CC BY
171
УДК 504,054,001,5
И. М. Ефремкин, М. А. Холмянский, П. С. Зеленковский
геоэкологическая характеристика
южной части Баренцева моря (долгинская площадь)
введение. Нефтяное месторождение Долгинское расположено на шельфе юговосточной мелководной части Печорского моря в 90 км от ближайшего берега и в 120 км к северо-западу от пос. Варандей Ненецкого автономного округа Архангельской области. Глубина моря в пределах участка составляет 19-24 м. Плотность ресурсов по результатам прогнозных оценок солставляет около 100 тыс. т/км2.
В тектоническом отношении месторождение относится к акваториальной части вала Сорокина на продолжении Варандей-Адзьвинской структурной зоны Печорской синеклизы. Нефтеносная площадь, объединяющая Северо- и Южно-Долгинские антиклинальные поднятия, имеет примерное соотношение осей 5:1.
Коллекторы порового и порово-трещинного типов характеризуются невысокой пористостью: в среднем, открытая пористость известняков Долгинского месторождения составляет 3,8 % (верхний карбон) и 24,5 % (нижняя пермь). Нефть плотностью 0,9078 г/см3 по компонентному составу малопарафиновая (0,14 мас. %), смолистая (9,96 мас. %), сернистая (1,89 мас. %).
В различные годы на лицензионной площади отбирались пробы на комплексные исследования, результаты которых использованы при составлении геоэкологического паспорта. Опробование и анализ выполнялись сотрудниками ПНИРО, ВНИИОкеангео-логия, СЗ НИИ «Наследие», СПб Центра инновационных технологий.
Анализ полей температуры и солености показывает, что участок Долгинского месторождения является областью взаимодействия различных по происхождению водных масс. В южной части Печорского моря, где расположен лицензионный участок, воды поверхностного слоя хорошо прогреты и распреснены. Температура в верхнем 10-метровом слое составляет 7,0-9,6 °С, а соленость достигает 24,85 %о. На юго-востоке полигона в поверхностных водах отмечается инверсия полей температуры и солености, что, вероятно, связано с пульсациями берегового стока.
Повсеместно наблюдается сезонный слой скачка температуры: максимальный перепад в слое скачка отмечен у южного побережья Печорского моря и достигает 7-8 °С, а модули вертикального градиента превышают 2 °С/м. Галоклин совпадает в пространстве с термоклином; максимальный модуль вертикального градиента солености достигает 1,5—2,0 %о/м. Термоклин и галоклин одновременно являются и границей раздела между прибрежными и морскими водами. Они имеют тенденцию к заглублению в сторону берега. Ниже слоя скачка залегают холодные и относительно соленые воды с температурой —0,5^1,0 °С и соленостью более 33,0 %о. Приток холодных вод осуществляется из Карского моря.
Плотность поверхностных вод изменяется в пределах месторождения в широких пределах: от 1,0185 г/см3 на юго-востоке до 1,0246 г/см3 — на северо-западе.
© И. М. Ефремкин, М. А. Холмянский, П. С. Зеленковский, 2009
В юго-западной части участка плотность вод поверхностного слоя несколько повышена и варьирует в диапазоне 1,0224-1,0237 г/см3.
Фоновые значения коэффициента ослабления света в 2,5-3,0 раза превышают значения для чистой океанической воды. С приближением к южному Печорскому побережью прозрачность вод падает, и на расстоянии менее 50 км от берега коэффициент ослабления света становится выше 1,0 м-1. Прозрачность уменьшается с глубиной, а абсолютный минимум зарегистрирован у дна, где коэффициент ослабления равен 14,21 м-1. Характерной особенностью прибрежной зоны является то, что прозрачность вод в придонных слоях меньше прозрачности поверхностных вод. Граница раздела этих структур совпадает с пикноклином.
Таким образом, на лицензионном участке Долгинского нефтяного месторождения существует местный фронтальный раздел между прогретыми (в летний период), малосолеными и менее прозрачными прибрежными водами и холодными, солеными и более прозрачными водами мористых участков площади. Фронтальным разделом является пикноклин, имеющий тенденцию к заглублению в сторону берега.
