Воронки газового выброса как объект геокриологии (Часть 1)
- Авторы: Хименков А.Н.1, Станиловская Ю.В.2
-
Учреждения:
- Институт геоэкологии РАН
- Тоталь
- Выпуск: № 2 (2025)
- Страницы: 99-116
- Раздел: Статьи
- URL: https://journal-vniispk.ru/2453-8922/article/view/365799
- EDN: https://elibrary.ru/RTLODK
- ID: 365799
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Данная публикация является первой частью статьи, в которой, на основании анализа имеющихся в научной литературе данных, показана значительная роль криогенного фактора, на подготовку пневматических взрывов в толще многолетнемёрзлых пород. Объектом исследования является локальные криогенные газодинамические геосистемы, развитие которых приводит к пневматическому взрыву и формированию воронок газового выброса. Предметом исследования являются морфология и строение криогенных образований в мёрзлых породах, слагающих воронки газового выброса, обнаруженных на севере Западной Сибири. Авторы подробно рассматривают такие аспекты темы, как анализ и обобщение данных по криогенному строению различных элементов воронок газового выброса. Особое внимание уделено изучению различного рода деформаций первичных ледяных образований, что позволяют проследить историю возникновения и развития локальных газодинамических геосистем в толще многолетнемёрзлых пород. Авторы не рассматривают вопросы, связанные с генезисом газа, поскольку считают, что напорные процессы, происходящие в локальных газонасыщенных зонах с повышенным давлением, не зависят от его происхождения. Основным методом, используемым в данной статье, является анализ материалов научных публикаций по рассматриваемой теме, а также данных лабораторного моделирования проведённого авторами. Синтез анализируемых материалов осуществлялся на базе геосистемного подхода. Особым вкладом авторов в исследовании темы является выявление общей закономерности в строении воронок газового выброса. Все воронки, не заполненные водой и доступные к изучению, имеют трёхчленное строение. В нижней части воронок наблюдается расширение, иногда за счёт каверн и гротов. В средней части поперечное сечение воронок уменьшается, стенки кратера, чаще всего, отвесные ровные. В верхней части наблюдается расширение, в форме раструба. Новизна исследования заключается в нахождении парагенетических связей между морфологическим строением воронок, стадиями развития газодинамической геосистемы, подготавливающей условия для пневматических взрывов и комплексами процессов на каждой стадии. К основным выводам проведённого исследования следует отнести выявление ведущей роли давления газа на трансформацию криогенного строения мёрзлых пород на всех стадиях.
Об авторах
Александр Николаевич Хименков
Институт геоэкологии РАН
Email: a_khimenkov@mail.ru
ведущий научный сотрудник;
Юлия Викторовна Станиловская
Тоталь
Email: e-mailyulia.stanilovskaya@total.com
Специалист по взаимодействию интфраструктуры и мёр;
Список литературы
Богоявленский В. И. Угроза катастрофических выбросов газа из криолитозоны Арктики. Воронки Ямала и Таймыра. Часть 2 // Бурение и нефть. 2014. № 10. С. 4-8. EDN: SXDCEJ. Богоявленский В. И. Газогидродинамика в кратерах выброса газа // Арктика: экология и экономика. 2018. № 1 (29). С. 48-54. doi: 10.25283/2223-4594-2018-1-48-55. EDN: YWKVVU. Лейбман М. О., Кизяков А. И. Новый природный феномен в зоне вечной мерзлоты // Природа. 2016. № 2. С. 15-24. Эпов М. И. и др. Бермудский треугольник Ямала // Наука из первых рук. 2014. Вып. 5 (59). С. 14-23. EDN: SYRRRB. Хилимонюк В. З. и др. Гео-криологические условия территории расположения Ямальского кратера // V конференция геокриологов России. М.: Издательство Московского университета, 2016. Т. 2. С. 245-255. Buldovich S. N. и др. Cryogenic hypothesis of the Yamal crater origin. Results of detailed studies and modeling. 