Батиметрия и морфометрия
Озеро занимает часть Байкальского рифта – одной
из самых активных континентальных рифтовых зон мира. Дно озера
состоит из трех основных котловин: Северной, Средней и Южной,
которые отделяются подводными порогами и перешейками или
седловидными формами рельефа. Между Северной и Средней котловинами
проходят подводный Академический хребет и перешеек между Ушканьими
островами и полуостровом Святой Нос, а между Средней и Южной
котловинами располагается Бугульдейка – Селенгинский перешеек. От
него в сторону Средней котловины на северо-восток понижение дна
идет равномерно, образуя пандус во всю ширину озера, и переходит в
область максимальных глубин.
В подводном рельефе дна просматриваются многочисленные сейсмические
разломы, сбросы, наиболее мощным из которых является сброс
Обручева, проходящий под крутым северо-западным склоном озера и
достигающий 12 км (2 км над уровнем озера, ~1600 м в воде и ~8000 м
донных отложений). Такие детали строения дна, включая большое
количество каньонов, хорошо просматриваются при представлении
рельефа дна теневым способом (теневой рельеф дна).
Уклоны (крутизна) дна имеют наибольшие значения, свыше 30 градусов,
под северо-западным берегом озера. Максимальная крутизна склонов,
около 60 градусов, наблюдается у мыса Колокольного в Южном Байкале
и у мыса Ижимей в Среднем Байкале. Наблюдениями с подводного
обитаемого аппарата «Пайсис-XI» при опускании вдоль склона у пос.
Маритуй зарегистрированы отрицательные участки склонов типа
большого грота.
Объем озерных вод, находящихся на глубинах свыше 1000 м (Южная и
Средняя котловины), составляет 2997 куб.км, а свыше 1600 м – 18,36
куб.км. Для сравнения: такое количество воды река Селенга приносит
за 100 лет и 7,5 месяца соответственно.
Рельеф шельфа
Байкальской впадине свойственны все основные
морфометрические формы подводного рельефа, которые характерны для
чаши любого крупного водоема: прибрежная отмель, или шельф,
глубоководный склон и плоское днище.
Байкальский шельф представляет собой своеобразную
поверхность выравнивания, отличающуюся от шельфовых морских и
океанических побережий размерами, но качественно тождественную им.
Как и в океанах, шельф Байкала формируется преимущественно под
воздействием гидродинамических процессов.
Берега Байкала окаймлены полосой мелководья, представляющего собой
подводный береговой склон, или шельф. Внешний край шельфа имеет
извилистый рисунок и в общих чертах повторяет конфигурацию
береговой линии. В строении шельфа довольно четко наблюдается
зависимость основных его элементов (ширины, глубины на внешнем крае
и наклоне поверхности) от геологического строения побережья
(структуры и литологического состава пород) и рельефа исходной
поверхности. Менее четко выявляется связь этих элементов с
господствующим направлением волнения. В пределах шельфа интенсивно
протекают гидро- и геодинамические процессы, влияющие на морфологию
берегов и развитие наземных берегоформирующих процессов.
В генетическом отношении байкальский шельф представляет собой
поверхность выравнивания в основном абразионного, аккумулятивного и
трансгрессивного происхождения.
Преобладает абразионный тип шельфа. Аккумулятивный шельф приурочен
к областям интенсивного накопления рыхлого терригенного материала,
главным образом к устьевым участкам крупных рек – Селенги,
Баргузин, Верхней Ангары. Протяженность аккумулятивного шельфа
составляет 140–150 км.
К трансгрессивному типу относятся мелководья в бухтах Песчаной,
Сенной, Бабушка, а также мелководья в заливах пролива Ольхонские
Ворота, описанные как трансгрессионные бухты затопления еще И. Д.
Черским.
Абразионный шельф расположен вдоль берегов, сложенных
кристаллическими породами докембрия, песчано-глинистыми неогеновыми
и песчано-галечно-валунными четвертичными отложениями. Состав и
распределение горных пород на шельфе в общих чертах соответствуют
составу и распределению их на суше. Эти породы резко отличаются по
литологическому составу и физико-механическим свойствам. Поэтому
отмели, сформированные в различных отложениях, обладают
значительными морфологическими отличиями.
Наибольшую протяженность имеет шельф берегов, сложенных прочными
кристаллическими породами докембрия. Такое строение шельф имеет
вдоль северо-западного побережья, на небольшом протяжении между ст.
