CC BY
159
УДК 551.351.2 (265.51)
Вестник СПбГУ. Сер. 7. 2013. Вып. 1
В. В. Мотычко, А. Ю. Опекунов, В. М. Константинов, Г. Н. Соколов
МОРФОЛИТОГЕНЕЗ И СОСТАВ ДОННЫХ ОСАДКОВ БАЙДАРАЦКОЙ ГУБЫ
Введение. Байдарацкая губа — один из крупнейших бассейнов эстуарного типа Карского моря. Она представляет собой обширный морской залив, врезанный в материк в направлении с северо-запада на юго-восток на 180 км. Ширина губы меняется от 78 км до 17 км. С востока губа примыкает к полуострову Ямал, где в настоящее время разворачивается масштабное освоение углеводородных ресурсов. По дну Бай-дарацкой губы заканчивается строительство подводного перехода газопровода «Бова-ненково — Ухта». Результаты настоящих исследований могут быть использованы при определении исходного фонового состояния геологической среды Байдарацкой губы и организации мониторинга в связи с активным хозяйственным освоением акватории и прилегающей территории суши.
Акватория губы расположена в арктическом климатическом поясе полярных пустынь и тундр, характеризуясь коротким холодным летом и суровой, продолжительной зимой. Среднегодовая температура в регионе--7°С + -10°С. Максимальная
скорость ветра (до 40 м/с) отмечается зимой и в переходные сезоны, летом средняя скорость ветра снижается до 5-6 м/с. Развитие ветрового волнения ограничено размерами и мелководностью губы. Вероятность волн высотой менее 1 м составляет 60%. Волны высотой 3-5 м наблюдаются только в сентябре-октябре и их вероятность не превышает 3-5%, в исключительных случаях наблюдаются волны до 8 м.
Сгонно-нагонные ветровые течения вызывают резкий и быстрый подъем или спад уровня воды. Влияние этих течений начинается от входа и распространяется по всей губе. Величина максимального прилива в районе пос. Амдерма составляет 0,8-0,9 м, на ямальском берегу — 0,5-0,6 м. Суммарная скорость приливных течений достигает 0,9-1,0 м/с. В губе проходит постоянное течение из Баренцева моря, скорость которого достигает 0,25 м/с. Течение вдоль берега западного Ямала направлено с юга на северо-восток со скоростью до 0,15 м/с. Подъемы уровня воды в губе приводят к изменению водного режима в устьях рек: снижению скорости и смене направления течения, а также к интенсивной аккумуляции осадков. Ледовый покров в губе устойчив в течение 8-10 месяцев. Полностью губа освобождается ото льда к концу второй декады июля [1].
Мотычко Виктор Васильевич — канд. геол.-минер. наук, главный геолог Комплексной партии ВНИИОкеангеология; е-ша1: intervvm@mail.ru
Опекунов Анатолий Юрьевич — д-р геол.-минер. наук, профессор, Санкт-Петербургский государственный университет; е-шак A_opekunov@mail.ru
Константинов Владимир Михайлович — начальник отряда Комплексной партии, ВНИИОкеангеология; е-шак vnii-comp@yandex.ru
Соколов Георгий Николаевич — ведущий инженер Комплексной партии, ВНИИОкеангеология; е^ак vnii-comp@yandex.ru
© В. В. Мотычко, А. Ю. Опекунов, В. М. Константинов, Г. Н. Соколов, 2013
Методика работ. В основу исследований легли данные более 130 станций донного пробоотбора, результаты обследования берегов, а также материалы сеймоаку-стического профилирования, выполненных в рейсах на НИС «Иван Киреев» (2008 г.) и «Иван Петров» (2009 г.) за счет средств федерального бюджета. Сеть пробоотбора в акватории составила 10 х 20 км (рис. 1). Определение вещественного состава осадков проведено в лабораториях ФГУП «ВНИИОкеангеология им. И. С. Грамберга» и ВНИИМетрология им. Д. И. Менделеева. В ходе камеральных работ были рассчитаны статистические параметры содержания тяжелых минералов и химических ингредиентов. По двум выборкам химических компонентов в донных осадках выполнен факторный анализ методом главных компонент.
