CC BY
154
Вестник ДВО РАН. 2011. № 2
УДК 551.21
Н.Г.РАЗЖИГАЕВА, Л.А.ГАНЗЕЙ, Т.А.ГРЕБЕННИКОВА, В.М.КАЙСТРЕНКО, Х.А.АРСЛАНОВ, А.А.ХАРЛАМОВ, А.О.ГОРБУНОВ
Палеоцунами в Южно-Курильском регионе в голоцене: особенности проявления, осадки, возраст, повторяемость, воздействие на геосистемы
Проанализированы особенности осадконакопления при современных цунами, представлены данные по летописям палеоцунами отдельных островов, определен возраст наиболее значимых событий, установлена их повторяемость.
Ключевые слова: палеоцунами, осадконакопление, геосистемы побережья, голоцен, Южные Курилы.
Paleotsunami of South-Kuril Region in Holocene: features of magnification, sediments, age, recurrence, impact to geosystems. N.G.RAZJIGAEVA, L.A.GANZEY, T.A.GREBENNIKOVA (Pacific Institute of Geography, FEB RAS, Vladivostok), V.M.KAISTRENKO (Institute of Marine Geology and Geophysics, FEB RAS, Yuzhno-Sakhalinsk), Kh.A.ARSLANOV (St.-Petersburg State University), A.A.KHARLAMOV (Shirshov Insitute of Oceanology, RAS, Moscow). A.O.GORBUNOV (Institute of Marine Geology and Geophysics, FEB RAS, Yuzhno-Sakhalinsk).
Deposition of sediments of modern tsunami are analyzed, the data ofpaleotsunami records for the islands are presented, the age of the most strong tsunami is defined and their recurrence interval is established.
Key words: paleotsunami, sedimentation, coastal geosystems, Holocene, Southern Kuril Islands.
Одним из факторов, влияющих на развитие геосистем океанического побережья, являются цунами, которые при катастрофическом развитии событий могут привести к большим человеческим потерям и нанести существенный материальный ущерб. После катастрофических цунами последних лет, вызванных сильными землетрясениями (Mw > 9,0) - Индонезийского 26 декабря 2004 г., Японского 11 марта 2011 г., имевших трагические последствия, возникают вопросы, насколько часто происходят подобные события и каков может быть их масштаб на разных побережьях Мирового океана. Одним из наиболее цунамиактивных регионов северо-западной части Тихого океана являются Курильские острова. Последнее крупное цунами здесь произошло в результате Симу-ширского землетрясения 15 ноября 2006 г. (Mw 8,3), максимальные заплески (до 20 м при глубине проникновения волн до 0,7 км) зафиксированы на Центральных Курильских островах (острова Матуа, Расшуа, северо-восток о-ва Симушир) [7, 16]. Летопись
*РАЗЖИГАЕВА Надежда Глебовна - доктор географических наук, заведующая лабораторией, ГАНЗЕЙ Лариса Анатольевна - кандидат географических наук, старший научный сотрудник, ГРЕБЕННИКОВА Татьяна Афанасьевна - кандидат географических наук, старший научный сотрудник (Тихоокеанский институт географии ДВО РАН, Владивосток), КАЙСТРЕНКО Виктор Михайлович - кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, ГОРБУНОВ Алексей Олегович - научный сотрудник (Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН, Южно-Сахалинск), АРСЛАНОВ Хикматулла Адиевич - доктор географических наук, заведующий лабораторией (Санкт-Петербургский государственный университет), ХАРЛАМОВ Андрей Александрович - ведущий инженер (Институт океанологии им. П.П.Ширшова РАН, Москва).
*E-mail: [email protected]
Работа выполнена при финансовой поддержке проектов ДВО РАН 09-1-П16-099 и РФФИ 11-05-00497.
исторических цунами (см. таблицу) для этого региона охватывает отдельные крупные события с конца XVIII в., инструментальные записи с изменением характеристик цунами проводились лишь со второй половины XX в. [5, 6, 13, 14], поэтому особую актуальность имеет изучение проявлений палеоцунами.
Проявление наиболее сильных цунами ХХ-ХХ1 вв. в районе Южных Курил (высота заплеска, м)
Дата Магнитуда землетрясения Остров
с у р Итуруп Кунашир н а аток и э о г огк с н о л о П Зеленый й и р £2 а в е Л л и н а н
11.03.2011 г. 9,0 0,5-2,0 2,0 3,0
04.10.1994 г. 8,0 0,9-2,3 2,3-9 1,5—3,5
10.06.1975 г. 7,0 0,4 0,6-3,0 0,6-5,5 2-3 1,0 0,7-1,0
17.06.1973 г. 7,9 0,4 1,0 0,9 1-5 0,5 1,5
12.08.1969 г. 8,2 0,6-2,0 1,1-1,2 1-5 1,5 2 1,0 1,0
13.10.1963 г. 8,25 4-5 0,7-4 0,3-1,5 0,5-2,5 1,5 1,0
22.05.1960 г.,
Чилийское 8,5 1-2,5 2,2 4,0 3,0
07.11.1958 г. 8,25 < 3 3-5 2,5-3 3,5-5 4,5
08.09.1918 г. 8,25 2-12 1,5-6
Примечание. По данным [5, 6, 13, 14], sakhmeteo.ru.
