Воронки газового выброса, как объект геокриологии (Часть 3 "Локальные газодинамические геосистемы")

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Объектом исследования данной публикации являются локальные криогенные газодинамические геосистемы, развитие которых приводит к пневматическому взрыву и формированию воронок газового выброса. Предметом исследования являются криогенные образования, зафиксированные в мёрзлых породах слагающих воронки газового выброса, обнаруженные на севере Западной Сибири. Авторы подробно рассматривают криогенные образования обнаруженные в разных элементах воронок, анализируют их строение, морфологию, пластические и разрывные деформации. Особое внимание уделено процессам, в результате которых могли сформироваться те или иные криогенные элементы, например кольцевые структуры, ячеистые льды, разрывные структуры на поверхности кратеров. Вследствие слабой изученности многих криогенных процессов зафиксированных в воронках широко использовались аналогии из других областей технических и естественных наук. В настоящее время основное внимание исследователей, приковано к поиску гипотетических схем связи генезиса газа с образованием воронок газового выброса. Авторы в своей работе показали, что без учёта криогенного фактора, проблему пневматических взрывов в многолетнемёрзлых породах, даже если будет вопрос о генезисе газа, решить невозможно. 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. Новизна исследования заключается в обосновании криогенной основы стадийного развития газодинамической геосистемы в мёрзлых породах, обуславливающей подготовку пневматического взрыва и формирования воронок газового выброса. Впервые выделены четыре стадии развития криогенной газодинамической геосистемы в мёрзлых породах. Стадия первичного формирования газонасыщенной области с повышенным давлением внутригрунтового газа, расположенная в основании газодинамической геосистемы. Стадия формирования транзитной зоны перераспределения внутригрунтового газа. Завершающая стадия, на которой давление газа, в её верхней части, достигает значений, превышающих прочность перекрывающих грунтов. Финальной стадией развития криогенной газодинамической геосистемы, является пневматический взрыв, формирующий воронку газового выброса. Основные выводы проведённого исследования следующие: процессы, подготавливающие формирование воронок газового выброса, является криогенными. Они обусловлены структурно-текстурными особенностями мёрзлых пород, массообменными процессами и фазовыми переходами, происходящими в них, а также их прочностными и деформационными свойствами.