5th European Conference on Permafrost - Book of Abstracts. 23 June - 1 July 2018. Chamonix, France. Р. 97-98. Buldovich S. N. и др. Cryovolcanism on the earth: Origin of a spectacular crater in the Yamal peninsula (Russia) // Scientific reports. 2018. Vol. 8. doi: 10.1038/s41598-018-31858-9. EDN: VBFJYO. Хименков А. Н. и др. Газовые выбросы в криолитозоне, как новый вид геокриологических опасностей // Геориск. 2017. № 3. С. 58-65. EDN: ZQJKVX. Хименков А. Н. и др. Геосистемы газонасыщеннных многолетнемерзлых пород, отв. ред. Ю. Д. Зыков. М.: Геоинфо, 2021. EDN: BCAKQS. Chuvilin E. M. и др. Formation of Gas-Emission Craters in Northern West Siberia: Shallow Controls // Geosciences. 2021. 11 (9). 393. doi: 10.3390/geosciences11090393. EDN: HLJDJE. Романовский Н. Н. Основы криогенеза литосферы. М.: Изд-во МГУ, 1993. 336 с. Хименков А. Н., Кошурников А. В. Локальные криогенные геосистемы. Сборник докладов Шестой конференции геокриологов России "Мониторинг в криолитозоне" с участием российских и зарубежных ученых, инженеров и специалистов. М.: "КДУ", "Добросвет", 2022. С. 502-509. doi: 10.31453/kdu.ru.978-5-7913-1231-0-2022-1130. EDN: ADUSBK. Хименков А.Н., Станиловская Ю.В. Феноменологическая модель формирования воронок газового выброса на примере Ямальского кратера. // Арктика и Антарктика. 2018. № 3. С. 1-25. doi: 10.7256/2453-8922.2018.3.27524 URL: https://nbpublish.com/library_read_article.php?id=27524 Кизяков А. И. и др. Геоморфологические условия образования воронки газового выброса и динамика этой формы на центральном Ямале // Криосфера Земли. 2015. Т. XIX. № 2. С. 15-25. EDN: TWMXKN. Bogoyavlensky V. и др. New Catastrophic Gas Blowout and Giant Crater on the Yamal Peninsula in 2020: Results of the Expedition and Data Processing // Geosciences. 2021. 11, 71. doi: 10.3390/geosciences11020071. EDN: XWPMBU. Хименков А.Н., Кошурников А.В., Карпенко Ф.С., Кутергин В.Н., Гагарин В.Е., Соболев П.А. О фильтрации газов в многолетнемёрзлых породах в свете проблемы дегазации литосферы Земли и формирования естественных взрывных процессов в криолитозоне // Арктика и Антарктика. 2019. № 3. С. 16-38. doi: 10.7256/2453-8922.2019.3.29627 URL: https://nbpublish.com/library_read_article.php?id=29627 Хименков А. Н., Кошурников А. В., Соболев П. А. Фильтрация газа в мерзлых грунтах // Вестник Московского университета. Серия 4. Геология. 2020. № 3. С. 97-103. doi: 10.33623/0579-9406-2020-3-97-103. EDN: RZPOTC. Чувилин Е. М. и др. Экспериментальное моделирование фильтрации газа в мерзлых и гидратосодержащих породах в условиях одноосного сжатия // Криосфера Земли. 2024. Т. XXVIII. № 6. С. 31-44. doi: 10.15372/KZ20240603. EDN: GRTHXO. Богоявленский В. И. и др. Выбросы газа из криолитозоны полуострова Ямал. Предварительные результаты экспедиции 8 июля 2015 г. // Бурение и нефть. 2015. № 7-8. С. 8-13. EDN: UFEMVH. Богоявленский В. И. и др. Мониторинг развития Дуплетного объекта взрыва газа С22 на полуострове Ямал по данным дистанционного зондирования Земли // Арктика: экология и экономика. 