Первые данные по изучению осадков цунами на Курильских островах получили сотрудники ИМГиГ ДВО РАН [2, 4], на Центральных и Северных Курилах осадки современных и палеоцунами рассматривала группа под руководством Дж.Бурджуа [16]. Объектом данного исследования являются Южные Курилы, работы по поиску следов палеоцунами проведены на островах Уруп, Итуруп, Кунашир, Шикотан, Полонского, Зеленый, Юрий, Танфильева. Цель работ - идентификация осадков цунами в голоценовых разрезах и анализ их состава, восстановление параметров заплеска, определение возраста и повторяемости крупных событий и корреляция с данными с сопредельных территорий.
Изучение осадков современных цунами и критерии выделения цунамигенных фаций
Для интерпретации данных по отложениям палеоцунами важно изучить особенности осадконакопления современных крупных цунами. Анализ структурно-вещественного состава и определение биофоссилий осадков Шикотанского (1994 г., острова Шикотан, Юрий, Кунашир), Индонезийского (2004 г., острова Симелу, Суматра) и Си-муширского (2006 г. острова Симушир, Матуа, Расшуа, Рыпонкича) цунами позволили выявить следующие закономерности [10, 11, 16].
Во время прохождения цунами осадконакопление на разных участках побережья имеет существенные различия, обусловленные особенностями трансформации волны на берегах разной конфигурации, геолого-геоморфологическим строением подводного берегового склона и зоны затопления. Одним из факторов, влияющих на осадконакопление, являются разнонаправленные косейсмические движения (поднятие и опускание территории), которые изменяют ход эрозионно-аккумулятивных процессов во время прохождения волн [8].
Даже на небольшой территории одно и то же цунами приводит к накоплению осадков разнообразного состава. Зона осадконакопления, как правило, не достигает линии максимального заплеска. Осадки имеют покровное залегание, мощность слоя зависит от
интенсивности волны и объема эродированного материала, который затем переотлагается. Ведущая роль в осадконакоплении принадлежит прямому потоку, а сохранность осадка зависит от хода обратного потока. Изучение последствий Индонезийского цунами показало, что протяженные покровы осадков (мощностью до 24 см) образуются при заплесках цунами более 8 м [11]. При заплесках волн до 3-5 м материал накапливается полосами и пятнами, заполняя небольшие неровности микрорельефа. Активному осаждению материала из придонного слоя способствуют преграды даже небольшого размера. Как правило, зона максимального накопления осадков находится на некотором удалении от береговой линии. Гранулометрический состав осадков довольно разнообразен даже в пределах одного острова, зависит от особенностей прохождения цунами и во многом унаследован от источников питания. Если размывается пляж и терраса, то цунамигенный осадок хорошо сортирован, если материал поставляется с подводного склона полузакрытых бухт, сортировка хуже. Минералогический состав осадков цунами также подтверждает разные источники материала. При удалении от уреза воды осадок становится тоньше, существенно сокращается примесь грубых фракций. В некоторых случаях улучшается сортировка материала. При заплесках волн до 3-5 м, когда зона эрозии ограничена верхней частью берегового склона, пляжем и древними штормовыми валами, цунами откладывает хорошо сортированные пески, близкие по структуре к осадкам пляжа и осушки, их структурные характеристики выдержаны по профилю с сохранением размерности модальных фракций. В зоне максимального заплеска увеличивается примесь алеврита. Сходство структурных характеристик осадка по профилям может являться одним из признаков для корреляции одновозрастных слоев в геологических разрезах и служить информативным критерием при реконструкции палеоцунами. В тропической зоне цунамигенные осадки более разнородны по структуре на участках активного разрушения коралловых рифов. В Индонезии на поверхности цунамигенных песков обнаружены корки с высоким содержанием пелита (до 70%), которые образовывались при длительном стоянии морской воды, преобладают частицы 1-5 мкм. В отдельных случаях в вертикальном профиле таких осадков могут быть зафиксированы следы прохождения нескольких волн: последовательно накапливались серии, в основании которых выходят грубозернистые пески, переходящие в мелкозернистые пески и алевропелитовые илы. На о-ве Симелу обнаружено до 6 таких серий [11]. На о-ве Шикотан сравнение характеристик осадков Шикотанского и других исторических цунами свидетельствует о сходстве ситуаций (хода эрозионно-аккумулятивных процессов) на конкретных участках побережья при прохождении близких по интенсивности волн, захватывающих материал из одних источников [10].
В осадках современных цунами обнаружены солоновато-водные и морские сублиторальные, неритические и океанические диатомеи. На участках берега, где происходила активная эрозия, створки сильно изломаны. В районе развития песчаных аккумулятивных форм створки диатомей сохранились лучше. Как правило, преобладают бентические прибрежно-морские формы, неритические и океанические встречаются единично. Обилие диатомей, обитающих в прибрежной зоне моря, свидетельствует о том, что волна в основном захватывает материал с мелководья. Пресноводные комплексы в осадках цунами характеризуют не только вмещающие отложения, но и материал из пресноводных водоемов, через которые проходила волна. В осадках Симуширского цунами найдены единичные бентосные фораминиферы, включая глубоководные виды, фрагменты раковин остракод, многочисленные мелкие обломки ракуши, мшанок, спикулы губок, фрагменты мелких морских ракообразных, иглы и обломки панцирей морских ежей. В осадках Индонезийского цунами среди фораминифер преобладают рифовые и сублиторальные виды, при высоте цунами более 8 м отмечены виды, обитающие на внешнем шельфе и бровке континентального склона [11].