Результаты и их обсуждение. Берега Байдарацкой губы сложены песчано-глини-стыми морскими отложениями позднего неоплейстоцена и представляют собой последовательное чередование слабоврезанных и широко открытых бухт и выступов берегового контура, образованных приустьевыми дельтами небольших рек, впадающих в губу. Средняя высота береговых уступов — 6-15 м. На восточном берегу наблюдаются участки высотой 30 м и более. В подножии берегового уступа повсеместно развиты неглубокие волноприбойные ниши. Берега обладают высокой льдистостью, меняющейся для разных участков от 10-30 до 70-80%, и включают пластовые и жильные льды. Скорость отступания берегов оценивается разными исследователями в широком диапазоне величин. Это вызвано пространственной и временной изменчивостью процесса разрушения берегов в криолитозоне. К примеру на ямальском побережье скорость отступания берегов, сложенных глинами с прослоями песков, оценивается от 0,4-2,0 до 4,5 м/год (мыс Харасавей), а для песчаных составляет 0,7-0,9 м/год (устье р. Яра-Яха).
В пределах изученного участка губы выделены три основных типа берегов: термо-абразионно-аккумулятивные, абразионные и аккумулятивные.
1. Термоабразионно-аккумулятивные с береговым уступом в многолетнемерзлых породах обычно в основании имеют волноприбойную нишу. Характеризуются преимущественно песчаным (ямальский берег) или узким, односклонным, с поверхности выполненным песчаным и гравийно-песчаным материалом (уральский берег) пляжами. При термоабразии разрушение берегового уступа происходит в основном за счет оттаивания мерзлой породы при воздействии воды и воздуха. Такой тип берега (рис. 2) наблюдался на участке от устья р. Лабияха до устья р. Пекоцяяха (уральское побережье). Это береговой уступ высотой до 3 м и углом склона 60-70°, представленный толщей переслаивающихся суглинков и разнозернистых песков, пронизанных изометрически-клиновидными, субвертикальными жилами льда, перекрытыми маломощной до 0,4-0,5 м толщей оторфованных суглинков и современного торфа. Уступ окаймлен полосой пляжа, сложенного мелкозернистым песком, шириной до 20-25 м и углом склона 5-8о.
2. К чисто абразионному типу можно отнести небольшой участок вблизи устья р. Кара. Он представлен абразионным уступом высотой до 7-8 м, сложенным мелкообломочной брекчией с цементом практически черного цвета. В основании уступа наблюдается сквозная волноприбойная ниша, пляж отсутствует (рис. 3).
3. Аккумулятивные берега представлены четырьмя подтипами. Аккумулятивные с отмершим или отмирающим клифом и окаймленные береговой террасой (рис. 4). Этот подтип наблюдается на уральском побережье на участке маячный знак Вылкин
Высота прилива, м
Г^П
"Ямал-Центр'
Рис. 1. Карта донных осадков и типов берегов Байдарацкой губы.
Рис. 2. Схематический разрез берега и прибрежного мелководья термоабразионно-аккумулятивного типа.
Рис. 3. Схематический разрез берега и прибрежного мелководья абразионного типа.
Рис. 4. Схематический разрез берега с отмершим клифом аккумулятивного типа.
Нос — лайда р. Мерзлая. Второй подтип берегов — выровненные с примкнувшей аккумулятивной террасой — распространен в равной степени на уральском и ямальском побережьях губы, а также на морском побережье островов. Дельтовые (лайдо-вые) берега имеют место лишь в устьях немногочисленных крупных и средних рек. Последний подтип — лагунно-бухтовые отмелые — формируется в многочисленных заливах и на окаймляющих их островах. Все аккумулятивные берега обычно сложены песчаным материалом. Их основными элементами являются надводные террасы высотой до 2-5 м, широкие песчаные пляжи, подводный песчаный береговой склон,
осложненный вдольбереговыми валами, волноприбойными косами и аккумулятивными стрелками.
Аккумулятивные берега преобладают на западном побережье от острова Тораса-вей к юго-востоку. Средние уклоны подводного берегового склона составляют 0,0010,002°. Вдольбереговые потоки волновой энергии, направленные на юг, во многих местах разорваны участками дивергенции, конвергенции или двусторонней миграцией наносов.
