Мониторинг мелководных сипов у мыса Фиолент (Черное море)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В период с 2019 по 2021 гг. в прибрежной зоне у мыса Фиолент (юго-западное побережье Крыма) были проведены комплексные исследования новых площадок мелководных метановых пузырьковых газовыделений. Исследования включали определение углеводородного и изотопного состава пузырькового газа, измерение концентрации метана и биогенных элементов в воде в районах газовыделений, оценку величины пузырьковых потоков, а также измерение гидрофизических параметров над площадками сипов в сравнении с фоновыми районами. Отмечен сезонный тип сипов мыса Фиолент, при котором активные фазы газовыделений в разные годы отличались по продолжительности. Повышенное содержание кремния в поровой воде на площадках газовыделений и их локализация в непосредственной близости от пресноводных склоновых источников может свидетельствовать о связи сипов с субмаринной пресноводной разгрузкой в этом районе. Однако значимого распреснения как поровой воды, так и придонного слоя воды над сипами зарегистрировано не было. Концентрация растворенного метана в поровой воде в точках газовыделений была на два порядка выше по сравнению с фоновыми районами и достигала 448 мкмоль/л. Также высокие значения были получены для поверхностной воды непосредственно над точками газовыделений (максимум 353 нмоль/л). Многочасовой мониторинг гидрофизических параметров над действующими струйными газовыделениями показал снижение содержания растворенного кислорода по сравнению с фоновыми площадками. Максимальная разница концентраций O2 составила 3 мг/л. Соотношение стабильных изотопов углерода δ13C-CH4 (−62.84…−38.27‰) и δ13C-CО2 (−16.83…−10.17‰) пузырькового газа соответствует смеси изотопно тяжелого газа с приповерхностным изотопно легким газом микробного происхождения. Остается открытым вопрос, касающийся причин смены активных фаз сипов летом и отсутствия признаков газовыделения в холодное время года.

Об авторах

Т. В. Малахова

Федеральный исследовательский центр “Институт биологии южных морей
им. А.О. Ковалевского РАН”

Автор, ответственный за переписку.
Email: t.malakhova@imbr-ras.ru
Россия, Севастополь

Л. В. Малахова

Федеральный исследовательский центр “Институт биологии южных морей
им. А.О. Ковалевского РАН”

Email: t.malakhova@imbr-ras.ru
Россия, Севастополь

А. И. Мурашова

Федеральный исследовательский центр “Институт биологии южных морей
им. А.О. Ковалевского РАН”

Email: t.malakhova@imbr-ras.ru
Россия, Севастополь

А. А. Будников

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова,
Физический факультет

Email: t.malakhova@imbr-ras.ru
Россия, Москва

И. Н. Иванова

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова,
Физический факультет

Email: t.malakhova@imbr-ras.ru
Россия, Москва

Е. А. Краснова

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический факультет,
кафедра геологии и геохимии горючих ископаемых; Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН

Email: t.malakhova@imbr-ras.ru
Россия, Москва; Россия, Москва

Список литературы

  1. Большаков А.М., Егоров А.В. Об использовании методики фазоворавновесной дегазации при газометрических исследованиях // Океанология. 1987. Т. 27. № 5. С. 861–862.
  2. Гурский Ю.Н. Геохимия литогидросферы внутренних морей. Т. 1. Методы изучения и процессы формирования химического состава иловых вод в отложениях Черного, Азовского, Каспийского, Белого, Балтийского морей. М.: ГЕОС. 2003. 332 с. http://geo.web.ru/db/msg.html?mid=1170531
  3. Егоров В.Н., Артемов Ю.Г., Гулин С.Б. Метановые сипы в Черном море средообразущая и экологическая роль / Под ред. Г.Г. Поликарпова. Севастополь: НПЦ “ЭКОСИ-Гидрофизика”, 2011. 405 с.
  4. Егоров В.Н., Плугатарь Ю.В., Малахова Т.В. и др. Обнаружение струйных газовыделений в акватории у мыса Мартьян // Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. 2018. Вып. 126. С. 9–13.
  5. Зори А.А., Коренев В.Д., Хламов М.Г. Методы, средства, системы измерения и контроля параметров водных сред. Донецк: РИА ДонГТУ, 2000. 388 с.
  6. Зубов Н.Н., Бруевич С.В., Шулейкин В.В. Океанографические таблицы. М.: Гидрометеоиздат, 1931.
  7. Каюкова Е.П., Чарыкова М.В. Особенности химического состава подземных и поверхностных вод полигона Крымской учебной практики геологического факультета СПбГУ // Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле. 2010. № 3. С. 29–47.
  8. Кравченко В.Г. Механизм функционирования подводных газовых факелов Черного моря // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2008. № 1. C. 106–115.
  9. Малахова Т.В., Егоров В.Н., Малахова Л.В. и др. Биогеохимические характеристики мелководных струйных метановых газовыделений в прибрежных районах Крыма в сравнении с глубоководными сипами Черного моря // Морской биологический журнал. 2020. Т. 5. № 4. С. 37–55. https://doi.org/10.21072/mbj.2020.05.4.04
  10. Малахова Т.В., Иванова И.Н., Будников А.А. и др. Распределение гидрологических параметров над площадкой метановых пузырьковых газовыделений в Голубой бухте (Черное море) – связь с субмаринной пресноводной разгрузкой // Метеорология и гидрология. 2021. № 11. С. 109–118.
  11. Малахова Т.В., Канапацкий Т.А., Егоров В.Н. и др. Микробные процессы и генезис струйных метановых газовыделений прибрежных районов Крымского полуострова // Микробиология. 2015. Т. 84. № 6. С. 743–752.
  12. Пименов Н.В., Меркель А.Ю., Тарновецкий И.Ю. и др. Структура микробных матов в прибрежных районах Мраморной бухты (Крымский полуостров) // Микробиология. 2018. Т. 87. № 5. С. 561–572. https://doi.org/10.1134/S0026365618050142
  13. Промыслова М.Ю., Демина Л.И., Бычков А.Ю. и др. Офиолитовая ассоциация района мыса Фиолент (юго-западный Крым) 2016 г. // Геотектоника. 2016. № 1. С. 25–40.
  14. Руководство по методам химического анализа морских вод. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1977. 208 с.
  15. Тимофеев В.А., Иванова Е.А., Гулин М.Б. Обнаружение нового поля газовых сипов у черноморского побережья п-ова Крым // Морской экологический журнал. 2014. Т. 13. № 1. С. 34.
  16. Artemov Y.G., Egorov V.N., Polikarpov G.G., Gulin S.B. Methane emission to the hydro- and atmosphere by gas bubble streams in the Dnieper Paleo-Delta, the Black Sea // Marine Ecological Journal. 2007. V. 5. P. 5–26.
  17. Boetius A., Revenschlag K., Schubert C.J. et al. A marine microbial consortium apparently mediating anaerobic oxidation of methane // Nature. 2000. № 407. P. 623–626. https://doi.org/10.1038/35036572
  18. Bratbak G. Microscope methods for measuring bacterial biovolume: epifluorescence microscopy, scanning electron microscopy, and transmission electron microscopy // Handbook of methods in aquatic microbial ecology. CRC Press, 2018. P. 309–317.
  19. Bryukhanov A.L., Vlasova M.A., Perevalova A.A. et al. Phylogenetic diversity of the sulfur cycle bacteria in the bottom sediments of the Chersonesus Bay // Microbiology (Mikrobiologiya). 2018. V. 87. № 3. P. 372–381. https://doi.org/10.7868/S0026365618030060
