Yamal krater

Yamal krater

Øverst: 2015, nederst: hvælvende høj og krater dannet efter eksplosionen
Egenskaber
Diameter0,02 km
Typegasudslyngningskrater 
Største dybde52 m
Beliggenhed
69°58′16″ N sh. 68°22′13″ Ø e.
Land
Emnet for Den Russiske FøderationYaNAO
ArealYamal-regionen
rød prikYamal krater

Yamal-krateret  er en afrundet lavning på jordens overflade med en diameter på 20 m og en dybde på mere end 50 m, dannet i perioden fra efteråret 2013 til foråret 2014 i den centrale del af Yamal-halvøen . Rundt om tragten er en brystning lavet af kasserede sten. Den nydannede tragt blev hurtigt fyldt med vand og var i efteråret 2016 blevet til en sø [1] .

I første omgang blev der fremsat forskellige hypoteser om dens oprindelse - fra militære tests til faldet af en meteorit [2] . Efterfølgende, i løbet af videnskabelig forskning, kom de fleste videnskabsmænd til den konklusion, at krateret blev dannet som et resultat af den såkaldte gasudstødning - en underjordisk eksplosion af smeltende gashydrater med et udkast til overfladen af ​​den overliggende stenmasse [ 1] .

Geografisk placering

Krateret er placeret mellem kysten af ​​Karahavet og dalen af ​​Morda-Yakha- floden , 30 km syd for Bovanenkovo-gasfeltet og 4 km vest for Bovanenkovo-Ukhta -gasrørledningen . Den ligger på tundraens flade territorium i Myarongyakha-flodens bassin (en biflod til Morda-Yakha-floden), dissekeret af søer og vandløb [3] [1] . I dette område er permafrost udbredt med en gennemsnitlig årlig temperatur på op til −7 °C og en sæsonbestemt optøningsdybde på op til 1 meter. Kildebjergarterne indeholder sandet ler , ler og tørv , samt betydelige mængder is, ofte koncentreret i islinser [4] .

Historien om dannelsen af ​​krateret

På arkivfotografier fra rummet er en bakke synlig på stedet for dannelsen af ​​en tragt. I løbet af dendrokronologiske undersøgelser af fredede buske viste det sig, at højen havde vokset i mindst 66 år [5] . Højens bund var 45-58 meter bred og omkring 5-6 meter høj. Dens top var dækket af pukler med urteagtig vegetation, og pilebuske voksede langs foden [3] [5] . Tidspunktet for dannelsen af ​​tragten blev bestemt ud fra en række billeder fra rummet af forskellige detaljer, men de opnåede data var tvetydige: nogle forskere mener, at tragten blev dannet i oktober 2013 [3] , mens andre mener, at udbruddet er mest sandsynligt. mellem 21. februar og 3. april 2014 [6] [7] .

Tilsyneladende begyndte en sø i den varme årstid af 2014 at dannes i krateret, genopfyldt med smeltevand og vægkollapsmateriale; ved udgangen af ​​2014 faldt tragtens dybde til vandkanten til 25,5 m. 45-55 m og stejle banker 6 m høje [8] , og i efteråret 2016 fyldte vandet helt tragten [1] .

Bygning

Tragten er placeret på området for udbredelse af terrasse IV af den kyst-marine og marine genesis, som danner vandskelfladerne 42-48 m over havets overflade. Terrassedelen er sammensat af øvre kvartære aflejringer af Kazantsevskaya-formationen. Overfladen af ​​terrassen er dissekeret af let indskårne floddale, i den øvre del af bifloderne er der talrige termokarstbassiner af drænede søer ( khasyreev ). I den øvre del af en af ​​de små vandløb er der en lille khasyrey med en højde på 19-22 m over havets overflade, til hvis overflade Yamal-tragten er begrænset [3] . Ifølge analysen af ​​geomorfologi, satellitbilleder [9] og geofysiske [10] undersøgelser blev der etableret tegn på tilstedeværelsen af ​​to diskontinuerlige forkastninger med lodrette og vandrette forskydninger, i krydsningspunktet, hvor Yamal-krateret er placeret.

