Белое море является одним из наиболее изученных в геологическом отношении бассейнов. Первые схемы его развития были представлены И.К. Авиловым на основании данных, полученных до 1950 г., и М.А. Лавровой по результатам изучения береговых разрезов на Кольском и Онежском полуостровах и в Карелии. Работы ИО АН СССР в Белом море в 1964–1968 гг. под руководством Е.Н. Невесского позволили составить первую литостратиграфическую схему четвертичных отложений и выделить следующие этапы развития: ледниковый, ледниково-морской, переходный, морской. Начало развития первых приледниковых бассейнов датируется средним дриасом, при этом в бассейне реконструирована ледяная глыба с окружающими шельфовыми ледниками. Работы ВСЕГЕИ и МГУ в 1970–1986 гг. помимо пробоотбора, включали впервые примененные для целей геологической съемки шельфа (ГСШ) сейсмоакустическое профилирование и локацию бокового обзора. Были получены новые данные о распространении ленточно-слоистых ледниково-озерных отложений, указывающих на начало развития бассейна в беломорской впадине, куда в аллереде проникли баренцевоморские воды, занимавшие ее до бореала. Дальнейшие исследования (МАГЭ, Севморгео, ИО РАН, ВСЕГЕИ) позволили получить принципиально новые геолого-геофизические материалы и построить геологические карты масштаба 1 : 1000000 на все дно Белого моря. В рамках этих работ были проведены специальные биостратиграфические исследования и датирование четвертичных отложений. Изучение изолированных от моря озерных котловин, выполненное специалистами КНЦ РАН, Института озероведения РАН, МГУ имени М.В. Ломоносова, РГПУ им. Герцена и Института географии РАН, позволили уточнить возраст и количество трансгрессивно-регрессивных циклов развития Белого моря в постледниковое время и оценить пределы распространения морских вод на территории современной суши. Также рассмотрены особенности проявления на Кольском полуострове неотектонических процессов и их влияние на развитие подводных гравитационных процессов.

В ходе полевых работ 2019–2021 гг. на южном побережье Кандалакшского залива Белого моря авторами статьи был набран представительный материал для тектонофизических исследований – замеры пространственной ориентировки геологических стресс-индикаторов: зеркал скольжения, отрывов, жил и трещиноватости. Для анализа собранного материала был применен комплекс тектонофизических методов, а именно метод катакластического анализа разрывных смещений, структурнопарагенетический и структурно-геоморфологический методы и программа SimSGM, а также анализ трещиноватости. Получены данные о напряженном состоянии по всему Кузокоцкому архипелагу и прилегающим территориям пролива Великая Салма. Методом катакластического анализа получено 10 локальных стресс-состояний, структурно-парагенетическим методом – 11, и структурно-геоморфологическим методом – 10. На территории полуострова Киндо, о. Великий и Кузокоцкого архипелага реконструированы разновозрастные локальные стресс-состояния, которые были привязаны к тектонической истории Кандалакшского грабена. Выявлены вариации напряженно-деформированных состояний для различных участков, предложена гипотетическая модель поэтапной эволюции от северо-западного сжатия к северо-восточному на протяжении новейшего тектонического этапа. Локальные стресс-состояния подтверждают наличие условий транстенсии в приосевой части рифтогенных структур пролива Великой Салмы. Выявление источников напряжения позволило актуализировать историю развития Кандалакшского грабена. По расширенной базе данных о трещиноватости и других геологических стресс-индикаторов возможно будет выйти на региональные геодинамические режимы, что в свою очередь актуально при прогнозировании землетрясений.

