Мониторинг геологической среды шельфа, или геоэкологический мониторинг, - относительно молодой вид морских геологоразведочных работ. Начало ему было положено в 2001 г., когда Министерство природных ресурсов и экологии РФ утвердило «Положение о порядке осуществления государственного мониторинга состояния недр Российской Федерации». Однако собственно геоэкологические работы на шельфовых морях начались еще раньше - в середине 80-х гг. прошлого столетия, когда стремительно развивающиеся промышленность и сельскохозяйственное производство начали входить в конфликт с состоянием природной среды. Шельфовые моря и крупные озерные бассейны в конце XX столетия использовались как природные объекты, куда поступали все возрастающие объемы водных стоков и выбросов в атмосферу, в результате чего происходили изменения статуса этих водоемов, усиливались процессы эвтрофикации, а донные осадки все более обогащались токсическими элементами и химическими соединениями. Это обстоятельство побудило ряд организаций, занимающихся региональными исследованиями геологии шельфовых областей, самостоятельно включать в состав своих исследований данные о содержании химических элементов и соединений, появление которых связывалось с развитием процессов техногенеза. К этим организациям в системе Мингео СССР относились ВСЕГЕИ, Южморгеология и ВНИИОкеангеология. Если в первых двух организациях эти работы выполнялись в рамках морских геолого-съемочных работ в виде отдельного направления, то во ВНИИОкеангеология возобладал комплексный подход к проблеме загрязнения природной среды водоемов с совмещением геологических, геохимических и гидробиологических методов. В качестве опытного полигона было выбрано Ладожское озеро, которое является основным источником питьевых вод для города Ленинграда и окружающих областей и где изменение качества питьевых вод стало приближаться к катастрофическому из-за деятельности целлюлозно-бумажных комбинатов и крупных животноводческих и птицеводческих комплексов на берегах озера. Для комплексного изучения геоэкологического состояния этого водного бассейна был сформирован отряд, который, по существу, провел первую специализированную съемку дна и водной толщи по закономерной сети станций (рис. 1).

Основными объектами исследований являлись донные осадки, придонные воды и взвесь, полученная из придонного слоя воды. Такой подход позволил получить достаточно полное представление не только о конкретных концентрациях химических компонентов в трех средах, но и делать выводы о динамике и направленности процессов химического загрязнения. Важным итогом исследований было составление карт распределения химических токсических элементов в указанных выше средах. Необходимо отметить, что с самого начала геоэкологических работ большое внимание было уделено проблеме взаимоотношения техногенеза и биогенных компонентов. Поэтому геолого-геохимические работы сопровождались отбором проб бентоса.

В результате проведенных работ было установлено, что основными загрязнителями Ладожского озера, попадающими в него вместе со сточными водами и атмосферными осадками, являлись: хлорорганические соединения (ХОС), полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), нефтепродукты (НП), тяжелые металлы (ТМ), синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ). Но главную роль в загрязнении Ладожского озера играли биогенные компоненты: органическое вещество, азот и фосфор, источником которых являлись отходы целлюлозно-бумажных комбинатов в виде лигнина, а также свиноводческие крупные комплексы на берегах озера, которые к тому времени эксплуатировались без очистных сооружений.

Статистическая обработка всех полученных материалов, в том числе с использованием факторного анализа, позволила впервые перейти к составлению карты интегрального загрязнения на количественной основе, что уже было преддверием установления статуса геоэкологического состояния водных бассейнов или их крупных районов. Материалы данных исследований были впоследствии оформлены в виде монографии, которая не потеряла значения и в настоящие дни [Геоэкология…, 1995].

Таким образом, во ВНИИОкеангеология уже на ранней стадии геоэкологические исследования проводились комплексно с одновременным изучением биоты, гидрохимии придонных вод и донных осадков. Этот комплекс используется в большинстве западных стран, где он положен в основу концепции единого экологического мониторинга. К сожалению, в России возобладал подход дробления единого мониторинга на ряд частных направлений, выполняющихся различными организациями, что приводило и приводит к отсутствию единой целостной оценки состояния водных бассейнов.

