Russian Journal of Earth Sciences Russian Journal of Earth Sciences Russian Journal of Earth Sciences 1681-1208 67008 10.2205/2023ES000874 htcabo ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ ORIGINAL ARTICLES ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ Subsidence and sedimentation dynamics of the lakeside part of the Rita River delta in the rupture zone, the northwestern coast of Lake Baikal Динамика оседания и осадконакопления приозерной части дельты р. Риты в зоне разрывов на северо-западном побережье оз. Байкал https://orcid.org/0000-0001-7743-8877 Лунина Оксана Викторовна Lunina Oksana Viktorovna lounina@inbox.ru

доктор геолого-минералогических наук;

doctor of geological and mineralogical sciences;

 https://orcid.org/0000-0003-4235-6745 Гладков Антон Андреевич Gladkov Anton Andreevich anton90ne@rambler.ru

кандидат геолого-минералогических наук;

candidate of geological and mineralogical sciences;

 Институт земной коры СО РАН Иркутск Россия Institute of the Earth’s Crust, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences Irkutsk Russian Federation Институт земной коры СО РАН Иркутск Россия Institute of the Earth’s Crust, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences Иркутск Russian Federation ГАУ ДО ИО "Центр развития дополнительного образования детей" Иркутск Россия Center for the Development of Continuing Education of Children, Ministry of Education of Irkutsk Region Иркутск Russian Federation 30 12 2023 30 12 2023 23 6 1 18 30 06 2023 22 09 2023 https://rjes.ru/en/nauka/article/67008/view

В связи с активным освоением речных дельт их оседание является одной из ключевых проблем жизнедеятельности человека. Процесс закономерный и зависит от многих факторов, влияние которых еще недостаточно изучено. Нами проведено исследование, цель которого заключалась в выявлении изменений земной поверхности приозерной части дельты р. Риты в зоне ранее выявленных разрывов на северо-западном побережье оз. Байкал. Оценка топографических изменений выполнялась путем расчета разницы между разновременными цифровыми моделями местности (ЦММ), полученными на двух локальных участках по данным беспилотной аэрофотосъемки сверхвысокого разрешения в 2020 и 2021 гг. В результате установлено, что оседание приозерной части дельты за 11 месяцев и 19 дней произошло в среднем на 5–10 см. Эти значения ассоциируются с естественным уплотнением осадков. В местах их накопления агградация происходит на аналогичные величины, уравновешивая баланс отложений. В выходах сейсмогравитационных нарушений в отсутствии наносов просадки достигли 33–37 см, что указывает на активные эндогенные и экзогенные процессы в зоне Кочериковского разлома. Наибольшие отрицательные и положительные вертикальные изменения рельефа до 40 см произошли в пределах пляжа и связаны с волноприбойной деятельностью. Самая крайняя заболоченная часть мыса Рытого испытала максимальное опускание за год. Наибольшее накопление аллювия произошло на южном участке дельты р. Риты в понижении, выраженном в рельефе местности и совпадающим с зоной современных разрывов, а также в аккумулятивном потоке, перекрывающем зону поверхностных нарушений. За исключением этой части, несмотря на интенсивные наносы, разрывы хорошо проявлены на ЦММ, а значит, продолжают развиваться. Сравнение разновременных ЦММ путем вычитания высотных отметок для каждого узла (пикселя) модели является перспективным и недорогим методом для целей мониторинга деформаций земной поверхности.

Delta subsidence is one of the key problems of human life as these areas are developed quite fast. The process is natural and depends on many factors, the influence of which has not yet been sufficiently studied. This study is aimed to identify changes in the earth’s surface of the lakeside part of the Rita River delta on the northwestern coast of Lake Baikal, where a zone of seismically induced gravitational ruptures were recently mapped. To assess topographic changes, we used the calculation of the difference in multi-temporal digital surface models (DSM) obtained in two local areas from ultra-high resolution unmanned aerial photography in 2020 and 2021. We established that the subsidence of the lakeside part of the delta occurred on average by 5–10 cm over 11 months and 19 days. These values are associated with natural sediment compaction. In places of their accumulation, aggradation occurs by similar values, compensating the balance of deposits. In the seismically induced gravitational failures in the absence of alluvium, subsidence reached 33–37 cm, which indicates active endogenous and exogenous processes in the Kocherikovsky fault zone. The largest negative and positive vertical topographic changes up to 40 cm occurred within the beach and were associated with wave-cutting activity. The most extreme swampy part of Cape Rytyi experienced the maximum subsidence per a year. The greatest accumulation of alluvium occurred in the southern section of the Rita River delta in a settling expressed in the surface and coinciding with the zone of recent ruptures, as well as in an accumulative flow that overlaps the zone of surface deformations. With the exception of this part, discontinuities are well exhibited on DSM that means they continue to develop despite intensive sedimentation. Comparison of multi-temporal DSM and DTM by calculating the difference in elevation for each node (pixel) of the model is a promising and inexpensive method for monitoring surface deformations.

