Coastal dunes of the maida river esturary area (zimniy coast of the white sea): structure and history of development

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

In the NE of the Gorlo Strait of the White Sea interpretation of satellite images, geomorphological and ground penetrating radar profiling, aerial photography and topographic survey of coastal terraces and dunes, diatom analysis and 14C dating of sediments were carried out. The patterns of morphodynamics of coastal and aeolian relief have been established. At the mouth of the Maida River were reconstructed relative sea level changes and the sequence of relief evolution over ~3.7 cal ka BP. Сliff-top dunes are formed on the erosive coasts of the Strait, and on the mouth spit of the Maida River is a foredune plaine. The source of sediment supply for coastal dunes is an extensive sediment flow from NE to SW. Sediment input mainly from the scarp erosion (0.5–3.7 m/year) and from the shoreface, and the role of alluvial runoff is insignificant. At the mouth of the Maida River spit and foredunes have been evolve since the end of the Holocene transgression (~3.7–2.3 cal ka BP). The sea level at mean high water at this time was slightly higher (up to ~2.5 m a. s. l.), and coastal processes were significantly more intense than modern ones. Then, against the background of a decrease in sea level and weakening sediment flows, the growth of the spit slowed down. The ancient foredunes were stabilized by vegetation. Aeolian processes have been activated ~2.1 and after ~0.8–0.7 cal ka BP.

Full Text

Restricted Access

About the authors

T. Yu. Repkina

Institute of Geography RAS; Herzen State Pedagogical University of Russia; Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: t-repkina@yandex.ru
Russian Federation, Moscow; Saint Petersburg; Moscow

