ВЕДЕНИЕ НАБЛЮДЕНИЙ, СБОР КАЧЕСТВЕННЫХ И КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СОСТОЯНИЯ НЕДР ПРИБРЕЖНО-ШЕЛЬФОВЫХ ЗОН БЕЛОГО, БАРЕНЦЕВА И БАЛТИЙСКОГО МОРЕЙ

Заказчик: Федеральное государственное бюджетное учреждение «Гидроспецгеология» (ФГБУ «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., вед.н.с., к.г.-м. н.; Дерюгина Н.О., Техн. 1 кат.; Евдокименко А. В., инж., Ковалева О.А., инж. I кат.; Кропачев Ю.П., вед. инж.; Мануйлов С.Ф.,зам.зав.отд.; Неевин И.А., научн.сотр.; Нестерова Е.Н., ст.н.сотр.; Рябчук Д.В., зав.отд., к.г.-м.н.; Прищепенко Д.В., инж.; Сергеев А.Ю., ст.н.сотр.; Спиридонов М.А., главн.н.сотр., д.г.-м.н.; Сукнотова А.Н., техн.

Цель работы: Ведение наблюдений, сбор качественных и количественных показателей состояния недр прибрежно-шельфовых зон Белого, Баренцева и Балтийского морей.

Основные результаты. Работы по своей направленности, в целом, продолжали исследования в рамках Государственного мониторинга состояния недр прибрежно-шельфовой зоны Баренцева, Белого и Балтийского моря. В то же время, из состава работ была исключена оценка техногенного загрязнения донных осадков. Основное внимание было сосредоточено на изучении проявлений опасных и неблагоприятных экзогенных геологических процессов (ЭГП) в субаквальных условиях и в береговой зоне.
Оценка состояния недр (геологической среды) и развития опасных ЭГП была осуществлена на 11 ключевых участках прибрежно-шельфовых зон Баренцева, Белого и Балтийского морей. При работах использовался геолого-геофизический комплекс, включавший: непрерывное сейсмоакустическое профилирование (НСАП), гидролокацию бокового обзора (ГЛБО), георадиолокационное профилирование, подводные видеонаблюдения, донный пробоотбор, береговые маршруты, неглубокое бурение, инструментальное нивелирование, лазерную геодезическую съемку и т.д. Объемы и типы работ определялись по степени изученности конкретных участков, сложности геологического строения, предварительной оценки состояния геологической среды и т.д.
Актуальные данные о развитии опасных ЭГП приведены в Информационном бюллетене о состоянии геологической среды прибрежно-шельфовых зон Баренцева, Белого и Балтийского морей в 2016 году.
Наиболее активные ЭГП наблюдаются в прибрежно-шельфовой зоне Российского сектора юго-восточной Балтики. Вдоль северного побережья Самбийского полуострова выделено шесть участков развития опасных ЭГП, в том числе угрожающих жилым постройкам, сооружениям рекреационной и транспортной инфраструктуры. В ходе работ уточнены границы зон проявления интенсивных склоновых процессов, выявлено положение поверхностей скольжения крупных оползней, проведено ранжирование их по степени активности (Рис. 1). Выделены участки берега, где оползневые процессы в настоящее время не связаны с морской абразией и развиваются в результате ослабления прочности пород за счет переувлажнения атмосферными осадками и подземными водами. В подобных условиях образуются оползни блокового типа со сдвигом пород вниз по склону без значительной деформации.

Рис. 1. Карта-схема проявлений опасных ЭГП на участке «Северное побережье Самбийского полуострова»

В субаквальной части участка выделяются поля распространения грубообломочных отложений, фиксирующих выходы на поверхность дна моренных гряд, что является свидетельством активной придонной литодинамики. Валунные отмостки бронируют нижележащие отложения от дальнейшего размыва, тем самым способствуя усилению дефицита осадочного материала во вдольбереговых потоках наносов. В сочетании с предпринимаемыми мерами берегозащиты и укреплением склонов береговых уступов, что также уменьшает поступление осадочного материала в море, это определяет дальнейшую деградацию пляжей курортов Светлогорска или, по крайней мере, невозможность их восстановления естественным путем.
На Западном побережье Самбийского полуострова также зафиксированы проявления активных опасных ЭГП, включающие оползни, осыпи, овражную эрозию, эрозию временными дождевыми потоками в абразионно-гравитационных уступах высотой до 49 м (Рис.2). На ряде участков (пос.Янтарный, район мыса Песчаный, пос.Донское) ЭГП угрожают жилым строениям и инфраструктуре.