По результатам первой геоэкологической съемки Ладожского озера было установлено приоритетное значение изучения донных отложений для геоэкологических целей. Поэтому, совместно со специалистами Ленинградского государственного университета, полученные материалы по литологии и литохимии были частично переработаны, частично дополнены, и по ним была подготовлена в Санкт-Петербургском университете еще одна монография, посвященная вопросам озерного седиментогенеза и характеру его изменения под воздействием техногенной нагрузки [Усенков и др., 1999]. В этой работе был осуществлен переход от статистической оценки распределения гранулометрических фракций по дну озера к составлению фациальных схем. Впервые была составлена «Литодинамической схема Ладожского озера», на которой показаны основные пути транспортировки осадочного материала, включая и загрязняющие вещества (рис. 2).

1990-е гг. были тяжелыми для большинства геологических организаций. Такими же они были для института и для сотрудников геоэкологической группы. Планомерных работ не было, хотя в этот же период состоялось несколько экологических рейсов в Баренцево море под руководством В.И. Гуревича [Иванов, 2002]. В 1994 г. по приказу директора института И.С. Грамберга была создана Комплексная партия под руководством В.В. Николаева. Во многом развитие геоэкологических работ в это время было связано с именем М.В. Кочеткова, который в период с 1991 по 2002 г. возглавлял Управление ресурсов подземных вод, геоэкологии и мониторинга геологической среды МПР России и значительное внимание уделял развитию геоэкологических работ на шельфе. Именно с его подачи было проведено размежевание направлений, по которым работали три основные организации, до сих пор являющиеся ведущими в изучении геоэкологии шельфа и океана: ВНИИОкеангеология, Южморгеология и ВСЕГЕИ. Институту были поручены фоновые съемки для оценки геоэкологического состояния труднодоступных акваторий Российской Арктики, где практически отсутствовали результаты планомерных литолого-геохимических исследований. С этого момента получил развитие и так называемый метод «ключевых участков», когда на обширных пространствах арктических морей выбирался район, геологическое строение дна которого является типовым для всего морского бассейна. При проведении геоэкологических исследований требования к выбору ключевых участков дополняются наличием техногенных объектов (в том числе и пространственным расположением лицензионных участков для поиска и добычи полезных ископаемых).

Первыми ключевыми участками, где были проведены работы в среднем (приближенном к 1:200 000) масштабе, стали Кандалакшский, Золотицкий и Чёшский (рис. 3).

Методика работ на этих участках была приближена к геологической съемке шельфа соответствующего масштаба и дополнена специфическими для геоэкологических исследований методами, направленными на углубленное изучение верхнего слоя донных осадков, придонных вод и бентоса. Геоэкологический пробоотбор проводился в двух модификациях: на опорных и рядовых станциях. На опорных, количество которых колебалось от 40 до 60% общего объема пробоотбора, отбирались пробы донных осадков, придонных вод и взвешенного материала, а также изучались донные биоценозы. На всех остальных станциях отбирались только пробы донных осадков.

С самого начала исследований по оценке фонового состояния ключевых участков, учитывая мультидисциплинарный характер исследований, был выбран принцип представления результатов, наряду со стандартными отчетами, в виде атласов. В них входили комплекты карт по изученным участкам и текст, содержащий методический раздел, главы по эндогенным и экзогенным процессам, характеристике донных осадков, гидро- и геохимические данные, анализ биоты и ландшафтов. Заключительный раздел такого типового атласа содержал комплексную оценку экологического состояния геологической среды изученного участка морского дна.

Всего за прошедшие годы было подготовлено шесть атласов, которые явились эффективным способом внедрения полученных результатов в общую оценку состояния природной среды территорий и акваторий, пользовались большим спросом как в смежных, так и в официальных природоохранных организациях и могут считаться действенным вкладом института в дело защиты природной среды Арктического региона.

Из практических результатов этого периода можно отметить, что впервые для всех участков были составлены литодинамические и фациальные карты донных осадков, которые не только давали соответствующую информацию, но позволили более правильно подходить к интерпретации данных геохимических анализов, особенно с точки зрения антропогенного влияния на концентрации химических элементов и их соединений. В Горле Белого моря большое внимание было уделено литодинамическим процессам, в том числе с позиции формирования здесь алмазосодержащих россыпей.

Начиная с конца 1990-х гг. работы Комплексной партии были сконцентрированы в Печорском и Карском морях (см. рис. 3). Изучение Варандейского, Байдарацкого и Колгуевского ключевых участков определялось во многом тем, что их берега были сложены в большинстве своем рыхлыми многолетнемерзлыми породами. Активные процессы абразии, термоабразии, а также техногенного воздействия приводили к интенсивному (до 6-7 м/год для Варандейского участка, 2-3 м/год для Байдарацкого участка, до 6-7 м/год для о. Колгуев) отступанию берегов. В связи с этим хозяйственная деятельность на этих участках должна находиться под постоянным контролем.

