Оценка фонового состояния геологической среды прибрежной зоны и берегов Охотского моря для организации мониторинга состояния недр

ГК 20/07/60-10 "Оценка фонового состояния геологической среды прибрежной зоны и берегов Охотского моря для организации мониторинга состояния недр"

В 2012 году Комплексной партией ВНИИОкеангеология был завершен и успешно защищен отчет по контракту "Оценка фонового состояния геологической среды прибрежной зоны и берегов Охотского моря для организации мониторинга состояния недр". Согласно Геологическому заданию на проведение работ целевым назначением являлось: "Изучение исходного (фонового) состояния недр и прогноза опасных геологических процессов прибрежной акватории и берегов Охотского моря в связи с их предполагаемым интенсивным промышленным и хозяйственным освоением".

Полевые работы проводились в период с 16 августа по 13 сентября 2011 г на арендованном в Управление научно-исследовательского флота Дальневосточного отделения РАН (УНИФ ДВО РАН) НИС «Профессор Гагаринский». Участок работ охватывал акваторию и побережье южных Курильские островов Большой Курильской гряды (Кунашир и Итуруп) и островов Малой Курильской гряды (Шикотан и острова Хабомаи).

Исследованная площадь составила околокм2, не считая прилегающего побережья. Выполнено более 60 станций донного пробоотбора, опробования и зондирования водной толщи по сети близкой к 10×20 км. Плотность наблюдений - около 170 км2 на одну станцию. Кроме того, методом акустического профилирования выполнено более 650 погонных километров и более 420 погонных километров эхолотирования. Обследовано 5 участков побережья, в том числе практически весь берег о-ва Кунашир и участок на СЗ побережье о-ва Шикотан. На отдельных абразионных и аккумулятивных участках подводного берегового склона выполнены промерные работы и донный пробоотбор.

Аналитическая обработка проб проведена в сертифицированных лабораториях Санкт-Петербурга. В отчет вошли: комплект карт м-ба 1:1 и 1:, а также многочисленные карты-схемы, графики и рисунки, разделы: методика работ, природные условия и характеристика экзодинамических процессов, геолого-геоморфологическая и тектоническая характеристики района работ, разделы по оценке гидро - и геохимического состояния водной толщи и донных отложений. Отражены различные гидро - и литодинамические процессы. По сейсмоакустическим данным стратифицирован разрез донных отложений до глубин 150-200 м. Описаны различные обстановки осадконакопления, выявлены зоны размыва, транзита и аккумуляции осадочного материала, в том числе загрязняющих веществ.

Изучено современное состояние гидрогеологических условий побережья, а также зоны вероятной субмариной разгрузки подземных вод. Дана оценка возможности использования вод для хозяйственных и промышленных нужд при освоении региона. Сделана оценка общей геоэкологической ситуации и дана характеристика и прогноз развития опасных геологических процессов – эндогенных, экзогенных и техногенных. Даны рекомендации по организации и проведению мониторинга состояния недр побережья и акватории. Отдельным самостоятельным исследованием явилась характеристика распределения техногенной нагрузки на побережье и прилегающее мелководье Охотского моря.

Анализ природных условий и характер эндо – и экзодинамических процессов акватории и берегов позволяет отнести природный комплекс шельфа и побережья южных Курил к геологически опасным районам. Курильские острова отнесены к 9-ти бальной зоне сейсмичности. Вследствие землетрясений и извержений подводных вулканов часто наблюдаются моретрясения и цунами. Наибольший разрушительный эффект цунами фиксируется в прибрежных районах, особенно в V – образных бухтах, где их высота может достигать 50 м. Вулканизм в пределах участка работ имеет проявление только на о-ве Кунашир и его охотоморском шельфе. Современная вулканическая деятельность представлена выходящими на поверхность струями горячих сернистых газов и сероводорода, с примесью паров воды (сольфатары) и выходов термальных вод различного химического состава. Остров Кунашир представляет собой сросшиеся вулканические постройки, среди которых наблюдаются 4 действующих. На шельфе три подводных вулкана обнаружены сейсмоакустическими исследованиями, все они расположены в зонах глубинных разломов.

Применение сейсмостратиграфических методов при камеральной обработке материалов САП 2011 года позволило более детально расчленить верхнюю часть сейсмотолщи Д-I (N2-Q) и выделить четыре сейсмоакустических комплекса. На шельфе неоплейстоцен-голоценовые образования непрерывным чехлом покрывают поверхность всего дна изученной акватории.

