ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ НЕДР ПРИБРЕЖНО-ШЕЛЬФОВОЙ ЗОНЫ БЕЛОГО, БАРЕНЦЕВА И БАЛТИЙСКОГО МОРЕЙ
Заказчик: Федеральное государственное унитарное геологическое предприятие по проведению специальных гидрогеологических и инженерно-геологических работ «Гидроспецгеология» (ФГУГП «Гидроспецгеология»)
Ответственный исполнитель: Жамойда В.А., вед.н.с., к.г.-м.н.
Исполнители: Амантов А.В., вед.н.с., к.г.-м.н.; Буданов Л.М.,инж., Григорьев А.Г., ст.н.с., к.г.-м. н.; Евдокименко А. В., техн., Ковалева О.А., инж. I кат.; Кропачев Ю.П., вед. инж.; Малышева Н.Б., вед. инж.; Мануйлов С.Ф.,зам.зав.отд.; Неевин И.А., инж. Iкат.; Нестерова Е.Н., вед. инж.; Рябчук Д.В., вед.н.с., к.г.-м.н.; Сергеев А.Ю., н.с.; Спиридонов М.А., зав.отделом, д.г.-м.н.; Шахвердов В.А., вед.н.с., к.г.-м.н.; (ФГУП «ВСЕГЕИ им.А.П.Карпинского»); Иванова Т.Ю., вед. инж.; Корнеев О.Ю., главн.н.с.; Корнеева Е.В. дир. Центра МГСШИИ; Павлов А.П., зав.лаб.; Рыбалко А.Е., главн.н.с., д.г.-м.н.; Сысоева О.Н., вед. инж.; Шимараев М.В., вед. инж. (ОАО «Севморгео»).
Цель работы: Обеспечение рационального и безопасного использования недр прибрежно-шельфовой зоны Белого, Баренцева и Балтийского морей на основе ведения государственного мониторинга состояния и прогноза развития опасных геологических процессов, возникающих под действием природных и техногенных факторов.
Основные результаты.
Работы по объекту являются продолжением ранее проводившихся исследований в системе Государственного мониторинга состояния недр (геологической среды) прибрежно-шельфовой зоны Баренцева, Белого и Балтийского моря.
К числу основных научно-практических результатов завершенных исследований следует отнести следующие:
1. Осуществлена современная оценка состояния недр (геологической среды) и развития опасных геологических процессов на ключевых участках в пределах полигонов проведения мониторинга прибрежно-шельфовых зон Баренцева, Белого и Балтийского морей по данным полевых работ 2015 г., а также их камеральной и аналитической обработке. В состав этих работ входило непрерывное сейсмоакустическое профилирование, гидролокация бокового обзора, георадиолокационное профилирование, подводные видеонаблюдения, донный пробоотбор, береговые маршруты, неглубокое бурение, инструментальное нивелирование и т.д. Объемы и типы работ определялись по степени изученности конкретных участков, сложности геологического строения, предварительной оценки состояния и загрязненности геологической среды и т.д.
2. Подготовлен Информационный бюллетень о состоянии геологической среды прибрежно-шельфовых зон Баренцева, Белого и Балтийского морей в 2015 году, включающий информацию о характере развития опасных эндогенных и экзогенных геологических процессов. В Кольском заливе Баренцева моря уточнены фоновые геохимические характеристики поверхностных донных отложений, а также уровень концентрации ряда канцерогенных химических элементов (рис. 1). Южное колено Кольского залива характеризуется наиболее высоким уровнем загрязнения по Cu, Pb, Hg, Cd и Zn. Уровни загрязнения донных отложений техногенными радионуклидами 137Cs и 60Co не превышают уровней глобального загрязнения отложений морей северо-запада России.
В Двинском заливе Белого моря аномальные концентрации ряда поллютантов выявлены в районе Северодвинска (Hg, As, Cd), а также в зоне дампинга в районе северо-западной оконечности о-ва Мудьюгский (Hg, Zn, V, Co, Nb, Sc). Результаты радиомониторинга показывают стабильность радиоэкологической обстановки в восточной части Двинского залива в течение ряда лет. В юго-восточной части береговой зоны острова Мудьюгский установлены абразионные процессы опасного уровня, приводящие к разрушению береговых построек.