Tragtmorfologi

Den øverste del af krateret er en skrå tragtformet overflade, der tilspidser - den såkaldte "klokke". Dens ydre diameter nåede 25-29 m, og udviklingsdybden var 8 m. I bunden passerer tragten ind i en cylindrisk sektion af tragten, med subvertikale vægge. Dens form er elliptisk i plan, den semi- mindre akse er 14 m, og den store semi-akse er 20 m. Under den første ekspedition oversteg estimaterne af den observerede dybde af vandkanten i søen i bunden af ​​tragten. 50 m fra jordens overflade. Den indre overflade af cylinderens vægge er kompliceret af en lavvandet, omfattende grotte i den nederste del af den nordøstlige væg. I november 2014 var vandstanden i den indre sø steget til 24-26 m fra overfladen. I løbet af samme tid steg tragtens bredde på grund af smeltning og kollaps af væggene, og tragtens skråninger blev mest aktivt ødelagt [3] [11] .

Rundt om tragten er der et " brystværk " med en diameter på 70-72 m, som er en ringformet bunke af udstødte fragmenter af frosne sten i op til 4,5 m høje.Stenvolumen i brystværnet var ved målingstidspunktet reduceret med 6 gange på grund af smeltning af isrige sten. Hovedmassen af ​​udstødte sten er koncentreret på den nordlige kant af tragten [12] . Blokke af frosne sten og græstørv med en diameter på mere end 1 m er koncentreret nær krateret, spredningen af ​​små (0,1-0,2 m) fragmenter af udstødte sten når 180 m [12] [3] [13] .

Geologisk struktur

Næsten hele sektionen af ​​løse aflejringer, blotlagt af en tragt til en dybde på 50-60 m, er repræsenteret af massiv is og stærkt iset sand og sandet ler [12] [4] , karakteristisk for aflejringer af den III alluviale-marine terrasse , som forneden erstattes af iskold marine ler med sjældent grus . Den eneste undtagelse er det overfladenære lag, omkring 2 m tykt, bestående af frosne og optøede sand-argilaceous bjergarter. Ifølge geofysiske data, i en dybde på 60-70 m fra overfladen, blev tilstedeværelsen af ​​et lag med en unormalt høj elektrisk resistivitet i en dybde på 60-70 m etableret, hvilket fortolkes som et laglignende reservoir af gas hydrater opretholdt i plan [14] [10] . I den nederste del af tragtvæggene er der mange huler og grotter identificeret af nogle forskere [13] med dissociationszonen af ​​relikvie-metastabile gashydrater. I luftprøverne taget i bunden af ​​krateret blev der gentagne gange konstateret et øget indhold af metan . Under en vinterekspedition i november 2014 blev der fundet spor af talrige gasvæskeemissioner i isen, der dækkede den nederste del af kratervæggene [13] .

Til at begynde med var væggene i krateret hovedsageligt resterne af en stamformet krop af gasmættede klipper, sammensat af cellulær is [15] . Det var kendetegnet ved subvertikal lagdeling langs kanterne, bevaret i kraterets vægge, og tilstedeværelsen af ​​talrige hulrum i form af afrundede celler i størrelse fra 2 til 40 cm, nogle gange kombineret i lodrette kæder, og en bred udvikling af plastiske og bruddeformationer. Talrige små celler i disse bjergarter indikerer en betydelig mætning af bjergarter med gas netop inden for denne bestand. Ifølge antagelserne fra et hold af Moskva-forskere [13] [8] , blev en porøs gasmættet isgrundet bestand af cylindrisk form dannet over zonen for dissociation af gashydrater i en lavvandet reservoiraflejring som følge af tryk lodret væskemigrering og stigende reservoirtryk. Trykfiltrering af væsker førte til adskillige plastiske deformationer af bestandens frosne bjergarter [16] , som et resultat af hvilke udviklingszonen for cellulær is i bestanden blev adskilt fra værtsbjergarterne ved en revne med forskydnings- og friktionsler [ 4] . Dens opadgående bevægelse under trykket af nedbrydende gashydrater, ved kontakt med den omgivende stenmasse, førte til dannelsen af ​​et kontaktmellemlag af frosne sten med subvertikal lagdeling og talrige plastiske og diskontinuerlige deformationer [13] [16] . I juli 2015 kollapsede resterne af en bestand med subvertikal strøelse under optøning og kollaps af tragtvæggene, hvilket blottede en uforstyrret stenmasse med subhorisontal strøelse [13] .