Рис. 2. Развитие склоновых процессов в районе пос. Донское: А – субгоризонтальное залегание горных пород, развитие осыпных процессов; Б – субвертикальное залегание слоев суглинистых моренных отложений в основании склона в пос. Бакалино

Важную роль в литодинамике береговой зоны, и, как следствие, степени интенсивности гравитационных и эрозионных процессов играет техногенез. Например, незаконные миникарьеры в основании абразионного уступа провоцируют разрушение пляжа, подмыв и обрушение уступов. В то же время, сбросы пульпы с Янтарного комбината и размыв техногенных террас являются источниками дополнительного осадочного материала, поступающего во вдольбереговые потоки наносов. В результате естественной дифференциации осадочного материала тонкозернистая составляющая отложений вымывается и уходит на глубину, обуславливая увеличение мутности вод и, возможно, неблагоприятно сказываясь на биоте. Однако, при этом песчаные фракции осадков в результате волновых процессов частично возвращаются на берега, восстанавливая и наращивая не только пляжи Янтарного, но и берега к югу от него, вплоть до Балтийской косы.
Профилирование методом ГЛБО позволило уточнить положение сложенных породами палеогена подводных уступов, маркирующих положение древних береговых линий, выявить площади проявления осыпных и обвальных процессов на этих уступах (Рис. 3), оконтурить площади распространения грубообломочного материала, маркирующего подводные выходы моренных гряд, уточнить распространение техногенных осадков, образованных за счет переотложения осадочного материала конусов выноса пульпы с Янтарного комбината и размываемых техногенных террас.

Рис. 3. Подводные уступы на сонарограмме и проявления осыпных процессов

На морском побережье основания Куршской косы продолжается разрушение авандюн, при этом участки интенсивного размыва изменяют во времени протяженность и расположение, занимая более значительную площадь по сравнению с участками стабилизации. Активность и разнообразие ЭГП в прибрежных частях основания Куршской косы объективно характеризует литологическая карта (Рис. 4).

Рис. 4. Литологическая карта-схема поверхности морского дна на участке «основание Куршской косы»

На участках исследований, расположенных в Финском заливе и его береговой зоне, в 2016 г. выявлена активизация опасных ЭГП, которые локально привели к значительной трансформации берегового профиля, размывам авандюн и повреждению береговой инфраструктуры. Активизация комплекса ЭГП в береговой зоне восточной части Финского залива произошла в результате серии сильных штормов осени 2015 г., происходивших на фоне положительных аномалий температуры, что привело к отсутствию ледяного покрова. Наиболее разрушительным был шторм 5-7 декабря 2015 г., когда берега находились вод воздействием шторма, вызванного циклоном северо-западного направления. Скорость ветра в порывах достигала 23 м/с, а высота волн 3–4 м. Вынос песчаного материала из тыловой части пляжей и подмыв подножия абразионных уступов привели к усилению интенсивности гравитационных процессов. По данным оперативных обследований берегов наиболее значительные разрушения были зафиксированы на берегах западной окраины поселков Комарово (Рис. 5), Репино и Солнечное. Ситуация стабилизировалась к концу декабря после установления устойчивых отрицательных температур, смерзания рыхлых отложений пляжей и формирования ледяного покрова.

Рис. 5. Активный абразионный уступ, сформировавшийся в результате штормов декабря 2015 г. (слева) и продолжение разрушения пляжной инфраструктуры на территории зоны отдыха «Пляжный рай» (справа) (пос. Комарово, фото О.В. Дроня, 29.12.2015)

Геофизическое профилирование (ГЛБО, НСАП) позволило проследить ряд палеодолин и выявить локальные техногенные депрессии глубиной до 3-4 м, образовавшиеся в результате подводной добычи песчаного материала (Рис. 6). Принципиально важным с точки зрения активизации экзогенных геологических процессов в береговой зоне является подводный размыв бровки террас, в том числе спровоцированный техногенной деятельностью.

Рис. 6. Фрагменты профилей НСАП, выполненные в западной части ключевого участка «Северная береговая зона в пределах Курортного района»: а - палеодолина, б – подводные песчаные карьеры

Активными абразионно-гравитационными процессами характеризуется береговая зона в районе поселка и форта Красная горка, где высота уступов, сложенных рыхлыми отложениями (пески, супеси, суглинки) достигает 20-30 м. В данном районе выделяется три участка постоянного проявления осыпных, оползневых и эрозионных процессов. Ряд участков берега находятся в предаварийном состоянии (Рис. 7).

Рис. 7. Трехмерная модель рельефа (а), углы склона по данным лазерной геодезической съемки (б) и фотография обрыва (в) аварийного участка в пос.Красная Горка (Лебяжинское городское поселение) в сентябре 2016 г.

В Копорском заливе продолжилось изучение покмарков, вероятно связанных с разгрузкой подземных вод (Рис. 8). Наличие разновозрастных генераций покмарков указывает на пульсационный характер их возникновения. Механизм формирования покмарков, причины активации и динамика процессов их образования, до конца не выяснены.