Анализ гранулометрического состава, процессов гидро - и литодинамики позволяет сделать вывод о том, что практически весь изученный район относится к области преимущественного размыва и транзита донных отложений. Аккумуляция песчаного и гравийно-галечного материала происходит в основном в пределах береговой зоны – в подводных береговых валах и пляжах бухтовых берегов.

Содержание изученных металлов и мышьяка в донных отложениях исследованной акватории Охотского моря изменяется в пределах кларковых величин, иногда превосходит их. Характер распределения элементов в осадках обусловлен слабым химическим выветриванием в обстановках активных окраин океана и умеренно-холодного гумидного климата. Выделяются две ассоциации элементов – сидерофильные и халькофильные. Значительное влияние на распределение элементов оказал также вулканизм (кайнозойский и современный) в областях сноса и в бассейне. В процессе осадки обогащались темноцветными и железосодержащими минералами (магнетит, пироксены и др.). Мышьяк и медь – наиболее подвижные элементы – ассоциируются с наиболее тонкими, алевропелитовыми осадками.

Исследования ароматических углеводородов (АУВ) в донных отложениях Южных Курил показали, что, в целом, они не имеют существенных отклонений от фоновых характеристик прибрежно-шельфовых фаций Охотского моря, которые формируются за счет осадочного материала речного стока и береговой абразии. Содержание и распределение АУВ в изученном районе контролируются гидродинамическим режимом акватории и гранулометрическим составом осадков. Их групповой состав формируется, в первую очередь, за счёт компонентов, генетически связанных с гумусовым РОВ. Однако в осадках, приуроченных к Охотоморской ПШЗ о-ва Кунашир, отмечается присутствие аномалий в распределении тяжелых ароматических соединений, которые могут быть связаны с природными вулканическими выбросами.

Результаты определения радионуклидов свидетельствуют о повышенном в целом содержании техногенного нуклида Cs137. В пробе мха близ бухты Крабозаводской о-ва Шикотан его значение достигло величины в 88,0 Бк/кг. В то же время ежегодные результаты анализа проб почвы на концентрацию цезия в целом по Сахалинской области (куда входят и Курильские о-ва) в период с 2003 по 2007 гг. составляли всего от 2,9 до 4,6 Бк/кг. Все это, вероятно, свидетельствует о том, что, несмотря на благоприятную для данного района «розу ветров» в период аварии и направления постоянных течений, поставка радиоизотопа цезия в район южных Курил после аварии на японской АЭС Фукусима имела место.

Водная толща характеризуется хорошо выраженной слоистостью со слоем скачка плотности на глубине 10-40 метров. Интенсивное перемешивание придонных вод происходит по проливам. Содержания метана в водной толще района превышает фоновые значения для Охотского моря в среднем в три раза. Аномально высокий ореол концентраций метана (до 1120 нл/л) в поверхностном горизонте морских вод установлен у пгт. Южно-Курильск и, вероятно, обусловлен метансодержащими фумаролами вулкана Менделеева.

Содержание растворенных микроэлементов в южно-курильских придонных водах ниже фоновых величин для Мирового океана. Исключением является свинец - его концентрации в среднем в 3 раза выше фоновых. В морских взвесях содержания хрома и марганца в 2-3 раза, а кобальта в 20 выше фоновых для океана. Концентрации же меди, свинца, кадмия, никеля и меди ниже фоновых величин в 2-7 раз.

Содержания всех микроэлементов во взвесях возрастают с уменьшением количества взвешенного вещества в морских и речных водах. В речных водах концентрации микроэлементов, как правило, в десятки раз выше, чем в морских. Особенно велики концентрации хрома, кобальта, никеля, меди, цинка, мышьяка и кадмия во взвесях реки Илюшина (о-в Кунашир).

Анализ ароматических углеводородов (АУВ) в водах Южных Курил показал, что, в целом, распределение носит фоновый характер. В ряде точек возможно поступление АУВ с термальными водами. Наиболее существенные изменения в составе АУ водной толщи наблюдаются в пограничных зонах: река-море, в зоне пикноклина, вода-дно. По происхождению ароматические углеводороды в водах акватории Южных Курил можно отнести к смешанному автохтонно-аллохтонному типу.

