ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2009, том 428, № 5, с. 682-685
= ГЕОГРАФИЯ =
УДК 553.982.2:574.58:622.337.1(282.256.341)
ДОННЫЕ БИТУМНЫЕ ПОСТРОЙКИ И НАСЕЛЯЮЩАЯ ИХ БИОТА ПО ДАННЫМ ОБСЛЕДОВАНИЯ ОЗЕРА БАЙКАЛ С ГЛУБОКОВОДНЫХ ОБИТАЕМЫХ АППАРАТОВ "Мир"
© 2009 г. О. М. Хлыстов, Т. И. Земская, Т. Я. Ситникова, И. В. Механикова, И. А. Кайгородова, А. Г. Горшков, О. А. Тимошкин, О. В. Шубенкова, С. М. Черницына, А. В. Ломакина, А. В. Лихошвай, А. М. Сагалевич, В. И. Москвин, В. И. Пересыпкин, Н. А. Беляев, М. В. Слипенчук, член-корреспондент РАН А. К. Тулохонов, академик М. А. Грачев
Поступило 15.04.2009 г.
С помощью глубоководных обитаемых аппаратов "Мир" летом 2008 г. проведено обследование дна и биоты на глубине около 900 м в районе найденного ранее [1] места естественной разгрузки нефти на поверхность озера на траверзе мыса Горевой Утес (Средний Байкал). Осмотрены и опробованы неровности дна (битумные постройки), места разгрузки газа (факелы) и нефти (капельницы), структуры с признаками наличия газовых гидратов. Эти объекты плотно заселены глубоководной фауной беспозвоночных, основой пищевой цепи которых, очевидно, являются микроорганизмы, окисляющие углеводороды.
Краткий обзор литературы по нефтепроявле-ниям на оз. Байкал [2, 3] и данные инструментального исследования нефти, собранной с поверхности в районе мыса Горевой Утес, и поднятых донными трубками осадков опубликованы ранее [1, 3]. Район подробно исследован методом эхолокации, а также с помощью локатора бокового обзора. Полученные сведения позволили спланировать работу на глубоководных обитаемых аппаратах (ГОА) "Мир". При рассмотрении изложенных ниже данных, однако, следует иметь в виду, что определить точное местоположение аппарата "Мир" под водой было достаточно трудно. Касаясь дна, аппарат поднимает "облака" взвеси,
Лимнологический институт
Сибирского отделения Российской Академии наук,
Иркутск
Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской Академии наук, Москва Институт нефтегазовой геологии и геофизики Сибирского отделения Российской Академии наук, Новосибирск
Фонд содействия сохранению озера Байкал, Москва
Байкальский институт природопользования Сибирского отделения Российской Академии наук, Улан-Удэ
и приходится тратить много времени, дожидаясь восстановления прозрачности.
Геофизические исследования дна 2007 г. в районе мыса Горевой Утес выявили на глубинах от 870 до 920 м понижение в рельефе, в центре которого был обнаружен отдельно стоящий холм высотой до 10 м и диаметром 50 м. На периферии холма имелись "факелы", свидетельствующие о выходе газа (рис. 1). Обследование с ГОА "Мир" показало, что холм имеет светло-коричневую окраску, очень неровную поверхность и рваные края. Верхние 1—2 см вещества холма представляют собой довольно твердый и хрупкий материал, более глубокие его слои — темно-коричневое пластическое вещество, имеющее свойства битума. Более мелкие структуры (постройки) обнаружены в стороне от битумного холма, в районе факелов. Они сложены только из вязкого материала темно-коричневого цвета, имеют конусовидную форму, высоту до 1 м, диаметр до 1.5 м. Эти структуры иногда имели на вершине вертикально стоящую трубку — капельницу, через которую высачивались каждые 20—30 с отдельные капли нефти (рис. 2). Кроме того, скопления жидкой нефти в виде отдельных шариков (диаметром 0.5—1.5 см) встречены на ровном дне в нескольких сотнях метров от капельниц. Они всплывали без определенной периодичности.
Обнаруженные структуры (постройки) содержат от 80 до 87% углерода, 11—14% водорода и около 2% минерального вещества. Судя по отношению углерода к водороду (С/Н = 6.7), органическое вещество построек относится к парафиновым нефтяным битумам. ИК-спектр органических компонентов содержал интенсивные полосы поглощения, отнесенные к группам СН3, СН2 и (СН2)х в насыщенных углеводородах. По данным хроматомасс-спектрометрии вещество содержит около 16% высших парафинов от н-С23 до н-С36 при максимальном содержании гомологов н-С26 и
ДОННЫЕ БИТУМНЫЕ ПОСТРОЙКИ
683
Рис. 1. Фрагмент записи локатором бокового обзора (30 кГц) рельефа раздела поверхности вода—дно в районе нефте-проявления "Горевой Утес". 1, 2, 3 — "факелы", 4 — холм.
Рис. 2. Битумные постройки диаметром до 1.5 м и высотой до 1 м в районе м. Горевой Утес, глубина 830 м. Белые объекты — представители биоты (амфиподы и плоские черви). Фотография получена с помощью ГОА "Мир".
н-С27 (рис. 3) и полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) от 0.02 до 0.2%.
В местах скопления нефти на ровном дне и вблизи капельниц наблюдалась разгрузка газа в виде пузырьков. Газ выделялся также из небольших (20 х 15 х 20 см) хрупких образований натечной формы. Материал одной из хрупких построек был отобран и размещен в герметичном металлическом пробоотборнике. Во время подъема ГОА на поверхность по достижении глубины менее 360 м от поверхности озера из этого пробоотборника начал интенсивно выделяться газ. Осмотр пробы на борту судна сопровождения показал,
что твердый материал разрушился, а в пробоотборнике остались только вода и жидкая нефть. Известно, что зона стабильности газовых гидратов (ГГ) в Байкале находится на глубине более 360 м. Описанное выше поведение образца, таким образом, позволяет предположить, что хрупкая постройка была образована веществом, сцементированным твердым ГГ.