Videnskabelig forskning

Yamal-tragten blev opdaget af besætningen på Nadym-lufteskadronen i juli 2014 [17] . Lignende tragte blev fundet tidligere, men de tiltrak sig ikke opmærksomhed [18] [6] . Denne gang vakte rapporter om fundet og offentliggørelsen af ​​videooptagelser dog verdensomspændende interesse. Et par dage efter at videoen dukkede op på nettet, og nyheden om den usædvanlige tragt blev spredt i de russiske og verdensmedier, tog den første rekognosceringsekspedition fra Institute of the Earth's Cryosphere af SB RAS af sted mod begivenhedsområdet . Den 25. august fandt den anden rekognosceringsekspedition sted [4] [19] [20] .

Den 13.-18. september 2014 udførte en kompleks ekspedition af IPGG SB RAS og Gazprom-VNIIGAZ et kompleks af geologiske, geofysiske og geokemiske værker på Yamal synkehullet. En stor mængde morfometrisk arbejde gjorde det muligt at kompilere en tredimensionel model af tragten [9] , og for at etablere en væsentlig reduktion i volumen af ​​udstødte sten på grund af smeltning, blev områdets dybe struktur undersøgt i detaljer vha. metoderne til elektrisk tomografi og sondering ved dannelsen af ​​feltet i nærzonen, blev radiometri udført [10] [14] . I begyndelsen af ​​oktober, i flere dage, undersøgte medarbejdere i IPGG SB RAS den interne struktur af tragten med detaljerede målinger, geofysiske undersøgelser og prøveudtagning.

Andre videnskabelige ekspeditioner blev også organiseret. Den anden ekspedition fandt sted i november 2014. Krateret og det omkringliggende område var dækket af et netværk af georadar [21] og geoelektriske [22] profiler . I sommeren 2015 fandt den fjerde videnskabelige ekspedition af Det Russiske Videnskabsakademi sted [23] . Også i år, 2015, blev der, baseret på ekkolokalisering og GPS-undersøgelsesdata, udarbejdet en tredimensionel model af bunden af ​​den nydannede sø på stedet for Yamal synkehullet. For at systematisere data om tidligere dannede og potentielt farlige gasemissionstragte blev geoinformationssystemet "Arctic and the World Ocean" (GIS "AMO") oprettet ved Institute of Oil and Gas Research, Russian Academy of Sciences. Senere blev oplysninger om 20 tusinde olie- og gasudsivninger [24] [25] tilføjet til dette GIS .

Dannelseshypoteser

Allerede i det første år af videnskabelig forskning opgav videnskabsmænd alle versioner af dannelsen af ​​Yamal-krateret af eksterne årsager - ifølge de opnåede data er dannelsen af ​​krateret forbundet med processer nær overfladen i permafrosten, hvilket førte til udkastning af et kraftigt klippelag til overfladen. De fleste videnskabsmænd tilskriver dannelsen af ​​kratere til koncentrationen af ​​gasformige væsker i den øvre del af sektionen. Kilden til gasvæsker forbliver diskutabel - den kan være af dyb natur, migreret til overfladen eller dannes under massedissocieringen af ​​reservoirgashydrater i lavvandede reservoirer. Fysisk-kemiske modeller af tragtdannelsesprocesser kan endnu ikke reproducere dannelsen af ​​tragte med netop en sådan morfologi [26] . Nogle videnskabsmænd udvikler en kryovulkanisk hypotese for dannelsen af ​​et krater.