На восточном побережье от мыса Харасавей на юг тянется низкий, плоский, сла-борасчлененный аккумулятивный берег с отмершим клифом, окаймленный широкими пляжами и осушками и осложненный дельтами рек Муртыяха и Нябыяха. Мыс Харасавей представлен косой, от которой на юг идут аккумулятивные острова — Шараповы Кошки, образующие с побережьем залив Шарапов Шар. Формирование в заливе материкового берега высотой до 30 м обусловлено термоабразионными процессами. В районе мыса Марре-Сале внешний край выступа берега выровнен интенсивной абразией, а к югу от него образовалась цепь аккумулятивных песчаных островов — Марресальские Кошки.
В кутовой части губы на 150 км тянется лайдовый (лагунно-бухтовый) берег, формирующийся за счет нагонов и сгонов. Здесь отсутствуют абразионные уступы, волновые береговые аккумулятивные формы, а сама береговая линия не выражена. У западного берега протяженность термоабразионных и аккумулятивных участков примерно одинакова. Последние представлены выровненными аккумулятивными предустьевы-ми выступами и волноприбойными косами. За исключением абразионных участков, западные берега более устойчивы, по сравнению с восточным побережьем.
Состав донных отложений изученной части акватории формируется под воздействием вещественного и динамического факторов. Основным источником осадочного материала являются размываемые на ямальском и уральском побережьях губы четвертичные многолетнемерзлые породы. Объем аллювиального материала, поступающего в акваторию, незначителен из-за отсутствия крупных рек.
Гранулометрический состав донных отложений представлен песчаными, алевритовыми и пелитовыми фракциями в разных сочетаниях. В Байдарацкой губе преимущественно встречаются четыре основных гранулометрических типа осадков, среди которых преобладают мелкозернистые пески (табл. 1). Особенностью губы является выраженное доминирование процессов механической дифференциации, что отражается в постепенном уменьшении размера частиц осадка с глубиной и удаленностью от береговой линии. На мелководье до глубин 20-25 м встречаются песчаные и крупноалевритовые отложения, глубже до 40-45 м преобладают мелкие алевриты, в северной (наиболее глубоководной) и южной частях губы зафиксированы два поля пелитовых осадков (см. рис. 1).
Таблица 1. Распространенность различных типов донных осадков в Байдарацкой губе
Типы осадков Мелкозернистые Крупные Мелкие Пелиты Всего
пески алевриты алевриты
Площадь, км2 10071 3050 8219 7799 29139
% от общей площади 34,5 11 28 26,5 100
Пелитовая фракция (менее 0,01 мм) осадков, основной формой переноса которой является взвешенная, наиболее динамична. Глинистые минералы и органическое вещество адсорбируют из воды химические элементы и соединения, в том числе загрязняющие вещества. Поэтому распределение пелитов по площади иллюстрирует не только обстановку осадконакопления — размыв, транзит и аккумуляцию, но и участки потенциального накопления поллютантов. Минимальное содержание пелитов (менее 20%) наблюдается в прибрежных, гидродинамически активных зонах распространения мелкозернистых песков и крупных алевритов (рис. 5). Максимальные концентрации (более 50%) установлены на двух батиметрических уровнях в южной и северной акваториях губы. Первый с глубиной 15-25 м — небольшое по площади поле (около 1200 км2), находящееся в закрытой от северных ветров южной части губы. Содержание пелитовой фракции здесь не превышает 65%, а сопутствующая фракция представлена мелкозернистыми песками. Второй уровень с глубинами более 40-50 м — крупное поле (около 4000 км2) в северной глубоководной части района работ. До изобаты 100 м осадки характеризуются относительно высоким (до 30%) содержанием алевро-песчаных фракций, глубже залегают чистые пелиты (содержание от 80 до 92%). Из-за крайней мелководности (глубины менее 1 м) не были опробованы крупные заливы на ямальском берегу — Мутный и Шарапов Шар, общая площадь которых составляет около 3 тыс. км2. Однако их изолированность от остальной части акватории
66°00' 68°00'
Рис. 5. Содержание пелитовой фракции в донных осадках Байда-рацкой губы.
и низкая активность динамики среды указывают на возможность накопления здесь алевро-пелитовых фракций, а с ними и загрязняющих веществ.