 зона разрывов дельта оседание беспилотная аэрофотосъемка цифровая модель местности Байкал rupture zone delta subsidence unmanned aerial system digital surface model Baikal Авторы благодарны Е. Б. Игнатенко за помощь при подготовке рисунков. Работы выполнены в рамках государственного задания Института земной коры Сибирского отделения Российской академии наук на 2021–2025 гг. «Современная геодинамика, механизмы деструкции литосферы и опасные геологические процессы в Центральной Азии» (проект № FWEF-2021-0009), с использованием оборудования и инфраструктуры уникальной научной установки «Южно-Байкальский инструментальный комплекс для мониторинга опасных геодинамических процессов» Центра коллективного пользования «Геодинамика и геохронология» ИЗК СО РАН по гранту № 075-15-2021-682. Работы проведены при сотрудничестве с ФГБУ «Заповедное Прибайкалье», предоставившего возможность выполнения научно-исследовательских работ на территории Байкало-Ленского заповедника в рамках договора № 43 от 30.05.2019 г. The authors are grateful to E. B. Ignatenko for help in preparing the drawings. The work was carried out within the framework of the state assignment of the Institute of the Earth's Crust of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences for 2021–2025. “Modern geodynamics, mechanisms of destruction of the lithosphere and hazardous geological processes in Central Asia” (project No. FWEF-2021-0009), using the equipment and infrastructure of the unique scientific installation “South Baikal instrumental complex for monitoring hazardous geodynamic processes” of the Center for Collective Use “Geodynamics” and geochronology" from the Institute of Culture SB RAS under grant No. 075-15-2021-682. The work was carried out in collaboration with the Federal State Budgetary Institution “Reserve Pribaikalye”, which provided the opportunity to carry out research work on the territory of the Baikal-Lena Nature Reserve under agreement No. 43 of May 30, 2019.