Hypotese om dannelse af en gasemissionstragt

Stigningen i luft- og permafrosttemperaturer i løbet af det seneste årti (især det positive højdepunkt i sommeren 2012) har ført til frigivelse af gas fra frosne sten og jordis [4] . Tilstedeværelsen af ​​et overliggende tag med en tykkelse på omkring 8 meter [27] fra overfladenære meget isglatte klipper med en negativ temperatur havde en afskærmende effekt, hvilket bidrog til den langsigtede akkumulering af gashydrater under overfladen. Under påvirkning af stigende høje formationstryk blev toppen af ​​bestanden deformeret i årtier med dannelsen af ​​en stor høj. Efterfølgende, da frysning af det aktive lag begyndte i det frosne tag af bestanden , oversteg de akkumulerede reservoirtryk trykket fra de overliggende klipper. På udviklingsstadiet af eksplosionen forårsaget af en skarp dekompression blev klipperne fra det overliggende tag slynget ud, og en lavinelignende knusning af de hule klipper mættet med komprimeret gas begyndte, successivt udviklet fra overfladen til horisonten af ​​dissocierende relikvie. gashydrater i bunden af ​​lageret. Knust ejecta-produkter genafsættes på det tilstødende terræn i form af brystværn [13] [18] . En lignende mekanisme er blevet beskrevet under forhold med undervandsrelief og fører til dannelsen af ​​pockmarks [4]

I Yamal er runde søer med en lavning i midten udbredt. Det menes, at disse søer er af termokarst-oprindelse og er forbundet med smeltning af lag af underjordisk is. Da sammenbruddet af Yamal-tragtens vægge i den øvre del førte til udvidelsen af ​​krateret, et fald i dets dybde og i sidste ende til dannelsen af ​​en sø, er det muligt, at andre søer i Yamal, som blev dannet under Holocæn klimaoptimum er en konsekvens af gasfrigivelsesprocessen. Dette indikeres af den specifikke struktur af bunden af ​​sådanne søer: en dyb central del og en lavvandet hylde, tydeligt synlig på luftfotos [4] .

Kryovulkan-hypotesen

I september 2018 offentliggjorde en gruppe forskere fra Moscow State University en artikel i tidsskriftet Scientific Reports om, at Yamal-krateret er den første kryovulkan , der er opdaget på Jorden . Ved lave temperaturer, i stedet for smeltede sten, udbryder kryovulkaner vand, ammoniak, metan - både i flydende tilstand ( cryolava ) og i gasform. I den terrestriske permafrostzone er det primære stendannende stof is. Ifølge videnskabsmænds hypotese dannes sådanne kratere som følger: gas af biogen oprindelse akkumuleres i en dyb talik under en termokarst-sø - sådan fremstår en hævende høj. Derefter eksploderer kuldioxid under påvirkning af hydrostatisk tryk som følge af frysning og optøning af permafrost-is, og et udbrud af vand og smeltede sten begynder, som kan vare op til en dag. Efter eksplosionen dannes et krater, omgivet af en skakt. Lignende objekter er kendt på Ceres , hvor det største bjerg Akhuna , Enceladus , Pluto og andre himmellegemer betragtes som en kryovulkan. Tidligere er kryovulkaner endnu ikke blevet opdaget på Jorden, men eksperter udelukker ikke, at de ikke kun kan være i Arktis , men på hele planeten [1] .

Andre kratere

Ud over det beskrevne blev der fundet andre lignende kratere på halvøen. Fra august 2020 er 17 sådanne geologiske formationer blevet opdaget, undersøgt og dokumenteret i Yamal. [28]

