озера, определено как средневзвешенная величина.

Сток воды из озера происходит по реке Нева. Свое начало река берет в юго-западной части озера из бухты Петрокрепость, которые в плане сужается в сторону истока Невы. Изучение стока реки начато после 1900 г. у Петрокрепости, с 1946 г. — у Новосаратовки в 27 км от устья. На участке от истока Невы до Новосаратовки в озеро впадают реки Мга, Тосно, Ижора и по крайней мере 10 постоянно действующих малых водотоков. Суммарный сток этих объектов составляет около 3% стока Невы у Новосаратовки. В отдельные годы величина незначительно меняется.

Испарение с поверхности озера выполнено с открытой воды по формуле ГГИ, со льда по формуле П.П. Кузьмина, и, также как и атмосферные осадки, эти значения усреднены по площади.

Результирующей уравнения водного баланса озера является приращение объемов воды (уровней) за каждый год. При этом для определения строго горизонтальной поверхности озера на начало и конец каждого года (для исключения денивеляции) принята методика осреднения уровней за предшествующих и 5 следующих за 1 января дней. В качестве опорного поста выбран пост Сясьские Рядки. Степень синхронности колебаний уровня на нескольких постах оценена коэффициентами корреляции, которые во всех случаях выше 0,97.

Изменение уровня Ладожского озера вызывает изменение не только площади (объёма) всего озера, но и литоральной зоны и конфигурации береговой линии, приводящее к различной степени воздействия волн на берег и интенсивности прогрева воды в прибрежной части. На основе откорректированной морфометрической модели Ладожского озера (Науменко, 1995) с пространственным разрешением 500500 м были рассчитаны площади и объемы всего озера и литоральной зоны при различных уровнях.

Понижение уровня озера на 1 м уменьшает его площадь на 2,2%, повышение на 1 м — увеличивает площадь на 2,5%, объем озера соответственно уменьшается или увеличивается практически на одну и ту же величину 17,8 км3 (на 2,2% от уровня озера при 5,1 м БС).

Площадь и объем литоральной зоны рассчитаны с учетом постоянства глубины нижней границы зоны на отметке 8 м от реального уровня, т. е. нижняя граница водной растительности изменяется пропорционально уровню. Площадь литоральной зоны при навигационной отметке уровня 5,1 м (назовем ее средней) равняется Sлит. = 2543.0 км2, а объем составляет Vлит. = 9, км3. Годы с годовой амплитудой не менее 100 см характеризуются высокой изменчивостью уровня Ладожского озера. Литоральная зона в эти годы претерпевала значительные изменения своих характеристик, ее площадь изменялась до 10%. На рис. 4.2.1, а приведены статистические характеристики и ход среднемесячного уровня озера по посту Сясьские Рядки за период с по 2011 гг. Уровень отсчитывается от уровня Балтийского моря (Кронштадский футшток).

Уровни c 1859-1880 гг. восстановлены по посту Валаам. Статистические характеристики изменений уровня приведены в таблице и на рис. 4.2.1.

Статистические характеристики многолетних изменений уровня Ладожского озера В таблице в скобках указаны даты экстремумов. На рис. 4.2.1 цифры у экстремальных значений уровня показывают годы, когда эти значения наблюдались. Различия между минимальным и максимальным уровнем для каждого месяца с января по декабрь за весь период наблюдений составляет около трех метров. Это означает, что степень изменчивости среднемесячного уровня велика по сравнению со среднегодовой амплитудой, которая не превышает 70 см. Указанное значение амплитуды наиболее вероятно, о чем свидетельствует гистограмма (рис. 4.2.1, б). Годовая амплитуда уровня определяет площадь литоральной зоны.