Гранулометрический состав поверхностных донных осадков. Донные осадки представлены, главным образом, мелкозернистыми песками со значительной примесью алеврита. Чистые пелитовые осадки практически отсутствуют, примесь пелитового материала в песках иногда достигает 15 %. В мелкозернистых песках нередко встречается галька в количестве до 0,5 %.
Средний состав мелкозернистых песков (без учета галечного материала), развитых в центральной и южной частях лицензионного участка (в %): пески — 77,4; алевриты — 10,6; пелиты — 12,0. Алевриты (в среднем 64 % алевритовых частиц), присутствующие в северной части участка, содержат, в среднем, 20,1 % песка и 15,9 % пелитового материала.
Очень близкий гранулометрический состав имеют мелкозернистые пески. Приведенные данные по гранулометрическому составу донных осадков участка Долгинское свидетельствуют о хорошей сортировке осадочного материала при стабильном гидродинамическом режиме. общее содержание нефтепродуктов в поверхностных донных осадках участка низкое. Сведения о содержании органического вещества в пробах на лицензионной площади и в непосредственной близости от нее приведены в табл. 1.
Ниже приведены физико-механические свойства пылеватых и мелких песков на лицензионном участке Долгинское: влажность 20-34 % (в среднем 25 %); плотность влажного грунта 1,94-2,07 г/см3 (в среднем 2,01 г/см3); плотность сухого грунта 1,45-1,71 г/см3 (в среднем 1,61 г/см3); плотность частиц грунта 2,55-2,79 г/см3 (в среднем 2,67 г/см3); коэффициент пористости 0,49-0,92 (в среднем 0,66).
Мерзлые поддонные породы зафиксированы в скважинах, пробуренных на морских глубинах от 21 до 23 м. В них под немерзлыми песчано-глинистыми отложениями мощностью от 20 до 25 м вскрыты мерзлые пески с прослойками торфа и супеси, прослеженные до глубины 49 м.
Биоразнообразие бентосных сообществ. Надежными показателями антропогенного воздействия на морские экосистемы являются изменения состава и структуры донных сообществ. Приоритет их использования обусловлен тем, что бентос наиболее стабилен во времени, характеризует локальную ситуацию в пространстве и способен представить изменения экосистемы в ретроспективе. Гидробиологические исследования на лицензионном участке Долгинское были проведены в рейсах, организованных
Таблица 1
Содержание органического вещества в донных осадках месторождения долгинское
Содержание в осадке, % Групповой состав OB, %
С карб С орг OB Дл Aai ГК Дл Дш OOB
— 0,05 0,09 < 0,01 < 0,01 - 4,8 1,3 93,9
- 0,08 0,15 < 0,01 < 0,01 - 2,1 0,6 97,3
0,03 0,14 0,25 < 0,01 < 0,01 след. 2,2 1,3 96,5
0,08 0,05 0,09 < 0,01 < 0,01 - 5,1 4,7 90,2
0,03 0,16 0,29 < 0,01 < 0,01 след. 2,1 0,8 97,1
0,02 0,05 0,09 < 0,01 < 0,01 - 4,2 1,2 94,6
Примечание: Скарб — содержание карбонатного углерода (СаСО3); Сорг — содержание органического углерода ; ОВ — содержание органического вещества; Ахл — битумоид А хлроформенный, экстрагируемый хлороформом; Асп — битумоид А спирто-бензольный; ГК — гуминовые кислоты ; ООВ — остальные органические вещества.
ВНИИОкеангеология в 1993, 2000 и 2001 годах и СПб Центром инновационных технологий в 2003 и 2004 годах.
В таксономическом составе донного населения лицензионного участка Долгинское — море зарегистрировано 82 вида беспозвоночных. Из них Coelenterata составляют 7 видов, Nemertini — 1, Polychaeta — 24, Crustacea — 15, Gastropoda — 16, Bivalvia — 12, Echinodermata — 3, Bryozoa — 2 и Tunicata — 2 вида. Наиболее разнообразно представлены многощетинковые черви (Polychaeta), в то время как наибольший вклад в биомассу вносят двустворчатые моллюски (Bivalvia).