В Финском заливе выявлены многочисленные зоны интенсивного подводного размыва, приуроченные к подводным поднятиям. На западном склоне Кургальского рифа установлена зона предполагаемого подводного оползня, аналогичная выявленным ранее на его восточном склоне. На ключевом участке «северная береговая зона Финского залива в пределах Курортного района» установлены аварийные (размываемые) участки, требующие неотложных мер по берегозащите. На опорных профилях мониторинга выявлено активное отступание абразионного уступа. В районе пос. Большая Ижора средняя скорость отступания берега в 2013-2015 гг. достигает 2-3 м/год. Техногенные нарушения геологической среды фиксируется в устье реки Черная, где производятся дноуглубительные работы. В западной части пос. Большая Ижора на побережье зафиксирована несанкционированная выемка пляжевого песка с образованием выровненной площадки частично затопленной водой, что опасно с точки зрения нарушения баланса наносов. Интенсивная экзогенная динамика выявлена в береговой зоне Ермиловского залива. В Невской губе в 2015 г. установлено загрязнение донных отложений тяжелыми металлами в районе свалок Канонерского и Васильевского островов, а также в Малой и Средней Невках. Загрязнены тяжелыми металлами и нефтепродуктами донные отложения р.Красненькой. В проливе Бьеркезунд (район нефтеналивного терминала «Приморск») загрязнения нефтепродуктами донных осадков не зафиксировано. Сопоставляя данные 2015 г. с полученными ранее результатами можно констатировать, что концентрация нефтепродуктов в донных осадках пролива стабильна или даже имеет тенденцию к понижению. В седиментационном бассейне пролива Бьеркезунд выделено несколько станций с аномальными, соответствующими значимому уровню загрязнения, концентрациями Co, Ni, Cu, Pb, Zn, Cr в донных осадках. На ключевом участке «Выборгский залив» в пределах района экспериментальной добычи железомарганцевых конкреций (ЖМК) установлено, что вследствие изменения условий седиментации после техногенного нарушения геологической среды, оставшиеся ЖМК растворяются с переходом части металлов в мобильное состояние и их селективным выносом. ЖМК не выбранные при добыче, в настоящий момент являются активным источником вторичного загрязнения. Результаты литогеохимического мониторинга показали, что в целом с момента окончания масштабных дноуглубительных работ в Невской губе в 2008 году, на востоке Финского залива установился устойчивый режим с низкими концентрациями тяжелых металлов и нефтепродуктов. В восточной части Финского залива фиксируется также снижение активности 137Cs.
В береговой зоне юго-восточной Балтики (Калининградская область) активны экзогенные геологические процессы. На большинстве участков «Северного побережья Самбийского полуострова», выявленных ранее в качестве аварийных, предаварийных и опасных, продолжают прослеживаться негативные тенденции развития береговой зоны в районах наибольшего хозяйственного освоения, что обуславливает повышенную степень геологической опасности (рис. 2). Совокупность данных геофизического профилирования в 2015 г. подтвердила дефицит песчаного материала на всем ключевом участке «Северное побережье Самбийского полуострова», что обуславливает невозможность естественного восстановления пляжей побережья Светлогорских курортов.
Ключевой участок «Западное побережье Самбийского полуострова» в 2015 г. характеризовался масштабным техногенным вмешательством, связанным с разработками новых карьеров по добыче янтаря, в том числе непосредственно выходящих в береговую зону. В результате следует ожидать увеличения поступления осадочного материала в береговую зону, что, вероятно, приведет к наращиванию пляжей на прилегающих участках берега. При этом локально наблюдаются активные абразионные процессы, которые представляют определённую опасность, в частности для очистных сооружений пос. Янтарный. Подтверждены многочисленные локальные, не всегда повторяющиеся, аномалии концентраций Cr в донных осадках, соответствующие степени загрязнения от II класса (умеренное) до V класса (очень большое). На глубоководных станциях опробования установлены высокие уровни загрязнения донных осадков по ряду металлов. Активность 137Cs относительно высока на станциях, расположенных в наиболее глубоководной зоне в области распространения алевропелитовых осадков. Начиная с 2013 года, на части станций (Д6-22, Д6-23) отмечается тенденция увеличения активности 137Cs в осадках. Максимум удельной активности отмечен в 2014 году.
3. Актуализирована региональная и детальная оценка состояния недр и развития опасных геологических процессов в пределах прибрежно-шельфовой зоны Баренцева, Белого и Балтийского морей, которая основывалась как на сборе, анализе и обобщении сведений из доступных опубликованных и фондовых материалов, так и на конкретных результатах проведения работ в рамках объекта. Составлен комплект дежурных карт прибрежно-шельфовых зон Баренцева, Белого и Балтийского морей в масштабе 1:1 000 000. В комплект входят: карты фактического материала, литологические карты поверхности морского дна, геоморфологические карты, карты инженерно-геологического районирования, карты донных отложений и основных гидро- и литодинамических процессов, геохимические карты, сейсмотектонические карты, карты проявлений эндогенной геодинамики на структурно-тектонической основе; карты типизации и динамики (под влиянием экзогенных и эндогенных геологических процессов) береговой зоны; моноэлементные карты-схемы содержания элементов и соединений в донных осадках; карты подводной разгрузки подземных вод; карты техногенных нарушений донной геологической среды прибрежно-шельфовой зоны; сводные карты оценки состояния недр с выделением проявлений опасных геологических процессов (ОГП) и техногенной нагрузки прибрежно-шельфовой зоны. Построение и актуализация карт, в значительной мере, базируются на авторских материалах ФГУП «ВСЕГЕИ» и ОАО «Севморгео», но в тоже время компилируют опубликованные и фондовые данные, включая картографические материалы ОАО «МАГЭ», ФГУП «ВНИИОкеангеология», Атлантического отделения института океанологии РАН и др. По данным, полученным в ходе мониторинга, к картам комплекта дежурных карт прилагаются карты-врезки масштаба 1:200 000 и крупнее, иллюстрирующие проявления и развитие опасных геологических процессов и явлений в Двинском заливе (Белое море), Кольском заливе (Баренцево море), Финском заливе (в том числе участков "Выборгский залив" и "Невская губа") (рис. 3) и "Калининградского шельфа" Балтийского моря.
