НИС «Академик Опарин» (рейс №61): комплексные геолого-геофизические, газогеохимические и океанографические исследования в Японском море и Татарском проливе

Год
2020
Судно
НИС «Академик Опарин»
Номер рейса
№61
Тип экспедиции
Экспедиции ТОИ ДВО РАН
Вид экспедиции
Морская экспедиция
Организатор экспедиции
ТОИ ДВО РАН
Начальник экспедиции
Район исследований

Японское море, Татарский пролив

Сроки проведения экспедиции
17 ноября - 10 декабря 2020 года
Состав экспедиции

Общая численность научного состава составила 16 человек, из них 15 сотрудников ТОИ ДВО РАН. Количество молодых специалистов до 39 лет – 9, в том числе 4 аспиранта ТОИ ДВО РАН и 2 студента ДВФУ.

Группа управления:

  • Валитов М.Г. – начальник экспедиции, к.г.-м.н., заведующий лабораторией гравиметрии ТОИ ДВО РАН;
  • Шакиров Р.Б. – зам. нач. экспедиции, д.г.-м.н., заведующий лабораторией газогеохимии, заместитель директора ТОИ ДВО РАН;
  • Ли Н.С. – ученый секретарь, н.с.

Научный состав экспедиции участвовал в работе 5-ти отрядов:

Газогеохимический отряд – начальник отряда Легкодимов А.А.; Югай И.Г.; Калгин В.Ю.;

Геологический отряд – начальник отряда Окулов А.К.; Якимов Т.С.; Максеев Д.С.; Лягин Н.Д.;

Геофизический отряд – начальник отряда Цовбун Н.М.; Федорова К.С.;

Гидроакустический отряд – начальник отряда д.ф.-м.н. Буланов В.А.; Корсков И.В.;

Микробиологический отряд – начальник отряда Бовсун М.А.; Балданова К.О.

Цели экспедиции

Выполнение комплексных геолого-геофизических, газогеохимических, микробиологических, гидроакустических и гидрологических исследований в Японском море и в Татарском проливе с целью изучения тектоники и глубинного строения земной коры, получения информации о процессах в верхнем слое морских вод и на границе раздела атмосфера – гидросфера и ее сопоставления с данными спутникового зондирования, исследования гидроакустических характеристик морской воды на различных глубинах и выявление корреляционных связей между распределением мелкомасштабных неоднородностей и гидрофизическими и гидроакустическими характеристиками водной толщи, а также выявления признаков современной активизации тектонических и сейсмических процессов и их роли в поставке в поверхностные воды и атмосферу токсичных веществ и парниковых газов.

Задачи экспедиции
  • Изучение аномальных геофизических полей как основы для исследования глубинной структуры, характера тектонических деформаций подстилающего фундамента.
  • Исследование рельефа морского дна.
  • Изучение аномальных газогеохимических полей в донных отложениях и в приповерхностной толще вод акваторий районов исследования. 
  • Поиск и изучение участков газовой эмиссии.
  • Поиск новых газогидратоносных участков. 
  • Оценка потока парниковых газов (метан, углекислый газ, пары воды) и концентрации токсических веществ (ртуть).
  • Изучение литологического и химического состава донных отложений исследуемого района.
  • Изучение химического состава органического вещества осадков.
  • Изучение минералогического состава осадочного слоя с целью установления границ распространения и типизации аутигенной минерализации.
  • Отбор образцов на микробиологические исследования в донных отложениях Японского моря, Татарского пролива.
  • Измерения коэффициентов рассеяния звука и идентификация океанских структур на различных глубинах.
Выполненные работы и исследования

За время экспедиции пройдено 4133.6 миль.

Выполнено более 3600 погонных миль акустического зондирования, 2780 миль гравиметрической и магнитометрической съемки.

Исследования по рассеянию звука проводились непрерывно вдоль всего маршрута судна. Общее количество непрерывных измерений – 21 сутки = 1814400 с.

Геологическое опробование донных осадков произведено на 53 станциях. Поднято 46 кернов донных отложений, общей длиной 109.65 метров.