2024. Т. 14. № 3. С. 320-333. doi: 10.25283/2223-4594-2024-3-320-333. EDN: FCBZYH. Галеева Э. И. и др. Сравнительный анализ строения полигонально-жильных и пластовых льдов // Материалы пятой конференции геокриологов России. МГУ имени М. В. Ломоносова, 14-17 июня 2016 г. Т. 2. Часть 5. Региональная и историческая геокриология. Москва: Университетская книга, 2016. С. 291-297. EDN: YOLUOB. Блог "Мир вокруг: разное", 2017. На Ямале обнаружили новую воронку в земле. Дата обращения: 15.04.2021. URL: http://raznooje.blogspot.com/2017/07/blogpost_9.html. Официальный сайт RT, 2015. Тайна Ямальского кратера: корреспондент RT попытался разгадать загадку сибирских воронок. Дата обращения: 15.04.2021. URL: https://russian.rt.com/article/105424. Vasily Bogoyavlensky и др. New Catastrophic Gas Blowout and Giant Crater on the Yamal Peninsula in 2020: Results of the Expedition and Data Processing // Geosciences. 2021. 11, 71. doi: 10.3390/geosciences11020071. Официальный сайт RT, 2015. Дата обращения: 15.04.2021. URL: https://russian.rt.com. Богоявленский В. И. и др. Дегазация Земли в Арктике: дистанционные и экспедиционные исследования катастрофического Сеяхинского выброса газа на полуострове Ямал // Арктика: экология и экономика. 2019. № 1 (33). С. 88-105. doi: 10.25283/2223-4594-2019-1-88-105. EDN: TUHSJS. Supplementary Materials for Cryovolcanism on the Earth: the Origin of the Spectacular Crater on Yamal Peninsula (Russia) S. N. Buldovicz и др. // Scientific Reports. 2018. Vol. 8. doi: 10.1038/s41598-018-31858-9. Moss J. L., Cartwright J. 3D seismic expression of km/scale fluid escape pipes from offshore Namibia // Basin Research. 2010. Vol. 22. № 4. P. 481-501. doi: 10.1111/j.1365-2117.2010.00461.x. EDN: MYVQHJ. Cartwright J., Santamarina C. Seismic characteristics of fluid escape pipes in sedimentary basins: Implications for pipe genesis // Marine and Petroleum Geology. 2015. Vol. 65. P. 126-140. doi: 10.1016/j.marpetgeo.2015.03.023. EDN: UVHWDL. Рыбак Е. Н., Ступина Л. В. Покмарки Черного моря // Геологія і корисні копалини Світового океану. 2019. 15. № 2. С. 16-34. doi: 10.15407/gpimo2019.01.016. EDN: VDDNQT. Щёлокова Д. В. Нетрадиционные углеводороды как источник неисчерпаемости топливно-энергетических ресурсов // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2016. № 1. С. 120-126. EDN: VZYTVJ. Бузанов К. В. Исследование и совершенствование технологии безаварийного бурения интервалов под направления и кондукторы разведочных и эксплуатационных скважин на месторождениях Восточно-Сибирского региона: на примере Куюмбинского нефтяного месторождения: автореферат дис. кандидата технических наук. Томск: Нац. исслед. Том. политехн. ун-т, 2018. 22 с. EDN: UFNVDS. Shiyun Lei, Xiujun Guo, Haoru Tang. Experiment and analysis of the formation, expansion and dissipation of gas bag in fine sediments based on pore water pressure survey // Acta Oceanol. Sin. 2022. Vol. 41, No. 4. P. 91-100. doi: 10.1007/s13131-021-1851-x. EDN: RXUXAS. Хименков А.Н., Кошурников А.В., Дернова Е.О. Газонасыщенные мёрзлые породы, как объект изучения геокриологии // Арктика и Антарктика. 2023. № 1. С. 26-64. doi: 10.7256/2453-8922.2023.1.40378 EDN: PLNGUD URL: https://nbpublish.com/library_read_article.php?id=40378 Арэ Ф. Э. Проблема эмиссии глубинных газов в атмосферу // Криосфера Земли. 1998. Т. II. № 4. С. 42-50. Криосфера нефтегазоконденсатных месторождений полуострова Ямал. Т. 2: Криосфера Бованенковского нефтегазоконденсатного месторождения. М.: ООО "Газпром Экспо", 2013. 424 с. Ленченко Н. Н. Динамика подземных вод. М.: МГГУ, 2004. 65 с. Bull J. M. и др. Constraining the physical properties of chimney/pipe structures within sedimentary basins. 14th International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies, GHGT-14. 21st -25th October 2018. Melbourne, Australia. 2018. Хименков А. Н. и др. Взрывные процессы в области распространения многолетнемерзлых пород - новый вид геокриологической опасности // Геоэкология. 2019. № 6. С. 30-41. doi: 10.31857/S0869-78092019630-41. EDN: JRXQRV. Бобин В. А. Концептуальная модель геомеханических и взрывных процессов при формировании и развитии "Ямальского кратера" // Инженерная физика. 