Исследования термического режима придонных вод (по результатам зондирования) и донных отложений (на борту судна) показали общее уменьшение температуры с увеличением глубины. В самой северной части участка, на глубинах более 100 м, встречены придонные воды и отложения с отрицательными температурами (до -2 °С), в южной части акватории зафиксированы донные осадки и придонные воды с температурой +6 °С и более.
Минералы легкой фракции песков и крупных алевритов представлены кварцем и полевыми шпатами. Выход тяжелых минералов в проанализированных пробах меняется в широких пределах — от 0,7 до 10,9% объема крупноалевритовой фракции. В группе тяжелых минералов преобладают черные рудные, которые составляют до 60% тяжелой фракции (табл. 2). Далее по убывающей в составе минералов следуют группа эпидот-цоизита, роговая обманка, циркон, гранат и моноклинные пироксены. На долю всех остальных приходится, как правило, менее 10% от общего содержания. В отличие от Обской губы [2], в отложениях Байдарацкой практически отсутствуют (0-0,6%) гидроокислы железа, что вызвано большей соленостью вод и нахождением железа в составе растворенных комплексов. И максимальные, и минимальные содержания черных рудных минералов обнаружены на мелководье ямальского берега: первые — в районе Шараповых Кошек, а вторые — на участке Марресаля. Промежуточные значения наблюдаются со стороны уральского берега.
Табпица 2. Содержание ведущих тяжелых минералов в крупноалевритовой фракции
донных осадков (в %)
Статистические характеристики Тяжелые минералы Выход тяжелой фракции
Черные рудные Моноклинные пироксены Роговая обманка Группа эпидот-цоизита Гранат Циркон
Среднее 40,7 7,5 14,1 14,5 6,0 9,5 4,3
Стандартное отклонение 11,7 3,0 6,4 6,3 2,6 3,1 3,5
Минимальное 22,0 3,3 4,6 4,6 2,4 4,9 0,6
Максимальное 60,0 15,0 23,4 24,8 10,4 15,1 10,9
Анализ распределения тяжелых минералов в осадках губы позволяет условно выделить три терригенно-минералогические провинции (в скобках — среднее содержание в %):
— уральский участок: черные рудные (48,3), циркон (11,4), роговая обманка (8,9), группа эпидот-цоизита (8,8);
— участок Марресаля: черные рудные (35,9), роговая обманка (18,6), группа эпи-дот-цоизита (18), циркон (6,2);
— Шараповы Кошки: черные рудные (53,2), циркон (11,2), группа эпидот-цоизита (9,4), роговая обманка (7,7).
Содержание и состав тяжелых минералов на первом и последнем участках практически идентичны, незначительные изменения фиксируются лишь в пределах Мар-ресаля. Все это свидетельствует о единых условиях формирования минералогического
состава неоплейстоценовых отложений, являющихся основным источником материала в современных осадках губы. Существующие отличия объясняются, в первую очередь, активностью процессов механической дифференциации, что подтверждается медианным размером частиц осадка на рассматриваемых участках. Если средний размер проанализированных проб в уральской и Шараповской провинциях составляет 0,12 мм, то в районе Марресаля он заметно меньше — 0,08 мм. Именно снижение динамики среды приводит к уменьшению относительного содержания тяжелых за счет роста концентрации более легких минералов.
Донные отложения Байдарацкой губы проанализированы на широкий спектр химических веществ, поступление которых может быть вызвано как природными, так и антропогенными причинами. В этот перечень вошли металлы Cd, Сг, С^ Fe, Вa, Мп, N1, РЬ, V, Zn), Аб, органические соединения, а также радионуклиды.
Перед статистической обработкой данных по содержанию микроэлементов был выполнен разведочный анализ, имевший целью установить соответствие распределения случайных величин в исходных выборках нормальному закону. Анализ базировался на использовании двух критериев соответствия, применяемых в геохимии [3]:
— критерий 1: A/л/6/N <3,
где А — асимметрия кривой распределения, N — количество проб;
— критерий 2: E/424/N < 3,
где Е — эксцесс кривой распределения.