Отобрано более 200 проб на измерение концентрации гелия и водорода и более 100 проб на извлечение газовой фазы методом термо-вакуумной дегазации. Произведено более 400 газохроматографических определений содержания углеводородов в различных средах методом «HeadSpace».

Отобрано 219 проб в проточной системе на гидрологические исследования распределения температуры и солености в приповерхностном слое толщи вод.

На микробиологический анализ суммарно с поверхности керна было отобрано 180 проб, 117 из которых были сразу высажены на питательные среды, остальные – помещены в морозилку. Также, было отобрано 7 проб на микроскопию и 2 на метагеномный анализ из необычных включений на поверхности керна.

Отобрано и проанализировано 357 шлихов шлама керна осадочных отложений.

Все полученные данные имеют координатную привязку и синхронизированы по времени.

Финансирование

Финансирование экспедиции осуществляется в рамках Государственного задания, за счет целевой субсидии Минобрнауки РФ, а также частично гранта РФФИ № 18-05-00153.

Фотоматериалы
Карта-схема маршрута исследования и расположения районов работ в рейсе № 61 НИС «Академик Опарин», 17 ноября – 10 декабря 2020 г.
1 – районы работ и их номер, 2 – полигоны работ и их номер, 3 – профили геофизической съемки, 3 – геологические станции и их номер, 4 –маршрут движения судна.
 
 
Групповое фото участников экспедиции
 
Дневник экспедиции

----

17.11.2020

Снялись в рейс из порта Владивосток в 18:05. Научный состав и экипаж подготовились к отходу организованно, отход состоялся по запланированному графику. Вернуться обратно предстоит 10 декабря; длительность экспедиции - 24 суток, включая переходы.

Участники экспедиции на НИС «Академик Опарин», рейс 61.

 

«…Теплый по ноябрьским меркам день 17 ноября плавно двигался к своему завершению, отдавая наступающему вечеру свое тепло. Вместе с теплом, с последними лучами заходящего солнца, палубная команда НИС «Академик Опарин» отдавала швартовые канаты, крепко держащие судно у пирса в период короткого перестоя. Словно почувствовав внезапную свободу, судно начало медленное движение, подтягиваясь на якорях – единственных нитях, связывающих его с землей. С характерным лязгом поднимались якоря. Маленький, но серьезный буксир, ревя машиной и испуская клубы сизого солярного дыма, упорно выталкивал неповоротливого Опарина на середину бухты Золотой Рог. И вот уже судовой винт начинает набирать обороты, и, вгрызаясь в толщу соленой воды, толкает судно навстречу новым открытиям.
Учёные высыпали на палубы «Опарина», чтобы полюбоваться на огни вечернего города, ведь они не увидят их на протяжении долгих 24 дней, которые сначала будут тянуться как вечность, а потом, когда начнутся работы, пролетят как одно мгновение. Но это будет потом, когда судно, пройдя под Мостами и высадив лоцмана на траверзе о.  Скрыплева, уйдет на север, обогнув мыс Поворотный, в холодные воды Татарского пролива, где по обоим берегам возвышаются заснеженные горы.

Начался 61 рейс научно-исследовательского судна «Академик Опарин»…».

 

Начало экспедиции. Cлева направо: Н.Д. Лягин, К.О. Балданова, К.С. Федорова и М.Г. Валитов.

 

По пути к району работ состоялось традиционное собрание научного коллектива, которое закрепили походными песнями.

В редкие минуты отдыха. Катерина Федорова и Даниил Максеев разучивают новую песню.

 

18.11.2020 – 19.11.2020

Судно в который раз подтвердило свои хорошие ходовые качества; к району работ идем 11-12 узлов. Работает дистиллятор, несколько сушильных шкафов, морозильные камеры, микробиологическая лаборатория, проточная система.

Погода по пути к району работ стоит ясная, море спокойное и, как всегда, очень красивое. Морские пейзажи составляют до половины фотографий у большинства экспедиций, причем много фотографируют даже те, кто в море ходит уже много лет.

В Японском море

 

Держим курс на самый северный участок геолого-геофизического полигона.