Лицензионная площадь попадает в зону распространенного в Печорском море сообщества двустворчатых моллюсков Serripes groenlandicus + Ciliatocardium ciliatum. Суммарная биомасса макробентоса в сообществе в целом по Печорскому морю колеблется от 14,6 до 1177 г/м2, составляя в среднем 248 г/м2. В районе лицензионного участка суммарная биомасса бентоса несколько ниже средних значений по Печорскому морю (табл. 2). На лицензионном участке по биомассе доминирует двустворчатый моллюск S. groenlandicus, а по численности и частоте встречаемости — офиура Stegophiura nodosa.
Статистический анализ данных по всему Печорскому морю свидетельствует о достоверном снижении биомассы бентоса в период с 1993 по 2000 г. На лицензионном участке, в среднем, отмечается двукратное снижении биомассы. Видовой состав и соотношение в пробах организмов с различными экологическими характеристиками существенных изменений не претерпели (статистически достоверные различия в структуре сообществ по критерию Уилкок-сона отсутствовали). Большое число видов, указанное по сборам 2000 г., связано с более детальным таксономическим определением (в дальнейшем описание таксономического состава бентоса приводится по данным 2000 г. в табл. 3).
Таблица 2
Количественные характеристики макробентоса по лицензионному участку долгинское, полученные в разные годы наблюдений
Параметры Годы исследований
1993 2000 2001
Число видов Численность, экз/м2 Биомасса, г/м2 37 214 138,2 S2 587 70,8 45 395 103,7
Средняя биомасса, численность и частота встречаемости видов макробентоса, обнаруженных на лицензионном участке долгинское — море в 2000 г.
№ Bиды, группы Биомасса, г/м2 Численность, экз/м2 Частота встречаемости, %
1 2 3 4 5
Coelenterata
1 Actiniaria var. 0,2 2 17
2 Companularia sp. + 0,1 5
3 Gonotherae lovenii 0,01 0,2 17
4 Hydrallmania falcate + 0,1 5
5 Hydroidea var. + 0,1 5
б Laphoeina maxima 0,5 0,1 5
7 Paraedwardsia sp. 0,6 0,5 5
S Sertularia sp. 0,01 0,1 5
Nemertini
9 Cerebratulus barentsi 0,04 0,3 5
10 Nemertini var. 0,1 2 17
11 Priapulus caudatus 0,04 1 5
Polycheata
12 Ampharetidae var. 0,05 5 2S
13 Anaitides groenlandicus 0,04 0,5 5
14 Anaitides sp. 0,01 4 17
15 Aricidea sp. + 0,5 5
1б Artacama proboscidea 0,2 0,5 5
17 Cirratulidea var. 0,2 13 55
1S Diplocirrus sp. 0,04 1 5
19 Lumbriconereis fragilis 0,4 1 И
20 Lumbriconereis sp. 0,6 0,5 5
21 Maldane sarsi 0,5 24 44
22 Maldanidae var. 0,1 1 11
23 Micronephthis minuta 0,01 4 17
24 Myriochele sp. 0,3 3б 33
25 Nephthis longosetosa 0,2 1 11
2б Nephthis sp. 0,2 2 17
27 Ophelia limacine 0,03 2 22
2S Owenia fusiformis 0,03 1 11
29 Oweniidae var. 0,5 2бб 55
30 Paraonidae var. + 0,5 5
31 Pectinaria Hyperborea 0,3 3 11
32 Phyllodocidea var. 0,4 5 44
1
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
2
Praxillela praetermisa
0,6
15,5
11
Rhodine sp.
0,04
17
Scoloplos armiger
0,8
35,5
289
Spionidea var.
0,1
5,5
28
Terebellidea var.