При изучении палеоцунами одной из актуальных задач является выявление отличий осадков цунами от других прибрежно-морских фаций, в первую очередь от осадков
сильных штормов, сопровождавшихся нагонами. Изучение осадков экстремальных штормов, связанных с прохождением глубоких циклонов в районе Малых Курил в 2006-2007 гг., показало, что характер штормового осадконакопления существенным образом отличается от осадконакопления во время прохождения цунами, в первую очередь из-за разных соотношений длины и высоты волн [3]. Несмотря на большую высоту, короткопериодные штормовые волны оставляют сплошные покровы осадков, протягивающиеся узкой полосой за границей зоны пляжа и первого штормового вала. Цунами в условиях дефицита обломочного материала в береговой зоне, как правило, не образуют сплошных покровов, осадки залегают пятнами и полосами, приуроченными к небольшим перегибам рельефа. Зона аккумуляции осадков цунами намного превышает зону действия экстремальных штормов и может протягиваться на несколько сотен метров вглубь суши. Например, после цунами 1994 г. на о-ве Шикотан пески встречались на расстоянии до 470 м от береговой линии [4]. Мощность покрова штормовых осадков значительно больше (0,5-0,7 м), чем осадков цунами, поскольку часть материала, принесенного цунами, может уноситься обратным потоком. Покров штормовых осадков за пределами пляжа и древних штормовых валов образован прямым потоком, обратный поток здесь практически отсутствовал, происходила фильтрация воды. Этим объясняется образование в таких покровах слоистости, отвечающей однонаправленному потоку.
Сравнение гранулометрических характеристик штормовых осадков и осадков цунами на о-ве Шикотан показало, что штормовые осадки существенно грубее, часто содержат примесь гравия (до 66%), практически не включают алеврита, присутствующего в осадках цунами (до 33%). Как правило, сортировка материала штормов лучше, чем осадков цунами. Такая же закономерность была установлена при сравнении характеристик осадков цунами 1993 г. и шторма, связанного с прохождением в 1959 г. тайфуна Миякодзима (Міуа^іта) на юго-западном побережье Хоккайдо [18]. Осадки штормов и цунами наиболее сильно различаются в бухтах, где подается грубый материал с бортов, здесь осадки штормов хуже сортированы по сравнению с цунамигенными песками (бухта Димитрова). В крупных бухтах с широким песчаным пляжем (бухта Церковная) гранулометрический состав осадков штормов и цунами почти аналогичен, осадки цунами имеют более уплощенные кривые распределения и несколько хуже сортированы. В целом осадки штормов и цунами имеют одни и те же источники поступления материала, но их вклад в формирование осадков существенно различается: цунами в отличие от штормов захватывает больше материала с подводного берегового склона.
Результаты изучения проявления палеоцунами на Южных Курилах
Основными объектами для реконструкции палеоцунами на побережье островов являлись разрезы голоценовых торфяников и озерных отложений, включающих прослои морских песков и простирающихся далеко за пределы зоны воздействия сильных штормов. Идентификация отложений палеоцунами основана на методических приемах, разработанных для Курило-Камчатского района [16] и Японских островов [19]. Разрезы (шурфы и материалы ручного бурения) изучались по профилям от линии уреза вглубь суши с проведением нивелирования. Для определения происхождения осадков использовался диатомовый анализ, возрастная привязка и корреляции событий основаны на данных тефростратиграфии и радиоуглеродного датирования вмещающих отложений (ГИН РАН и СПбГУ). Возраст событий определялся по данным тефростратиграфии - установлено присутствие маркирующих пеплов вулканов о-ва Хоккайдо: Тарумаи - Та-а (1739 г.) и Та-с (2,3 кал.* тыс. л.н.), Комагатаке - Ко-с2 (1694 г.) и Ко-с1 (1856 г.), Масю - Ма-ё (3,6 кал. тыс. л.н.) и Ма-і^ (7,5 кал. тыс. л.н.). Обследовались бухты, различающиеся
* Калиброванные значения.
конфигурацией береговой линии, геоморфологическим строением и по-разному ориентированные к фронту цунами. Основное внимание уделялось Тихоокеанскому побережью островов (см. рисунок). Ниже приводятся данные по летописям событий палеоцунами для отдельных островов.
Остров Уруп. Реконструкция палеоцунами проведена на основе изучения разреза озерно-болотных отложений, расположенного на Тихоокеанском побережье (бухта Осьма) на высоте около 7,5 м в 300 м от береговой линии. В разрезе присутствуют 4 прослоя зеленовато-серых среднезернистых хорошо сортированных песков (мощностью до 12 см), включающих морские диатомеи различной экологической принадлежности. Преобладают виды, характерные для сублиторальной зоны заливов и бухт, но встречаются и глубоководные океанические и неритические формы (№оёеп11си1а Бешшае, СобсшоФбсш Бр., ТЪа1а88Ю81га Бр.). Из вмещающих осадков выделены богатые пресноводные комплексы диатомей, отвечающие различным фазам развития палеоозера и сформированного на его месте болота. Крупные цунами в данном районе имели место в конце среднего-начале позднего голоцена, возраст событий оценивается около 3,64; 3,19; 2,97; 2,3 кал. тыс. л.н. Отложения последнего палеоцунами, зафиксированного в разрезе, перекрыты мощным слоем тефры, по-видимому, это событие было близким по возрасту к сильному извержению. Вулканический источник находился предположительно на севере о-ва Итуруп.
По химическому составу вулканического стекла ^Ю2 74,52-77,94%; К20 1,45-1,69%) тефра из изученного разреза коррелирует с вулканическим пеплом С-Кг, широко распространенным на Центральных Курилах. Изучение данного разреза показало, что последние 2 тыс. лет этот участок побережья о-ва Уруп не затапливался цунами.
