2023 Выпуск №3

Перспективные методы обнаружения субмаринной разгрузки в Балтийском море и опыт их применения

DOI

10.5922/gikbfu-2023-3-5

Страницы / Pages

63-77

Аннотация

Субмаринная разгрузка подземных вод (СРПВ) — это гидрологический процесс, который обычно происходит в прибрежных районах и определяется как подводный приток пресных и солоноватых подземных вод континента в море. Разгрузка вод, резко отличающихся по составу от морских, приводит к формированию в придонном гори­зонте гидрохимических аномалий, изменяет состав донных осадков. В различных реги­ональных условиях сток может осуществляться в виде сфокусированного потока по трещинам в карстовых и жильных породах, в виде рассеянного потока в рыхлых отло­жениях или в процессе рециркуляции морской воды в донных отложениях. В силу этого важно учитывать местные геологические и гидрогеологические условия, так как они могут существенно влиять на характер и распространение подземных вод и, со­от­вет­ственно, на возможность субмаринной разгрузки и вероятность ее обнаружения. Не­смотря на повсеместность процесса СРПВ в шельфовой зоне, ее практическое обна­ру­жение в большинстве случаев представляет сложную задачу. Цель исследования — вы­явить подходы, наилучшим образом позволяющие зафиксировать явление субма­ринной раз­грузки подземных вод в юго-восточной части Балтийского моря. Обнаруже­ние суб­маринной разгрузки в Балтийском море имеет весомое значение как для пони­мания процессов, происходящих в акватории, так и для оценки экологической ситуа­ции. В работе рассмотрены различные методы обнаружения СРПВ: расчетно-аналити­ческий, геофизический, радиоизотопный, химический и биологический, ха­ракте­ри­зуется опыт их применения в акватории юго-восточной Балтики, позволив­ший выде­лить участки, на которых происходит субмаринная разгрузка подземных вод юрских и меловых горизонтов. Сделан вывод о том, что для эффективного обнаруже­ния очагов субмаринной разгрузки необходимо использование комплексного подхода, включающего в себя различные методы исследования.

Abstract

Submarine discharge of groundwater (SDGW) is a hydrological process that typically occurs in coastal areas and is defined as the underwater inflow of fresh and brackish ground­water from the continent to the sea. The discharge of waters with a composition sharply differ­ent from seawater leads to the formation of hydrochemical anomalies in the near-bottom hori­zon and alters the composition of bottom sediments. Under different regional conditions, dis­charge can occur as a focused flow through cracks in karst and fissured rocks, as a diffuse flow in loose deposits, or through the recirculation of seawater in bottom deposits. Therefore, it is essential to consider local geological and hydrogeological conditions, as they can significantly influence the character and distribution of groundwater and, consequently, the possibility of submarine discharge and the likelihood of its detection. Despite the ubiquity of the SDGW process in the continental shelf zone, practical detection is often a challenging task. The aim of this study is to identify approaches that best allow for documenting the phenomenon of sub­marine discharge of groundwater in the southeast part of the Baltic Sea. Detecting submarine groundwater discharge in the Baltic Sea is crucial for understanding the processes in the wa­ter body and evaluating the ecological situation. The study examines various methods for detecting SDGW: computational-analytical, geophysical, radioisotopic, chemical, and biologi­cal. The expe­rience of their application in the southeastern Baltic Sea is characterized, allow­ing for the identi­fication of areas where submarine discharge of groundwater from Jurassic and Cretaceous hori­zons occurs. The conclusion is drawn that for effective detection of sub­marine discharge foci, a comprehensive approach involving various research methods is neces­sary.

Список литературы

1.  Атлас геологических и эколого-геологических карт Российского сектора Балтийского моря / гл. ред. О.В. Петров. СПб. : ВСЕГЕИ, 2010.

2.  Блажчишин А. И. Палеогеография и эволюция позднечетвертичного осад­конакопления в Балтийском море. Калининград : Янтарный сказ, 1998.

3.  Вивенцова Е. А. Методика оценки подземного стока в Финский залив // Вестник СПбГУ. Науки о Земле. 2003. № 4. С. 107—111.

4.  Воронов А. Н., Вивенцова Е. А. Характеристика подземного стока в Финский залив // Водные ресурсы. 2004. Т. 31, № 6. С. 651—660.

5.  Зекцер И. С. Подземные воды как компонент окружающей среды. М. : Научный мир, 2001.

6.  Зекцер И. С., Куделин Б. И. К вопросу о подземном стоке в Балтийское море // Труды ГГИ. 1965. Вып. 122. С. 82—86.