Слюдянка и Мурино, вокруг п-ва Святой Нос и к северу от р. Большой
Чивыркуй до Сосновской низменности. Вдоль упомянутых берегов
расположен самый узкий шельф на Байкале. Внешний край его на
значительном протяжении образован сбросом по тектоническим
разломам, оконтуривающим впадину. Ширина шельфа колеблется в
широких пределах – от 30 до 300 м. Профиль шельфа имеет ступенчатое
строение. На этих участках хорошо выделяется три батиметрических
уровня, фиксируемых выровненными площадками шириной до 50–70 м.
Первая площадка расположена на глубине в среднем от 3 до 5 м,
вторая – 9–12 м и третья – 13–15 м. Площадки разделены уступами
крутизной 7–8°. Поскольку площадки расположены на различных
батиметрических уровнях, глубина воды на внешнем крае шельфа
колеблется в широких пределах – от 3, 4–5 до 15 м. Средний угол
наклона может быть определен лишь для тех участков, где ступени не
вырисовываются или снивелированы наносами. На этих участках он
составляет 3°40’. Крутизна склона на внешнем крае достигает
35°.
Вдоль северо-восточного берега между мысами Сухинским и Крестовым
ширина шельфа вдоль берегов, сложенных кристаллическими породами,
увеличивается до нескольких сот метров, а на банке Лиственничной
достигает 3600 м. Глубина воды на банке не превышает 2,7 м (от
НПУ). Подводные камни, а также каменистые банки распространены
против мысов Бученкова, Максимина, Повалишина, о-ва Бученкова. Они
представляют собой абразионные останцы островов и скал, еще недавно
выступавших над водами озера. Против мыса Писаный Камень
расположена подводная каменная гряда длиной 1 700 м. Сложена она
развалами крупных глыб, фиксирующих прежние границы мыса. Глубина
воды над этой грядой в 1,5 км от берега составляет 3 м (при
НПУ).
Поверхность шельфа вдоль берегов, сложенных кристаллическими
породами, в верхней части до глубины 2,5 м покрыта валунами и
глыбами с небольшим количеством крупной гальки. На глубине 3–4 м
встречаются пятна и полосы песка.
В песчано-глинистых неогеновых отложениях шельф выработан вдоль
юго-восточного берега оз. Байкал, а также на небольших по
протяжению участках в бухтах Малого Моря вдоль о. Ольхон. Ширина
шельфа вдоль юго-восточного берега колеблется в широких пределах от
420 м до 4,4 км. Глубина воды на внешнем крае изменяется от 10 до
22 м. Средний наклон поверхности составляет 1°20’’. Шельф
оканчивается тектоническим или структурным уступом, соответствующим
в последнем случае наклону пластов песчаников и глинистых
сланцев.
В строении шельфа на неогеновых отложениях также хорошо выделяются
две батиметрические ступени. Первая повсеместно фиксируется на
глубине 5 м, вторая – 8–10 м.
На Муринской банке также отмечается две ступени – первая шириной до
700 м на глубине 7 м и вторая на глубине 12–20 м. Муринская банка
(гряда) сложена неогеновыми песчано-глинистыми отложениями. Она
начинается у берега и выступает в озеро на 6 км. Ширина банки вдоль
берега около 3 км.
На поверхности шельфа распространены разнообразные формы
микрорельефа, обусловленные переслаиванием пластов различной
прочности. Наиболее интенсивно микрорельеф развит в интервале
глубин 6–13 м. Микрорельеф возник в результате избирательной
абразии пластов горных пород различной прочности (глина, пески,
угли, мергели). Относительно прочные породы образуют на дне уступы,
стены, отдельные скалы, а более податливые размыву – желобообразные
углубления. Обычно гряды высотой до 2–3 м и более простираются на
значительные расстояния вдоль берега. На глубинах более 13 м они
образуют отдельные скалы, выступающие над дном на высоту до 3 м. На
глубинах меньше 6 м грядовый рельеф находится в зачаточном
состоянии. Срезанные плоскости гряд обращены в сторону
берега.
Вглубь озера пласты пород наклонены под углом 6–8°, но иногда
достигают 25–30°. Поверхность отмели в поле развития неогеновых
отложений в 200 м от берега лишена наносов. На дне обнажаются
пласты горных пород в коренном залегании. У берега на протяжении
2–25 м дно покрыто галечными, а дальше в глубь озера – песчаными
наносами (ст. Переемная).
В губах и на мысах, сложенных озерно-речными и флювиогляциальными
отложениями, поверхность шельфа отличается более спокойным
характером. Выступающие над поверхностью отмели на 5–6 м холмы
имеют плавные очертания.