Остров Итуруп. На побережье зал. Касатка изучены разрезы торфяников, включающих прослои песков разного генезиса. Изучение диатомовых комплексов позволило доказать морское происхождение прослоев песков в разрезе торфяника, расположенного за штормовым валом между озерами Октябрьское и Среднее. Среди морских диатомей обнаружены сублиторальные виды, характерные для полузакрытых бухт и заливов, и фрагменты пелагических видов, таких как СобсшоФбсш Бр., Тка^БЮБка Бр. Наличие морских
диатомей, хорошая выдержанность прослоев морских песков по простиранию далеко за пределы зоны пляжа, сложенного валунами, уменьшение мощности слоев и крупности материала вглубь суши позволяют предположить, что данные пески отражают прохождение в районе зал. Касатка двух наиболее крупных цунами позднего голоцена. Высота заплеска была более 3 м, ширина зоны затопления превышала 0,5 км. В верхней части разрезов выходит прослой вулканического пепла риолитового состава, широко распространенный в разрезах голоценовых отложений центрального Итурупа (возраст около 260 ± 45 л.н., АА-20942). На основе данных тефростратиграфии и радиоуглеродного датирования определен возраст событий: первое произошло около 1,4—1,5 тыс. л.н. (14С-дата из подстилающего торфа 1440 ± 70 л.н., 1380 ± 70 кал. л.н., ЛУ-6324), возраст второго - около 750 л.н. Эти два события хорошо коррелируют с так называемыми мегацунами XIII в. и около 1,4—1,5 тыс. л.н., выделенными для восточного побережья Хоккайдо (зона затопления превышала 2,6—3,0 км), связанными с сильными землетрясениями (Мw 8,6) [19]. Возможно, эти же цунами достигали побережья о-ва Итуруп. Для определения возможности прохождения на побережье зал. Касатка катастрофических цунами с заплесками более 10 м было проведено детальное биостратиграфическое изучение разреза торфяника, расположенного за грядой дюн (высотой до 9—10 м) к северу от оз. Касатка. Выделено два комплекса диатомей, отвечающих развитию лагунного озера, постепенно заросшего и превратившегося в озеро-старицу и болото. В разрезе торфяника имеются редкие морские диатомеи, но их происхождение связано, скорее всего, с переотложением во время паводков. Наибольшее число створок морских диатомей зафиксировано в интервалах, где состав пресноводного диатомового комплекса свидетельствует о периодах активизации речного стока, на основе чего можно сделать вывод, что крупных палеоцунами с заплесками более 10 м в зал. Касатка в среднем—позднем голоцене не происходило.
Остров Кунашир. Здесь масштабы цунами были не столь значительны [6, 13], поскольку он защищен от прямого воздействия цунами Малой Курильской грядой и ЮжноКурильским проливом. Осадки палеоцунами, как правило, имеют незначительную мощность и выражены слабее, чем на других островах. В разрезах торфяников тихоокеанской стороны о-ва Кунашир установлены следы 17 событий за последние 7 тыс. лет, представленные тонкими прослоями песка (до 3 см). Проникновение наиболее крупных цунами вглубь острова превышало 2,5 км, высота заплеска была более 5—7 м [15]. Большинство доисторических цунами хорошо сопоставляется с данными по восточному Хоккайдо [17, 19]. Возраст наиболее крупных событий на о-ве Кунашир оценивается приблизительно в 470, 740, 1100, 1400, 1800, 2500, 2850, 3340, 3650 лет [15]. Среди исторических случаев интенсивным было цунами XVII в.
Следы трех исторических сильных цунами, оставивших осадки в 1170 м от берега (на высоте 3,2 м), обнаружены на Серноводском перешейке, под нижним слоем песка получена 14С-дата 830 ± 50 л.н., ГИН-12698, ниже по разрезу выходит прослой вулканического пепла Ма-Ь (1 тыс. л.н.).
Наиболее выраженные слои цунамигенных песков (мощностью до 7 см) обнаружены в разрезе торфяника на побережье бухты Южно-Курильская. Они являются свидетельством прохождения четырех сильных среднеголоценовых цунами (14С-даты 2920 ± 60 л.н. ГИН-12684; 3160 ± 50 л.н., ГИН-12685, 3660 ± 40 л.н., ГИН-12686; 4160 ± 40 л.н., ГИН-12687).
Остров Шикотан. Малая Курильская гряда представляет большой интерес для реконструкции проявления палеоцунами, поскольку она максимально приближена к склону Курило-Камчатского желоба, где расположено большинство эпицентров землетрясений, вызывающих цунами. На о-ве Шикотан обнаружено наибольшее количество (по сравнению с другими Южно-Курильскими островами) слоев цунамигенных песков, которые хорошо прослеживаются по простиранию [9].
Наиболее перспективным для поисков следов палеоцунами является Тихоокеанское побережье острова, хотя осадки наиболее крупных событий обнаружены и на побережье со стороны Южно-Курильского пролива. Максимальное количество прослоев цунамиген-ных песков найдено на побережье бухты Димитрова в отложениях барьерных палеоозер и длительно существующих болотных массивов. В разрезах фиксируются следы наиболее сильных цунами (с высотой заплеска более 5 м). Обнаружено до 22 прослоев, оставленных цунами в позднем голоцене, и до 18 - в среднем. Частота проявления палеоцунами за последние 6 тыс. лет была неравномерной, высокая повторяемость событий отмечена для интервала 500-1500 л.н. Осадки наиболее сильных цунами обнаружены на расстоянии до 0,7 км от берега на высоте до 9 м. Точную оценку высоты заплесков установить затруднительно из-за сильных косейсмических движений, характерных для этого острова.