Рис. 8. Схема-мозаика ГЛБО ключевого участка «Копорский залив» (2016 г.)

В пределах участка в районе о-ва Гогланд выявлено обширное поле газонасыщенных илов, которые характеризуются «ураганным» выходом метана. Изотопный состав углерода метана (δ13C) для грунтов большинства изученных станций находится в интервале значений (от -60,99 до -76,7), что позволяет выдвинуть предположение низкотемпературном, малоглубинном “биогенном” генезисе газов. С полем газонасыщенных илов связаны, установленные по данным НСАП, просадки поверхности дна, шириной до 120 м и глубиной в центральной части до 4 м.
Основной целью при проведении исследований в Кандалакшском заливе являлось выявление площадей, на которых возможно проявление опасных ЭГП, в первую очередь гравитационных. В глубоководном районе проводилась оценка геолого-геоморфологических условий, при которых возможно возникновение подводных оползней, а именно определение критичных углов склона (Рис. 9), измерение физических и физико-механических свойств донных грунтов, выявление современных разрывных нарушений, с которыми могут быть связаны проявления опасных ЭГП.

Рис. 9. Пример профиля НСАП (Кандалакшский залив) с основными углами склона и местоположением станций отбора грунтов: mH - морские и ледниково-морские осадки, gIIIos – морена последнего оледенения

Физико-механические свойства донных грунтов (ил глинистый) обуславливают их высокую текучесть, что определяет их возможность перемещаться вниз по склону при углах падения более 2,5-5°. Лавинообразные оползневые процессы могут происходить при накоплении критичной мощности грунтов. Триггерами оползней могут служить проявления сейсмической активности и техногенное воздействие (проведении подводных инженерно-технических работ, прокладка подводных коммуникаций и т.д.). Оконтурены также участки активного размыва морского дна (Рис. 10).

Рис. 10. Дно Кандалкшского залива: а – зона седиментации глинистых илов; б – зона активного размыва морского дна

Проявления склоновых (обвальных) и абразионных процессов были выявлены также на других ключевых участках Белого (пролив Великая Салма, побережье г. Кандалакша) (Рис. 11) и Баренцева (губа Териберская) морей.

Рис. 11. Техногенный берег г.Кандалакша, сформированный скоплениями древесины и опилок с активным абразионным уступом и склоновыми процессами

Составлен комплект дежурных карт, отражающих состояние недр прибрежно-шельфовых зон Белого, Баренцева и Балтийского морей масштаба 1:1 000 000 с врезками масштаба 1:200 000 и крупнее, куда входят: тектоническая карта; геоморфологическая карта; карта инженерно-геологического районирования; карта фактического материала; литологическая карта; карта проявлений опасных ЭГП; карта проявлений флюидно-газовой разгрузки; карта типизации и динамики береговой зоны. Построение и актуализация карт, в значительной мере, базируются на авторских материалах ФГБУ «ВСЕГЕИ», но в тоже время компилируются опубликованные и фондовые данные, включая картографические материалы ОАО «МАГЭ», и ОАО «Севморгео»; ФГБУ «ВНИИОкеангеология», Атлантического отделения института океанологии РАН и др.

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 выявить основные тенденции развития опасных ЭГП. Ключевые участки ведения наблюдений характеризуются 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. Локально, особенно в береговых зонах и в прибрежных частях акватории, важным фактором активизации, а иногда нейтрализации, ЭГП является техногенное воздействие.
Анализ развития ЭГП на различных участках прибрежно-шельфовых зон Белого, Баренцева и Балтийского морей показал, что требуется дифференциации ключевых участков по комплексности проведения исследований и повторяемости проведения мониторинговых наблюдений за состоянием недр (геологической среды). Часть участков, таких, как побережье Самбийского п-ва и ряд других, 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 ключевых участков для более объективной оценки состояния недр прибрежно-шельфовых морей северо-запада России.
Работы по мониторингу состояния недр прибрежно-шельфовой зоны целесообразно продолжать, прежде всего, на первоочередных площадях активного современного или планируемого освоения.

Эффективность выполненных работ:
Сочетание морских и береговых работ обеспечивает 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. По результатам оперативных обследований дана оценка факторов, способствующих активизации опасных геологических процессов, и прогноз изменения состояния геологической среды. Эти данные являются информационной базой обеспечения рационального и безопасного использования геологической среды (недр) прибрежно-шельфовой зоны и принятия управленческих решений в сфере пространственного территориального и акваториального планирования.
Эффективность выполненных работ во многом определяется информационной доступностью результатов исследований в рамках мониторинга. Предполагается электронная публикация Информационного бюллетеня с размещением его на сайте ФГБУ «ВСЕГЕИ».