В Татарском проливе

 

Первый профиль с отбором осадка запланирован севернее мыса Сюркум. Оборудование настроено, определены рабочие места отрядов по лабораториям. По ходу маршрута к району работ вдоль шельфа Приморского края ведутся попутные гравиметрические, гидроакустические, газогеохимические (включая ртутометрические) измерения, регистрация метеопараметров, температуры и солености поверхностного слоя толщи вод.

Проведен инструктаж по безопасности, а для молодых сотрудников - также экскурсия по судну. 50 процентов научного состава – молодые научные сотрудники до 35 лет. Из 16 человек научного состава в экспедиции работают четыре аспиранта из лабораторий газогеохимии и новой лаборатории комплексных исследований окружающей среды и минеральных ресурсов, а также два студента ДВФУ: геолог Никита Лягин и микробиолог Кристина Балданова (по соглашениям с Инженерной школой и Школой естественных наук ДВФУ). Несколько молодых специалистов впервые принимают участие в морской экспедиции, в том числе выпускница Санкт-Петербургского горного университета Катерина Федорова.

Инструктаж по технике безопасности. Старший помощник капитана Николай Брезгин обучает Катерину Федорову пользоваться гидрокостюмом.

 

Старший состав экспедиции представляют акустики д.ф.-м.н. Буланов Владимир Алексеевич, к.ф.-м.н. Корсков Игорь Владимирович (отряд гидроакустики), ведущие инженеры Цовбун Николай Моисеевич (магнитометрия) и Югай Иосиф Георгиевич (геология).

 

20.11.2020

Работы на полигоне начались утром с отбора донных отложений в центральной части Татарского пролива при помощи геологической трубки. Температура воздуха - около -2°С, ветер до 10 м/с.

Спуск гравитационной трубки. На переднем плане Р.Б. Шакиров, на заднем – И.Г. Югай.

 

В этот день было выполнено шесть станций на субширотном профиле, успешно отобраны колонки осадков длиной до 350 см, поднято более 9 м керна. С первых станций были обнаружены важные признаки особенных условий формирования осадков на северном полигоне – интенсивное образование гидротроилита, из-за которого осадки выглядят практически черными, а также аутигенная минерализация в виде пирита.

В конце дня начато геофизическое профилирование для продолжения гравиметрических, магнитометрических и батиметрических исследований, начатых в 2017 г.

Кристина Балданова (слева) и Мария Бовсун (справа) опробуют керн.

 

Во время геофизической съемки ведутся попутные гидроакустические и другие исследования, выполняется работа в лабораториях с отобранными образцами. Половина кернов сохраняется для коллекции. Работа на станциях будет продолжена 22 ноября.

 

22.11.2020

Запланированные в этот день работы на станциях не состоялись. С утра удалось отработать 2 станции, но сильное волнение более 4 баллов помешало дальнейшей работе. Капитаном и начальником экспедиции было принято решение укрыться за мысом Сюркум.

Мыс Сюркум, вид с юго-запада

 

23.11.2020 – 27.11.2020

Как и было запланировано ранее, этот период был посвящен геолого-геофизическим исследованиям северной части Татарского пролива. Нами была разработана методика, позволяющая оптимально использовать судовое время. В светлое время суток выполнялось геологическое опробование донных отложений гравитационными трубками, а затем судно уходило на геофизические измерения, которые продолжались 30-36 часов, давая тем самым возможность проанализировать полученные ранее результаты.

За это время было выполнено 24 геологических станции и 12 геофизических профилей.

После завершения исследований на полигоне №1 исследования переместились в центральную часть Татарского пролива.

В районе работ вдоль Сахалина можно наблюдать очень красивые, уже заснеженные Западно-Сахалинские горы. Есть уникальная возможность для геоморфологических наблюдений берегового ландшафта со стороны моря, на фоне которого была сделана традиционная общая фотография.

Участники 61 рейса НИС «Академик Опарин». На заднем плане - о. Сахалин, гора Китоуси.

 

В экспедиции судовой врач осуществляет медицинский контроль состояния здоровья. Экипаж во всем содействует выполнению План-программы экспедиции.

Можно отметить, что не хватает штатного фотокорреспондента: научные сотрудники заняты работой и не всегда имеют возможность вести фото- и видеохроники.