При погружениях всеми гидронавтами отмечалось обилие животных на битумном холме, битумных постройках, капельницах, участках дна, покрытых каплями нефти. На 1 м2 в этих местах размещалось более сотни различимых глазом жи-
684
ХЛЫСТОВ и др.
6 10 14 18 22 26 30 34 38 мин
Рис. 3. Хроматограмма раствора битума постройки в хлористом метилене (1 мг/мл). Ст — внутренний стандарт сква-лан.
Ст.
вотных, что на порядок превышает плотность поселения контрольных участков дна. Среди животных преобладали ракообразные — амфиподы средних (около 3 см) и мелких (менее 1 см) размеров, иногда встречались и "гигантские" особи (6— 7 см и более). По материалам визуальных наблюдений удалось идентифицировать 5 видов, а в поднятых на поверхность пробах, собранных с помощью слэп-гана, обнаружено 20 видов и подвидов амфипод, относящихся к 14 родам. Идентифицированные особи относятся к широко распространенным крупным нектобентическим видам: Acanthogammarus grewingkii, Рагара11а8еа Garjajewia sarsi (рис. 4а), Отта^ат-тагш а1Ътш, а также к мелким, в том числе зарывающимся видам из родов Масгорегеюрш, Р^ь ogammarus, ЕсЫигорш, Homocerisca. Полный видовой состав амфипод пока окончательно не установлен. По визуальным данным доминирующим видом на постройках был самый массовый в глубоководной зоне Байкала нектобентический вид Paragarjajewia petersi. Второй по массовости группой животных являлись гигантские плоские черви — турбеллярии, плотность их достигала 12 особей на 1 м2. Они представлены 3 видами: Ваюа^ркпа уаШа (рис. 4е) и Bde11ocepha1a ЪаШу-а^ с длиной тела свыше 10 см и самым крупным видом отряда Pro1ecithophora — Ваюа1агсйа gu1o (~4 см). Судя по данным визуальных наблюдений, и амфиподы, и плоские черви активно передвигались и питались. На постройках также обнаружены губки рода Rezinkovia, диаметром около 1 см (рис. 4в) и брюхоногие моллюски. Из моллюсков обнаружены редко встречающиеся кар-
ликовые глубоководные виды Pseudancy1astrum fro1ikhae и Choanompha1us ЪаШуЫш (рис. 4г, 4д). Рядом с постройками-капельницами найдены всеядные брюхоногие моллюски Benedictia — обычные обитатели глубоководных илов Байкала. Внутри вязкого битума из холма обнаружены светло-коричневые "сгустки", состоящие из створок отмерших диатомовых водорослей и водных грибов рода Phytium. В них найдены мелкие черви — нематоды и ракушковые рачки — остра-коды, еще нуждающиеся в идентификации. Интересно отметить наличие внутри вязкого битума живых олигохет рода Pseudorhynche1mis (рис. 4б). В отобранных пробах воды и в битумах найдены высокие концентрации культивируемых углеводород окисляющих микроорганизмов (У В ОМ). Например, в битуме из холма численность УВОМ составляла 146 тыс. кл/г, в прилегающих к нефте-проявлению донных осадках 38 тыс. кл/г и в придонной воде 2 тыс. кл/мл. Данные молекулярно-биологических определений показали, что микроорганизмы здесь представлены метанокисляю-щими бактериями и бактериями, разрушающими высшие углеводороды. Полученные последовательности гена 16S рРНК имели наиболее высокий процент гомологии (98%) с метилобактерия-ми и метанотрофами первого типа из различных экологических ниш.
Высокая плотность поселения животных в зоне разгрузки нефти вызывает большое удивление. В особенности удивительно то, что эти животные по предварительным данным принадлежат к распространенным в глубоководной зоне Байкала известным родам и видам. Вероятно, что биоло-
ДОННЫЕ БИТУМНЫЕ ПОСТРОЙКИ
685
Рис. 4. Представители биоты битумных построек. а — амфипода Garjajewia sarsi; б — олигохета Pseudorhynchelmis sp. (обозначена стрелкой), находящаяся в "вязком" битуме; в — губка Rezinkovia sp. на твердом битуме; г — моллюск Cho-anomphalus bathybius; д — моллюск Pseudancylastrum frolikhae; е — турбеллярия Baicaloplana valida. Масштаб: а—в, е — 1 см; г, д — 1 мм.
гическое сообщество, живущее в районе нефте-проявления, не зависит от поступления органики, полученной путем фотосинтеза, и базируется на углеводородокисляющих организмах.
В мире имеется немного озер, в которых наблюдаются нефтепроявления. К их числу, например, относится оз. Танганьика, расположенное в африканском рифте, второе по глубине в мире после Байкала. Здесь так же, как и на Байкале, на берег на некоторых участках побережья выбрасываются битумные ("смоляные") шарики, на поверхность всплывает жидкая нефть. Судя по составу углеводородов (отсутствие высших парафинов и полиароматических соединений), эта нефть отнесена исследовавшими ее авторами к разряду незрелой нефти, образовавшейся в молодых озерных осадках и не прошедшей "крекинга" при температуре более 200—250°С [4]. Аналогичный состав имеют битумные острова, обнаруженные в пределах рифтовой зоны в Мексике [5]. В Байкале нефтяные углеводороды, не содержащие н-
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.