0,01
0,8
Terebellides stroemi
0,5
17
Travisia forbesii
0,8
44
Crustacea
Ampelisca macrocephala
0,3
12
67
Byblis gaimardi
0,01
0,5
Calanoida var.
0,8
11
Diastylis sp.
0,3
17,5
72
Ischirocerus sp.
0,01
11
Neopleustes assimilis
0,01
0,8
11
Pontoporeia femorata
0, 1
22
Protomedeia fasciata
0,02
17
Rostroculodes schneideri
0,0 1
17
Rostroculodes vibei
0,01
0,8
11
Gastropoda
Boreothrophon sp.
0,01
0,3
Buccinum sp.
0,2
0,3
Cinguls sp.
0,01
0,3
Cryptonatica clausa
0,3
39
Cylichna alba
0,1
33
Diaphana sp.
0,3
Lunatia pallida
0,3
Margarita sp.
0,04
22
Nucella sp.
0,04
22
Bivalvia
Astarte crenata
0,1
0,8
Astartidae gen. sp.
1 0,0
28
Ciliatocardium ciliatum
8,6
0,8
11
Crenella decussate
0,01
0,3
Leionucula bellotii
0,01
39
Liocyma fluctuosa
0,1
17
Macoma calcarea
4,7
55
Mya sp. juv
0,5
11
Mya truncate
0,3
Nuculana pernula
0,01
0,5
3
4
5
4
5
6
6
5
+
1
4
2
2
5
5
5
4
2
5
+
5
+
1
1
5
4
5
3
1
8
+
5
+
5
1 2 3 4 5
69 РаМога glacialis 0,02 0,5 11
70 Serripes groenlandicus 215, 2 33
71 Thyasmdea var. 0,1 8 39
72 Yoldia amigdalea hyperbor 0,4 2 11
Echinodermata
73 Cucumaria calcigera 0,1 0,3 5
74 Stegophiura nodosa 2,7 257 289
75 Thyonidium communis 1 Л 6 39
Bryozoa
76 Alcionidium disciforme 0,4 2 22
77 Bryozoa var. + 0,1 5
78 GemeUaria loricata 0,7 0,1 5
Tunicata
79 Ascidiacea var. 0,04 0,1 11
80 Pelonaja corrugate 0,8 5,5 44
Сумма 45
Примечание: плюсом (+) отмечены виды, дающие незначительный вклад в численность или биомассу.
Сравнительная оценка экологического состояния выполнена на основе АВС-метода, суть которого состоит в прослеживании на графиках хода кривых кумулятивных процентов численности и биомассы макробентоса. Для естественных условий кривая биомассы обычно лежит выше кривой численности. В нарушенных экосистемах наблюдается противоположная картина. По итогам АВС-метода бентос района лицензионного участка в 1993 г. находился в естественных условиях и стрессовых воздействий не испытывал. Однако уже данные 2001 г. свидетельствуют о тенденции к увеличению биомассы и снижению численности макробентоса на лицензионном участке. Средние по участку количественные характеристики макробентоса занимают промежуточное положение между значениями 1993 и 2000 годов.
Колебания биомассы бентоса, аналогичные отмеченным на лицензионном участке Долгинское — море, регистрировались в Баренцевом море и ранее. При анализе данных, полученных различными исследователями с 1920 по 2000 годов, было отмечено сходство количественных характеристик макробентоса в сборах 1920-х-1930-х и 1990-х годов, в то время как значения суммарной биомассы бентоса, полученные в 1960-х годах и в 2000 г., статистически значимо отличались от данных 1920-х-1930-х и 1990-х годов. Динамика морских биологических сообществ, их качественных и количественных характеристик может обуславливаться как природными факторами (климатическими изменениями, природными флуктуациями численности популяций, геохимическими процессами), так и антропогенными воздействиями. В рассматриваемом регионе многолетние (статистически значимые) колебания основных показателей состояния донных сообществ также могут быть вызваны различными причинами. В частности, снижение биомассы бентоса Печорского моря в конце 1960-х годов рядом специалистов связывается с долговременным потеплением, отрицательно сказавшемся на арктическо-бореальных видах, создающих
основу донного населения Баренцева моря. Возможно, что снижение биомассы бентоса в 2000 г. вызвано именно такого рода потеплением. С другой стороны, станции с максимальным снижением биомассы расположены в районе, подверженном влиянию стока р. Печоры, которое увеличивается в более теплые годы. Возможной причиной многолетних изменений в бентосе могут быть также циклические биологические процессы. Отмеченная в районе лицензионного участка Долгинское тенденция к повышению биомассы свидетельствует в пользу такой цикличности.