Слева: гравиметрические вахты (М.Г. Валитов, зав. лабораторией гравиметрии; К.С. Фёдорова, инженер лаборатории гравиметрии в гравиметрической лаборатории управляют работой гравиметра); справа: магнитометрические вахты (Н.М. Цовбун, вед.инж.-электроник лаборатории электрических и магнитных полей, на рабочем месте выполняет магнитометрические измерения).

 

В первой половине экспедиции был проведен научный семинар, на котором аспирант первого курса геолог Якимов Т.С. сделал два доклада на тему применения георадарных исследований на МЭС мыс Шульца и о его полевых исследованиях на тропическом острове Катба в бухте Халонг. Это немного согрело зимнюю атмосферу за бортом судна.

 

28.11.2020

«… Еще не рассвело, когда старпом сообщил дежурному геофизику, что судно подходит к первой станции. Все шло по плану, ведь сегодня нам предстояло опробовать газогенерирующий район в центре Татарского пролива. Известный уже много лет, этот район продолжает привлекать исследователей потенциалом обнаружения газового месторождения, скоплениями газогидратов, полями газовых факелов, аутигенной минерализацией, недавно обнаруженным новым видом нефтеокисляющих бактерий и своей центральной знаменитостью – интенсивно газирующей, обширной кратероподобной структурой на дне пролива, – Большим Покмаком.
Геофизики быстро достали датчик магнитометра, позволив судну свободно маневрировать и изменять скорость вплоть до полной остановки. Судно заходило в точку работ. На корму стали выходить геологи, готовить трубку к спуску. Через несколько минут с мостика сообщили, что можно работать. Заработала кормовая лебедка, натянув трос, на котором спускается труба. П-рама весьма неторопливо начала свое движение, выводя пробоотборник за борт. Потекли минуты ожидания, пока труба шла ко дну, но вскоре сообщили, что трубка достигла своей цели. Начался обратный процесс. И вот уже из воды показались вертлюг, груза и собственно геологическая труба.
Экипаж умело развернул судно так, чтобы качка была минимальной. Это позволило нам быстро и безопасно опустить трубку на палубу, на специальную подушку-амортизатор – старую автомобильную покрышку. Заработала маленькая квадроциклетная лебедка, подтягивая пробоотборник вглубь палубы, подальше от открытого борта и разворачивая его так, чтобы появилась возможность извлечь четырехметровый вкладыш с «добычей» – керном осадка. Еще до извлечения вкладыша было произведено первое исследование – определение температуры забоя.
Извлечение керна, выполняемое обычно при помощи мускульной силы двух-трех человек, в этот раз дало осечку. Керн оказался газонасыщенным, и «разбухший» от газа осадок плотно расклинил пластиковый вкладыш вьетнамского производства. На помощь опять пришла маленькая квадроциклетная лебедка, тросом которой через блок зацепили концы вкладыша, в результате чего вкладыш был извлечен.
Скрепив веревочными удавками извлеченные половинки вкладыша, группа ученых из трех человек дружно взвалила на плечи его пластиковый корпус и пошла описывать сложные пируэты между стойками, палубными механизмами и некстати оказавшейся на корме гидрологической лебедкой с новым кабель-тросом, неся ценный груз в лабораторию.

Транспортировка керна в лабораторию

 

Сам процесс заноса керна в лабораторию оказался тоже не простым. На «Опарине», в отличии от «Лаврентьева» керн в лабораторию подается не с кормы, а с правого борта. При этом процессе треть трубки на какое-то время повисает за бортом, рискуя растерять находящийся там осадок.

Образцы органики из кернов

В лаборатории керн уже ждали. Начался быстрый, но аккуратный процесс исследования керна. Его разделили на две половинки, сфотографировали, взяли пробы: микробиологические, газогеохимические, палеоокеанологические, пробы поровой воды. Остатки ушли в промывку на лотке с целью поиска минеральных агрегатов и органики. В ходе геологического опробования было обнаружено множество червеобразных представителей бентосной фауны – они явно были распределены не случайно.