4. Составлен аналитический обзор по материалам государственного мониторинга состояния недр, полученных в период с 2005 г. по 2015 г. в прибрежно-шельфовой зоне Белого, Баренцева и Балтийского морей, с оценкой изменения состояния недр за этот период, включающий рекомендации и предложения по дальнейшему ведению мониторинга геологической среды и выявлению участков развития опасных геологических процессов.
Внедрение результатов и направления возможного продолжения работ
Продолжение мониторинга состояния недр (геологической среды) в пределах контрольных полигонов прибрежно-шельфовой зоны Балтийского, Белого и Баренцева морей позволило проследить и уточнить основные тенденции развития экзогенной и техногенной геодинамики. Следует отметить, что ключевые участки контрольных полигонов характеризуются собственной спецификой развития геологической среды и существенными различиями в активности проявления процессов ее трансформирующих.
На ряде ключевых участков основные факторы нарушения геологической среды являются результатом естественного геологического развития или определяются его аномальными проявлениями геоморфологического, седиментологического, структурного и тектонического характера. Повсеместно фиксируются проявления экзогенной геодинамики в виде абразионных (размывных), гравитационных, эрозионных, аккумулятивных и эоловых процессов наряду с климатическими и гидродинамическими факторами. Особую роль играют процессы техногенного воздействия в условиях освоенной береговой зоны, где они приводят, зачастую, к кардинальным нарушениям геологической среды вплоть до проявления геологических опасностей с возникновением высокой степени геологического риска. На некоторых из них, основным дестабилизирующим фактором являются процессы волнового воздействия (абразия, размыв, заносимость). На других на первый план выходят процессы изменения геологической среды под действием антропогенного фактора (загрязнение, дампинг, подводные свалки, дноуглубительные работы, намыв новых береговых территорий и т.д.). Выделяются участки, характеризующиеся специфическими геологическими процессами (образование покмарков, формирование природных геохимических аномалий, подводные гравитационные процессы, глинистое диапирообразование, неотектонические процессы и т.д.).
В связи с этим динамика развития геологической среды крайне разнообразна в своем проявлении. Если на некоторых участках процессы могут считаться стремительными с геологической точки зрения, на других они заторможены. Соответственно требуется дифференциации ключевых участков контрольных полигонов по комплексности проведения исследований и повторяемости проведения мониторинговых наблюдений за состоянием недр (геологической среды). Часть участков, таких, как Невская губа, северное побережье Самбийского п-ва и ряд других, по-прежнему требуют проведения ежегодных циклов наблюдений. Другие, прежде всего, в Белом и Баренцевом морях, характеризующиеся относительно ненарушенной с эколого-геологической точки зрения природной средой, могут обследоваться с интервалом до 3 лет. За счет этого возможно расширение количества контрольных полигонов и ключевых участков для более объективной оценки состояния недр прибрежно-шельфовых морей северо-запада России.
По-прежнему осложняющим моментом проведения государственного мониторинга состояния недр прибрежно-шельфовой зоны является отсутствие утвержденной нормативно-методической базы, регламентирующей его организацию и проведение. Не определены достаточность плотности наблюдательной сети, системы ее размещения, глубинности исследований, программы наблюдений (состава, сроков и частоты). В России до сих пор не разработана национальная классификация загрязнения донных осадков, несовершенна терминологическая база мониторинга состояния недр (геологической среды) прибрежно-шельфовой зоны. Соответственно нет и единой методики и статистических характеристик комплексной оценки современного состояния недр. Не определен и не обоснован масштаб, перечень, состав и содержание отчетных картографических материалов. Отсутствует законодательная база и механизм координации работ по мониторингу состояния недр прибрежно-шельфовой (береговой) зоны с другими подсистемами ГМСН (подземные воды, опасные геологические экзогенные и эндогенные процессы) и других мониторинговых подсистем в районе проведения работ.