Agisoft LLC. Руководство пользователя Agisoft Metashape. Standart Edition, Version 1.7. — 2021. — (дата обращения 29.06.2023). https://www.agisoft.com/pdf/metashape_1_7_ru.pdf. Agisoft LLC. Agisoft Metashape User Guide. Standard Edition, Version 1.7. — 2021. — (access date 06.29.2023). https://www.agisoft.com/pdf/metashape_1_7_ru.pdf. Бабич Д. Б., Виноградова Н. Н., Иванов В. В. и др. Дельты рек, впадающих в озера: морфогенетические типы и современная динамика // Вестник Московского университета. Серия 5. География. — 2015. — Т. 4. — С. 18—26. EDN: VPELXP Babich D. B., Vinogradova N. N., Ivanov V. V., et al. Deltas of the rivers running in to lakes and reservoirs: Morphogenetic types and recent dynamics // Moscow University Bulletin. Series 5, Geography. — 2015. — Vol. 4. — P. 18–26. EDN: VPELXP Быков В. Г. Уединенные сдвиговые зоны в зернистой среде // Акустический журнал. — 1999. — Т. 45, № 2. — С. 169—173. EDN: SNBJKD Bearzot F., Garzonio R., Di Mauro B., et al. Kinematics of an Alpine rock glacier from multi-temporal UAV surveys and GNSS data // Geomorphology. — 2022. — Vol. 402. — P. 108116. — DOI: 10.1016/j.geomorph.2022.108116. EDN: SNBJKD Ладохин Н. П., Гречищев Е. К. Результаты изучения современных тектонических движений берегов оз. Байкал // Труды Восточно-Сибирского геологического института СО АН СССР. — 1961. — Т. 3. — С. 17—25. Bykov V. G. Isolated Shear Zones in Granular Medium // Acoustic journal. — 1999. — Vol. 45, no. 2. — P. 169–173. Лебедева М. А., Саньков В. А., Захаров А. И. и др. Активные деформации в зоне влияния разломов Мондинской впадины по данным РСА-интерферометрии // Вестник СибГАУ. — 2013. — Т. 5, № 51. — С. 63—65. EDN: RTBMGT Chersky I. D. About the results of research on lake Baikal // Notes of the Imperial Russian Geographical Society on general geography. — 1886. — Vol. 15, no. 3. — P. 1–48. EDN: RTBMGT Лунина О. В., Гладков А. А. Феномен разрывообразования в дельтовых отложениях мыса Рытый на северо-западном побережье оз. Байкал // Геология и геофизика. — 2022. — Т. 62, № 2. — С. 149—162. — DOI: 10.15372/gig2020204. EDN: EDQEFG Dong T. Y., Nittrouer J. A., Il’icheva E., et al. Controls on gravel termination in seven distributary channels of the Selenga River Delta, Baikal Rift basin, Russia // Geological Society of America Bulletin. — 2016. — Vol. 128, no. 7/8. — P. 1297–1312. — DOI: 10.1130/B31427.1. DOI: 10.15372/GiG2020204; EDN: EDQEFG Орлов А. П. Об изменении уровня оз. Байкал // Известия Сибирского отдела Императорского РГО. — 1870. — Т. 1, № 2. — С. 6—18. Higgins S. A. Review: Advances in delta-subsidence research using satellite methods // Hydrogeology Journal. — 2015. — Vol. 24, no. 3. — P. 587–600. — DOI: 10.1007/s10040-015-1330-6. Потемкина Т. Г., Потемкин В. Л. Сток наносов озера Байкал: изменения и тенденции // Известия Иркутского государственного университета. Серия «Науки о Земле». — 2023. — Т. 43. — С. 79—90. — DOI: 10.26516/2073- 3402.2023.43.79. DOI: 10.26516/2073-3402.2023.43.79; EDN: SLTOWN Higgins S. A., Overeem I., Steckler M. S., et al. InSAR measurements of compaction and subsidence in the GangesBrahmaputra Delta, Bangladesh // Journal of Geophysical Research: Earth Surface. — 2014. — Vol. 119, no. 8. — P. 1768–1781. — DOI: 10.1002/2014JF003117. DOI: 10.26516/2073-3402.2023.43.79; EDN: SLTOWN Хлыстов О. М., Кононов Е. Е., Хабуев А. В. и др. Геолого-геоморфологические особенности Посольской банки и Кукуйской гривы озера Байкал // Геология и геофизика. — 2016. — Т. 57, № 12. — С. 2229—2239. — DOI: 10.15372/GiG20161208. EDN: XEJNAF Howard K. W. F., Zhou W. Overview of ground fissure research in China // Environmental Earth Sciences. — 2019. — Vol. 78, no. 3. — DOI: 10.1007/s12665-019-8114-6. DOI: 10.15372/GiG20161208; EDN: XEJNAF Черский И. Д. О результатах исследований оз. Байкал // Записки Императорского РГО по общей географии. — 1886. — Т. 15, № 3. — С. 1—48. Hu L., Navarro-Hernández M. I., Liu X., et al. Analysis of regional large-gradient land subsidence in the Alto Guadalentín Basin (Spain) using open-access aerial LiDAR datasets // Remote Sensing of Environment. — 2022. — Vol. 280. — P. 113218. — DOI: 10.1016/j.rse.2022.113218. Bearzot F., Garzonio R., Di Mauro B., et al. Kinematics