P. A. Leontiev

Herzen State Pedagogical University of Russia

Email: t-repkina@yandex.ru
Russian Federation, Saint Petersburg

A. K. Krekhov

Saint-Petersburg State University

Email: t-repkina@yandex.ru
Saint-Petersburg

E. D. Vyatkin

Lomonosov Moscow State University

Email: t-repkina@yandex.ru
Russian Federation, Moscow

A. V. Orlov

Herzen State Pedagogical University of Russia

Email: t-repkina@yandex.ru
Russian Federation, Saint Petersburg

N. N. Lugovoy

Institute of Geography RAS; Lomonosov Moscow State University

Email: t-repkina@yandex.ru
Russian Federation, Moscow; Moscow

O. S. Shilova

Lomonosov Moscow State University

Email: t-repkina@yandex.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Астафьев Б.Ю., Богданов Ю.Б., Воинова О.А. и др. Государственная геологическая карта Российской Федерации. М-б 1:1 000 000 (третье поколение). Сер. Балтийская. Л. Q-37 – Архангельск. Объяснительная записка. СПб.: Карт. ф-ка ВСЕГЕИ, 2012. 302 с.
  2. Атлас “Климат морей России и ключевых районов Мирового океана”. Белое море. ЕСИМО. 2007. [Электронный ресурс] http://www.esimo.ru/atlas/index_atlas.html (дата обращения 06.05.2023)
  3. Атласов Р.Р., Смирнов И.Г., Берендеев Н.С. Отчет по опережающему геоэкологическому картированию масштаба 1:1000000 прибрежно-шельфовой зоны Белого и Баренцева морей РФ на основе дистанционных методов. М.: Аэрогеология, 2001. 300 с.
  4. Бадюкова Е.Н., Соловьева Г.Д. Прибрежные эоловые формы и колебания уровня моря // Океанология. 2015. Т. 55. № 1. С. 139–146.
  5. Варейчук Н.С., Игнатов Е.И. Геоморфологическая карта дна Белого моря // Геоморфология. 1989. № 1. С. 67–72.
  6. Геокриологическая карта СССР, масштаб 1:2 500 000. / Под ред. Кудрявцева В.А., Ершова Э.Д. Винница: Винницкая картографическая фабрика, 1996. 16 с.
  7. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т. 2. Белое море. Вып. 1. Гидрометеорологические условия / Под ред. Глуховского Б.Х., Терзиева Ф.С. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 240 с.
  8. Елина Г.А., Лукашов А.Д., Юрковская Т.К. Позднеледниковье и голоцен Восточной Фенноскандии (палеорастительность и палеогеография). Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2000. 242 с.
  9. Журавлев В.А., Куприн В.Ф., Лукьянова Л.И. и др. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1: 1 000 000 (третье поколение). Сер. Мезенская. Лист Q-38 – Мезень. Объяснительная записка. СПб.: Картографическая фабрика ВСЕГЕИ, 2012. 311 с.
  10. Зарецкая Н.Е., Баранов Д.В., Ручкин М.В. и др. Побережье Белого моря в пределах Русской плиты в позднем неоплейстоцене // Изв. РАН. Сер. географическая. 2022. Т. 86. № 6. С. 898–913.
  11. Зенкович В.П. Основы учения о развитии морских берегов. М.: Изд-во АН СССР, 1962. 710 с.
  12. Карта Белого моря. 2006. [Электронный ресурс] https://ru.wikipedia.org/wiki/Белое_море#/media/Файл: White_Sea_map_ru.png (дата обращения 15.01.2022)
  13. Корсакова О.П. Побережье Белого моря в пределах Фенноскандинавского кристаллического щита в неоплейстоцене и голоцене // Изв. РАН. Сер. географическая. 2022. T. 86. № 6. С. 883–897.
  14. Леонтьев И.О. Морфодинамические процессы в береговой зоне моря. Saarbrücken, Deutschland: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2014. 251 c.
  15. Леонтьев О.К. Основы геоморфологии морских берегов. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1961. 418 с.
  16. Невесский Е.Н., Медведев В.С., Калиненко В.В. Белое море. Седиментогенез и история развития в голоцене. М.: Наука, 1977. 236 с.
  17. Репкина Т.Ю., Кублицкий Ю.А., Леонтьев П.А. и др. Изменение относительного уровня Белого моря в позднеледниковье – раннем голоцене (восточный берег пролива Горло, озеро Средняя Треть) // Геоморфология и палеогеография. 2023. Т. 54. № 4. С. 105–130.
  18. Репкина Т.Ю., Яковлева А.П. Эоловый рельеф побережья Белого моря: типизация и распространение // Океанология. 2023. Т. 63. № 5. С. 813–823
  19. Сафьянов Г.А. Геоморфология морских берегов. М.: Изд-во МГУ, 1996. 400 с.
  20. Сафьянов Г.А., Соловьева Г.Д. Геоморфология дна и берегов Белого моря // Вестн. Моск ун-та. Сер. 5: География. 2005. № 3. С. 54–62.
  21. Соболев В.М. Состав, стратиграфия позднечетвертичных отложений Горла Белого моря и основные черты его палеогеографии // Проблемы палеогеографии и стратиграфии плейстоцена. М.: МГУ, 2008. С. 144–156.
  22. Старовойтов А.В. Интерпретация георадиолокационных данных. М.: МГУ, 2008. 192 с.
  23. Толстоброва А.Н., Корсакова О.П., Толстобров Д.С. Позднеледниково-голоценовая стратиграфия донных отложений из котловин малых изолированных озер баренцевоморского побережья (Кольский регион) // Вестн. геонаук. 2022. № 6. С. 26–37.
  24. Шилова О.С., Зарецкая Н.Е., Репкина Т.Ю. Голоценовые отложения юго-восточного побережья Горла Белого моря: новые данные диатомового и радиоуглеродного анализов // Докл. РАН. 2019. Т. 488. № 6. С. 661–666.
  25. Baranskaya A.V., Khan N.S., Romanenko F.A. et al. A postglacial relative sea-level database for the Russian Arctic coast // Quart. Sci. Rev. 2018. V. 199. P. 188–205.
  26. Bird E.C.F. Coastal geomorphology: an introduction. NJ: Wiley, 2008. 411 p.
  27. Clarke M., Rendell H. The impact of North Atlantic storminess on western European coasts: A review // Quat. Int. 2009. V. 195. P. 31–41.
  28. Farrell E.J., Delgado Fernandez I., Smyth T. et al. Contemporary research in coastal dunes and aeolian processes // Earth Surface Processes and Landforms. 2023. P. 1–9.
  29. Hesp P.A. Foredunes and Blowouts: initiation, geomorphology and dynamics // Geomorphology. 2002. V. 48. Iss. 1–3. P. 245–268.
  30. Hesp P. Dune Coasts // Treatise on Estuarine and Coastal Sci. 2011. V. 3. P. 193–221.
  31. Hesp P. Conceptual models of the evolution of transgressive dune field systems // Geomorphology. 2013. V. 199. P. 138–149.
  32. Larsen E., Kjær K.H., Demidov I. et al. Late Pleistocene glacial and lake history of northwestern Russia // Boreas. 2006. V. 35. P. 394–424.
  33. Myslenkov S., Samsonov T., Shurygina A. et al. Wind Waves Web Atlas of the Russian Seas // Water. 2023. V. 15(11). P. 2036.
  34. Nielsen P.R., Dahl S.O., Jansen H.L. Mid- to late Holocene aeolian activity recorded in a coastal dunefield and lacustrine sediments on Andøya, northern Norway // The Holocene. 2016. V. 26(9). P. 1486–1501.
  35. Polyakova Y., Agafonova E., Novichkova E., de Vernal A. Holocene Paleoenvironmental Implications of Diatom, Non-Pollen Palynomorph, and Organic Carbon Records from the Kandalaksha Bay of the White Sea (European Arctic) // Geosciences. 2023. V. 13. P. 56.
  36. Reimer P.J., Austin W.E.N., Bard E. et al. The IntCal20 Northern Hemisphere Radiocarbon Age Calibration Curve (0–55 cal kBP) // Radiocarbon. 2020. V. 62. P. 725–757.
  37. Ruz M.-H., Hesp P.A. Geomorphology of high-latitude coastal dunes: a review // Geological Society, London, Special Publications. 2014. V. 388. P. 199–212.
  38. Sloss C.R., Shepherd M., Hesp P.A. Coastal Dunes: Geomorphology // Nature Education Knowledge. 2012. V. 3(3). 2.
  39. Sorrel P., Debret M., Billeaud I. et al. Persistent non-solarforcing of Holocene storm dynamics in coastal sedimentary archives // Nature Geoscience. 2012. V. 5. P. 892–896.
  40. Stuiver M., Reimer P.J. Extended 14C Data Base and Revised CALIB3.0 14C Age Calibration Program // Radiocarbon. 1993. V. 35. № 1. P. 215–230.
  41. Wanner H., Solomina O., Grosjean M. et al. Structure and origin of Holocene cold events // Quat. Sci. Rev. 2011. V. 30(21–22). P. 3109–3123.
  42. WXTide32 – a free Windows tide and current prediction program [Электронный ресурс]. http://www.wxtide32.com (дата обращения: 20.01.2022)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Location of the study area (I), hydrometeorological conditions of development (II) and dynamics of the north-eastern shores of the Gorlo Strait (III). Legend: (II). Directions of strong (≥5 m/s) winds and distribution of wave heights by directions (HMS Morzhovets) [2]. (III). Shore types: 1–6 – Created by wave processes: Abrasion-landslide with erosion scarps in loams, silts and sands of the late Neopleistocene: 1 – with an active scarp; 2 – the same with dunes on the edge of the scarp; 3 – with an inanimate scarp and adjoining sand terraces; 4 – the same with dunes on the edge of the scarp; 5 – Abrasion and abrasion-accumulative with an erosion scarp in sandy deposits of the Holocene spits and foredunes; 6 – Accumulative; 7–9 – Created by tidal and channel processes: 7 – erosional, 8 – erosional-accumulative, 9 – accumulative drying; 10 – areas of erosion of coastal accumulative forms. Elements of coastal morphodynamics: Sediment flows: 11 – alongshore, 12 – transverse; 13 – rate of retreat of coastal cliffs for 1963–2021 (m/year); 14 – volume of solid runoff of rivers and streams (thousand m3/year) [3]; 15 – directions of winds favorable for the removal of sand from the BZ. Granulometric composition of bottom sediments [1, 9]: 16 – fine- and mixed-grain sand, 17 – sand, gravel and pebbles, 18 – pebbles, gravel and boulders[2]. Other designations: 19 – isobaths [1, 9]. White contour – area of ​​detailed work. Cartographic basis – (I) [12], (III) – Landsat 7 ETM+ image (03.09.2021).