В статье приведены данные по стратиграфии и геохронологии четвертичных отложений, проявлениям неотектоники, сейсмичности и перемещению береговой линии Белого моря, полученные в последние десятилетия геолого-геоморфологическими, биостратиграфическими, палеосейсмологическими методами и методами численного датирования и позволяющие представить палеогеографическую модель Кольско-Карельского региона. Отсутствие такой модели для беломорского побережья, расположенного в пределах Фенноскандинавского щита, обусловило актуальность приведенного обобщения. На побережье установлены межледниковые морские и ледниковые отложения среднего и позднего неоплейстоцена и голоцена. Осадки последнего ледникового покрова и его талых вод, а также послеледниковые морские и локально эоловые отложения имеют здесь рельефообразующее значение. Во время последнего оледенения морской режим в бассейне Белого моря прерывался. В ходе дегляциации в беломорской депрессии при ее освобождении ото льда за счет талых ледниковых вод появлялись обширные пресноводные озера, которые в аллереде по мере поступления атлантических вод осолонялись. В отличие от более ранних исследований, в постгляциальное время здесь выявлены две морские трансгрессии, имевшие место в конце неоплейстоцена – начале голоцена и в конце раннего − начале среднего голоцена. На Кандалакшском и Терском берегах Белого моря на протяжении всего голоцена установлено разноамплитудное гляциоизостатическое и собственно тектоническое поднятие, особенно активное в западной части побережья. На Карельском берегу, начиная с 4000 л. н., преобладает тектоническое блоковое, а не гляциоизостатическое куполообразное поднятие земной коры. Из-за релаксации земной коры после снятия ледниковой нагрузки на побережье Белого моря происходили сильные землетрясения, которые проявились видимыми деформациями сплошности горных пород. На востоке Фенноскандинавского щита наиболее тектонически активными являются берега Кандалакшского залива. Гляциоизостатические и тектонические движения провоцировали регрессивное перемещение береговой линии моря, различающееся по своим темпам в разных частях побережья.

В статье представлены сводная схема верхнечетвертичных отложений и предварительные реконструкции обстановок осадконакопления в позднем неоплейстоцене в юго-восточном Беломорье, полученные в результате исследований на побережье Беломорско-Кулойского плато, обобщения данных опубликованных и фондовых работ и корреляции имеющихся континентальных и морских палеоархивов. Исследования включали в себя литостратиграфические описания разрезов, привязку литологических границ к шкале абсолютных высот, проведение диатомового и малакофаунистического анализов и ОСЛ-датирование рыхлых отложений. До настоящего времени многие вопросы поздненеоплейстоценовой истории региона оставались открытыми: возраст и амплитуда морских трансгрессий, граница и сам факт проникновения ранневалдайского оледенения на территорию Беломорско-Кулойского плато, восточная граница последнего оледенения и соотношение ледниковых, водно-ледниковых, ледниково-морских и морских отложений периода его деградации. На основании полученных данных сделаны предварительные выводы о соотношении ледниковых и морских палеообстановок в юго-восточном Беломорье в позднечетвертичное время. По-видимому, на протяжении почти всего позднего неоплейстоцена (кроме МИС 2) здесь доминировали морские обстановки осадконакопления. Множественность оледенений в ранневалдайское время пока представляется сомнительной и не соответствует полученным литологическим и геохронологическим данным. Наиболее полные разрезы верхнего неоплейстоцена вскрываются на Зимнем берегу, сильно сокращаясь на Абрамовском берегу, где на глинах и песках мезенской трансгрессии лежат отложения максимальной стадии последнего оледенения. Можно предположить, что Абрамовский берег, в отличие от Зимнего, в новейшее время испытывает меньшее по скорости и амплитуде гляциоизостатическое поднятие.

Проведены палеолимнологические работы на 9 внутренних озерах о. Анзер (Соловецкие острова, Белое море). Выявленные изменения в литостратиграфии и содержании органического вещества в донных отложениях отражают изменения условий осадконакопления, связанные с изоляцией от крупных бассейнов. Изучение голоценовой динамики накопления озерных органогенных отложений (органонакопления) в озерах, расположенных ниже 22 м над ур. м., позволило выделить три периода, соответствующих основным стадиям развития озер. Ранняя стадия соответствует вхождению в состав крупного бассейна (приледникового или морского) и характеризуется наиболее низким содержанием органического вещества. На стадии изоляции отмечено формирование тонкослоистых отложений, в которых содержание органического вещества резко возрастает. Для стадии изолированного озера характерно накопление высокоорганогенных осадков. Скорость накопления гиттии составила около 0.2–0.3 мм/год. В озерах Соловецкого архипелага, расположенных на отметках 22– 35 м над ур. м., озерное осадконакопление происходило, начиная с 10500–11000 кал. л. н. Выявлена зависимость возраста изоляции озер от их высотного положения. Установление времени изоляции озер и начала озерного осадконакопления позволило построить кривую перемещения береговой линии Белого моря во второй половине голоцена для о. Анзер. Около 4800–4400 кал. л. н. относительный уровень моря находился на отметках ниже 11 м над ур. м., а около 1900–1700 кал. л. н. береговая линия отступила ниже 2 м над ур. м. Скорость отступания береговой линии (регрессии) составила около 2–3 мм/год. Скорректировано положение верхней морской границы для данного региона в диапазоне 17–21 м.