Se også

Noter

  1. ↑ 1 2 3 4 5 Sergey N. Buldovicz, 2018 .
  2. ↑ En tragt i Yamal er anerkendt som en kryovulkan - National Geographic Rusland . Nat-geo.ru. Hentet 13. februar 2019. Arkiveret fra originalen 28. januar 2019.
  3. ↑ 1 2 3 4 5 6 Kizyakov A.I., Sonyushkin A.V., Leibman M.O., Zimin M.V., Khomutov A.V. Geomorfologiske betingelser for dannelsen af ​​en tragt med gasudstødning og dynamikken i denne form i den centrale Yamal  // Jordens kryosfære. - 2015. - T. XIX , nr. 2 . - S. 15-25 . — ISSN 1560-7496 . Arkiveret fra originalen den 2. februar 2019.
  4. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Leibman M.O., Kizyakov A.I. Et nyt naturfænomen i permafrostzonen  // Priroda. - 2016. - Nr. 2 . Arkiveret fra originalen den 23. april 2019.
  5. ↑ 1 2 Arefiev S.P., Khomutov A.V., Ermokhina K.A., Leibman M.O. Dendrokronologisk rekonstruktion af processen med dannelse af en gashøj på stedet for Yamal-tragten  // Jordens kryosfære. - 2017. - T. 21 , nr. 5 . - S. 107-119 . — ISSN 1560-7496 .
  6. ↑ 1 2 Sizov O.S. Fjernanalyse af konsekvenserne af overfladegas viser i det nordlige Vestsibirien  // Geomatics. - 2015. - Nr. 1 . - S. 53 - 68 . — ISSN 2410-6879 . Arkiveret fra originalen den 2. februar 2019.
  7. ↑ Gasudblæsninger på Yamal- og Gydan-halvøerne . GEO ExPro (24. december 2015). Dato for adgang: 13. februar 2019. Arkiveret fra originalen 14. februar 2019.
  8. ↑ 1 2 Streletskaya I.D., Leibman M.O., Kizyakov A.I., Oblogov G.E., Vasiliev A.A., Khomutov A.V., Dvornikov Yu.A. Underjordisk is og deres rolle i dannelsen af ​​en gasemissionstragt på Yamal-halvøen  Bulletin fra Moskva Universitet. Serie 5 - Geografi. - 2017. - Nr. 2 . - S. 91-99 . Arkiveret fra originalen den 21. september 2018.
  9. ↑ 1 2 Kozhina L.Yu., Miklyaeva E.S., Perlova E.V., Sinitsky A.I., Tkacheva E.V., Cherkasov V.A. Farlige moderne manifestationer af kryoaktivitet - de vigtigste resultater af undersøgelsen af ​​Yamal-krateret  // Scientific Bulletin of the Yamalo-Nenets Autonomous Okrug. - 2015. - Nr. 2 . - S. 19-28 .
  10. ↑ 1 2 3 Olenchenko V.V., Sinitsky A.I., Antonov E.Yu., Eltsov I.N., Kushnarenko O.N., Plotnikov A.E., Potapov V.V., Epov M.I. . Resultater af geofysiske undersøgelser af territoriet for den geologiske neoformation "Yamal-krateret"  // Jordens kryosfære. - 2015. - T. XIX , nr. 4 . - S. 94-106 . Arkiveret fra originalen den 2. februar 2019.
  11. ↑ Vlasov A.N., Khimenkov A.N., Volkov-Bogorodsky D.B., Levin Yu.K. Naturlige eksplosive processer i permafrost  // Videnskab og teknologisk udvikling. - 2017. - T. 96 , nr. 3 . - S. 41-56 . — ISSN 2079-5165 . doi : 10.21455 /std2017.3-4 . Arkiveret fra originalen den 2. februar 2019.
  12. ↑ 1 2 3 Perlova E.V., Miklyaeva E.S., Tkacheva E.V., Ukhova Yu.A. Yamal-krateret som et eksempel på en hastigt udviklende kryogen proces under betingelserne for klimaopvarmning i Arktis  // Videnskabelig og teknisk samling "Vesti gazovoy nauki". - 2017. - Nr. 3 (31) . - S. 292-297 . — ISSN 2306-8949 . Arkiveret fra originalen den 3. februar 2019.
  13. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Khimenkov A.N., Stanilovskaya Yu.V., Sergeev D.O., Vlasov A.N., Volkov-Bogorodsky D.B., Merzlyakov V.P., Tipenko G.S. . Udvikling af eksplosive processer i permafrosten i forbindelse med dannelsen af ​​Yamal-krateret  // Arktika i Antarktika. - 2017. - Nr. 4 . - S. 13-37 . - doi : 10.7256/2453-8922.2017.4.25094 . Arkiveret fra originalen den 2. februar 2019.