Расчеты показали соответствие распределения Аб, Ba, Fe и Zn указанным критериям, что не противоречит нормальному закону распределения массивов данных этих элементов. Cd, Сг, Щ, Мп, М, РЬ и V близки логарифмически нормальному распределению, а после удаления из выборок аномальных концентраций (С > 2S) распределение случайных величин этих металлов стало соответствовать указанным выше критериям. Исключение составила С^ содержание которой противоречит гипотезе как о нормальном, так и логнормальном распределении даже после исключения аномальных концентраций. Результаты статистической обработки данных по трем выборкам приведены в табл. 3.
Сравнение средних содержаний металлов в донных осадках Байдарацкой губы с Обской [2] и Западно-Арктическим шельфом [4] свидетельствует о близости этих показателей между собой. Исключение составляет медь, концентрация которой в 3-4 раза превышает показатели в Обской губе. Характер распределения металла и положение аномалий (660 и 330 мг/кг) показывают, что максимальные концентрации приурочены к центральным и восточным районам участка работ и возможно связаны со строительством газопровода.
Сравнение средних содержаний элементов (при нормальном распределении) в алевропелитах и песках показало, что на уровне достоверности 95% статистически значимые различия выявлены для РЬ, Мп, Fe, V, Cd и Сорг (по критериям Фишера и Стьюдента), а также Аб, № и Zn (по критерию Стьюдента) в пользу тонко-
дисперсных осадков. К такому же выводу приводит анализ моноэлементых карт. Для большинства изученных металлов проявляется четкая тенденция их концентрации в тонкодисперсных осадках северной глубоководной акватории и южной части губы. Различия в содержании ^ и Сг в пелитовых осадках и песках оказались статистически недостоверны. Из изученных элементов только Ba преимущественно накапливается в песчаных осадках прибрежной зоны в составе полевых шпатов.
Таблица 3. Статистические параметры содержания металлов, As и органических компонентов
в донных осадках Байдарацкой губы
Ингредиент Количество проб Среднее Минимальное Максимальное Стандартное отклонение Коэффициент вариации, %
Аз, мг/кг 78 8,8 1 24 5,0 56
Ва, мг/кг 78 667 300 990 134,0 20
С4 мг/кг 78 1,1 0,3 3 0,60 55
Со, мг/кг 78 16 5,0 33 6,5 40
Сг, мг/кг 78 108 34,0 600 71,9 66
Си, мг/кг 78 63 13,0 660 81 128
Бе, % 78 2,24 0,1 6,0 1,57 70
Нд, мкг/кг 57 14,9 2 35 7,99 54
Мп, мг/кг 78 498 220 1400 193 39
N1, мг/кг 78 40 3,0 120 18,4 46
РЬ, мг/кг 78 13 0,5 36 6,7 54
V, мг/кг 78 111 15,0 350 62 56
2п, мг/кг 78 70 7,0 160 33,8 49
Сорг, % 22 0,56 0,4 1,9 0,30 54
ЕАУВ, мг/кг 22 8,70 4,92 12,69 2,29 26
ЕПАУ мкг/кг 8 303 185 567 120 39
ЕПХБ, мкг/кг 29 4,97 1,80 12,30 2,37 48
Фенолы, мг/кг 29 0,38 0,10 0,70 0,16 43
Результаты факторного анализа содержания химических элементов (78 проб) позволяют в структуре I и II факторов выделить три группы элементов: сидерофильную (Со, Fe, Мп, N1, V, Сг), халькофильную (РЬ, С^ Си, Аз) и литофильную, представленную в данном случае только Ва (рис. 6). При этом нужно оговориться, что Zn, являющийся типичным халькофилом, ассоциируется здесь с группой сидерофилов. Важно, что сидерофильные элементы характеризуются высокой степенью корреляции между элементами, в то время как элементы-халькофилы, имея локальную позицию в структуре главных факторов, не образуют парагенезис, т. е. их накопление в осадках не ассоциативно. Последнее крайне нетипично для входящих в эту группу микроэлементов. В структуре компонент по первому фактору сидерофилы противопоставлены барию; во втором факторе ведущую роль играет халькофилы. По пространственному распределению значений факторов можно отметить следующие особенности. Ассоциация сидерофилов формирует геохимическую структуру пелитовых осадков наиболее глубоководной части района исследований. Литофилы, представленные барием, типичны для всего спектра осадков (от пелитов до песков) и отражают особенности дифференциации материала по всей акватории губы, за исключением северо-западного глубоководного района. Халькофильные элементы характерны для алевритовых осадков дельтовых участков рек в южной и юго-восточной, а также в средней части губы севернее залива Мутный. По соотношению факторов (высокие нагрузки бария
0,5Т
I фактор (38,1%) Ва
-0,5
0
0,5
1,0 II фактор (12,5%)
Гг
♦
Гп
гп
Со
Ав
1 2 3
У-1,01'
Рис. 6. График факторных нагрузок и положительных корреляционных связей микроэлементов донных осадков Байдарац-кой губы.