На о-вах Кунашир и Шикотан исследованы и выделены различные водоносные комплексы. Даны дебиты скважин и родников, их общая минерализация и возможности использования местным населением. Состав и температура термальных минеральных подземных вод очень разнообразны. Многие источники представляют бальнеологический интерес и могут использоваться для наружного применения. Изучение их режима дает материал для формирования подземных вод, оценки их гидротермальной деятельности и прогноза землетрясений, что имеет первостепенное значение для жителей и хозяйственной жизни острова. Выявлены два участка потенциальной субмариной разгрузки термальных вод. Оба приурочены к мелководью Охотоморской ПШЗ и связаны с групповыми выходами термальных источников близ вулканов Головнина и Руруй.

Исследуемая территория является областью проявлений различных опасных геологических процессов (ОГП) – как эндогенных, так и экзогенных. Современный рельеф Курильских островов образовался преимущественно в результате проявлений вулканических процессов. Анализ опасных геологических процессов района работ позволили провести районирование территории прибрежно-шельфовой зоны по степени проявления ОГП.

В результате проведенных исследований изучены основные условия развития экзогенных ОГП, выявлены факторы их активизации, описаны основные генетические типы проявлений ОГП и особенности их техногенной активизации. Оценены корреляционные связи между особенностями атмосферной циркуляции и активностью ОГП, на этой основе сделан региональный фоновый прогноз активизации ОГП на период до 2020 г. Существенная техногенная активизация оползневого процесса происходит при подрезке склонов и нарушении почвенно-растительного покрова.

Рекомендована необходимость дальнейшего развития специализированных гидрогеологических и инженерно-геологических исследований в районе вулкана Менделеева и основных населенных пунктов в масштабе 1:10 000-1:25 000 для обеспечения безопасной жизнедеятельности населения, обоснованного прогноза экзогенной сейсмической и вулканической активности и их последствий.

На основе анализа особенностей развития и проявления ОГП на исследуемой территории островов Кунашир и Шикотан рекомендована наблюдательная сеть мониторинга ОГП. Отдельно выделен участок мониторинга на о. Шикотан для контроля за содержаниями техногенных радионуклидов, в первую очередь цезия.

Конкретизированы виды и содержание полевых, камеральных и лабораторных работ по ведению мониторинга состояния недр, даны рекомендации по гидрогеологическому обоснованию хозяйственного освоения недр острова.

В пределах шельфовой зоны рекомендовано два участка для мониторинга состояния геологической среды: участок ближнего сноса вблизи ст. 2036 и участок мониторинга дальнего переноса в районе ст. 2033, 2041. Первый будет отражать степень воздействия в основном пгт Южно-Курильска. Мониторинг второго участка, в силу его расположения, направлен на оценку интегрального уровня воздействия на акваторию Прикурильской шельфовой зоны от всех потенциальных источников загрязнения.

Дана характеристика распределения техногенной нагрузки на побережье и прилегающее мелководье Охотского моря, разработана программа работ по ведению мониторинга состояния недр на прибрежной акватории и берегах Охотского моря.

К основным источникам загрязнения Охотского моря можно отнести атмосферный перенос преимущественно с материковой части Евразии, вынос загрязняющих веществ реками, воздействие со стороны хозяйственной инфраструктуры на морском побережье (поселки и города, порты, промышленные и сельскохозяйственные предприятия), добыча углеводородов на морских месторождениях.

Современное экологическое состояние Охотского моря, за исключением Сахалинского шельфа и отдельных бухт, отвечает природным показателям. Загрязнение морских вод локализовано только вблизи населенных пунктов, а также в Тауйской губе, на берегах которой расположен г. Магадан.

В прибрежной зоне восточного шельфа Сахалина фиксируется загрязнение воды и донных осадков нефтяными углеводородами, что обусловлено, в первую очередь, морской и сухопутной добычей нефти, а также сбросами сточных вод городов и поселков, расположенных на восточном берегу острова. Наибольшему загрязнению подвергается Охотское море в связи с наращиванием мощности разработки шельфовых проектов по добыче углеводородов. В случае многократного увеличения техногенных нагрузок на Охотское море, что может возникнуть при активизации горнодобывающей промышленности в регионе, произойдет изменение общей экологической обстановки.

Рис. 1 Карта районирования по степени проявления опасных геологических процессов

Рис. 2 Условные обозначения к карте районирования по степени проявления опасных геологических процессов

Рис. 2 (продолжение) Условные обозначения к карте районирования по степени проявления опасных геологических процессов