Ширина отмели в ледниковых и флювиогляциальных отложениях
колеблется в очень широких пределах от 100–200 м на мысах вблизи
устьев рек до 2 км в губе Якшакон и 2,4 км в губе Хакусы. Угол
наклона равен в среднем 1°10’. Глубина на внешнем крае изменяется
от 10 м на мысах до 20–26 м в бухтах, где шельф очень плавно
переходит в глубоководный подводный склон. Наклон дна на внешнем
крае колеблется от 2°20’ до 12–14°. А поверхность отмели на ширину
до 35–40 м покрыта валунно-глыбовыми отложениями с небольшим
количеством песка и гальки. Дальше вглубь озера до 60–70 м от
берега поверхность покрыта песчаными наносами с отдельными крупными
глыбами, поднимающимися под дном на высоту 1,5–2,0 м. На больших
глубинах поверхность отмели покрыта песчаными наносами (мыс
Ширака).
В бухтах песчаные наносы покрывают отмель от надводной части пляжа
(Хакусы и др.). Совершенно иное строение имеет шельф на ледниковых
отложениях вдоль юго-восточного берега в районе р. Выдриной и вдоль
северо-западного побережья в районе Солнце-Пади.
В профиле шельфа на глубине 8–10 м довольно хорошо выделяется
выровненная площадка шириной от 50–100 м до 350–400 м, которая
сокращается или же совершенно исчезает вблизи подводных долин.
Наклон поверхности отмели не превышает 0°30’. К берегу наклон дна
увеличивается до 5–6°. Отмель оканчивается на глубине 14 м уступом
крутизной 14°. К северо-западу от устья р. Хара-Мурин четко
устанавливается асимметрия в строении шельфа. Вдоль юго-восточной
стороны Утуликского, Солзанского и Осиновского мысов ширина шельфа
в 4 раза больше, чем с северо-западной. Глубина воды на внешнем
крае против восточных берегов почти в 2 раза больше, а наклон в 2,5
раза меньше, чем против западных. Такая асимметрия в строении
шельфа, по-видимому, связана с различной энергией волнения,
воздействующей на размыв со стороны мысов. Восточные стороны мысов,
обращенные к господствующему северо-восточному волнению, имеют
более широкую отмель. Вблизи устьев рек Безымянной, Утулик,
Хара-Мурин, Солзан и других ширина отмели сокращается до 5–130
м.
Аккумулятивный шельф образован в дельтах крупных притоков Байкала –
рек Селенги, Баргузин, Верхней Ангары и Кичеры, а также в
приустьевых участках нескольких средних рек – Кики, Сармы и др. В
районе дельты р. Селенги прибрежное мелководье представляет собой
авандельту, состоящую из песчаных наносов (средняя ширина ее около
5 км, наклон дна 0°15’-0°30’). Поверхность отмели очень плавно
понижается в сторону озера. С глубины 35–40 м она осложнена
подводными песчаными валами и барами, которые опоясывают всю
дельту, но наибольшее распространение они имеют в районе протоки
Средней. Здесь зона развития баров заключена между глубинами
0,5–2,0 м и достигает ширины 1 км. Аналогичное строение имеет
аккумулятивный шельф в Баргузинском заливе (максимальная ширина – 9
км, средний наклон – 0°20’).
В районе Верхней Ангары ширина шельфа изменяется от 1 км в
приустьевой части р. Кичеры до 2,2 км по направлению к Дагарской
губе. Наклон поверхности отмели колеблется от 0°48’ до 0°10’.
Глубина на внешнем крае 15–16 м. На внешнем крае отмели крутизна
склона увеличивается до 4°. Подводный песчаный вал прослеживается
вдоль берега на расстоянии от 50 до 100 м. В летний период при
низком уровне оз. Байкал этот вал (бар) появляется над уровнем
озера. За баром песчаная поверхность отмели осложнена крупными
знаками волновой ряби вдоль внешнего края отмели широко развиты
подводные оползни. Так, например, между реками Безымянной и
Переемной на расстоянии 64 км их суммарная длина составляет 6,5 км,
они заметно тяготеют к областям интенсивного осадконакопления –
устьевым участкам рек и ручьев. Вдоль конусов вноса рек Мал. и Бол.
Осиновки и Снежной на отмели протяженностью 3,7 км оползневой склон
имеет длину 2 км.