Подробная летопись исторических цунами зафиксирована в разрезах торфяников на побережье бухты Малая Церковная, закрытой от прямого воздействия океана о-вом Айвазовского. Здесь обнаружено 4-5 прослоев морского песка, залегающих выше прослоев вулканических пеплов Ко-с2 и Та-а. Возрастную привязку цунамигенных песков можно сделать предположительно. В кровле разрезов залегает песок Шикотанского цунами 1994 г., ниже, вероятно, выходят осадки наиболее сильных цунами, произошедших за последние 300-400 лет. В XX в. на Шикотане наиболее ярко (высота заплеска > 5 м) проявились цунами 1958, 1960, 1975, 1994 гг. [5, 6, 13, 14]. В XIX в. в районе восточного Хоккайдо было несколько сильных землетрясений, сопровождавшихся цунами: в 1843 г. (цунами Токачи-оки (ТокасЫ-ок1), Mw 8,2), 1893 и 1896 гг. [19]. Осадки цунами Токачи-оки, вероятно, найдены на побережье бухты Аэродромная, где в разрезе торфяника в 570 м от уреза на высоте около 4 м обнаружен прослой морского песка между линзами вулканических пеплов Ко-с2, Ко-с1. Вероятно, в разрезах фиксируются и следы двух восточно-хоккайдских цунами XVII в., одно из которых было катастрофическим [19]. На о-ве Шикотан из торфа, залегающего под прослоями цунамигенных песков, получены 14С-даты: 400 ± 60 л.н., 440 ± 80 кал. л.н., ЛУ-6321; 280 ± 40 л.н., 370 ± 60 кал. л.н., ЛУ-6322; 260 ± 80 л.н., 300 ± 140 кал. л.н., ЛУ-6116; 290 ± 80 л.н., 330 ± 130 кал. л.н., ЛУ-5764. Зона затопления была не менее 0,7 км при высоте заплеска более 5 м.
Из других наиболее сильных событий за последние 2,5 тыс. лет можно выделить цунами, произошедшие около 700 л.н. (14С-даты: 670 ± 70 л.н., 640 ± 60 кал. л.н., ЛУ-5932; 790 ± 60 л.н., 740 ± 50 кал. л.н., ЛУ-6143), около 1 тыс. л.н. (1060 ± 50 л.н., 1000 ± 50 кал. л.н., ЛУ-5762; 1000 ± 80 л.н., 920 ± 90 кал. л.н., ЛУ-5761; 870 ± 90 л.н., 820 ± 90 кал. л.н., ЛУ-5755; 970 ± 90 л.н., 890±90 кал. л.н., ЛУ-5922; 1120 ± 80 л.н., 1070 ± 90 кал. л.н., ЛУ-5766; 1030 ± 80 л.н., 950 ± 100 кал. л.н., ЛУ-6578), около 1,5 тыс. л.н. (1490 ± 50 л.н., ГИН-13026; 1440 ± 130 л.н., 1370 ± 130 кал. л.н., ЛУ-6114), около 2 тыс. л.н. (2100 ± 80 л.н., 2110 ± 120 кал. л.н., ЛУ-5923) и около 2,2 тыс. л.н. (2240 ± 80 л.н., 2240 ± 90 кал. л.н., ЛУ-6142). Осадки этих цунами залегают выше прослоя вулканического пепла Та-с. Следы близких по возрасту палеоцунами также были обнаружены на восточном Хоккайдо [19].
Остров Полонского представляет собой идеальный объект для изучения проявления палеоцунами: остров имеет уплощенный рельеф (максимальная высота 16 м), практически полностью покрыт болотами, развитие которых началось в конце позднего плейстоцена. В береговой зоне расположено несколько барьерных озер.
В разрезах торфяников на побережье бухт Щеблыкина и Южная, открытых к океану, обнаружены хорошо выраженные прослои морских песков, протягивающиеся более 700 м вглубь суши. Наличие вулканического пепла Та-с позволяет говорить о том, что в позднем голоцене было не менее 8 крупных цунами с заплесками более 5 м (около 300, 750, 1000, 1300, 1500, 1750, 2000, 2200 л.н.). Из торфа под первым прослоем морского песка получены 14С-даты 190 ± 90 л.н., 200 ± 130 кал. л.н., ЛУ-6590; 200 ± 60 л.н., 190 ± 120 кал. л.н., ЛУ-6591. Наличие большого количества морских диатомей (до 30%) в отдельных прослоях торфяника в центре острова в 2 км от берега океана может быть
свидетельством, что во время отдельных событий остров полностью накрывался цунами. В пресноводных комплексах на фоне доминирования типичных болотных видов обнаружены представители озерного планктона, донные формы и эпифиты (до 25%), занесенные волной цунами из береговых озер. Последнее такое событие произошло в XVII в. - выше прослоя цунамигенного песка обнаружены вулканические пеплы Ko-c2 и Та-а.