2021. № 5. С. 47-56. doi: 10.25791/infizik.5.2021.1209. EDN: LCRNAB. Цытович Н. А. Механика мёрзлых пород. М.: Высшая школа, 1973. 448 с. Вялов С. С. Реологические основы механики грунтов. М.: Высшая школа, 1978. 447 с. Микростроение мёрзлых пород / под ред. Э. Д. Ершова. М.: Изд-во МГУ, 1988. 183 с. Основы геокриологии. Ч. 1: Физико-химические основы геокриологии / под ред. Э. Д. Ершова. М.: Изд-во МГУ, 1995. 368 с. Стриха В. Е. Методическое пособие по дисциплине "Структурная геология", краткий курс лекций: учебное пособие. Благовещенск: Амурский гос. ун-т, 2012. Гзовский М. В. Основы тектонофизики. М.: Наука, 1975. 536 с. Паталаха Е. И. Новая концепция дислокационного процесса // В кн.: Экспериментальная тектоника в теоретической и прикладной геологии. М.: Наука, 1985. С. 37-50. Соломатин В. И. Физика и география подземного оледенения. Новосибирск: Акад. изд-во “Гео”, 2013. EDN: VNJXSZ. Круковская В. В. К расчету фильтрации газа в трещиновато-пористой неоднородной среде // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2004. Вып. 51. С. 257-265. Тур В. В., Молош В. В. К определению сопротивления срезу при проверках на продавливание плоских плит монолитных перекрытий // Вестник Брестского государственного технического университета. 2011. № 1. С. 21-32. Ahmad Mahmoud Abdullah. Analysis of Repaired/Strengthened R.C. Structures Using Composite Materials: Punching Shear. A thesis submitted to The University of Manchester for the degree of Doctor of Philosophy in the Faculty of Engineering and Physical Sciences. 2010. 272 p. Свидунович Н. А., Окатова Г. П., Куис Д. В. Материаловедение и технология конструкционных материалов: лабораторный практикум с использованием металлографического комплекса. Минск: БГТУ, 2011. Гумеров А. Г., Гумеров Р. С., Гумеров К. М. Безопасность длительно эксплуатируемых магистральных нефтепроводов. М.: Недра-Бизнесцентр, 2003. Цветков B. M., Сизов И. А., Сырников Н. M. О механизме дробления твердой среды взрывом // Доклады АН СССР. 1976. Т. 231. № 5. С. 1067-1069. Вольфсон Ф. И., Яковлев П. Д. Структуры рудных полей и месторождений. Недра, Москва, 1975. Горная энциклопедия. Т. 5. Советская энциклопедия, Москва, 1991. Алидибиров М. А. Механизм фрагментации сильновязкой магмы при вулканических взрывах (экспериментальное исследование): автореф. дис. … д. ф.-м. н. М., 1998. 44 с. EDN: ZKFVYJ. Кедринский В. К. Гидродинамика взрыва: эксперимент и модели. Новосибирск: Издво СО РАН, 2000. Панов В. К. Применение линейной теории нестационарной фильтрации для анализа экспериментов по разрушению пористого газонасыщенного материала // Вестник краунц. науки о Земле. 2009. № 1. Вып. № 13. С. 89-97. EDN: KTZSYN. Панов В. К. Экспериментальное моделирование процессов при извержении типа "направленный взрыв" // Проблемы эксплозивного вулканизма. Материалы международного симпозиума. Петропавловск-Камчатский, 25-30 марта. Петропавловск-Кмчатский: ИВиС ДВО РАН, 2006. С. 49-57. Лейбман М. О., Плеханов А. В. Ямальская воронка газового выброса // Холод'ОК. 2014. № 2 (12). С. 9-15. Bogoyavlensky V. I. и др. Complex of Geophysical Studies of the Seyakha Catastrophic Gas Blowout Crater on the Yamal Peninsula, Russian Arctic. Geosciences. 2020. 10, 215. [Google Scholar] [CrossRef]. Богоявленский В. И. и др. Дегазация Земли в Арктике: дистанционные и экспедиционные исследования катастрофического Сеяхинского выброса газа на полуострове Ямал // Арктика: экология и экономика. 2019. № 1 (33). С. 88-105. doi: 10.25283/2223-4594-2019-1-88-105. EDN: TUHSJS.
Дополнительные файлы