В прибрежной зоне, где преобладающими процессами являются абразия берегов и морского дна волновыми процессами, а также флювиальная транспортировка обломочного материала вдольбереговыми течениями, загрязненность донных осадков (преимущественно песков различной зернистости) практически отсутствует. Наибольшие концентрации поллютантов были установлены мористее, в тонких осадках и придонных водах районов, непосредственно примыкающих к промышленным объектам (пос. Старый и Новый Варандей на Варандейском участке, пос. Амдерма на Байдарацком участке и район нефтеи газодобычи близ устья реки Песчаная - на Колгуевском).

Было установлено, что содержания поллютантов на описываемых участках обычно в 2-3 раза выше фоновых для западно-арктического шельфа, при этом наибольшие концентрации микроэлементов и химических соединений присущи опресненным водам и участкам интенсивной абразии, где повышено количество взвеси. Для зоны смешения соленых и пресных вод характерно довольно высокое содержание биогенов (PO₄, NO₃, NO₂). В придонных водах этого региона были выделены три геохимические ассоциации металлов в растворенной форме: первая - Fe-Mn-Cu-Ni-Co, содержания которых убывают в сторону моря по мере возрастания солености; вторая - Zn-Cu-Ni, содержания которых в прибрежных и морских водах сопоставимы, и третья - Pb-Cd, концентрации которых увеличиваются вместе с ростом минерализации вод. Средние содержания поллютантов в морских водах в 2-3 раза ниже, чем в прибрежных, что прямо противоположно закономерностям, установленным для донных осадков.

Одним из важных результатов этих работ было установление отсутствия загрязнения нефтяными углеводородами морских вод в районе нефтепромыслов о. Колгуев, то есть практически отсутствие техногенного загрязнения в зоне действующих нефтепромыслов. В то же время было показано, что первопричина выявленных полей с повышенными значениями суммарного индекса загрязненности (Zсум) в донных осадках связана не с антропогенными процессами, а с биогенными веществами и микроэлементами, поступающими в море при размыве берегов или с речным стоком. Также в этих работах были практически впервые получены данные по пространственному распределению и составу ПАУ.

Выявление достаточно благоприятной геохимической и гидрологической обстановки нашло отражение и в видовом разнообразии и биомассах донных биоценозов. Сравнение с известными данными прошлых лет показало устойчивость биоценозов и в более широком плане - устойчивость ландшафтных комплексов.

Как видно из изложенного выше, на данном этапе развития геоэкологических исследований основное внимание было уделено геохимическим показателям, которые до настоящего времени представляют наибольший интерес как для самих нефтегазовых компаний (поскольку превышение уровня загрязнения по химическим компонентам грозит вполне реальными штрафными санкциями), так и для многочисленных потребителей. Правильный анализ этих данных, включающих генетическую составляющую, позволяет во многих случаях опровергать спекулятивные операции с цифрами и неоднократно звучащие утверждения о гибели тех или иных бассейнов под влиянием техногенного загрязнения.

Следующий этап геоэкологических исследований связан с изучением крупных заливов арктических морей: Обской и Байдарацкой губ. При этом в Байдарацкой губе работы проводились дважды: в 2003 и 2009 гг. На первом этапе было проведено геоэкологическое картирование участка прибрежного мелководья Карского моря (Байдарацкая губа) в масштабе 1:1 000 000 на 41 тыс. км². Сеть наблюдений составила 440 км² на одну станцию. Схема отбора проб и их обработки была полностью унаследована от предыдущих исследований. На втором этапе было выполнено более 130 станций донного пробоотбора по сети, близкой к 10 × 20 км, на опорных 65 станциях - по сети 20 × 20 км, кроме того, произведено зондирование водной толщи и отбор воды из поверхностного и придонного горизонтов. Плотность наблюдений для донных отложений составила около 230 км² на одну станцию, для опорных станций - около 460 км² на станцию. Для геоэкологического картирования впервые было использовано акустическое (более 600 пог. км) и гидролокационное (метод локации бокового обзора) (более 200 пог. км) профилирование. Также были обследованы два участка побережья и выполнены промерные работы на верхней части подводного берегового склона.

