Gas hydrates in Lake Baikal

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Subsurface gas hydrates over all the area of their potential occurrence under the floor of Lake Baikal, the only freshwater body where they occur, have been sought and studied since 2000. Two of three known gas hydrates cubic structures (structure 1 biogenic methane hydrates and structure 2 biogenic methane and thermogenic ethane hydrates) have been found in the lake sediments. Large autogenic carbonaceous formations atypical for the lake have been discovered in the areas of gas hydrates occurrence. A new so-called “Baikal” mud volcanoes formation mechanism with shallow roots previously unknown in the seas is described. This mechanism is related to destruction of gas hydrates under their stability zone due to a tectonic activity and warm fluid income. The focus and source of the gas-saturated fluid are determined to be buried depositions of delta fronts, depocenters in the middle of the basins and subsurface ancient sedimentation masses at the eastern flank. The 2018 integrated geological and geophysical survey allowed to discover 54 hydrate-bearing structures represented by 26 mud volcanoes, 18 hydrate mounds, 9 seeps and 1 pockmark. Not only sedimentation masses of various age and many kilometers thick, but also the tectonic dislocation grid determine the distribution of these structures on the floor of Lake Baikal. The fluid pathways are formed through impaired vertical and gently inclined zones of the main rift faults and secondary faults as well as along permeable lithological sedimentation boundaries when the layers rise from the depocenters in the center of the basin to its flanks.

About the authors

O. M. Khlystov

Limnological Institute, Siberian Branch of Russian Academy of Science

Author for correspondence.
Email: oleg@lin.irk.ru
Russian Federation, Ulan-Batorskaya Str., 3, Irkutsk, 664033

A. V. Khabuev

Limnological Institute, Siberian Branch of Russian Academy of Science

Email: oleg@lin.irk.ru
Ulan-Batorskaya Str., 3, Irkutsk, 664033

H. Minami

Kitami Institute of Technology

Email: oleg@lin.irk.ru

Environmental and Energy Resources Research Center

Japan, 090-8507, 165 Koen-cho, Kitami

A. Hachikubo

Kitami Institute of Technology

Email: oleg@lin.irk.ru

Environmental and Energy Resources Research Center

Japan, 090-8507, 165 Koen-cho, Kitami

A. A. Krylov

Limnological Institute, Siberian Branch of Russian Academy of Science; St. Petersburg State University

Email: oleg@lin.irk.ru

Institute of Earth Sciences

Russian Federation, Ulan-Batorskaya Str., 3, Irkutsk, 664033; Universitetskaya nab. 7/9, 199034, St. Petersburg