Выполнена реконструкция относительных изменений уровня моря на основе метода изолированных бассейнов и геоморфологических исследований. Выделено три геоморфологических уровня: моренная равнина, испытавшая влияние позднеледниковой трансгрессии (24–30 м над ур. м.), преимущественно абразионная морская терраса, образовавшаяся в период трансгрессии среднего голоцена (14–17.5 м над ур. м.), абразионно-аккумулятивная морская терраса, сформировавшаяся во время регрессии позднего голоцена (7–10 м над ур. м.). На разных геоморфологических уровнях побережья губы Конюхова изучены донные отложения озер и болот. Представлены результаты литологического описания, анализа потерь при прокаливании, диатомового анализа и радиоуглеродного датирования образцов донных отложений оз. Конюховского (64.882° с.ш.; 36.586° в.д.) с урезом воды 15.8 м и порогом стока 17.0 м над ур. м. Результаты анализа донных отложений позволили реконструировать историю озера и изменения уровня Белого моря в голоцене. Впервые оз. Конюховское было изолировано в период раннеголоценовой регрессии ранее 10.2 тыс. кал. л. н. Морские условия и связь с Белым морем возникают в ходе трансгрессии Тапес ~9.0–8.8. тыс. кал. л. н. Относительный уровень моря в период максимума трансгрессии составлял ~17.5 м. Окончательное обособление оз. Конюховского произошло ранее 6.9–6.8 тыс. кал. л. н. в результате падения уровня моря ниже 17.0 м.

Исследованы сухие покровные торфяники на 11 островах Кандалакшского залива Белого моря. Торфяники занимают выпуклые центральные части островов или их отдельных мысов и пологие склоны крутизной до 5°, следуя за минеральной поверхностью острова. Их современная растительность представлена ксероморфными вороничниками. Торфяники развиваются непосредственно на скальных поверхностях, а также на перекрывающих их песке и гальке. Заторфовывание поверхностей островов происходит по мере их выхода за пределы волноприбойной зоны моря вследствие поднятия суши и продолжается в настоящее время. Толщина торфяной залежи, в среднем, составляет около 30 см, максимально достигая 71 см. Ботанический анализ торфа показал, что отложение торфа начинается как еще на стадии приморских лугов, так и сразу со стадии вороничников. Основными торфообразователями являются вороника, голубика, морошка, зеленые мхи и другие растения, представленные в современных ксероморфных сообществах. Серия радиоуглеродных датировок придонных слоев торфа показала, что скорость вертикального поднятия поверхности островов относительно равномерна и оценивается в 4 (до 5) мм/год, что соответствует скорости движения берегов залива. Измеренный радиоуглеродный возраст торфяников составляет от 425 до 1840 лет, расчетный – до 2760 лет. Скорость вертикального прироста торфяной залежи относительно постоянна все время существования торфяников и оценивается, в среднем, в 0.14–0.15 мм/год. Работа опровергает сделанное ранее предположение о реликтовой природе торфяников.