Следует признать, что проблема геологических опасностей, связанных с аномальной эндогенной, экзогенной и техногенной геодинамикой, применительно к северо-западному региону России, крайне важна, что обусловлено концентрацией от 70 до 30% населения в береговой зоне и активным освоением дна прибрежных акваторий. В то же время, очевидно, что в настоящий момент даже теоретически для прибрежно-шельфовых зон не разработаны механизмы определения геологического риска, уязвимости и ущерба. Разработка таких механизмов на терминологическом, понятийном и законодательном уровнях, требует выполнения специальных НИР с привлечением ведущих специалистов отрасли в области экологической и морской геологии.
В этой связи выполненную работу следует рассматривать, как этап систематических исследований по Программе Государственного мониторинга состояния недр (геологической среды) прибрежно-шельфовой (береговой) зоны с соблюдением его режима и регламента на современной организационно-методической и технологической (технической) базе. Не менее очевидна постановка вопроса о прямой и непосредственной связи контрольных полигонов мониторинга с наиболее освоенными или конкретно планируемыми для освоения участками прибрежно-шельфовой (береговой) зоны. При любом развитии событий не вызывает сомнения приоритет береговой зоны, как первоочередный объект организации и проведения Государственного мониторинга состояния недр (состояния геологической среды) с учетом того, что части так называемого «прибрежного шельфа» по определению входит в состав береговой зоны на большой, а иногда огромной площади, например в условиях западной Арктики.
Работы по Государственному мониторингу состояния недр прибрежно-шельфовой зоны целесообразно продолжать, прежде всего, на первоочередных площадях активного современного всестороннего освоения. Для усовершенствования информационной функции мониторинга и оперативности использования данных следует вернуться к идее создания геологической информационно-аналитической системы (ГИАС) на базе интернет-технологий, доступной для широкого круга пользователей. Это позволит уйти от дублирования работ, выполняемых различными ведомствами в режиме мониторинга, что, несомненно, приведет к экономии государственных и частных средств. Необходима постановка НИР по созданию пакета инструктивно-методических документов в отношении режима и регламента мониторинга недр прибрежно-шельфовой зоны с привлечением ведущих специалистов отрасли в области экологической геологии.
Эффективность выполненных работ:
В режиме выполняемого мониторинга получены актуальные данные о потенциально и реально опасных геологических экзогенных, эндогенных и техногенных процессах в пределах ключевых участков контрольных полигонов прибрежно-шельфовой зоны Балтийского, Белого и Баренцева морей. Сочетание морских и береговых работ обеспечило выявление причин возникновения напряженных ситуаций на площадях мониторинга, что позволяет экстраполировать полученные заключения на более широкие области прибрежно-шельфовой зоны Баренцева, Белого и Балтийского морей. Эти данные послужат обеспечению рационального и безопасного использования геологической среды (недр) прибрежно-шельфовой зоны и принятия управленческих решений в сфере пространственного территориального и акваториального планирования. В прибрежно-шельфовой зоне Российской части Балтийского моря (восточная часть Финского залива и Калининградский шельф) наблюдались в режиме мониторинга участки, приуроченные к зонам активных экзогенных геологических процессов, в основном имеющих естественную природу, но зачастую провоцируемых и повышенной антропогенной активностью, что особенно четко проявляется в восточной части Финского залива и на западном побережье Самбийского п-ва (рис. 4).
По результатам оперативных обследований дана оценка факторов, способствующих активизации опасных геологических процессов в районах их возникновения, и прогноз изменения состояния геологической среды. В отдельных районах (Кольский залив Баренцева моря и Невская губа) приоритетным было отслеживание динамики изменения эколого-геологической обстановки в связи с продолжающимся техногенным загрязнением донных отложений и вод, а также другими нарушениями геологической среды (фарватеры, дампинг, образование новых территорий). Эндогенная составляющая геологических процессов проявлена в Двинском заливе Белого моря. Кроме того, в кутовой части Двинского залива прослежена активная литодинамика и морфодинамика. В ряде случаев даны рекомендации по улучшению состояния геологической среды.
Эффективность выполненных работ во многом определяется информационной доступностью результатов исследований в рамках мониторинга. Для широкого распространения данных, полученных в рамках объекта, подготовлен «Информационный бюллетень о состоянии геологической среды прибрежно-шельфовых зон Баренцева, Белого и Балтийского морей в 2015 году», включающий сведения о характере развития опасных экзогенных, техногенных и эндогенных геологических процессов.
Намечены приоритетные направления дальнейших мониторинговых работ для обеспечения рационального и безопасного использования геологической среды прибрежно-шельфовой зоны Балтийского, Белого и Баренцева морей на основе изучения ее состояния и прогнозирования опасных геологических процессов.
