Геология субмаринных газовых гидратов Восточной Арктики
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время изменения климата часто связываются с последствиями парникового эффекта, обусловленного увеличением содержания в атмосфере главных парниковых газов: углекислого газа и метан [2, 4]. Вплоть до настоящего времени преобладает мнение о том, что главным источником данных газов считаются наземные экосистемы, в то время как Северный Ледовитый океан (СЛО) представляет незначительную роль. Но, в соответствии с проведенным исследованиям ученых [1, 3], мелководный Арктический шельф считается существенным источником углерода CO2 и метана CH4 в атмосферу, то что обуславливается деградацией подводной и прибрежной мерзлоты.
В последнее время имеется значительный интерес к изучению природных ГГ вследствие открытия их существенных скоплений. ГГ могут рассматриваться как вероятные ресурсы энергетического сырья, а также в будущем быть существенным ресурсом. Помимо возможностей в топливном плане, интерес порождает значимость ГГ в парниковом эффекте, точно также как вероятный источник поступления метана в атмосферу.
Термин «газовые гидраты (ГГ)», относится к кристаллическим соединениям, которые состоят из воды и каждый из последующих молекул, физических и химических свойствах: метан, этан, пропан, изобутан, бутан, азот, углекислый газ и сероводород. Молекулы воды охватывают эти молекулы-хозяева и формируют каркасные структуры, которые стабильны в определенных обстановках.
Гидрат метана стабилен при температуре чуть выше или ниже 0 ̊C при высоком давлении. Давление и температура большинства океанических сред обеспечивают соответствующие условия для стабильности гидратов метана, но значительное количество гидрата образуется на континентальном шельфе из-за влияния геотермального градиента [1].
Значительное количество метана содержится в отложениях гидратов континентального склона, а также существует опасения, что при повышении температуры океана спровоцирует диссоциацию скоплений гидратов, это может вызвать, высвобождение значимое количество метана в атмосферу [5-7]. В данном контексте Арктику необходимо рассматривать как критическую область в условиях потепления климата, так как большие количества метана в настоящее момент «заперты» в виде ГГ в океанических и морских отложениях, а также в вечной мерзлоте, которые имеют все шансы обрести свободу [8-11].
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ5
1 ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ОЧЕРК7
1.1 Море Лаптевых7
1.2 Восточно-Сибирское море8
2 ТЕКТОНИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ11
3. МЕХАНИЗМЫ ФОРМИРОВАНИЯ СУБМАРИННЫХ ГАЗОВЫХ ГИДРАТОВ14
3.1. Образование газовых гидратов14
3.2 Метан - эффективный парниковый газ17
4. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СУБМАРИННЫХ ГАЗОВЫХ ГИДРАТАХ АРКТИКИ23
4.1 Грязевой вулкан Хаакон Мосби в Норвежском море23
4.2 Газовые гидраты рядом со Шпицбергеном25
4.3 Газовые гидраты в море Бофорта26
4.4 Газовые газовые гидраты в Чукотском море28
5. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ30
5.1 Описание методики расчета зоны стабильности газовых гидратов с помощью специализированных компьютерных программ – HYDOFF)30
6. ГАЗОВЫЕ ГИДРАТЫ ВОСТОЧНО-АРКТИЧЕСКИХ МОРЕЙ37
6.1 Методика оценки теоретических кривых газовых гидратов37
6.2 Газовые гидраты море Лаптевых37
6.3 Газовые гидраты Восточно-Сибирского море42
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ:57
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ:
Аржанов М.М., Елисеев А.В., Демченко П.Ф., Мохов И.И. Моделирование изменений температурного и гидрологического режимов приповерхностной мерзлоты с использованием климатических данных (реанализа) // Криосфера Земли,2007. –Т. XI. – No 4. – С. 65 – 69;Отчет Межправительственной группы экспертов по изменениям климата, 2007. [Электронный ресурс], URL: http://www.ipcc.ch/pdf/assessment- report/ar4/syr/ar4_syr_ru.pdf [дата обращения 02.12.2022];Семилетов И.П., Дударев О.В., Пипко И.И. и др. Морские исследования в Арктике на рубеже третьего тысячелетия // Исследования морских экосистем и биоресурсов / Отв. ред. В.А. Акуличев, В.П. Челомин. – М.: Наука, 2007. – С. 309 – 324;Ozone Depletion, 1994: Scientific Assessment of Ozone Depletion: 1994. WMO Global Ozone Research and Monitoring Project. – Report No 37. – Geneva, Switzerland, 2007. – 572p;Ремпель, А.В. и Баффет, БакАЛАВ. (1997) Образование и накопление гидрата газа в пористых средах. Журнал геофизических исследований, 102, 151-164;M. T. Reagan and G. J. Moridis, “Large-scale simulation of methane hydrate dissociation along the West Spitsbergen Margin,” Geophysical Research Letters, vol. 36, no. 23, Article ID L23612, 2009;M. T. Reagan, G. J. Moridis, S. M. Elliott, and M. Maltrud, “Contribution of oceanic gas hydrate dissociation to the formation of Arctic Ocean methane plumes,” Journal of Geophysical Research C, vol. 116, no. 9, Article ID C09014, 2011;N. Shakhova, I. Semiletov, A. Salyuk, V. Yusupov, D. Kosmach, and Ö. Gustafsson, “Extensive methane venting to the atmosphere from sediments of the East Siberian;Arctic Shelf,” Science, vol. 327, no. 5970, pp. 1246–1250, 2010; G. K. Westbrook, K. E. Thatcher, E. J. Rohling et al., “Escape of methane gas from the seabed along the West Spitsbergen continental margin,” Geophysical Research Letters, vol. 36, no. 15, Article ID L15608, 2009;B. Buffett and D. Archer, “Global inventory of methane clathrate: sensitivity to changes in the dee
С таких времен только лишь одна категория ученых исследовала данную проблему в регулярной основе. За 15-летний промежуток существовало проложено более 40 ежегодных экспедиций, в том числе морские круизы летом и океанографические экспедиции в обстоятельствах стремительного льда зимой. Были собраны и проанализированы тысячи проб воды, донных отложений и газа, а кроме того многочисленное большое число проб воздуха с целью оценки изменчивости разжиженного и атмосферного метана в разных районах Восточно-Арктического шельфа и с целью оценки изотопной характеристики источников. Для того чтобы усвоить происходящее в Восточно-Арктическом шельфе в контексте, нам необходимо вернуться к времени последнего ледникового максимума, приблизитель