1-3 — сила корреляционных связей: 1 — слабая (0,3 < г < 0,5); 2 — средняя (0,5 < г < 0,75); 3 — сильная (г > 0,75).
на вторую компоненту) и отсутствию внутренней ассоциативности их накопление в осадках является, в какой-то мере, наложенным процессом на изначально литофиль-ную структуру алевритов этих участков дна. Кроме того, они накапливаются в осадках акваторий, прилегающих к газопроводу. Вероятнее всего такая позиция халькофилов в геохимической структуре осадков обусловлена частично техногенным происхождением элементов в результате прокладки трубопровода и выноса реками (кутовая часть губы), которые дренируют территории, вовлеченные в разработку месторождений нефти и газа. Примечательно, что в структуре главных факторов по элементному составу (так же, как и по минералогии) не проявились различия в геологическом строении западного и восточного побережий губы.
Среди органических соединений проанализированы органический углерод (Сорг), фенолы, хлорорганические соединения (ХОП и ПХБ), низкомолекулярные ароматические (АУВ) и высокомолекулярные полиароматические (ПАУ) углеводороды (см. табл. 3). Все эти группы, за исключением ХОП и ПХБ, относящихся к ксенобиотикам, могут включать в себя вещества как природного, так и техногенного происхождения.
Содержание фенолов в донных отложения Байдарацкой губы выше, чем в Обской [2]. Если в осадках последней фенолы обнаружены лишь в половине образцов и их максимальное значение достигало 0,19 мг/кг, то в донных отложениях Байдарацкой губы среднее содержание фенолов составило 0,38 мг/кг. Эта величина выше, чем в целом на Западно-Арктическом шельфе [4]. Максимальное содержание фенолов (> 0,5 мг/кг) фиксируется в центральной и северной акваториях и не имеет четкой связи с гранулометрическим составом отложений.
Внимание обращает на себя высокое содержание низко- и высокомолекулярных ароматических углеводородов. Их покомпонентный анализ, выполненный в органо-гео-химической лаборатории ВНИИОкеангеология под руководством д-ра геол.-минер. наук Петровой В. И., позволяет сделать вывод о том, что наряду с природной составляющей
в углеводородах присутствует большое количество техногенных компонентов. Работами МАГЭ (устное сообщение) к северо-западу от района исследований выявлены высокие концентрации углеводородов в донных отложениях, простирающиеся до пос. Амдерма. Последний и является, по-видимому, источником загрязнения.
Содержание полихлорбифенилов в донных отложениях Байдарацкой губы гораздо ниже, чем в осадках северной части Обской губы [2], однако оно превышает среднее для Западно-Арктического шельфа [4]. Максимальные концентрации ПХБ (от 8 до 12 мкг/кг) отмечаются в алевро-пелитовых осадках осевой части губы и, вероятно, их появление вызвано строительством газопровода. Содержание хлорорганических пестицидов (группа ДДТ, ГХЦГ и др.) находится ниже порога обнаружения метода (1,0 мкг/кг).
Факторный анализ выборки (26 проб), включающей металлы, фенолы и ПХБ, показал, что I и II факторы по сути дела повторяют главные факторы большой выборки (см. рис. 5). При этом и ПХБ, и фенолы имеют незначимые нагрузки на этот фактор. Характер распределения этих поллютантов в осадках отражает третий фактор (вклад в дисперсию 14%), в котором ассоциация фенол-ПХБ с нагрузками на фактор 0,73 и 0,59 противостоит Ва (-0,73). Положительные значения III фактора установлены в глубоководной северо-западной части губы и вблизи перехода газопровода через губу, что позволяет говорить о накоплении в донных осадках этих акваторий загрязняющих веществ органического происхождения, обусловленном в первом случае влиянием пос. Амдерма (см. выше), во втором — строительством подводного перехода.