Download (1MB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Factual material. Legend: 1–2 – sections and boreholes (deposits: 1 – described, 2 – dated, diatom analysis performed); 3 – ground penetrating radar sounding points; 4 – ground penetrating radar profiles (digit – number, black arrow – direction of movement), 5 – GNSS survey profiles; 6 – area surveyed by an unmanned aerial vehicle. The 0 m isoline (Baltic Normal Height System) is shown in blue.

Download (933KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Coastal relief near the mouth of the Mayda River. Legend: Complexes of landforms (numbers 1–9 on a white background): Glacial, modified by erosion and denudation (Late Neopleistocene): 1 – ridged and hilly moraine plains, 2 – remnant of a moraine hill; Marine and alluvial-marine (Holocene): 3 – alluvial-marine terrace, 4–5 – estuarine spits with coastal ridges and dunes: 4 – northern, 5 – southern; 6 – laidas (marshes), 7 – beaches and modern spits, 8 – tidal dry land, 9 – Mayda River delta front. Individual landforms: 10 – coastal ridges and spits, 11 – dune crests, 12 – dead abrasion and erosion benches. Elements of morphodynamics: Directions: sediment flows: 13 - alongshore, 14 - transverse; 15 - stock current of the Mayda River, 16 - tidal currents; 17 - stream beds, 18 - directions of winds favorable for aeolian removal from the coastal zone; 19 - position of the coastal cliff in July 1963 (according to the Corona CS). Elements of the internal structure of dunes and terraces according to georadar studies (see Figures 4, 5): 20 - convex bends in the roof of marine and lacustrine-marsh deposits above the protrusions of glacial relief, 21 - direction of dip of layers in marine sediments, 22 - position of fragments of ancient dunes buried under younger aeolian sands. Cartographic basis - Maxar image (22.07.2018).