По материалам палинологического анализа трех разрезов торфяников в междуречье рр. Варзуги и Стрельны и депрессии оз. Сергозера дана характеристика основных этапов развития растительного покрова изучаемого региона в голоцене. Сделано предположение о пребореальном возрасте лимноаллювиальной толщи, формирование которой происходило в период после отступания ледника с территории и до начала торфообразовательного процесса. Материалом для формирования лимноаллювия послужил мелкозем самой морены. Получены две радиоуглеродные даты, маркирующие начало торфонакопления. Для базальных слоев торфяной толщи, вскрытой в уступе террасы оз. Сергозера, определен возраст 11645–11589 кал. л. н. При этом на окружающей территории развивались редкостойные сосновые леса. Максимальное развитие торфонакопления отмечено в атлантическом периоде. На территории в этот момент господствовали елово-сосновые сообщества с бореальными элементами флоры. В спорово-пыльцевых спектрах обнаружена пыльца широколиственных пород. В суббореальное время происходит выпадение термофильных элементов флоры из палиноспектров. Для корректной интерпретации результатов палинологического анализа были отобраны субрецентные поверхностные пробы. Их спектры показывают высокую степень корреляции друг с другом, отражая существование современных сосновых вересково-зеленомошных сообществ на изучаемой территории.

При регрессии моря прибрежные морские участки могут оказываться в изоляции от моря, в результате чего их водная экосистема полностью трансформируется. Изучение последствий естественной изоляции важно для прогнозирования состояния водоемов в будущем, а также при проектировании искусственных сооружений, отчленяющих части морских акваторий. В 1930-х годах научной группой с Беломорской методической станции Государственного гидрологического института (ГГИ) был подробно изучен реликтовый водоем в восточной части Порьей губы под местным названием “Озерки”. Это лагуна, состоящая из трех ковшей, один из которых сообщается с морем во время прилива, второй связан с первым через мелководный пролив и последний, кутовой, сообщается со средним. Целью данной работы была регистрация изменений в экосистеме лагуны за прошедшие почти 90 лет. Выяснилось, что из-за продолжающегося послеледникового подъема берега пороги, отделяющие Озерки от моря, обмелели. С помощью логгеров – датчиков давления установлено, что теперь прилив в лагуне начинается при уровне моря на 20–30 см выше, чем в 1930-х годах. В результате ослабления водообмена с морем в дальнем плесе сложилась устойчивая вертикальная стратификация, указывающая на возможную меромиксию, появилась аноксийная зона с высоким содержанием сероводорода, которая занимает треть глубины водоема; в придонной зоне на два порядка возросла концентрация минерального фосфора. В плесах лагуны по мере отдаления от моря прослеживается увеличение суммарной численности зоопланктона, появляется дополнительная экологическая ниша ‒ хемоклин, в котором на ранних стадиях изоляции доминируют морские коловратки, а после формирования постоянной сероводородной зоны – личинки полихет из отряда Spionidae.

В меромиктическом водоеме российского побережья Арктики на примере лагуны “озеро КислоСладкое” впервые методом ДНК метабаркодинга определены таксономический состав и вертикальная структура сообществ фототрофных протистов (ФП). На разных глубинах измерены температура, соленость, концентрация кислорода, pH, Eh, освещенность и функциональные параметры флуоресценции хлорофилла. Выявлено 140 операционных таксономических единиц ФП, относящихся к макротаксонам Dinoflagellata, Chlorophyta, Cryptophyta, Haptophyta, Ochrophyta, Cercozoa. ФП преобладали над гетеротрофными протистами на глубинах 0–1.0 и 2.5–3.5 м, достигая максимума в хемоклине, особенно в горизонте 3.0 м, над редокс-переходом. Таксономический состав ФП в разных слоях различался согласно гидрологической и гидрохимической стратификации. Кроме абиотических факторов на состав и распределение ФП влияли хищные протисты: церкозойный жгутиконосец Ebria tripartita и динофлагеллята Oxyrrhis marina, которые при массовом размножении значительно снижали обилие ФП. Выявлено 5 слоев, характеризующихся разными доминирующими комплексами ФП. Поверхностный слой опресненной воды 0–0.5 м характеризовался доминированием криптофитовых Teleaulax sp. и Hemiselmis cryptochromatica. Активность фотосинтеза фитопланктона здесь была ниже по сравнению с нижележащими слоями, что, по-видимому, определялось фотоингибированием. В слое морской воды 1.0–2.0 м ниже пикноклина доминировали Chlorophyta, типичные для пикопланктона северных морей, а также представители криптофитовых, гаптофитовых, пединеллид, диатомовых. Сообщество ФП на нижней границе оксиклина (2.5 м) имело специфическую структуру с массовым развитием миксотрофной динофлагелляты Heterocapsa rotundata, для которой здесь формировались наиболее благоприятные условия, способствующие переходу с фотосинтеза на фаготрофное потребление бактерий. В хемоклине зарегистрирован максимум хлорофилла, образованный криптофитовыми Rhodomonas sp., демонстрирующий высокие показатели эффективности фотосинтеза, несмотря на присутствие сероводорода и низкую освещенность. В более глубокой анаэробной зоне, по-видимому, сохранялись цисты и ДНК отмерших протистов, останки которых осели в придонные слои.