  20. Bugna G.C. et al. The importance of groundwater discharge to the methane budgets of near shore and continental shelf waters of the northeastern Gulf of Mexico // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1996. V. 60. № 23. P. 4735–4746.
  21. Dimitrov P., Dachev V., Nikolov H., Parlichev D. Natural gas seepages in the offshore area of the Balchik Bay // Oceanology. 1979. V. 4. P. 43–49. (In Bolgarian).
  22. Dimitrov L. Contribution to atmospheric methane by natural seepages on the Bulgarian continental shelf // Continent. Shelf Res. 2002. V. 22. P. 2429–2442. https://doi.org/10.1016/S0278-4343(02)00055-9
  23. Javoy M., Pineau F., Delorme H. Carbon and nitrogen isotope in the mantle // Chem. Geol. 1986. V. 57. P. 41–62.
  24. Zhang J.-Z., Millero F.J. The products from the oxidation of H2S in seawater // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1993. V. 57(8). P. 1705–1718. https://doi.org/10.1016/0016-7037(93)90108-9
  25. Korber J.-H., Sahling H., Pape T. et al. Natural oil seepage at Kobuleti Ridge, eastern Black Sea // Mar. Petrol. Geol. 2014. V. 50. P. 68–82. https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2013.11.007
  26. Klaucke I., Sahling H., Weinrebe W. et al. Acoustic investigation of cold seeps offshore Georgia, eastern Black Sea // Mar. Geol. 2006. V. 231. P. 51–67. https://doi.org/10.1016/j.margeo.2006.05.011
  27. Kruglyakova R.P., Byakov Y.A., Kruglyakova M.V. et al. Natural oil and gas seeps on the Black Sea floor // Geo Mar. Lett. 2004. V. 24. P. 150–162. https://doi.org/10.1007/s00367-004-0171-4
  28. Lecher A.L. et al. Methane transport through submarine groundwater discharge to the North Pacific and Arctic Ocean at two Alaskan sites // Limnology and Oceanography. 2016. V. 61. № S1. P. S344-S355.
  29. Malakhova T.V., Budnikov A.A., Ivanova I.N., Murashova A.I. Methane fluid discharge measurements by the trap method in Laspi Bay (Black Sea) // Moscow University Physics Bulletin. 2020. V. 75. № 6. P. 702–707.
  30. Milkov A.V., Etiope G. Revised genetic diagrams for natural gases based on a global dataset of >20,000 samples // Org. Geochem. 2018. V. 125. P. 109–120.
  31. Naudts L., Greinert J., Artemov Y. et al. Geological and morphological setting of 2778 methane seeps in the Dnepr paleo-delta, northwestern Black Sea // Mar. Geol. 2006. V. 227. P. 177–199. https://doi.org/10.1016/j.margeo.2005.10.005
  32. Pierre C. et al. Authigenic carbonate mounds from active methane seeps on the southern Aquitaine Shelf (Bay of Biscay, France): Evidence for anaerobic oxidation of biogenic methane and submarine groundwater discharge during formation // Continental Shelf Research. 2017. V. 133. P. 13–25.
  33. Romer M., Sahling H., dos Santos Ferreira C., Bohrmann G. Methane gas emissions of the Black Sea—mapping from the Crimean continental margin to the Kerch Peninsula slope // GeoMar. Lett. 2020. V. 40. P. 467–480. https://doi.org/10.1007/ s00367-019-00611-0.7
  34. Schmale O., Greinert J., Rehder G. Methane emission from high-intensity marine gas seeps in the Black Sea into the atmosphere // Geophys. Res. Lett. 2005. V. 32. L07609. https://doi.org/10.1029/2004GL021138
  35. Tarnovetskii I.Yu., Merkel A.Yu., Kanapatskiy T.A. et al. Decoupling between sulfate reduction and the anaerobic oxidation of methane in the shallow methane seep of the Black Sea // FEMS Microbiology Letters. 2018. V. 365. № 21. Article fny235. https://doi.org/10.1093/femsle/fny235
  36. Whiticar M.J. Carbon and hydrogen isotope systematics of bacterial formation and oxidation of methane // Chemical Geology. 1999. V. 161. № 1–3. P. 291–314. https://doi.org/10.1016/S0009-2541(99)00092-3

© Т.В. Малахова, Л.В. Малахова, А.И. Мурашова, А.А. Будников, И.Н. Иванова, Е.А. Краснова, 2023