Остров Зеленый представляет собой террасовидную поверхность высотой около 10 м, приподнятую в юго-восточной части до 25 м. Большая часть (80%) острова заболочена, причем торфяники покрывают как центральную часть, так и долины водотоков и берега озер. В разрезах торфяников и озерных отложений острова выявлено 15 следов палеоцунами [12]. Из молодых событий здесь наиболее ярко проявилось цунами 1894 г. (Mw 8,2), следы которого обнаружены на побережье восточного Хоккайдо [19]. Высота волны составляла не менее 6 м, зона затопления могла достигать 1 км. Из исторических цунами на о-ве Зеленый проявились три события, наиболее сильным было сопоставляемое с произошедшим в 1611 г. цунами Кейчо Санрику-оки (Keicho Sanriku-oki tsunami) (Mw 8,1). Вероятно, затоплялась большая часть о-ва Зеленый, высота волны превышала 10 м. Следы этого события широко проявлены на побережье восточного Хоккайдо, где установлена максимальная зона затопления [18, 19]. Два других события сопоставляются с цунами 1248 г. (палеоцунами Ts4 восточного Хоккайдо) и одним из цунами конца XI в., когда на Японские острова обрушились три крупных цунами 1088, 1096 и 1099 гг. (Mw 7-8,2). Высота волн на о-ве Зеленый достигала 7-8 м, зона затопления - более 0,8 км. Из других позднеголоценовых событий на острове выделено три цунами, которые сопоставляются с наиболее сильными цунами VI-VII, III в.н.э. и III-IV в. до н.э., оставившими следы на п-ове Немуро [17]. Наиболее интенсивное цунами на о-ве Зеленый произошло около 2 кал. тыс. л.н., подъем воды составил более 10 м, почти весь остров был затоплен. Ниже пеплового прослоя Ta-c обнаружены следы 8 цунами. Из пяти цунами во второй половине среднего голоцена наиболее интенсивными считаются события около 3,4 и 3,7 кал. тыс. л.н., высота волн превышала 8 м, затоплялись краевые части центрального болотного массива.
Остров Юрий состоит из трех возвышенных уплощенных участков с высотами 30-40 м, разделенных низменными перешейками (высотой до 5-6 м), на которых расположены небольшие барьерные озера. Тихоокеанская сторона острова представляет собой абразионные и абразионно-денудационные берега с многочисленными кекурами, со стороны пролива Танфильева береговая линия сильно изрезана, здесь расположено несколько глубоко вдающихся в сушу бухт с отмелым дном. Подробная летопись палеоцунами получена для низменных перешейков, где в торфяниках обнаружены слои морских песков (мощностью до 20 см), имеющих покровное залегание.
Цунами XX в., заплеск которых на островах юга Малой Курильской гряды не превышал 3-4 м (см. таблицу), практически не оставили следов в разрезах торфяников о-ва Юрий. Обнаружен только тонкий прослой песка, залегающий линзами на перешейке бухты Широкая. Из исторических цунами, произошедших после выпадения вулканических пеплов Ко-с2 и Та-а, мощный слой песка оставило цунами, сопоставляемое с землетрясением 1894 г., произошедшем около п-ова Немуро. Проявление этого события, по-видимому, имело локальный характер. Из исторических событий наиболее значимо было цунами, осадки которого выходят под прослоем вулканического пепла Ко-с2, прослеживаются до высоты более 10 м и содержат не только морские диатомеи, но и обломки радиолярий. Из нижележащего торфа получена 14С-дата 370 ± 50 л.н., ГИН-13008. Установлены следы прохождения четырех сильных позднеголоценовых палеоцунами, осадки которых выходят выше прослоя вулканического пепла Та-с, возраст оценивается примерно в 750, 1100, 1750, 2000 кал. лет. Хорошо совпадают 14С-даты, полученные по торфу под прослоем цунамигенного песка на о-ве Юрий (1870 ± 100 л.н., ГИН-13009) и по торфу,
перекрывающему один из прослоев осадков цунами на п-ове Немуро (1800 ± 60 л.н., GS*Nb5-2) [19]. Высота заплеска этих палеоцунами на о-ве Юрий превышала 10 м, дальность затопления - 600 м, волны полностью перехлестывали низменные перешейки. В среднеголоценовой части разреза между прослоями вулканических пеплов Та-с и Ма-і^ обнаружено восемь прослоев цунамигенных песков. Возраст этих событий был рассчитан по скоростям торфонакопления (3,2; 3,4; 3,7; 4,0; 4,4; 4,7; 5,2; 5,6 кал. тыс. л.н.). Четыре из этих палеоцунами были сильными, заплески достигали 9-10 м.
Остров Танфильева расположен в тыловой части Малой Курильской гряды, отделен мелководными проливами от островов Зеленый, Юрий и Анучина, величина заплеска современных цунами здесь несколько ниже, чем на других островах этой группы [6, 13, 14]. Наиболее подробная летопись событий восстановлена в результате изучения торфяника в южной части острова, выполняющего небольшое понижение и долину низкопорядкого водотока, открытые в сторону океана. В разрезе торфяника (мощность до 4,2 м) обнаружены прослои песка с хорошо окатанным гравием, которые прослеживаются вглубь суши до 500 м (высота до 9,5 м) и отвечают прохождению 18 наиболее сильных цунами за последние 6,5-7 тыс. лет. В позднем голоцене выявлено 4 события (около 1000, 1300, 1750, 2200 кал. л.н.). В среднем голоцене 4 события в интервале 2,3-3,6 тыс. л.н. и 9 событий в интервале 3,2-7 тыс. л.н., из которых 3-4 были более сильными. Последние крупные события, которые оставили хорошо выраженные прослои песка, произошли в XVII в. и около 1 тыс. л.н. (14С-дата из нижележащего торфа 1210 ± 60 л.н., 1160 ± 80 кал. л.н., ЛУ-6325).
