Monitoring of Shallow-Water Methane Seeps at Cape Fiolent (Black Sea)

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

During the period from 2019 to 2021, complex studies of new shallow-water methane bubble gas emission sites were carried out in the coastal zone near Cape Fiolent (Southwest Coast of Crimea). The studies included determining the hydrocarbon and isotopic composition of bubble gas, measuring the concentration of methane and nutrients in the water in the areas of gas emissions, estimating the value of bubble flows, and measuring hydrophysical parameters over the sip sites compared to background areas. The seasonal type of Cape Fiolent methane seeps was noted, its active phases of gas emissions differed in duration in different years. The increased pore water silica concentration at the seep sites and their localization in the vicinity of freshwater slope springs may indicate its association with submarine freshwater discharge in the area. However, no significant desalination of both pore water and the bottom water layer above the siphons was recorded. Dissolved methane concentrations in pore water at seep sites were two orders of magnitude higher compared to background areas and reached 448 μmol/L. Also high values were obtained for surface water directly above the bubble gas emission points (maximum 353 nmol/L). Multi-hour monitoring of hydrophysical parameters above the active seeps showed a dissolved oxygen decrease compared to the background sites. The maximum difference in O2 concentrations was 3 mg/l. The carbon isotopic composition of bubble gas methane δ13C-CH4 (–62.84…38.27‰) and сarbon dioxide δ13C-CO2 (–16.83…–10.17‰) was corresponded to a mixture of isotopically heavy gas and near-surface isotopically light gas of microbial origin. The question remains open: what are the reasons for the change in the summer active and the cold season passive gas emission phases?

Sobre autores

T. Malakhova

A. O. Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas of RAS

Autor responsável pela correspondência
Email: t.malakhova@imbr-ras.ru
Russia, Sevastopol

L. Malakhova

A. O. Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas of RAS

Email: t.malakhova@imbr-ras.ru
Russia, Sevastopol

A. Murashova

A. O. Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas of RAS

Email: t.malakhova@imbr-ras.ru
Russia, Sevastopol

A. Budnikov

Lomonosov Moscow State University, Department of Physics

Email: t.malakhova@imbr-ras.ru
Russia, Moscow

I. Ivanova

Lomonosov Moscow State University, Department of Physics

Email: t.malakhova@imbr-ras.ru
Russia, Moscow

E. Krasnova

Moscow State University, Faculty of Geology, Department of Geology and Geochemistry of Fossil Fuels; Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: t.malakhova@imbr-ras.ru
Russia, Moscow; Russia, Moscow

Bibliografia

  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

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
2.

Baixar (878KB)
3.

Baixar (1MB)
4.

Baixar (1MB)
5.

Baixar (299KB)
6.

Baixar (625KB)
7.

Baixar (150KB)
8.

Baixar (233KB)
9.

Baixar (172KB)
10.

Baixar (3MB)

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

Este site utiliza cookies

Ao continuar usando nosso site, você concorda com o procedimento de cookies que mantêm o site funcionando normalmente.

Informação sobre cookies