А между тем судно подходило к следующей точке…»

 

Всего в этот день выполнено девять геологических станций, причем станцию в районе «Покмака» повторили. Поднято более 33 метров керна осадков, обнаружено всё, что было нужно. Поиск газогидратов оказался затруднен в связи с выходом из строя нового эхолота в предыдущих рейсах и, соответственно, невозможностью поиска «факелов».

Тем не менее, были обнаружены карбонатные конкреции и зафиксированы одни из самых высоких концентраций метана и других углеводородных газов в осадках района работ за всю историю его исследований. Работы закончились в 22 часа и судно покинуло первый район исследований. День был сложным и насыщенным…

 

29.11.2020

Переход на юг – в новый район исследования, расположенный в северном замыкании Центральной котловины Японского моря.

Идут геофизические и попутные им исследования, продолжается камеральная обработка полученных результатов.

1: Даниил Максеев отбирает из керна поровые воды на анализ. 2: Алексей Легкодимов исследует минеральный состав керна.

 

Участники бодры, полны оптимизма и готовы продолжать работать, но времени остается все меньше и меньше. В коллективе за это время сложилась теплая, дружеская обстановка, которая способствует выполнению поставленных задач, хотя внешние условия не совсем удачные: отрицательные температуры, холод, пронизывающий ветер, большая волна, скользкая от наледи палуба, осадок примерзает к вкладышам. Температуры в лабораториях в кормовой части не намного отличались от палубных в позитивную сторону. Профилировать тоже нормально не получается, меняем скорость, стараемся подстроиться под волну, чтобы меньше било в нос и борт. Но мы не унываем!

 

30.11.2020

Работы в новом районе начались традиционно с геологического опробования области аутигенной минерализации. Первая трубка принесла долгожданную находку – очень красивый крупный кристалл глендонита светлого бежево-медового оттенка.

1: Аутигенный минерал икаит. 2: Тимур Якимов (справа) обучает студента ДВФУ Никиту Лягина (слева).

 

Ребята - молодцы, обнаружили целую коллекцию икаитов, мелких глендонитовых кристаллов, карбонатные округлые конкреции с глендонитами внутри, очень много аутигенных сульфидов, маленькие (различимые под бинокуляром) хорошо сформированные кристаллы барита, в том числе в ассоциации с сульфидами. Сульфидов разного цвета много намыл Тимур Якимов, поинтервально. Икаиты и глендониты заморожены в осадке. Фактически можно констатировать, что найден новый район с обильной аутигенной минерализацией.

Отработав третий полигон, судно плавно переместилось в четвёртый.

 

1.12.2020 – 03.12.2020

«О наболевшем. С научным судовым оборудованием есть проблемы. Новый эхолот вышел из строя в предыдущем рейсе, фактически не проработав ни одной экспедиции полностью. Только перед отходом нашей экспедиций управляющая электроника эхолота была демонтирована для отправки на гарантийный ремонт производителю. Данные глубоководного исследовательского эхолота крайне важны для научных исследований, без них невозможна интерпретация геофизических материалов, работа с отбором донных отложений в глубоководных районах.
В этой ситуации экспедицию института снова выручают сотрудники лаборатории под руководством д.ф.-м.н. В.А. Буланова. Взяв на борт свою аппаратуру, они обеспечили эхолотирование на частоте 200 кГц и, начиная с выхода из п. Владивосток, получали научные данные по звукорассеивающему слою и другим особенностям толщи вод. Кроме того, их силами собран аппаратно-программный комплекс и задействованы более низкие частоты, что уже дает надежду на выполнении батиметрических исследований на всей площади запланированного района.
Новая импортная гидрологическая лебедка и П-рама, установленные на судно, как и эхолот, в прошлом году, не работают - вышли из строя в предыдущих экспедициях при первых попытках их эксплуатации. Установка нового оборудования выполнена с нарушениями, что привело к неисправности некоторых узлов лебедки. Но самое критичное – новая П-рама, поставленная в комплекте с лебедкой, не рассчитана на плановые нагрузки, применять ее можно только для легкого оборудования вроде планктонных сетей или портативных зондов. Поэтому в экспедиции выполнение гидрологических работ на новой лебедке оказалось невозможным.
Причиной выхода из строя лебедки и эхолота является халатное отношение судовладельца и причастных ответственных лиц к составлению заказа оборудования, разработке проекта размещения на судне научного оборудования, оставлению контракта поставки и контроль выполнения контракта с поставщиком, проектировщиками и наладчиками оборудования. Испытания установленного оборудования - как эхолота, так и гидрологической лебедки - не проводились в реальных морских условиях.
Из-за создавшейся ситуации ТОИ ДВО РАН был вынужден установить на корме свою гидрологическую лебедку, но в связи с маленькой площадью кормы геологические и гидрологические работы проводить одновременно невозможно – создается риск поломки оборудования и травмирования людей.
Получается, что мало добиться приобретения нового судового научного оборудования – кто-то должен выполнять строгий контроль за пуско-наладочными работами. Такого контроля в настоящее время нет.
Остается надеяться, что новые эхолот и гидрологическую лебедку в ближайшем будущем отремонтируют, П-раму заменят и настроят для работы на ходовых испытаниях до начала первых экспедиций 2021 года. Иначе ситуация складывается абсурдная – несмотря на обновление научного оборудования, проводить на НИС «Академик Опарин» геофизические, гидрологические и гидроакустические исследования приходится по-прежнему с сильными ограничениями… »