References

  1. Akhmanov G.G., Khlystov O.M., Soloveva M.A. et al. 2018. Discovery of a new hydrate-bearing structure at the bottom of the Lake Baikal. Moscow University Geology Bulletin 5: 113–119. (in Russian)
  2. Cuylaerts M., Naudts L., Casier R. et al. 2012. Distribution and morphology of mud volcanoes and other fluid flow-related lake-bed structures in Lake Baikal, Russia. Geo-Marine Letters 32: 383–394. doi: 10.1007/s00367-012-0291-1
  3. Hachikubo A., Khlystov O., Krylov A. et al. 2010. Molecular and isotopic characteristics of gas hydrate-bound hydrocarbons in southern and central Lake Baikal. Geo-Marine Letters 30: 321–329. doi: 10.1007/s00367-010-0203-1
  4. Hachikubo A., Yamazaki R., Kita M. et al. 2017. Gas Analysis. In: Minami H. (Ed.), Operation Report of Multi-phase Gas Hydrate Project III 2016 (MHP III-16). Kitami Institute of Technology, pp. 124–130.
  5. Kalmychkov G.V., Egorov A.V., Kuzmin M.I. et al. 2006. Genetic types of methane from Lake Baikal. Doklady Earth Science 411: 1462–1465. doi: 10.1134/S1028334X06090285
  6. Kida M., Khlystov O., Zemskaya T. et al. 2006. Coexistence of structure I and II gas hydrates in Lake Baikal suggesting gas sources from microbial and thermogenic origin. Geophysics Research Letters 33: 1–4. doi: 10.1029/2006GL028296
  7. Khlystov O.M., De Batist M., Shoji H. et al. 2013. Gas hydrate of Lake Baikal: Discovery and varieties. Journal of Asian Earth Sciences 62: 162−166. doi: 10.1016/j.jseaes.2012.03.009
  8. Khlystov O.M., Kononov E.E., Khabuev A.V. et al. 2016а. Geological and geomorphological characteristics of the Posolsky Bank and the Kukuy Griva, Lake Baikal. Russian Geology and Geophysics 57: 1759–1767. doi: 10.1016/j.rgg.2016.11.001
  9. Khlystov O.M., Kononov E.E., Minami H. et al. 2016b. Topography and Genesis of the Murinskaya Banka Underwater Upland (Southern Baikal). Geography and Natural Resources 5: 109–116. doi: 10.21782/GiPR0206-1619-2016-5(109-116) (in Russian)
  10. Khlystov О.М., Kononov Е.Е., Minami H. et al. 2018. New Evidence on the Relief of the Southern Underwater Slope in the South Baikal Basin. Geography and Natural Resources 39: 33–38. doi: 10.1134/S1875372818010055
  11. Khlystov O.M., Poort J., Mazzini A. et al. 2018. Shallow-rooted mud volcanism in Lake Baikal. Marine and Petroleum Geology. (in press)
  12. Krylov A., Khlystov O., Zemskaya T. et al. 2008a. First discovery and formation process of authigenic siderite from gas hydrate bearing mud volcanoes in fresh water: Lake Baikal, Eastern Siberia. Geophysics Research Letters 35: L05405. doi: 10.1029/2007GL032917
  13. Krylov A., Khlystov O., Zemskaya T. et al. 2008b. Crystallization of Authigenic Carbonates in Mud Volcanoes at Lake Baikal. Geochemical International 10: 985–995. doi: 10.1134/S0016702908100030
  14. Krylov A.A., Khlystov O.M., Hachikubo A. et al. 2010. Isotopic composition of dissolved inorganic carbon in the subsurface sediments of gas hydrate-bearing mud volcanoes, Lake Baikal: Implications for methane and carbonate origin. Geo-Marine Letters 30: 427–437. doi: 10.1007/s00367-010-0190-2
  15. Krylov A.A., Hachikubo A., Minami H. et al. 2018. Authigenic rhodochrosite from a gas hydrate-bearing structure in Lake Baikal. International Journal Earth Science 107: 2011–2022. doi: 10.1007/s00531-018-1584-z
  16. Matsumoto R., Sato M., Hiromatsu M. 2011. Fluid flow and evolution of gas hydrate mounds of Joetsu basin, eastern margin of Japan Sea: constraints from high-resolution geophysical survey by AUV. In: 7th International Conference on Gas Hydrates (ICGH 2011), pp. 1404–1414.
  17. Mizandrontsev I.B. 1975. On the geochemistry of pore waters. Trudy Baikalskoi limnologicheskoi stantsii AN SSSR [Proceedings of the Baikal Limnological Station of the Academy of Sciences of the USSR] 21: 203–231. (in Russian)
  18. Minami H., Hachikubo A., Sakagami H. et al. 2014. Sequentially sampled gas hydrate water, coupled with pore water and bottom water isotopic and ionic signatures at the Kukuy mud volcano, Lake Baikal: ambiguous deep-rooted source of hydrate-forming water. Geo-Marine Letters 34: 241–251. doi: 10.1007/s00367-014-0364-4
  19. Minami H., Hachikubo A., Yamashita S. et al. 2018. Hydrogen and oxygen isotopic anomalies in pore waters suggesting clay mineral dehydration at gas hydrate-bearing Kedr mud volcano, southern Lake Baikal, Russia. Geo-Marine Letters: 38: 403–415. doi: 10.1007/s00367-018-0542-x.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Khlystov O.M., Khabuev A.V., Minami H., Hachikubo A., Krylov A.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».