Введение в комплекс работ геофизических и береговых исследований позволило получать более полные характеристики геоэкологических процессов, а к собственно данным о формировании геохимического фона в донных осадках и придонных водах добавились результаты исследования опасных геологических процессов: мерзлоты, газовыделений и разрушения берегов. Существенно повысилось качество графических материалов, где наряду с витражами поэлементных карт появились и сейсмограммы, демонстрирующие строение верхней части четвертичного (ВЧР) разреза, в том числе и распределение вечной мерзлоты (рис. 4). По результатам исследований был подготовлен комплект карт масштаба 1:1 000 000 и многочисленные карты-схемы, а также объяснительная записка к ним. Особое внимание было уделено субаквальной мерзлоте. Анализ физико-географических условий и характер экзодинамических процессов акватории и берегов позволили отнести природный комплекс шельфа и побережья Байдарацкой губы к районам с малой устойчивостью и большой уязвимостью к любым формам антропогенного воздействия и низкой воспроизводящей способностью ландшафтов.

Изучение прибрежной зоны позволило районировать ее в соответствии с основными рельефообразующими процессами: волноприбойной деятельностью, работой русловых потоков, термокарстом, солифлюкцией, образованием трещин, бугров пучения, болотообразованием, которые происходили на фоне базового фактора - сезонного протаивания и промерзания ММП.

Вновь было показано, что ярко выраженное загрязнение донных отложений тяжелыми металлами в целом отсутствует (за исключением отдельных участков). В то же время в алевропелитовых илах в центральной части губы были установлены зоны накопления чисто техногенных соединений: полихлорбифенилов и ПАУ. Была также подтверждена низкая удельная активность техногенного изотопа Cs¹³⁷ в донных отложениях района работ.

Из новых методов следует указать на специальное дешифрирование космоснимков дистанционного теплового зондирования со спутниковой системы NOAA, в результате чего на исследуемой территории с прилегающей акваторией были выделены участки, где возможно существуют сквозные талики и, соответственно, зоны субаквальной разгрузки подземных вод.

Из методических вопросов важными явились рекомендации по расположению гидрогеологической сети мониторинга, а также подготовка макета временных рекомендаций по проведению мониторинга в условиях западно-арктического шельфа.

Таким образом, по сравнению с ранее проведенными работами существенно возросла комплексность исследований, линейка используемых методов, а также глубина обобщения получаемых материалов. Подготовленный в рамках проекта Геоэкологический атлас Байдарацкой и Обской губ стал важным комплексным документом о состоянии природной среды в этом уязвимом с точки зрения сохранения природы районе, снабженным количественным материалом о распределении важнейших токсичных элементов в донных отложениях и придонных водах, а также во взвеси.

Венцом рассматриваемых исследований на арктическом Севере явились работы в Обской губе, которые предшествовали периоду ее активного освоения с точки зрения как нефтегазовых ресурсов, так и активного строительства инженерных объектов. Поэтому экологическое значение их трудно переоценить. По своему содержанию данные работы вплотную приблизились к требованиям Ассоциации полярных стран по проведению геоэкологических наблюдений и ведению соответствующего мониторинга в районах активного освоения нефтегазовых ресурсов.

В результате была создана полная геохимическая и гидрогеологическая основа для информационного обеспечения рационального освоения углеводородных ресурсов на перспективных участках прибрежно-шельфовой зоны Карского моря на примере Обской губы. Исследованная площадь составляла более 22 тыс. км², не считая прилегающего к губе побережья. Было выполнено более 120 станций донного пробоотбора по сети 10 × 20 км, на опорных 60 станциях - по сети 20 × 20 км, кроме того, произведено зондирование водной толщи и отбор воды из поверхностного и придонного горизонтов. Плотность наблюдений для донных отложений составила 183 км² на одну станцию, для опорных - 366 км² на станцию. Кроме того, было выполнено 610 пог. км сейсмоакустического профилирования.

В качестве основных результатов этой работы можно назвать изучение современного состояния геокриологических условий береговой зоны северной части Обской губы и прогноз изменений геологической среды под воздействием техногенной нагрузки в процессе промышленного и хозяйственного освоения региона. Был проведен анализ современного состояния гидрогеологических условий территории и дана оценка возможности использования подмерзлотных вод для хозяйственных и промышленных нужд в процессе промышленного и хозяйственного освоения региона. Были сформулированы предложения по организации мониторинга состояния недр северной части Обской губы. Все эти выводы опирались на фундаментальные исследования как геохимических особенностей придонных вод и донных грунтов, так и на полученные высококачественные сейсмоакустические разрезы ВЧР.