Гидрологические и геоморфологические процессы, происходящие в макроприливных эстуариях Мезени и Кулоя, полностью подчиняются воздействию приливной волны. Основная цель изучения динамики взвешенного вещества и процессов седиментации состоит в определении речных и морских факторов, влияющих на транспорт наносов и особенностей литодинамических процессов. Экспедиционные исследования эстуариев Мезени и Кулоя, которые проведены автором в 2005−2019 гг. показали, что высокая концентрация взвешенных наносов, по сравнению с прилегающими районами реки и моря, наблюдается на участках реверсивных течений. Концентрация наносов определялась весовым методом посредством фильтрования проб, отобранных в течение приливного цикла, при одновременной регистрации гидравлических параметров водного потока. Максимальная величина сизигийных приливов в эстуарии Мезени достигает 9.8 м, в квадратуру – 5.0; в эстуарии Кулоя 10 и 4.8 м соответственно. Скорости приливных течений во время сизигии равны 2.5 м/с. Соленость воды в эстуариях Мезени и Кулоя изменяется от 3.5 до 24.0 единиц практической солености. Максимум мутности в нижней части эстуария Мезени достигает 56.3 кг/м³ в малую воду за счет концентрации взвешенных наносов в придонном горизонте. В поверхностном горизонте, даже при смене направления течения и в период стоячей воды, мелкие глинистые частицы не осаждаются на дно, а находятся во взвешенном состоянии. Мутность воды в поверхностном горизонте сохраняется в пределах 0.05–0.10 кг/м³. Увеличению мутности способствует ветровое волнение на взморье и интенсивная абразия берегов в эстуариях. Условия хозяйственного использования устьев Мезени и Кулоя зависят от приливов. Судоходство может осуществляться лишь в период полной воды и требует учета динамики фарватера. При проектировании Мезенской приливной электростанции важно знать области наибольшей седиментации в открытой и отделенной частях приливного бассейна.

Изучено морское осадконакопление с использованием рассеянного осадочного материала толщи вод в седиментационных ловушках в сопоставлении с поверхностным слоем донных осадков. На основе обобщения многолетних исследований небольшого внутриконтинентального моря Северного Ледовитого океана, удалось установить новые закономерности осадочного процесса в условиях Субарктической и Арктической зон. Количественный переход рассеянных форм осадочного вещества в концентрированные формы (донные осадки) в Белом море подчиняется линейной зависимости, с локальным максимумом в глубинном нефелоидном слое. Выделяются области сверхбыстрой седиментации – маргинальные фильтры (р. Северная Двина и др.). Прямые количественные данные по потокам осадочного вещества в водной толще Белого моря, полученные с помощью метода седиментационных ловушек на обсерваториях АГОС за 15 лет исследований, дали следующие значения: под деятельным слоем в интервале 48–214 при среднем 74 г/м²/год; в промежуточном слое 54–298 при среднем 132 г/м²/год; в придонном горизонте 149–1814 при среднем 335 г/м²/год. Скорости седиментации (по ²¹⁰Pb, ¹³⁷Cs) в поверхностном слое донных осадков в пересчете на абсолютные массы сухого осадка отвечают интервалу 93–1260 при среднем 310 г/м²/год. Многолетние данные по концентрации рассеянного осадочного вещества в водной толще (взвеси) и величинам потока рассеянного осадочного вещества отчетливо фиксируют устойчивые круглогодичные нефелоидные слои. Таким образом, распределение рассеянных форм осадочного вещества в толще вод происходит по новым закономерностям, которые удается выявить более отчетливо.