Download (1MB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Ground penetrating radar profiles across the estuary spit of the right bank of the Mayda River (I, II) and the appearance of dunes in the area of ​​profiles (III, IV). Legend: 1 – boundaries of ground penetrating radar complexes (GPC): GPC1 – aeolian sands, dry (subcomplexes: (1*) – upper, (1**) – lower); GPC2 – marine sands, with inclusions of detrital material, wet or saline (subcomplexes: (2*) – upper, (2**) – lower); 2 – convex bend of the GPC roof (2**); 3 – direction of movement along the profiles; 4 – sea level: (a) – at high tide of the spring, (b) – at low tide of the spring. See the numbers on the white background in Fig. 3. Photo (III) – the rear part of the spit (profile 7.1, 450–580 m; profile 7.2, 0–150 m), photo (IV) – the coastal part of the spit (profile 7.2, 800–950 m). Photo by T.Yu. Repkina.

Download (1MB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Structure of the depression in the rear part of the Mayda River estuary: (I) – digital terrain model (DTM), transverse (II) and longitudinal (III) GPR profiles through the depression, (IV) – geological section. Legend: 1 – lines of GPR profiles (number – digit), 2 – position of section 249; 3 – boundaries of the GPR: (1*) – aeolian sands, dry, upper subcomplex; (2**) – sand and silt with pebble inclusions, wet; (3) – peat, sand, silt, wet or wet; (4) – silt with sand and thin layers of peat, wet; 4 – convex bend of the GPR roof (4), 5 – direction of movement along the profiles; 6 – sea level: (a) – at high tide of syzygy, (b) – at low tide of syzygy; 7 – fine-grained sand with layers of undecomposed plant remains, 8 – fine- and fine-grained sand, 9 – alternating layers of peat and sand, 10 – peat with inclusions of sand and fragments of tree branches, 11 – alternating layers of peat with inclusions of sand and siltstone, 12 – siltstone with inequigranular sand and thin layers of peat, 13 – locations of sampling for radiocarbon dating (red number – age, thousand cal. years BP). Numbers on a white background, see Fig. 3. White arrows indicate the position of “dunes on coastal ledges”.

Download (1MB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Generalized sections of sediments (I) and the sequence of relief development of the near-mouth part of the Maida River estuary in the Holocene (II). Legend: (I). Genesis and composition of sediments: Aeolian: 1 - fine- to coarse-grained sand, with inclusions of plant remains and peat interlayers; freshwater diatoms or absent. Marshes and small freshwater reservoirs; freshwater diatoms or absent: 2 - alternating peat and sand; 3 - peat, alternating peat and silt; 4 - silt with differently grained sand and peat interlayers. Tidal zone: 5 - marsh and tidal dry lands; peat with silt and sand, silt, fine- and fine-grained sand; a complex of marine and brackish-water diatoms. Coastal-marine: 6 - shallowing water bodies with unknown salinity and calm hydrodynamic conditions; siltstone and fine-grained sand with plant detritus; diatoms not found; 7 - bays with calm hydrodynamic conditions; siltstone and fine-grained sand; marine diatom complex; 8 - coastal zone with active hydrodynamic conditions; medium- and coarse-grained sand, sometimes with gravel and pebbles, horizontally or obliquely stratified; 9 - age (thousand cal. years BP); 10 - erosional contact, emphasized by a cryoturbated horizon; 11 - groundwater level; 12 - sea level: (a) - at high tide of syzygy, (b) - at low tide of syzygy. (II). Inferred position of relief elements during the maximum of the late glacial transgression: 13 – estuary shores, 14 – shoals associated with protrusions of pre-Holocene relief and/or land areas subsequently eroded by the sea. Coastal relief forms formed at the end of the Holocene transgression (earlier ~3.7–3.0 thousand cal yr BP) and during the lowering of the level to the modern one (later ~3.0 thousand cal yr BP): 15 – the most ancient generation of dunes; 16–17 – foredunes formed from sediments supplied from: 16 – sea (number – generation number), 17 – estuary; 18–19 – position of the coastline at high tide: 18 – in the time interval ~3.0–2.0 thousand cal yr BP. n., assumed: a) ~2.5 m above sea level, b) ~2 m above sea level; 19 – modern (~1.5 m above sea level). Directions of sediment flows: 20 – alongshore, 21 – transverse, 22 – stock current of the Mayda River, 23 – general direction of the winds that formed the foredunes. Other designations: 24 – position of sections.

Download (423KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».