Хотя по результатам гидрохимических исследований было установлено, что средние содержания металлов в придонных водах Обской губы в 2-50 раз выше фоновых значений для западно-арктического шельфа, было показано, что высокий индекс загрязненности придонных вод (500-600 ед.), а также донных отложений в северной части участка тесно связан с барьерной зоной «река - море». Была установлена пространственная зависимость между ореолами с высокими содержаниями ртути в составе взвеси (до 4 г/т) и газоконденсатным месторождением Геофизическое, расположенным на восточном берегу Обской губы. Наиболее протяженные ореолы с повышенными концентрациями ртути во взвеси (до 1 г/т) в северной части губы могут быть обусловлены наличием там крупных месторождений газа.

Сейсмоакустические исследования позволили выделить в разрезе донных отложений две разновозрастные толщи - палеогеновую и неоген-четвертичную. На отдельных участках верхняя - неоген-четвертичная толща почти вся размыта, а неоген-палеогеновые эрозионные останцы фиксируются в виде узких гряд субмеридионального направления. Выделены формы рельефа, образованные термокарстовыми процессами, а также врезы в донную поверхность за счет ледовых полей. Показаны участки проявления кровли ММП и глубина ее залегания.

В отчете были рассмотрены факторы, влияющие на характер геодинамических и литодинамических процессов в изучаемом районе. Особое внимание было уделено характеристике деструктивных процессов и явлений, негативно влияющих на характер побережья и дно Обской губы, в частности процессам абразии берегов. На основании полученных материалов был сделан вывод о том, что большая часть площади дна губы является зоной транзита - аккумуляции, с преобладанием транзитных процессов. Этот вывод имеет принципиальное значение для строительства подводных гидротехнических сооружений в районе порта Сабетта. Было проведено геокриологическое районирование морского дна, закартированы различные элементы типов мерзлых толщ: районы, подрайоны, участки и подучастки. Также была дана ландшафтная характеристика морского дна и типов мерзлых толщ, площади распространения ММП и их мощность.

По результатам изучения мерзлотно-гидрогеологических условий региона был сделан вывод о том, что за счет надмерзлотных и межмерзлотных водоносных горизонтов верхней части разреза в пределах прибрежных областей Ямала и Гыдана осуществить техническое водоснабжение всех объектов представляется маловероятным. Перспективными для технического водоснабжения газонефтяных промыслов рассматриваемого района являются подмерзлотные воды апт-сеноманских отложений (маресальская свита), обладающие минерализацией до 10 г/л. Были даны рекомендации по дальнейшему поиску подземных питьевых и хозяйственных вод.

Сопровождающий работу геоэкологический атлас стал рабочим документом при инженерно-геологических изысканиях, а многие картографические работы вошли в дальнейшем в сводные карты.

В 2010 г. Комплексную партию ждали большие перемены. Сменился район исследований. В связи с тем что организациями Агентства «Роснедра» геоэкологическими работами не был охвачен Дальний Восток, выбор пал на ВНИИОкеангеология. В качестве первого объекта были выбраны Курильские острова, уровень геоэкологической изученности шельфа вокруг которых был близок к нулю. Поэтому почти все виды работ проводились практически в первый раз.

Исследованная площадь составила около 10 тыс. км², не считая прилегающего побережья. Было выполнено более 60 станций донного пробоотбора, опробования и зондирования водной толщи по сети, близкой к 10 × 20 км. Плотность наблюдений составила около 170 км² на одну станцию. Кроме того, методом акустического профилирования выполнено более 650 пог. км и более 420 пог. км эхолотирования. Было обследовано пять участков побережья, в том числе практически весь берег о. Кунашир и участок на северо-западном побережье о. Шикотан. На отдельных участках подводного берегового склона были выполнены промерные работы и донный пробоотбор. Именно с этих работ береговые исследования стали одной из главных задач Комплексной партии при проведении мониторинга прибрежных акваторий.

По результатам работ был составлен комплект карт геологического содержания масштабов 1:1 000 000 и 1:500 000, а также многочисленные карты-схемы, графики и рисунки, разделы, которые характеризовали природные условия и экзодинамические процессы, геолого-геоморфологические и тектонические процессы в районе работ, химический состав водной толщи и донных отложений. Была разработана сейсмостратиграфическая схема ВЧР до глубин 150–200 м, а также описаны различные обстановки осадконакопления, выявлены зоны размыва, транзита и аккумуляции осадочного материала. Большое внимание уделялось характеристике современных гидрогеологических условий на побережье, а также характеристике зон предполагаемой субмаринной разгрузки подземных вод. Впервые для шельфа южных Курильских островов были сделаны оценка общей геоэкологической ситуации и прогноз развития опасных геологических процессов. Как и во всех предыдущих циклах работ, были подготовлены рекомендации по организации и проведению мониторинга состояния недр побережья и прилежащей акватории.