Обсуждение результатов и выводы
Изучение следов палеоцунами в разрезах голоценовых отложений Южных Курил показало, что проявление этих событий в недавнем геологическом прошлом имело больший масштаб, чем в XX в. Из осадков многочисленных цунами, зарегистрированных в ХХ в. (см. таблицу), обнаружены следы не более 2-3 событий. Наиболее распространены осадки Шикотанского цунами 1994 г. Ниже фрагментарно вскрываются осадки более значимых событий последних 300-400 лет. Отсутствие песков цунами может объясняться тем, что большинство этих волн имело высоту заплеска менее 5 м, а наблюдения за проявлением современных цунами показало, что такие явления не сопровождаются интенсивной эрозией и не оставляют протяженных осадочных покровов. Часть осадков предыдущих событий могла быть уничтожена последующими цунами, если они проходили через незначительные интервалы времени. Из цунами XIX в. на островах Зеленый и Юрий обнаружены пески цунами предположительно 1894 г., а на о-ве Шикотан - осадки цунами Токачи-оки 1843 г.
Из исторических событий наиболее сильно проявилось цунами XVII в., вероятно, 1611 г. Из более ранних стоит отметить палеоцунами около 700 и 1000 л.н. Осадки этих трех событий широко распространены на восточном Хоккайдо [17, 18]. В целом во второй половине среднего-позднем голоцене, включая историческое время, частота проявления сильных палеоцунами была около 300-400 лет, что хорошо согласуется с данными по п-ову Немуро (200-379 лет) [17]. Наиболее подробная летопись для региона получена для о-ва Шикотан, где на побережье закрытых бухт обнаружены следы разных по интенсивности событий, но вглубь суши прослеживаются только следы наиболее сильных цунами [10].
Несмотря на хорошую корреляцию, некоторые события, установленные на Южных Курилах, не выделены на восточном Хоккайдо [17, 18], и наоборот - некоторые события, зафиксированные на Хоккайдо, не имеют аналогов на юге Курильских островов.
Реконструкция палеоцунами сделана для последних 6-7 тыс. лет. Осадки более ранних событий не удается обнаружить, поскольку в позднем плейстоцене Южные Курилы - острова Кунашир и Малая Курильская гряда - были объединены с Хоккайдо сухопутным
мостом при уровне моря ниже современного на 100-120 м, распад этого моста завершился во время голоценовой трансгрессии около 8 тыс. л.н. [1]. Во время существования сухопутного моста береговая линия имела другие очертания и находилась далеко от современного положения, поэтому поиск даже раннеголоценовых цунами в разрезах, находящихся теперь выше уровня моря, проблематичен. Древние береговые линии раннеголоценового возраста островов Итуруп и Уруп, которые не были соединены с сухопутным мостом, в настоящее время также затоплены и располагаются на шельфе.
Изучение проявления современных и палеоцунами показало, что цунами выступает как фактор модификации ландшафтов побережья, меняющий состав субстрата, кислотно-щелочные свойства и соленость. Как правило, цунамигенные осадки имеют небольшую мощность и не могут приводить к коренной перестройке структуры ландшафтов, но их влияние на биотические компоненты может быть весьма существенным несмотря на непродолжительное время воздействия. Спорово-пыльцевой анализ, проведенный для прослоев цунамигенных песков и вмещающих отложений, показал, что сильные цунами вызывали угнетение растительного покрова прибрежных низменностей, восстановление существовавшего ранее фитоценоза начиналось с заселения пионерными сообществами, в которых существенную роль играли папоротники [8]. Поступление морской воды резко меняло гидрохимическую и, как следствие, экологическую обстановку в болотах, что фиксируется в составе комплексов пресноводных диатомей. После прохождения цунами диатомовая флора, типичная для кислых болотных условий (с преобладанием ацидофи-лов и ацидобионтов), сменялась диатомеями, характерными для нейтральных и щелочных обстановок. В диатомовых комплексах преобладающими стали циркумнейтральные формы, алкалифилы и алкалибионты, эти виды продолжали свое развитие некоторое время и после прохождения цунами. Таким образом, влияние палеоцунами на среду приводит к изменению естественной тенденции развития ландшафтов побережья.
Авторы благодарны Л.Д.Сулержицкому, М.М.Певзнер (ГИН РАН), С.Б.Чернову, Т.В.Тертычной, Ф.Е.Мак-симову, А.А.Стариковой и А.Л.Петрову (СПбГУ) за радиоуглеродное датирование образцов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Атлас Курильских островов. М.; Владивосток: ДИК, 2009. 516 с.
2. Булгаков Р.В., Иванов В.Н., Храмушин В.Н. и др. Исследование следов палеоцунами для цунамирайо-нирования // Физика Земли. 1995. № 2. С. 18-27.
3. Ганзей Л.А., Разжигаева Н.Г., Харламов А.А., Ивельская Т.Н. Экстремальные шторма 2006-2007 гг. на о. Шикотан: воздействие на прибрежный рельеф и осадки // Океанология. 2010. Т. 50, № 3. С. 458-467.
4. Иванов В.В. Исследование влияния цунами на осадконакопление по следам цунами 4 октября 1994 года // Проявления конкретных цунами. Цунами 1993 и 1994 годов на побережье России. Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 1997. С. 119-128. (Геодинамика тектоносферы зоны сочленения Тихого океана с Евразией; т. 8).
5. Кайстренко В.М., Гусяков В.К., Джумагалиев В.А. и др. Проявление цунами 4 октября 1994 года на Шикотане // Проявления конкретных цунами. Цунами 1993 и 1994 годов на побережье России. Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 1997. С. 55-73. (Геодинамика тектоносферы зоны сочленения Тихого океана с Евразией; т. 8).
6. Каталог цунами на западном побережье Тихого океана / сост. С.Л.Соловьев, Ч.Н.Го. М.: Наука, 1974. 310 с.
7. Левин Б.В., Кайстренко В.М., Рыбин А.В. и др. Проявления цунами 15.11.2006 г. на Центральных Курильских островах и результаты моделирования высот заплесков // ДАН. 2008. Т. 419, № 1. С. 118-122.