  14. ↑ 1 2 Eltsov I.N. og andre Bermuda Triangle of Yamal . Science First Hand (28. november 2014). - Bind 59, nr. 5, "Fra Sibirien - altid nyt", ISSN 2310-2500. Hentet 2. februar 2019. Arkiveret fra originalen 2. februar 2019.
  15. ↑ Khimenkov A.N., Stanilovskaya Yu.V. Fænomenologisk model for dannelsen af ​​tragte til udstødning af gas på eksemplet med Yamal-krateret  // Arktika i Antarktika. - 2018. - 26. oktober ( nr. 03 ). - S. 1-25 . — ISSN 2453-8922 . - doi : 10.7256/2453-8922.2018.3.27524 . Arkiveret fra originalen den 7. marts 2019.
  16. ↑ 1 2 Khimenkov A.N., Vlasov A.N., Volkov-Bogorodsky D.B., Sergeev D.O., Stanilovskaya Yu.V. Væskedynamiske geosystemer i permafrost. 2 del. Kryolitodynamiske og kryogasdynamiske geosystemer  // Arktika i Antarktika. - 2018. - 18. juli ( nr. 2 ). - S. 48-70 . - doi : 10.7256/2453-8922.2018.2.26377 . Arkiveret fra originalen den 2. februar 2019.
  17. ↑ Elena Kudryavtseva. I epicentret af en iseksplosion  // Ogonyok . - 2018. - 17. september ( nr. 35 ). - S. 39 . Arkiveret fra originalen den 2. februar 2019.
  18. ↑ 1 2 Bogoyavlensky V.I. Emissioner af gas og olie på land- og vandområder i Arktis og Verdenshavet  // Boring og olie. - 2015. - Juni ( nr. 6 ). Arkiveret fra originalen den 2. februar 2019.
  19. ↑ Tatyana Buchinskaya. Forskere har afsløret mysteriet om Yamal "huller" . Russisk avis (26. august 2014). Hentet 2. februar 2019. Arkiveret fra originalen 2. februar 2019.
  20. ↑ Kæmpe hul dukker op i Sibirien: Kæmpe krater dukker op i 'verdens ende' . DailyMail (15. juli 2014). Hentet 2. februar 2019. Arkiveret fra originalen 30. juli 2019.
  21. ↑ Volkomirskaya L.B. et al. Undersøgelse af en tragt på Yamal-halvøen den 10. november 2014 af georadar GROT 12 og GROT 12n  // Scientific Bulletin of the Yamalo-Nenets Autonomous Okrug. - Salekhard, 2015. - Nr. 2 . - S. 81-89 .
  22. ↑ Pervukhina E.A. Geoelektrisk struktur af stedet for dannelsen af ​​en tragt med gasemission på Yamal-halvøen ifølge elektrisk tomografidata  // Proceedings of the 54th international videnskabelig studenterkonference MNSK-2016: Geology. - Novosibirsk, 2016. - S. 54 .
  23. ↑ Den fjerde ekspedition til Yamal-tragten sluttede . News of Siberian Science (13. juli 2015). Hentet 2. februar 2019. Arkiveret fra originalen 3. februar 2019.
  24. ↑ Bogoyavlensky V.I., Bogoyavlensky I.V., Nikonov R.A. Resultater af rumfarts- og ekspeditionsundersøgelser af store gasemissioner på Yamal nær Bovanenkovskoye-feltet  // Arktika: økologi og økonomi. - 2017. - Nr. 3 (27) . — doi : 10.25283/2223-4594-2017-3-4-17 . Arkiveret fra originalen den 1. juni 2018.
  25. ↑ Bogoyavlensky V.I., Mazharov A.V., Bogoyavlensky I.V. Gasemissioner fra permafrostzonen på Yamal-halvøen. Foreløbige resultater af ekspeditionen den 8. juli 2015  // Boring og olie. - 2015. - Juli-august ( nr. 7 ). Arkiveret fra originalen den 2. februar 2019.
  26. ↑ Sibiriske videnskabsmænd: Yamal-kraterets natur kan diskuteres . News of Siberian Science (17. december 2018). Hentet 2. februar 2019. Arkiveret fra originalen 29. januar 2019.
  27. ↑ Epiphany V.I., Garagash I.A. Begrundelse af processen med dannelse af gasemissionskratere i Arktis ved matematisk modellering  // Arktika: økologi og økonomi. - 2015. - Nr. 3 (19) . - S. 12-17 . Arkiveret fra originalen den 1. april 2017.
  28. ↑ Mysteriet om Yamal-krateret: videnskabsmænd finder ud af årsagerne til dannelsen af ​​et kæmpe hul

Litteratur