Выполненные исследования показали, что природный комплекс шельфа и побережья Южных Курил относится к геологически опасным районам. По сейсмичности он относится к 9-балльной зоне. Землетрясения и извержения подводных вулканов являются причиной повышенной цунамиопасности. Наибольший разрушительный эффект этого опасного природного процесса проявляется в прибрежных районах, особенно в V-образных бухтах, где высота цунами может достигать 50 м. Вулканизм в пределах участка работ имел проявление только на о. Кунашир и его Охотоморском шельфе. К достижениям партии можно отнести обнаружение трех подводных вулканов по материалам сейсмоакустического профилирования, при этом была доказана их приуроченность к зонам глубинных разломов.

Была представлена первая сейсмостратиграфическая схема верхней части сейсмотолщи Д-I (N₂-Q), в составе которой было выделено четыре сейсмокомплекса. Общая мощность неоплейстоцен-голоценовых отложений на дне изученной акватории составляла 0,5–20 м. В пределах Охотоморской прибрежно-шельфовой зоны были выявлены наиболее крупные по своей амплитуде тектонические нарушения. В рельефе донной поверхности они имеют вид достаточно узких впадин с углами наклона бортов до 27° и с перепадом глубин до 1200 м. Поверхностные отложения самого верхнего сейсмоакустического комплекса (САК4) носят следы смятий и перекосов относительно их естественного залегания, что связано с современными смещениями различных участков Курильской дуги. Часто землетрясения сопровождались обвалами и камнепадами на крутых склонах, оползнями, лавинами, селями, цунами.

Было установлено, что большая часть донных отложений Южно-Курильского пролива и прибрежного мелководья Охотоморской зоны представлена песками различной зернистости с большими полями грубообломочных отложений. При этом участки, лишенные покрова рыхлых осадков и представленные скалистым бенчем, в описываемом районе практически отсутствуют. Пелитовые и алевропелитовые илы были закартированы только на островном склоне Охотоморской прибрежно-шельфовой зоны на глубинах более 150–200 м.

Содержание изученных металлов и мышьяка в донных отложениях в исследованной акватории изменяется в пределах кларковых величин, только иногда превосходит их. Было показано, что как минеральный, так и химический состав во многом определяется кайнозойским и современным вулканизмом в областях сноса и в самом бассейне. Неожиданной оказалась повышенная в целом активность техногенного радионуклида Cs¹³⁷, которая в пробах мха на берегу (о. Шикотан) достигала 88,0 Бк/кг. В то же время ежегодные результаты анализа проб почвы на активность цезия в целом по Сахалинской области (куда входят и Курильские о-ва) в период с 2003 по 2007 г. составляли всего от 2,9 до 4,6 Бк/кг. На этом основании был сделан вывод о возможном поступлении сюда выбросов, возникших после аварии на японской АЭС «Фукусима».

Самостоятельным итогом проведения работ явилась карта опасных эндогенных и экзогенных геологических процессов на Южно-Курильских островах с прилежащим шельфом масштаба 1:1 000 000 (рис. 5).

Успешный первый опыт геоэкологических работ на шельфе дальневосточных морей привел к тому, что партию вновь перебазировали. С 2012 г. и по настоящее время районом работ является залив Петра Великого Японского моря, где располагается самый крупный на побережье в Дальневосточном регионе город Владивосток.

Работы в заливе Петра Великого проводились уже в новом статусе. В связи с новыми веяниями в Агентстве «Роснедра» они получили название «Государственный мониторинг состояния недр прибрежно-шельфовой зоны залива Петра Великого в связи с интенсивным хозяйственным освоением территории», хотя в сути их остался именно картографический подход к проведению исследований на площадях. С этого момента главным объектом наблюдений стали опасные геологические процессы, а геохимический мониторинг был вначале ограничен, а с 2016 г. полностью изъят из арсенала работ.

Работы вначале проводились практически на всей площади залива [Государственный…, 2013], а начиная с 2016 г. стали выполняться на ключевых участках, в качестве которых были выбраны Амурский и Уссурийский заливы, а также район в зоне постоянного развития крупного каньона на бровке континентального шельфа.