7.  Михневич Г. С., Кречик В. А., Крек А. В. и др. Региональные особенности хи­мического состава по­верхностного слоя донных отложений Гданьской впадины Балтийского моря // Сборник трудов VI Международной конференции «Гид­рометеорология и эко­логия: достижения и перспективы развития» имени Л. Н. Карлина. СПб. : Перо, 2022. С. 152—156.

8.  Михневич Г. С., Крек А. В., Данченков А. Р. Особенности химического состава придонных вод как индикатор субмаринной разгрузки подземных вод // Мор­ские исследования и образование (MARESEDU)-2022 : тр. XI Междунар. науч.-практ. конф. Тверь : ПолиПРЕСС, 2022. Т. 2. С. 87—91.

9.  Михневич Г. С. Геологические предпосылки возникновения субмаринной разгрузки подземных вод в Юго-Восточной Балтике // Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. Сер.: Естественные и медицинские науки. 2021. № 1. С. 42—53.

10.   Мокрик Р. В. Гидрогеология побережья Советской Прибалтики (райони­рование, формирование подземных вод, подземный водообмен суши и моря) : автореф. дис. … д-ра геол.- минерал. наук. М. : ВСЕГИНГЕО, 1990.

11.   Мокрик Р. В., Грегораускас М. М., Вазнонис А. А. Способ выявления очагов субмаринной разгрузки подземных вод. Описание изобретения № 1474570. Го­сударственный комитет по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР. 1988.

12.   Опытно-производственные работы по геологической съемке масштаба 1:500000 в юго-восточной части Балтийского моря. Научно-технический отчет. ВНИИМОРГЕО, Балтийская Морская Геолого-геофизическая Экспедиция, 1978.

13.   Тупейко О. А. Использование гидрохимического метода обнаружения участков субмаринной разгрузки подземных вод в Балтийское море // Шаг в науку  : сб. ст. Калининград : Изд-во БФУ им. И. Канта, 2012. Вып. 2. Естествен­ные науки, Гуманитарные науки. С. 32—39.

14.   Юровский Ю. Г. Подземные воды шельфа. Задачи и методы изучения. Симферополь: ДиАйПи, 2013.

15.   Юровский Ю. Г., Байсарович И. М. Гидрогеология прибрежной зоны Сим­ферополь: ДиАйПи, 2005.

16.   Bussmann I., Suess E. Groundwater seepage in Eckernförde Bay (western Bal­tic Sea): effect on methane and salinity distribution of the water column // Cont. Shelf Res. 1994. Vol. 18. Р. 1795—1806.

17.   Carman R., Rahm L. Early diagenesis and chemical characteristics of intersti­tial water and sediments in the deep deposition bottoms of the Baltic proper // J. Sea Res. 1997. Vol. 37. Р. 24—47.

18.   Idczak J., Brodecka-Goluch A., Łukawska-Matuszewska K. et al. A geophysical, geo­chemical and microbiological study of a newly discovered pockmark with active gas seepage and submarine groundwater discharge (MET1-BH, central Gulf of Gdansk, southern Baltic Sea) // Science of the Total Environment. 2020. Vol. 742. P. 140306.

19.   Krek A., Danchenkov А., Mikhnevich G. Morphological and chemical features of sub­marine groundwater discharge zones in the south-eastern part of the Baltic Sea // Russ. J. Earth. Sci. 2022. Vol. 22, iss. 4. ES4004. doi:10.2205/2021ES000776.

20.   Krek A., Krechik V., Danchenkov А. et al. The role of fluids in the chemical com­position of the upper holo­cene sediment layer in the russian sector of the South-East Baltic // Russian Journal of Earth Sciences, 2020. Vol. 20. ES6006. doi: 10.2205/ 2020ES000719.

21.   Pimenov N. V., Ulyanova M. O., Kanapatsky T. A. et al. Microbially mediated me­thane and sulfur cycling in pockmark sediments of the Gdansk Basin, Baltic Sea // Geo-Mar Lett. 2010. Vol. 30 (3/4). P. 439—448. doi: 10.1007/s00367-010-0200-4.

22.   Ulyanova M., Sivkov V., Kanapatskij T. et al. Methane fluxes in the southeastern Baltic Sea // Geo-Mar Lett. 2012. Vol. 5 (32). P. 535—544.

23.   Uścinowicz Sz., Szefer P., Sokołowski K. Trace Elements in the Baltic Sea Sedi­ments // Geochemistry of Baltic Sea surface sediments. Warsaw, 2011. P. 214—274.