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

  1. Хименков А. Н., Станиловская Ю. В. Воронки газового выброса, как объект геокриологии. Часть 1 // Арктика и Антарктика. 2025. № 2. С. 1-14.
  2. Хименков А. Н., Станиловская Ю. В. Воронки газового выброса, как объект геокриологии. Часть 2. Кольцевые структуры, сотовые льды // Арктика и Антарктика. 2025. № 3. С. 1-13.
  3. Moss J.L., Cartwright J. 3D seismic expression of km/scale fluid escape pipes from offshore Namibia // Basin Research. 2010. Vol. 22. No. 4. P. 481-501. doi: 10.1111/j.1365-2117.2010.00461.x. EDN: MYVQHJ.
  4. 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.
  5. Рыбак Е.Н., Ступина Л.В. Покмарки Черного моря // Геологія і корисні копалини Світового океану. 2019. Т. 15. No. 2. С. 16-34. doi: 10.15407/gpimo2019.01.016. EDN: VDDNQT.
  6. Щёлокова Д.В. Нетрадиционные углеводороды как источник неисчерпаемости топливно-энергетических ресурсов // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2016. No. 1. С. 120-126. EDN: VZYTVJ.
  7. Shiyun Lei, Xiujun Guo, Haoru Tang. Experiment and analysis of the formation, expansion and dissipation of gasbag in fine sediments based on pore water pressure survey // Acta Oceanologica Sinica. 2022. Vol. 41. No. 4. P. 91-100. doi: 10.1007/s13131-021-1851-x. EDN: RXUXAS.
  8. 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
  9. Арэ Ф.Э. Проблема эмиссии глубинных газов в атмосферу // Криосфера Земли. 1998. Т. II. No. 4. С. 42-50.
  10. Криосфера нефтегазоконденсатных месторождений полуострова Ямал. Том 2: Криосфера Бованенковского нефтегазоконденсатного месторождения. М.: ООО "Газпром Экспо", 2013. 424 с.
  11. Ленченко Н.Н. Динамика подземных вод. М.: МГГУ, 2004. 65 с.
  12. Bull J.M., Berndt C., Minshull T.A. et al. 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.
  13. Хименков А.Н., Сергеев Д.О., Власов А.Н., Волков-Богородский Д.Б. Взрывные процессы в области распространения многолетнемерзлых пород - новый вид геокриологической опасности // Геоэкология. 2019. No. 6. С. 30-41. doi: 10.31857/S0869-78092019630-41. EDN: JRXQRV.
  14. Бобин В.А. Концептуальная модель геомеханических и взрывных процессов при формировании и развитии "Ямальского кратера" // Инженерная физика. 2021. No. 5. С. 47-56. doi: 10.25791/infizik.5.2021.1209. EDN: LCRNAB.
  15. Цытович Н.А. Механика мёрзлых пород. М.: Высшая школа, 1973. 448 с.
  16. Вялов С.С. Реологические основы механики грунтов. М.: Высшая школа, 1978. 447 с.
  17. Микростроение мёрзлых пород / под ред. Э.Д. Ершова. М.: Изд-во МГУ, 1988. 183 с.
  18. Основы геокриологии. Ч. 1: Физико-химические основы геокриологии / Под ред. Э.Д. Ершова. М.: Изд-во МГУ, 1995. 368 с.
  19. Галеева Э.И., Курчатова А.Н., Рогов В.В., Слагода Е.А. 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.
  20. Стриха В.Е. Методическое пособие по дисциплине "Структурная геология", краткий курс лекций: учебное пособие. Благовещенск: Амурский гос. ун-т, 2012. 152 с.
  21. Гзовский М.В. Основы тектонофизики. М.: Наука, 1975. 536 с.
  22. Паталаха Е.И. Новая концепция дислокационного процесса // В кн.: Экспериментальная тектоника в теоретической и прикладной геологии. М.: Наука, 1985. С. 37-50.
  23. Хилимонюк В.З., Оспенников Е.Н., Булдович С.Н., Гунар А.Ю., Горшков Е.И. Гео-криологические условия территории расположения Ямальского кратера // V конференция геокриологов России. М.: Издательство Московского университета, 2016. Т. 2. С. 245-255.
  24. Supplementary Materials for Cryovolcanism on the Earth: the Origin of the Spectacular Crater on Yamal Peninsula (Russia) S.N. Buldovicz et al. // Scientific reports. 2018. Vol. 8. doi: 10.1038/s41598-018-31858-9.
  25. Соломатин В.И. Физика и география подземного оледенения. Новосибирск: Акад. изд-во “Гео”, 2013. EDN: VNJXSZ.
  26. Лейбман М.О., Кизяков А.И. Новый природный феномен в зоне вечной мерзлоты // Природа. 2016. № 2. С. 15-24.
  27. 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.
  28. 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.
  29. 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.
  30. Свидунович Н.А., Окатова Г.П., Куис Д.В. Материаловедение и технология конструкционных материалов: лабораторный практикум с использованием металлографического комплекса. Минск: БГТУ, 2011.
  31. Гумеров А.Г., Гумеров Р.С., Гумеров К.М. Безопасность длительно эксплуатируемых магистральных нефтепроводов. М.: Недра-Бизнесцентр, 2003. Кедринский В.К. Гидродинамика взрыва: эксперимент и модели. Новосибирск: Издво СО РАН, 2000. EDN: FKQBVK.
  32. Цветков B.M., Сизов И.А., Сырников Н.М. О механизме дробления твердой среды взрывом // Доклады АН СССР. 1976. Т. 231. № 5. С. 1067-1069.
  33. Вольфсон Ф.И., Яковлев П.Д. Структуры рудных полей и месторождений. Недра, Москва, 1975. 248 с.
  34. Горная энциклопедия. Т. 5. Советская энциклопедия, Москва, 1991. 435 с.
  35. Алидибиров М.А. Механизм фрагментации сильновязкой магмы при вулканических взрывах (экспериментальное исследование): автореф. дис. … д. ф.-м. н. М., 1998. 44 с. EDN: ZKFVYJ.
  36. Кедринский В.К. Гидродинамика взрыва: эксперимент и модели. Новосибирск: Издво СО РАН, 2000.
  37. 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.
  38. Панов В.К. Экспериментальное моделирование процессов при извержении типа "направленный взрыв" // Проблемы эксплозивного вулканизма. Материалы международного симпозиума. Петропавловск-Камчатский, 25-30 марта. Петропавловск-Камчатский: ИВиС ДВО РАН, 2006. С. 49-57.
  39. Лейбман М.О., Плеханов А.В. Ямальская воронка газового выброса // Холод'ОК. 2014. № 2(12). С. 9-15.
  40. Bogoyavlensky V.I., Bogoyavlensky I.V., Nikonov R., Kishankov A. Complex of Geophysical Studies of the Seyakha Catastrophic Gas Blowout Crater on the Yamal Peninsula, Russian Arctic // Geosciences. 2020. Vol. 10. P. 215.
  41. Богоявленский В.И., Сизов О.С., Мажаров А.В. 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

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).