 

Работы сосредоточены на 4-м и 5-м полигонах второго района. Благодаря гидроакустическому отряду подробно закартирована новая, предположительно вулканическая гора, обнаруженная в 85 рейсе «НИС Академик М.А. Лаврентьев» на окраине бордерленда о. Хоккайдо. На 5-м полигоне отработано пять геологических станций, поднято более 13 м осадка.

 

Научной группе даже удалось найти время, чтобы побаловать себя и членов экипажа самодельными пельменями. В лепке пельменей приняли участие не только учёные, но и частично команда судна. Все остались довольны!

Научный состав и команда НИС «Академик Опарин» лепят пельмени. На переднем плане - В. Калгин, А. Легкодимов и Д. Голодный (3ПК, УНИФ ДВО РАН).

 

В редкие перерывы между вахтами и выполнением лабораторных работ молодежь играла в шахматы, читала научную литературу и перенимала опыт у старшего поколения.

 

В борьбе с холодом хорошо помогала сауна - строго соблюдался график с отдельными днями посещения для женщин и для мужчин.

 

4.12.2020 – 07.12.2020

Идут геофизические работы и попутные исследования. Начинаем неспешную подготовку к возвращению в родные пенаты. Подводим предварительные итоги и делимся полученными результатами.

У девушек из микробиологического отряда радость: наконец-то их питомцы-бактерии продемонстрировали рост в культивируемых средах.

В микробиологической лаборатории. Кристина Балданова обнаружила рост микроорганизмов.

 

8.12.2020 – 10.12.2020

И вот наступил заключительный этап нашей экспедиции. День начался с геологических работ на шестом полигоне. Отработали последние три станции. Несмотря на короткий рейс, удалось отработать 53 геологических станции, в общей сложности, было поднято 109,65 м осадка.

С чувством глубокого удовлетворения и радости от того, что удалось выполнить все задачи, поставленные перед экспедицией, отряды геологии, микробиологии и газогеохимии отправились заканчивать камеральные и аналитические работы и собирать научное оборудование. Осталось отработать последние профили геофизических и гидроакустических исследований.

Последние дни прошли в оценке результатов. Были проведены научные семинары, где ребята рассказали о своих исследованиях.

Шесть утренних часов последнего экспедиционного четверга лоцман вел НИС «Академик Опарин» до причала. И уже в 9 часов утра 10 ноября мы смогли почувствовать землю под ногами. Владивосток покрыт ледяным панцирем, но это нисколько не омрачило наш приход, наоборот - мы порадовались, что все-таки вернулись домой в любимый город…

После заключительного семинара. Сидят на стульях: К. Федорова, К. Балданова, А. Легкодимов, Т. Якимов, Н. Лягин, Н. Цовбун, Р. Шакиров, И. Югай, А. Окулов; сидят на полу: на заднем плане: М. Бовсун, Н. Ли, М. Валитов; на переднем плане: В. Калгин, Д. Максеев.