В соответствии с геологическим заданием изменилась и направленность работ. Так, на первом этапе исследований (2012–2014) они выполнялись по трем основным направлениям. Во-первых, это оценка тектонической активности региона, во-вторых, изучение устойчивости берегов и подводного берегового склона, в-третьих, определение степени техногенной нагрузки на донные отложения и придонные воды залива.

Большое внимание в этот период было уделено учету сейсмотектонической активности региона. Было проведено сейсмотектоническое районирование акватории залива и прилегающей суши, основой для которого явилось размещение эпицентров землетрясений с магнитудой 3,3–7,3 балла за последние 30 лет. На составленной карте была показана степень сейсмоопасности различных разломов и районы с различной ожидаемой балльностью землетрясений, а также приведена информация о произошедших за последние 40 лет значимых цунами (рис. 5).

Результаты геофизических работ в прибрежно-шельфовой зоне залива Петра Великого показали, что строение коренного субстрата характеризуется четко выраженной блоковой структурой. Были выделены участки с отрицательными (вершины отдельных заливов и бухт) и положительными (большинство абразионных берегов и участков дна) тектоническими движениями. Были также выявлены участки газонасыщенных донных отложений и выходов газа в водную толщу, которые хорошо коррелируют с аномалиями метана в воде и донных отложениях и сопоставляются в плане с сетью разрывных нарушений, что может свидетельствовать о поступлении газовых эманаций через системы тектонических нарушений.

Сейсмотектоническое направление исследований потребовало и привлечения новых методов, и поэтому газогеохимические исследования проводились в кооперации со специалистами Тихоокеанского океанологического института. В разное время для фиксации современных движений были использованы методы гелиевой съемки, выявления аномальных концентраций водорода в водной толще как следствие недавних землетрясений, а также ртутометрии в воде и донных осадках. Для фиксации газовых сифонов было проведено эхолотирование на ключевых участках. Результаты работ подтвердили перспективность и результативность газогеохимической съемки как инструмента мониторинга состояния недр.

Одним из основных объектов нового этапа мониторинга было обследование береговой зоны залива Петра Великого, которое было выполнено на 13 ключевых участках. Выбор их определялся интенсивностью проявления волновой динамики и рекреационной значимостью.

Используя результаты сопоставления морских карт издания 1938 и 2011 гг., а также сравнение современного положения ДОТов секторов береговой обороны относительно береговой линии с архивными данными их строительства в 1938–1941 гг., были рассчитаны скорости разрушения берегов за 100 лет, и эти данные вынесены на Карту динамики и типизации берегов [Карташёв и др., 2016]. Для уточнения конкретных числовых характеристик изменения рельефа береговой зоны было использовано наземное лазерное сканирование с построением трехмерной модели рельефа, по которой можно вычислять объемы абразии и аккумуляции осадков.

Были проведены наблюдения над динамикой изменения фоновых содержаний компонентов в придонной воде и взвеси за весь период мониторинга, которые показали их значительную изменчивость. Было показано, что по мере продвижения от устья реки к морским водам происходит существенное перераспределение между взвешенными и растворенными формами микроэлементов.

Сравнительная геохимическая характеристика донных отложений показала, что повышенные содержания практически всех микроэлементов и соединений характерны для Амурского залива, незначительно меньше в Уссурийском заливе и минимальны в осадках внешнего шельфа. Аномальные содержания приурочены к вершинам Амурского и Уссурийского заливов, а поликомпонентная техногенная мегааномалия была зафиксирована в бухте Золотой Рог. Содержания природных радионуклидов в донных осадках были невысоки. Также были изучены содержания стойких органических загрязнителей в донных отложениях и придонных водах. Было установлено, что все повышенные концентрации пестицидов связаны с зонами интенсивного техногенного воздействия: портами, городскими агломерациями и приэстуарными участками.

По результатам комплексного обследования залива Петра Великого был выпущен бюллетень, содержащий в краткой форме основные выводы и основные картографические материалы [Государственный..., 2013], а также разработаны и переданы для обсуждения рекомендации по совершенствованию сети наблюдения. Они сводились к следующему.

1. Опорные (фоновые) станции должны располагаться по редкой и равномерной сети на всей акватории залива, на которых должен выполняться весь комплекс аналитических исследований (определение токсичных химических элементов, углеводородов нефтяного ряда, радионуклидов, метана, водорода, гелия, радона в донных отложениях и придонных водах).