Таким образом, полученные материалы свидетельствуют об определенной трансформации геохимической структуры донных осадков губы под влиянием техногенеза. На это указывают характер (не ассоциативное) и участки (в устьях рек и вблизи газопровода) накопления элементов-халькофилов, присутствие в алевритах вблизи газопровода и пелитах глубоководной зоны губы парагенезиса фенол-ПХБ, высокая доля в составе АУВ пелитовых осадков техногенных компонентов. В качестве основных источников загрязнения необходимо выделить нефтегазодобычу на водосборе губы, строительство перехода и инфраструктуру пос. Амдерма. Нарушение природной геохимической ассоциативности в донных осадках, как правило, предваряет рост содержания загрязняющих веществ и является начальным признаком усиления влияния техногенеза [5]. Рост добычи углеводородов на прилегающих к губе территориях и продолжающееся строительство газопровода уже сегодня представляют экологическую угрозу морской среде.
Несмотря на близость Новоземельского ядерного полигона, удельная активность изотопа 137Cs в донных отложениях района работ невысока: средняя активность составляет 1,45 Бк/кг (табл. 4), что ниже, чем в осадках соседних акваторий — Обской губы (2,9 Бк/кг) и Енисейского залива (более 50 Бк/кг) [2]. Общей особенностью распределения радионуклидов является то, что 137Cs и 40K адсорбируются тонкодисперсными осадками, а 232Th и 226Ra больше тяготеют к пескам, что обусловлено составом тяжелых минералов. Повышенная активность 137Cs (от 3,0 до 8,9 Бк/кг) в виде локальных пятен отмечается в алевро-пелитовых осадках приосевой части района работ. Корреляции нуклида с другими веществами не установлено, за исключением слабой связи с Сорг Вероятно, это вызвано поступлением 137Cs в Байдарацкую губу аэротехногенным путем и осаждением на дно в гидродинамически благоприятных обстановках. Об этом в частности свидетельствует высокий коэффициент вариации (146%), указывающий на крайнюю неравномерность распределения цезия в отложениях губы.
Таблица 4. Статистические характеристики удельной активности радионуклидов (Бк/кг) в донных отложениях Байдарацкой губы
Все пробы Алевропелиты Пески
Нуклид п X S V, % п X S V, % п X S V, %
137С8 66 1,45 2,12 146 38 2,11 2,51 119 28 0,56 0,84 149
40К 66 386,1 125,0 32 38 424,2 132,6 31 28 334,3 93,2 28
232и 66 24,52 12,90 53 38 23,92 6,76 28 28 25,32 18,3 72
22^а 66 8,48 7,93 93 38 7,03 6,17 88 28 10,46 9,6 92
Районирование берегов, изучение гидро- и литодинамики, анализ распределения типов донных отложений, их минералогические и геохимические характеристики позволили провести районирование изученной акватории по режиму осадконакопления. Латеральное распределение частиц осадка в бассейне обусловлено особенностями динамики среды осадконакопления. Абразионные участки мелководья приурочены к верхней части подводного берегового склона до глубин 5-7 м и сопряжены с термоабразионными берегами или берегами размыва, которые формируются на ямальском мелководье в зонах дивергенции потока наносов. Из-за отсутствия в песчаных осадках мелководья большого количества пелитовых фракций вероятность аккумуляции здесь загрязняющих веществ невелика. Преобладание ветров северных румбов в безледный период определяет возникновение вдольбереговых потоков наносов в южном и юго-восточном направлениях. При этом песчаные фракции осаждаются в основном в пределах подводного берегового склона, простирающегося до глубин 20 м и более, а также слагают различные надводные и подводные аккумулятивные формы — косы, острова, подводные отмели, гряды и вдольбереговые валы. Последние встречаются почти вдоль всего побережья в верхней части подводного берегового склона на глубинах до 5 м и состоят из отсортированных мелкозернистых песков. Число валов достигает 4-6 в зависимости от типа берега. Песок аккумулируется также в вершине губы, где формируются отмели, косы и осушки.