of an Alpine rock glacier from multi-temporal UAV surveys and GNSS data // Geomorphology. — 2022. — Vol. 402. — P. 108116. — DOI: 10.1016/j.geomorph.2022.108116. EDN: IGBNOQ Khlystov O. M., Kononov E. E., Khabuev A. V., et al. Geological and geomorphological characteristics of the Posolsky Bank and the Kukuy Griva, lake Baikal // Russian Geology and Geophysics. — 2016. — Vol. 57, no. 12. — P. 2229–2239. — DOI: 10.15372/GiG20161208. DOI: 10.1016/j.geomorph.2022.108116; EDN: IGBNOQ Dong T. Y., Nittrouer J. A., Il’icheva E., et al. Controls on gravel termination in seven distributary channels of the Selenga River Delta, Baikal Rift basin, Russia // Geological Society of America Bulletin. — 2016. — Vol. 128, no. 7/8. — P. 1297–1312. — DOI: 10.1130/B31427.1. EDN: WPUWKP Ladokhin N. P., Grechishchev E. K. Results of studying modern tectonic movements of the shores of the lake Baikal // Proceedings of the East Siberian Geological Institute of the Siberian Branch of the USSR Academy of Sciences. — 1961. — Vol. 3. — P. 17–25. DOI: 10.1130/B31427.1; EDN: WPUWKP Higgins S. A. Review: Advances in delta-subsidence research using satellite methods // Hydrogeology Journal. — 2015. — Vol. 24, no. 3. — P. 587–600. — DOI: 10.1007/s10040-015-1330-6. EDN: QMAVQZ Lebedeva M. A., Sankov V. A., Zakharov A. I., et al. Active deformations in the zone of influence of faults of Mondy basin by SAR interferometry data // Bulletin of SibSAU. — 2013. — Vol. 5, no. 51. — P. 63–65. DOI: 10.1007/s10040-015-1330-6; EDN: QMAVQZ Higgins S. A., Overeem I., Steckler M. S., et al. InSAR measurements of compaction and subsidence in the Ganges Brahmaputra Delta, Bangladesh // Journal of Geophysical Research: Earth Surface. — 2014. — Vol. 119, no. 8. — P. 1768–1781. — DOI: 10.1002/2014JF003117. Liu Y., Liu J., Xia X., et al. Land subsidence of the Yellow River Delta in China driven by river sediment compaction // Science of The Total Environment. — 2021. — Vol. 750. — P. 142165. — DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.142165. Howard K. W. F., Zhou W. Overview of ground fissure research in China // Environmental Earth Sciences. — 2019. — Vol. 78, no. 3. — DOI: 10.1007/s12665-019-8114-6. EDN: VZNQRQ Long Z., Yumei L., Yong L., et al. An extension-dominant 9-km-long ground failure along a buried geological fault on the eastern Beijing Plain, China // Engineering Geology. — 2021. — Vol. 289. — P. 106168. — DOI: 10.1016/j.enggeo.2021.106168. DOI: 10.1007/s12665-019-8114-6; EDN: VZNQRQ Hu L., Navarro-Hernández M. I., Liu X., et al. Analysis of regional large-gradient land subsidence in the Alto Guadalentín Basin (Spain) using open-access aerial LiDAR datasets // Remote Sensing of Environment. — 2022. — Vol. 280. — P. 113218. — DOI: 10.1016/j.rse.2022.113218. EDN: KKACRK Loucks D. P. Developed river deltas: are they sustainable? // Environmental Research Letters. — 2019. — Vol. 14, no. 11. — P. 113004. — DOI: 10.1088/1748-9326/ab4165. DOI: 10.1016/j.rse.2022.113218; EDN: KKACRK Liu Y., Liu J., Xia X., et al. Land subsidence of the Yellow River Delta in China driven by river sediment compaction // Science of The Total Environment. — 2021. — Vol. 750. — P. 142165. — DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.142165. Lukhnev A. V., San’kov V. A., Miroshnichenko A. I., et al. GPS-measurements of recent crustal deformation in the junction zone of the rift segments in the central Baikal rift system // Russian Geology and Geophysics. — 2013. — Vol. 54, no. 11. — P. 1417–1426. — DOI: 10.1016/j.rgg.2013.10.010. Long Z., Yumei L., Yong L., et al. An extension-dominant 9-km-long ground failure along a buried geological fault on the eastern Beijing Plain, China // Engineering Geology. — 2021. — Vol. 289. — P. 106168. — DOI: 10.1016/j.enggeo.2021.106168. Lunina O. V., Gladkov A. A. The rupturing phenomena in the deltaic deposits of cape Rytyi on the northwestern shore of lake Baikal (based on aerial-photography data) // Russian Geology and Geophysics. — 2022. — Vol. 62, no. 2. — P. 149–162. — DOI: 10.15372/gig2020204. Loucks D. P. Developed river deltas: are they sustainable? // Environmental Research Letters. — 2019. — Vol. 14, no. 11. — P. 113004. — DOI: 10.1088/1748-9326/ab4165. EDN: EPNNOU Orlov A. P. About changes in the level of lake Baikal // News of the Siberian Department of the Imperial Russian Geographical Society. — 1870. — Vol. 1, no. 2. — P. 6–18. DOI: 10.1088/1748-9326/ab4165; EDN: EPNNOU Lukhnev A. V., San’kov V. A., Miroshnichenko A. I., et al. GPS-measurements of recent crustal deformation in the junction zone of the rift segments in the central Baikal rift system // Russian Geology and Geophysics. — 2013. — Vol. 54, no. 11. — P. 1417–1426. — DOI: 10.1016/j.rgg.2013.10.010. EDN: SLAWKN Potemkina T. G., Potemkin V. L. Sediment Load Runoff of Lake Baikal Tributaries: Changes and Trends // The Bulletin of Irkutsk State University. Series Earth Sciences. — 2023. — Vol. 43. — P. 79–90. — DOI: 10.26516/2073-3402.2023.43.79. DOI: 10.1016/j.rgg.2013.10.010; EDN: SLAWKN Rossini M., Di Mauro B., Garzonio R., et al. Rapid melting dynamics of an alpine glacier with repeated UAV photogrammetry // Geomorphology. — 2018. — Vol. 304. — P. 159–172. — DOI: 10.1016/j.geomorph.2017.12.039. EDN: YEQADZ Rossini M., Di Mauro B., Garzonio R., et al. Rapid melting dynamics of an alpine glacier with repeated UAV photogrammetry // Geomorphology. — 2018. — Vol. 304. — P. 159–172. — DOI: 10.1016/j.geomorph.2017.12.039. EDN: YEQADZ Schmidt C. W. Delta Subsidence: An Imminent Threat to Coastal Populations // Environmental Health Perspectives. — 2015. — Vol. 123, no. 8. — DOI: 10.1289/ehp.123-A204. Schmidt C. W. Delta Subsidence: An Imminent Threat to Coastal Populations // Environmental Health Perspectives. — 2015. — Vol. 123, no. 8. — DOI: 10.1289/ehp.123-A204. Tessler Z. D., Vörösmarty C. J., Overeem I., et al. A model of water and sediment balance as determinants of relative sea level rise in contemporary and future deltas // Geomorphology. — 2018. — Vol. 305. — P. 209–220. — DOI: 10.1016/j.geomorph.2017.09.040. EDN: CGKZRY Tessler Z. D., Vörösmarty C. J., Overeem I., et al. A model of water and sediment balance as determinants of relative sea level rise in contemporary and future deltas // Geomorphology. — 2018. — Vol. 305. — P. 209–220. — DOI: 10.1016/j.geomorph.2017.09.040. EDN: CGKZRY Valkaniotis S., Papathanassiou G., Ganas A. Mapping an earthquake-induced landslide based on UAV imagery; case study of the 2015 Okeanos landslide, Lefkada, Greece // Engineering Geology. — 2018. — Vol. 245. — P. 141–152. — DOI: 10.1016/j.enggeo.2018.08.010. Valkaniotis S., Papathanassiou G., Ganas A. Mapping an earthquake-induced landslide based on UAV imagery; case study of the 2015 Okeanos landslide, Lefkada, Greece // Engineering Geology. — 2018. — Vol. 245. — P. 141–152. — DOI: 10.1016/j.enggeo.2018.08.010. Yang Y.-H., Xu Q., Hu J.-C., et al. Source Model and Triggered Aseismic Faulting of the 2021 Mw 7.3 Maduo Earthquake Revealed by the UAV-Lidar/Photogrammetry, InSAR, and Field Investigation // Remote Sensing. — 2022. — Vol. 14, no. 22. — P. 5859. — DOI: 10.3390/rs14225859. EDN: HTWPWG Yang Y.-H., Xu Q., Hu J.-C., et al. Source Model and Triggered Aseismic Faulting of the 2021 Mw 7.3 Maduo Earthquake Revealed by the UAV-Lidar/Photogrammetry, InSAR, and Field Investigation // Remote Sensing. — 2022. — Vol. 14, no. 22. — P. 5859. — DOI: 10.3390/rs14225859. EDN: HTWPWG Zervopoulou A., Chatzipetros A., Tsiokos L., et al. Non-seismic surface faulting: the peraia fault case study (Thessaloniki, N. Greece) // 4th International Conference on Earthquake Geotechnical Engineering, Paper No. 1610. — Thessaloniki (Greece) : ISSMGE, 2007. Zervopoulou A., Chatzipetros A., Tsiokos L., et al. Non-seismic surface faulting: the peraia fault case study (Thessaloniki, N. Greece) // 4th International Conference on Earthquake Geotechnical Engineering, Paper No. 1610. — Thessaloniki (Greece) : ISSMGE, 2007. Zhong W., Chu T., Tissot P., et al. Integrated coastal subsidence analysis using InSAR, LiDAR, and land cover data // Remote Sensing of Environment. — 2022. — Vol. 282. — P. 113297. — DOI: 10.1016/j.rse.2022.113297. EDN: NVPPKF Zhong W., Chu T., Tissot P., et al. Integrated coastal subsidence analysis using InSAR, LiDAR, and land cover data // Remote Sensing of Environment. — 2022. — Vol. 282. — P. 113297. — DOI: 10.1016/j.rse.2022.113297. EDN: NVPPKF