Независимо от того, вызваны ли описанные выше изменения бентосных сообществ Печорского моря климатическими колебаниями (либо любыми иными внешними факторами), популяционными механизмами саморегуляции или другими причинами, при проведении экологического мониторинга необходимо учитывать такого рода флуктуации. Приведенные данные о состоянии бентосных сообществ за последнее десятилетие могут рассматриваться как основа для мониторинга экологического состояния лицензионных участков при освоении месторождений.
Лицензионный участок располагается, как указывалось выше, на юге Печорского моря в его прибрежной части к северо-востоку от Печорской губы. Печороморская подводная равнина, занимающая основную часть шельфа Печорского моря, ступенями очень полого погружается от береговой черты в северном направлении к Южно-Новоземельскому желобу. С запада она ограничена поднятием о. Колгуев, на востоке — поднятием о. Вайгач, а на северо-востоке — седловиной Карских Ворот, которая, в свою очередь, открывается в Восточно-Новоземельский желоб Карского моря. Наиболее мелководный район с глубинами до 60 м расположен между о-вами Колгуев и Вайгач.
Оценка морфолитодинамических условий накопления загрязняющих веществ в районе лицензионного участка основана на системноморфологическом подходе. Осадки и переносимые вместе с ними загрязняющие вещества могут поступать на Печороморскую равнину различными путями: 1) с течениями, проникающими сюда с запада, 2) с речным стоком и 3) с продуктами разрушения берегов, сложенных легко размываемыми породами. Еще одним местным источником сноса является гряда о. Долгого. Меньшее значение, по-видимому, имеют ледовый разнос и воздушные потоки.
Морское дно в районе лицензионного участка подвержено действию волн, а также приливов и отливов. Активная гидродинамика способствует перераспределению поступающего сюда осадочного материала с последующим выносом тонких фракций и ассоциирующих с ними загрязняющих веществ в более глубоководные районы. Существенную роль в перемещении осадочного материала играют юго-восточные ветви Мурманского течения, приходящие сюда со стороны п-ва Канин и Поморского пролива и распространяющиеся далее на восток в сторону Карских Ворот. Морские воды отличаются резко выраженной стратификацией, причем ветер перемешивает только верхние слои до глубины 10-12 м. Поскольку температура, соленость и динамика вод меняются от сезона к сезону, то площадь разноса осадочного материала будет в значительной степени определяться временем года. Детальные данные о специфике придонных течений в этом районе отсутствуют, однако несомненно, что придонные течения определяются рельефом дна.
Избыток донных осадков выносится с Печороморской равнины в сопредельные районы. При этом нисходящий пассивный гравитационный поток, который ввиду малых уклонов дна имеет подчиненное значение, направлен на север в замкнутый Южно-Новоземельский желоб (конечный депоцентр в геоморфологической ловушке первого рода), а также в промежуточный депоцентр в седловине Карских Ворот. Локальное
развитие оползней и сплывов грунта может иметь место на склонах мелких возвышенностей. Концентрации и движению потоков осадочного вещества в придонном слое способствуют подводные долины и ложбины. В целом, Печороморская равнина в районе рассматриваемого участка лишена заметных осложнений дна, которые могли бы служить ловушками наносов и способствовать созданию устойчивых скоплений загрязняющих веществ. Единственное препятствие на пути движения литодинамических потоков в восточном направлении образует гряда о. Долгого, вследствие чего здесь возможно образование геоморфологической ловушки второго рода.