Алевро-пелитовые частицы мигрируют в составе взвешенного материала в юго-восточном направлении в кутовую часть губы, а оттуда компенсационным течением выносятся обратно — на северо-запад, за пределы подводного берегового склона, где осаждаются в гидродинамически спокойных зонах. Часть алевро-пелитовых частиц аккумулируется в кутовой части, особенно в районе трассы трубопровода (см. рис. 1). Севернее на траверзе острова Торасавей в узкости скорости придонных течений увеличиваются, что предопределяет вынос основной части пелитовой фракции в мористую часть губы с глубинами более 40 метров. Эта акватория — основной депоцентр тонкодисперсного материала в губе. По данным сейсмоакустического профилирования мощность толщи голоценовых (?) отложений достигает здесь 20 метров.
Выводы. Результаты исследований позволяют отметить следующие основные особенности морфолитогенеза в Байдарацкой губе.
1. В пределах изученного участка акватории выделено три основных типа берегов: термоабразионно-аккумулятивные, абразионные и аккумулятивные. Последний тип делится на четыре подтипа: аккумулятивные с отмершим или отмирающим клифом и окаймленные береговой террасой, выровненные берега с примкнувшей аккумулятивной террасой, дельтовые (лайдовые) и лагунно-бухтовые отмелые берега.
2. Основными источниками осадочного материала являются термоабразия и размыв берегов. Гранулометрический состав донных отложений представлен песчаными, алевритовыми и пелитовыми фракциями в разных сочетаниях. В пределах губы выражены процессы механической дифференциации, приводящие к закономерному уменьшению размера частиц осадка с глубиной и удаленностью от берега.
3. Минералы легкой фракции песков и крупных алевритов представлены кварцем, полевыми шпатами и кислыми плагиоклазами. Среди тяжелых минералов преобладают черные рудные, составляющие до 60% всей тяжелой фракции.
4. Распределение химических веществ изучено на основе метода главных компонент факторного анализа. Элементный состав осадков в структуре главных факторов распадается на три группы: сидерофилов, халькофилов и литофилов. Ассоциация си-дерофилов типична для пелитовых осадков наиболее глубоководной части района исследований. Литофилы, представленные барием, характерны для всего спектра отложений (от пелитов до песков) и отражают особенности дифференциации материала на большей части акватории губы. Накопление в осадках (преимущественно в алевритах) халькофилов не ассоциативно.
5. Содержание органических веществ, включая ксенобитики, находится на уровне фоновых значений. Однако в составе АУВ установлены компоненты техногенного происхождения. Активность природных и техногенных радионуклидов соответствует фоновой.
6. Установлено отсутствие различий в минералогическом и химическом составе донных осадков в западной и восточной части губы. Это свидетельствует о единых условиях формирования неоплейстоценовых отложений уральского и ямальского побережий, являющихся в современный период основными источниками осадочного материала.
7. При относительно низких содержаниях в донных осадках потенциальных загрязняющих веществ (тяжелых металлов, поллютантов органического происхождения) в химической структуре отложений отмечается определенная трансформация природных геохимических ассоциаций. Это позволяет говорить о первых признаках загрязнения Байдарацкой губы, которое вызвано хозяйственной деятельностью в пределах водосбора (добыча углеводородов, пос. Амдерма) и непосредственно на акватории (строительство подводного перехода).
Литература
1. Природные условия Байдарацкой губы. Основные результаты исследований для строительства подводного перехода системы магистральных газопроводов Ямал-Центр. М.: ГЕОС, 1997. 432 с.
2. Мотычко В. В., Опекунов А. Ю., Константинов В. М., Андрианова Л. Ф. Основные черты морфолито-генеза в северной части Обской губы // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. 7. 2011. Вып. 1. С. 67-80.
3. Войткевич Г. В., Кокин А. В., Мирошников А. Е., Прохоров В. Г. Справочник по геохимии. М.: Недра, 1990. 480 с.
4. Гуревич В. И. Современный седиментогегез и геоэкология западно-арктического шельфа Евразии. М.: Научный мир, 2002. 135 с.
5. Опекунов А. Ю. Аквальный техноседиментогенез. Труды ВНИИОкеангеология. Т. 208. СПб.: Наука, 2005. 278 с.
Статья поступила в редакцию 9 октября 2012 г.