2. Для оптимизации результатов наблюдений требуется сгущение существующей сети станций опробования донных отложений на участках наиболее активного проявления опасных геологических процессов. С учетом относительной геохимической консервативности геологической среды, такое сгущение предлагается производить один раз в течение трехлетнего цикла мониторинга.

3. Для представительной характеристики морфологии подводного берегового склона предлагается применение многолучевого эхолотирования. Метод по сравнению с его ближайшим аналогом - локацией бокового обзора - обладает рядом весьма существенных преимуществ в характеристике элементов рельефа дна.

К сожалению, в дальнейшем не все эти рекомендации удалось реализовать, прежде всего из-за полного исключения геохимической составляющей из комплекса наблюдений мониторинга состояния геологической среды шельфа. С другой стороны, в состав работ по проведению мониторинга были включены инженерно-геологические наблюдения.

В настоящее время партия, преобразованная в лабораторию мониторинга недр, продолжает работы в заливе Петра Великого. Основное внимание уделяется изучению газов в донных осадках, их влиянию на инженерно-геологические свойства донных отложений, выявлению активных в настоящее время разломов и выработке критериев их выделения. По-прежнему одним и основных направлений работ является мониторинг береговой зоны. В перспективной разработке видится сейсмическое районирование подводных территорий для целей инженерно-геологических изысканий на основе увеличения объема и качества сейсмоакустического профилирования. Коллектив лаборатории, в котором более 30% составляют молодые исследователи, за 34 года деятельности доказал свою жизнеспособность не только в институте, но и в отрасли, так как сохраняет свое место в когорте организаций, проводящих геоэкологический мониторинг с самого начала зарождения этих работ.

Таким образом, сотрудники ВНИИОкеангеология одними из первых приняли участие в развитии нового направления - геоэкологических исследований на шельфе и становлении ведущего из них: мониторинга геологической среды шельфа. Многие методические приемы, разработанные в ходе их проведения, вошли в современные инструктивно-методические документы. Трудами Комплексной тематической партии были впервые охарактеризованы геоэкологические условия во многих, ранее слабо изученных, районах морей Арктического и Дальневосточного шельфа РФ. Это вошло и в официальный документ Правительства Российской Федерации (Распоряжение Правительства РФ от 15 октября 2015 г. № 2062-р), в котором была отражена роль института как головной организации в проведении этого вида мониторинга на континентальном шельфе, в Арктике, Антарктике и Мировом океане. Этого не произошло, но это уже другая история.

Список литературы

Геоэкология Ладожского озера / В.И. Гуревич, И.В. Куликов, Т.Ю. Михалюк и др. / под ред. В. Л. Иванова и В. И. Гуревича. СПб.: ВНИИОкеангеология, 1995. 209 с.

Государственный мониторинг состояния недр прибрежно-шельфовой зоны залива Петра Великого в связи с интенсивным хозяйственным освоением территории. СПб.: ВНИИОкеангеология, 2013. 103 с.

Иванов Г.И. Методология и результаты экогеохимических исследований Баренцева моря. СПб.: ВНИИОкеангеология, 2002. 155 с.

Карташёв А.О., Холмянский М.А., Иванова В.В. Результаты изучения состояния береговой зоны залива Петра Великого в четырехлетнем цикле мониторинга // Сергеевские чтения. Инженерная геология и геоэкология. Фундаментальные проблемы и прикладные задачи. Юбилейная конференция, посвященная 25-летию образования ИГЭ РАН / отв. ред. В.И. Осипов. М.: Российский университет дружбы народов (РУДН), 2016. С. 624–628.

Усенков С.М., Свешников А.Г., Щербаков В.А. Природный седиментогенез и техногенез в Ладожском озере. СПб.: Изд-во СПбГУ, 1999. 151 с.

Ссылка на статью:

Щербаков В.А., Рыбалко А.Е., Иванова В.В., Мотычко В.В., Слинченков В.И., Карташев А.О. Роль ВНИИОкеангеология в развитии геоэкологических исследований в шельфовых морях России и становлении нового вида геологоразведочных работ – мониторинга геологической среды шельфа // 70 лет в Арктике, Антарктике и Мировом океане. Сборник научных трудов (под ред. В.Д. Каминского, Г.П. Аветисова, В.Л. Иванова). СПб.: ВНИИОкеангеология, 2018. C. 523-534.