В пределах лицензионного участка дно моря плоское выровненное, не имеет значительных осложнений. Глубины дна меняются от 15 м на юге до 25 м на севере, дно имеет слабый уклон (около 0,0001) в северо-северо-восточном направлении. К западу и востоку от рассматриваемой площади рельеф дна имеет аналогичный характер, но непосредственно к северу от нее, начиная с глубин около 25 м, уклоны дна увеличиваются до 0,0006. Современные донные осадки, представленные, как отмечалось выше, песками, по-видимому, являются выносами р. Печоры.
В соответствии с общим наклоном дна движение нисходящего литодинамического потока должно осуществляться в сторону пролива Карские Ворота, чему, по-видимому, способствует и сеть подводных долин. Однако ввиду малых уклонов дна роль этой составляющей переноса, скорее всего, является второстепенной. Поскольку поверхностное течение здесь ориентировано в том же направлении, что и нисходящий литодинамический поток, эффект этих двух агентов может суммироваться. Роль придонных течений и морских льдов требует дальнейшего уточнения.
Вследствие незамкнутости седловины Карских Ворот и повышенной гидродинамической активности в ее пределах, седиментационная ловушка в ней, скорее всего, служит промежуточным депоцентром, из которого осадки и поллютанты под действием придонных течений могут выноситься как в Восточно-Новоземельский желоб Карского моря, так и, возможно, в Южно-Новоземельский желоб.
заключение. На основании вышесказанного отметим, что в пределах лицензионного участка Долгинское наблюдается местный фронтальный раздел между прогретыми в летний период, малосолеными и слабо прозрачными прибрежными водами и холодными, солеными и более прозрачными водами мористых участков акватории [1]. Этим разделом является пикноклин, погружающийся в сторону берега. Отмечены поверхностные приливно-отливные течения и юго-восточные ветви Мурманского течения, приходящего с запада акватории [2].
Донные осадки представлены, главным образом, песками мелкозернистыми с заметной примесью алевритового материала. Чистые пелиты практически отсутствуют. Осадочный материал хорошо отсортирован. Преобладающей минеральной ассоциацией является полевошпат-кварцевая. Интенсивное развитие полевошпат-кварцевых песков, обладающих низкой сорбционной емкостью в отношении ряда высокотоксичных тяжелых металлов, малое содержание пелитового материала не способствуют накоплению в донных осадках участка загрязняющих веществ.
Общее содержание нефтепродуктов в поверхностных донных осадках и придонных водах низкое. В непосредственной близости от лицензионного участка (к юго-востоку) отмечается наложение миграционного потока легких углеводородов из нижележащих толщ на естественный геохимический фон.
Гидробиологические наблюдения, проведенные ВНИИОкеангеология в 1993, 2000 и 2001 годах, показали, что в 1993 г. макробентос на лицензионном участке находился
в естественных условиях и стрессовых воздействий не испытывал. Данные 2000 г. свидетельствуют о существенном измельчении бентосных организмов, что привело к снижению их общей биомассы. Однако в 2001 г. наметилась тенденция к увеличению биомассы и снижению численности макробентоса. Причины этих изменений могут быть вызваны как природными факторами, так и циклическими биологическими процессами, которые должны учитываться при дальнейших мониторинговых наблюдениях.
Характер рельефа дна на лицензионном участке определяет перемещение осадочного материала и связанных с ним загрязняющих веществ с Печороморской равнины за его пределы в замкнутый Южно-Новоземельский желоб. В пределах самой Печороморской равнины седиментационные ловушки наносов и связанных с ними поллютантов отсутствуют.
Приведенный фактический материал показывает, что экологическая ситуация в районе лицензионного участка Долгинское на настоящий момент не вызывает серьезных опасений.
Литература
1. Алхименко А. П., Великанов Ю. С., Холмянский М. А. Экологичекая безопасность при освоении нефтегазовых месторождений на шельфе Карского моря. СПб., 2004.
2. Российская Арктика: геологическая история, минерагения, геоэкология. СПб., 2002.
