Проект направлен на развитие наших представлений о современном морском осадкообразовании в контексте последствий влияния активной разгрузки газосодержащих флюидов на седиментационные и биогеохимические условия важнейших российских акваторий — Чёрного моря и арктических морей (море Лаптевых, Восточно-Сибирское море, Карское море). Выбор районов исследования основан на анализе характерных геодинамических явлений, обусловленных сейсмотектонической деятельностью, и в значительной мере сопровождающихся разгрузкой подземного флюида, включающего в больших количествах метан (покмарки, холодные метановые сипы, пинго-подобные структуры, грязевые вулканы).

Срок реализации: 2024–2026 гг.

Проект выполняется в рамках реализации мероприятия 2.2 государственной программы научно-технологического развития федеральной территории Сириус «Поддержка проектов, отобранных по результатам конкурсных отборов, проводимых фондами поддержки научной и (или) научно-технической деятельности» совместно с Российским научным фондом».

Актуальность проекта

Актуальность исследования усиливается стратегической значимостью Черноморского региона и арктических морей как важнейших транспортных артерий РФ, что обуславливает необходимость комплексного изучения ключевых природных процессов, действующих в акваториях, и прогнозирования их последствий, в том числе и для обеспечения экологической безопасности.

Выбранные районы различаются по степени антропогенной нагрузки: 

1. для Черноморской акватории характерен активный (особенно в последнее десятилетие) рост антропогенной нагрузки на функционирование местных экосистем, тогда как 

2. арктические акватории испытывают беспрецедентное влияние климатических изменений, при этом антропогенная нагрузка остаётся сравнительно низкой.

Научная и практическая значимость проекта

Проект предполагает комплексные исследования поведения и форм нахождения микроэлементов в твёрдой фазе и липидном экстракте, изменчивости макро- и микрокомпонентного состава поровых вод, отобранных на различных глубинах в точках разгрузки флюида, и в фоновых районах — для установления геохимических особенностей функционирования системы «вода-осадок», в зависимости от присутствия флюида и его генезиса. Полученные данные будут сопряжены с детальными исследованиями молекулярного (с выделением специфичных биомаркеров) и изотопного состава органического вещества (ОВ) с привлечением современных высокотехнологичных методов. Такой комплексный подход к изучению отклика геохимических процессов в донных осадках в районах газовой разгрузки будет применён впервые. Особое внимание будет уделено выявлению набора геохимических индикаторов, с фокусом на исследования изменчивости изотопного и молекулярного состава ОВ, что позволит уточнить генезис восходящего метан-содержащего флюида в изучаемых акваториях, так как вопрос об источнике пузырькового метана в зонах его разгрузки в акваториях с повышенной сейсмотектонической активностью (как в Чёрном море, так и в морях Восточной Арктики) до сих пор остаётся дискуссионным (Sapart et al., 2017; Shakhova et al., 2019; Steinbach et al., 2021).

Новым направлением станет изучение влияния изменения минерального состава осадков на поведение состава ОВ в условиях активной разгрузки флюида. В частности, роль глинистых минералов, обладающих относительно высокой сорбционной способностью, в сохранении отдельных соединений или классов соединений ОВ в арктических морях и в Чёрном море до настоящего момента практически не изучалась.
Отдельным направлением работ станет установление характерных особенностей формирования фонового экологического режима мелководного шельфа Чёрного моря (с фокусом на район Большого Сочи), которое позволит выявить и учесть антропогенный вклад в обменные процессы в системе «водная толща-донные осадки» в фоновых районах и районах разгрузки геологического флюида.

С прикладной точки зрения результаты детальных молекулярно-изотопных исследований газожидкостного флюида в морских акваториях могут быть применены для выявления перспективных генетических индикаторов дегазирующих нефтегазовых залежей, что в дальнейшем может быть использовано в роли вспомогательного инструмента в шельфовых нефтегазопоисковых работах, а также для оценки масштаба поступления глубинных углеводородов и степени разрушения месторождений.

Ожидаемые результаты

• будут установлены и сопоставлены особенности молекулярного и изотопного состава ОВ в системе «донный осадок-иловая вода-придонная вода», характерные для различных районов активного выхода газожидкостного флюида в контрастных российских акваториях — Чёрном море и арктических морях (преимущественно в морях Восточной Арктики), а также в фоновых районах;
• будут установлены основные закономерности распределения форм нахождения микроэлементов в осадках, изменений состава микро- и макрокомпонентов в придонных и иловых (поровых) водах;
• будет проведена оценка и моделирование характерных особенностей перераспределения исследуемых микроэлементов в системе «донный осадок-иловая вода-придонная вода»;
• будут установлены особенности современной седиментации в зонах разгрузки геологического флюида, а также реконструирована история седиментации и геохимические палеоусловия до начала активной разгрузки газожидкостного флюида на основе радиоизотопного анализа, литологических и геохимических данных;
• будет выявлена роль изменений минерального состава осадков в сохранении/преобразовании ОВ;
• параметризация и моделирование процессов обмена избранных компонентов газожидкостного флюида в системе «донные осадки-придонная вода» в характерных районах Чёрного моря и арктических морей.
• будут выявлены основные трассеры речных и сточных городских вод из числа микроэлементов (с фокусом на тяжёлых металлах) и биогенных элементов, установлены характерные особенности фонового экологического режима мелководного шельфа Чёрного моря (с фокусом на район Большого Сочи), которые позволят выявить и учесть антропогенный вклад в обменные процессы в системе «водная толща-донные осадки» в фоновых районах и районах разгрузки геологического флюида.

В результате выполнения данного проекта будут изучены факторы, влияющие на современное осадкообразование в характерных районах Мирового океана в контексте выявления и оценки геохимических последствий влияния активной разгрузки газосодержащих флюидов в различных геологических и географических условиях. Получение новых знаний о природе таких взаимосвязей позволит уточнить не только характерные геохимические и экологические особенности осадконакопления, но и современную климатическую роль многочисленных газовых сипов, документированных в морских сейсмотектонически активных акваториях. Совместный анализ новых и ранее полученных данных позволит приблизиться к формированию актуальной модели обменных процессов в системе «донные осадки-придонная вода» и цикла углерода в региональном и планетарном масштабе.

Другие проекты