Одним из актуальных вопросов адаптации древнего населения к природным условиям Белого моря является выявление особенностей освоения первобытными охотниками берегов Кандалакшского залива, где вследствие постоянного перемещения береговой линии наблюдается процесс превращения части морских заливов в пресноводные водоемы. Публикуемые данные получены путем изучения топографии, высотного расположения и хронологии древних поселений региона и их сопоставления с темпами гляциоизостатического поднятия, установленными в последние два десятилетия для западного побережья Белого моря. В ходе анализа материалов археологических памятников, исследованных на оз. Нижнее Нильмозеро, было установлено наличие в этом микрорегионе многочисленной группы энеолитических стоянок, существовавших здесь в относительно краткий период (вторая–третья четверть III тыс. до н. э.), что, в свою очередь, позволяет уточнить время формирования данного крупного водоема, расположенного в северо-западной части побережья Кандалакшского залива Белого моря. Особенности топографии стоянок указывают на их функционирование в условиях продолжающегося воздействия приливно-отливных колебаний уровня моря на берегах водоема, находящегося на стадии начала его изоляции от морского бассейна. Изучение обнаруженных костных остатков позволяет сделать вывод, что основным занятием древнего населения здесь была охота на морских животных (тюленей). Кости рыб на исследованных поселениях не обнаружены, поэтому рыболовство в этом районе, по-видимому, не играло особой роли в промыслах энеолитического населения. Собранные на стоянках Нижнего Нильмозера сланцевые наконечники дротиков, вероятно, использовались древними людьми при охоте на ластоногих животных. О связях энеолитического населения Северо-Западного Прибеломорья с более южными регионами свидетельствуют находки на исследованных стоянках обломков рубящих орудий русско-карельского типа, по-видимому, из метатуфа и разнообразных кремневых орудий, среди которых выделяется серия наконечников стрел с прямым (усеченным) насадом.

По данным дешифрирования космических снимков и полевых наблюдений на побережье Белого моря выявлены 15 наиболее крупных участков (площадью от 0.3 до 8.7 км²; всего ~27 км²), где антропогенное воздействие активизирует прибрежные эоловые процессы. На Терском (устье р. Варзуги), Летнем (устье р. Яреньги) и Зимнем (от устья р. Ручьи до м. Инцы) берегах эоловый рельеф и процессы, развивающиеся в условиях антропогенного прессинга, изучены методами геоморфологического и георадиолокационного профилирования, аэрофотосъемки беспилотным летательным аппаратом и литостратиграфического описания прибрежных отложений. Рассмотрена реакция прибрежных эоловых процессов на антропогенную нагрузку в зависимости от динамики берега и баланса наносов в береговой зоне за последние сотни лет. Как на аккумулятивных, так и на абразионных берегах нарушение естественного рельефа и растительного покрова усилили вынос из береговой зоны песчаного материала. При этом в условиях отрицательного или сбалансированного бюджета наносов на прибрежных террасах возросла интенсивность дефляции, а в условиях избытка наносов – эоловой аккумуляции. В районе с. Кузомени (устье р. Варзуги), где деградация естественного рельефа наиболее существенна, изменились направления ветропесчаных потоков, а массовое движение песков начинается при скоростях ветра меньших, чем на ненарушенных участках берега. Всего из ареалов перевеивания, усиленного в результате антропогенного воздействия, в сторону суши перенесено не менее 20000 тыс. м³ песков. По данным радиоуглеродного датирования фрагментов усохших деревьев установлено, что активизация эоловых процессов в устьях рр. Яреньги и Варзуги примерно совпадает со временем основания поселений в середине XVI и XVII вв. соответственно. Наибольшие изменения прибрежного эолового рельефа и процессов вызваны проездами техники и произошли в последние десятилетия.