8. Лящевская М.С. Особенности формирования палиноспектров в прослоях вулканических пеплов и осадков палеоцунами в разрезах торфяников островов Шикотан и Кунашир (Курильские острова) // Природные катастрофы: изучение, мониторинг, прогноз. Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 2010. С. 320-327.
9. Разжигаева Н.Г., Ганзей Л.А., Гребенникова Т.А. и др. Геологическая летопись палеоцунами на о. Шикотан (Малая Курильская гряда) в голоцене // Вулканология и сейсмология. 2008. Т. 2, № 4. С. 50-66.
10. Разжигаева Н.Г., Ганзей Л.А., Гребенникова Т.А. и др. Осадки цунами Шикотанского землетрясения 1994 г. // Океанология. 2007. Т. 47, № 4. С.622-630.
11. Разжигаева Н.Г., Ганзей Л.А., Гребенникова Т.А. и др. Особенности осадконакопления во время цунами 26 декабря 2004 года на севере Индонезии (о. Симелу, побережье в районе г. Медана о. Суматра) // Океанология. 2006. № 6. С. 929-945.
12. Разжигаева Н.Г., Ганзей Л.А., Гребенникова Т.А., Харламов А.А. Проявление палеоцунами на о. Зеленый (Малая Курильская дуга) в голоцене // Вулканология и сейсмология. 2006. № 4. С. 57-73.
13. Соловьев С.Л. Основные данные о цунами на Тихоокеанском побережье СССР, 1937-1976 гг. // Изучение цунами в открытом океане. М.: Наука, 1978. С. 61-136.
14. Соловьева О.Н. Проявление катастрофических цунами у берегов России // Природные опасности России. Т. 2. Сейсмические опасности. М.: КРУК, 2000. С. 231-234.
15. Iliev A.Ya., Kaistrenko V.M., Gretskaya E.V. et al. Holocene Tsunami Traces on Kunashir Island, Kurile Subduction Zone // Tsunamis: Case Studies and Recent Developments. N.Y.: Springer Publ., 2005. P. 171-192.
16. MacInnes B.T., Pinegina T.K., Bourgeois J. et al. Field survey and geological effects of the 15 November 2006 Kuril tsunami in the middle Kuril Islands // Pure and Appl. Geophys. 2009. Vol. 166, N 1/2. P. 3-36.
17. Nanayama F., Shigeno K., Shitaoka Y. Furukawa Geological Study of unusual tsunami deposits in the Kurile Subduction Zone for mitigation of tsunami disasters // The tsunami threat - research and technology. Rijeka: InTech, 2011. P. 283-298.
18. Nanayama F., Shigeno K., Satake K. et al. Sedimentary differences between the 1993 Hokkaido-nansei-oki tsunami and the 1959 Miyakojima typhoon at Taisei, southwestern Hokkaido, northern Japan // Sediment. Geol. 2000. Vol. 135. P. 255-264.
19. Nanayama F., Satake K., Furukawa R. et al. Unusually large earthquakes inferred from tsunami deposits along the Kurile trench // Nature. 2003. Vol. 424. P. 660-663.
Новые книги
Деркачев А.Н., Николаева Н.А. Минералогические индикаторы обстановок прикон-тинентального осадкообразования западной части Тихого океана.
Derkachev A.N., Nikolaeva N.A. Environmental mineralogical indicators of near-continental sediment formation within Pacific Осеаn western part.
Владивосток: Дальнаука, 2010. - 321 с. - ISBN 978-5-8044-1112-2.
Тихоокеанский океанологический институт им. В.И.Ильичева ДВО РАН
690041, Владивосток, ул. Балтийская, 43
Fax: (4232) 31-25-73, 31-26-00. E-mail: [email protected]
Рассмотрены закономерности пространственного распределения тяжелых минералов в осадках окраинных морей западной части Тихого океана, проведено минералогическое районирование осадков. На основе математических методов многомерной статистики установлены парагенезы тяжелых минералов, закономерно повторяющиеся в отложениях седиментационных бассейнов, близких по структурно-тектоническим (геодинамическим) и ландшафтно-динамическим (литодинамическим) условиям осадконакопления. Предложены новые индикационные литогеодинамические диаграммы, которые позволяют по ассоциациям тяжелых минералов проводить оценку принадлежности исследуемых отложений к определенным геодинамическим обстановкам их формирования. Показаны возможности и ограничения в применении литогеодинамических диаграмм при палеогеодинамических реконструкциях древних осадочных бассейнов разного возраста.
Книга может представлять интерес для седиментологов, литологов, геологов, занимающихся вопросами палеогеодинамических реконструкций осадочных бассейнов и их эволюции, поисками полезных ископаемых.
Regularities of spatial distribution for heavy minerals from sediments of marginal seas within Pacific Осеаn western part have bееn found out, mineralogical regionalization is carried out. On the basis of multivariate statistics methods, parageneses of heavy minerals beiug regularly repeated in deposits of sedimentary basins which ате close оп both structural-tectonic (geodynamic) and landscape-dynamic (lithodynamic) conditions of sediment forming were established. New indicational lithodynamic diagrams have bееn advanced. They allow (according to heavy mineral associations) to estimate the belongings of studied deposits to the definite geodynamic environments of their forming. Possibilities and limitations of the use of lithogeodynamic diagrams under paleogeodynamic reconstructions йэгг ancient sedimentary basins of different age ате shown.
The book саn bе of interest for sedimentologists. lithologists, geologists studying both paleo-geodynamic reconstruction of sedimentary basins, their evolution and searches for the mineral
deposits.