Вдоль берегов, сложенных неогеновыми песчано-глинистыми
отложениями, подводные оползни развиты не только на внешнем крае,
но и на всей поверхности отмели. В последнем случае они являются
подводным продолжением оползневых смещений, широко развитых на
береговых склонах юго-восточного побережья Байкала. Морфологически
эти оползни хорошо фиксируются на отмели в виде валов выпирания и
разрывных смещений горных пород. Некоторые из них приурочены к
поперечным зонам разлома, оконтуривающим сброс Черского. К востоку
от р. Переемной пласты, смещенные по разлому горных пород,
прослеживаются по космоснимкам на расстояние до 520 м от берега.
Амплитуда их смещения достигает 30 м. На береговом склоне здесь
расположен древний оползень, на котором образовались небольшие
смещения с базисом на современном уровне озера. Против устья р.
Дулихи на внешнем склоне отмели находится консеквентный оползень.
Длина его вдоль края отмели равна 350–400 м при ширине до 200 м.
Песчано-глинистые отложения в этом районе залегают с наклоном в
сторону Байкала под углом 10–11°. Поверхность скольжения оползня
имеет наклон 11°25’, смещение его происходит по плоскости
напластования неогеновых отложений.
Как следует из вышеизложенного, развитие подводных оползней на
Байкале связано с составом горных пород, их структурным планом,
уклоном на внешнем крае прибрежной отмели и проявлениями новейшей
тектоники. В четвертичных отложениях они приурочены к внешнему краю
отмели и бортам подводных долин. Склоны, сложенные
озерно-аллювиальными отложениями, теряют устойчивость при среднем
уклоне 14°10’, который в 2,5 раза меньше их угла естественного
откоса. При уклонах до 9° подводные склоны в этих отложениях
устойчивы, а в ледниковых отложениях они устойчивы при уклонах
меньше 12°30’.
Основной причиной столь малых величин критических углов являются
землетрясения. Интенсивность абразии ниже уровня воды при прочих
равных условиях зависит от разрушительной силы волнения и
сопротивляемости пород волновому размыву. Если еще учитывать
физико-механические свойства пород, слагающих береговую отмель,
непосредственному волновому размыву могут подвергаться лишь
неогеновые глинисто-песчаные отложения, слагающие поверхность
абразионной террасы в районе рек Переемной и Осиновки на
юго-восточном побережье Байкала, а также аккумулятивные
песчано-илистые отложения в районе дельты Селенги. На остальной
протяженности берегов Байкала береговая отмель сложена либо
выходами кристаллических пород, либо перекрыта валунно-глыбовой
отмосткой, надежно защищающей дно от абразии.
Донная абразия характеризуется по результатам специальных
наблюдений, проведенных с помощью подводного телевизионного и
водолазного снаряжения, дополненных анализом состава донных
отложений, и по результатам дешифрирования аэрофотоснимков. Условия
развития волнения в районе наблюдений предполагаются одинаковыми, а
размывающее действие волн в каждой гидродинамической зоне (их 4) –
разным. Выделенные гидродинамические зоны рассчитаны для
максимального волнения с высотой волны 3,5 м.
В зоне 1 (глубины более 20 м) дно еще не оказывает влияния на
волнение и, следовательно, не испытывает его размывающего
действия.
В зоне 2 (глубины от 20 до 8 м) начинается взаимодействие волн с
дном, выражающееся в возникновении асимметричных волновых движений
у дна, зарождении придонного волнового переноса, перемещении частиц
наносов на дне.
К 3-й зоне относятся глубины 8,0–4,5 м, а к 4-й зоне – прибойный
поток на глубинах менее 4,5 м.
Рельеф глубоководных склонов
Байкальский шельф в большинстве случаев очень
резко переходит в следующую батиметрическую ступень впадины –
глубоководный склон. В морфологии этих склонов наблюдаются
значительные различия, выраженные как в общих уклонах дна, так и в
характере перехода от склона к днищу и в степени морфологической
сложности.
Западный борт Байкальской впадины наследует продольные оси
Байкальского и Приморского хребтов и расположен в зоне громадного
сброса. Поэтому средние уклоны на большей протяженности склона
очень значительны – до 30–35
Источники:
Иметхенов А.Б. Подводный рельеф // Байкал: природа и люди. Энциклопедический справочник / Под ред. А.К. Тулохонова. – Улан-Удэ, ЭКОС: изд-во БНЦ СО РАН, 2009
Шерстянкин П.П. Батиметрия и морфометрия озера Байкал // Байкал: природа и люди. Энциклопедический справочник / Под ред. А.К. Тулохонова. – Улан-Удэ, ЭКОС: изд-во БНЦ СО РАН, 2009
