Многоканальное сейсмическое профилирование, газовые гидраты и моделирование условий образования грязевых вулканов на озере Байкал
Аннотация
Показано, что возникновение ундулирующей кажущейся сейсмической границы, выявленной в 1992 г. на озере Байкал, могло бы быть объяснено наличием здесь тепловой конвективной ячейки. Однако гипотеза о тектонической природе этого явления представляется более вероятной. Выполняется численное моделирование эволюции термогидродинамического режима грязевого вулкана «Маленький» на озере Байкал. Моделирование основано на решении задачи о фазовом переходе гидрат метана — метан-газ в пористой осадочной среде. Выбор адекватной модели и ее параметров осуществляется путем анализа данных многоканального сейсмического профилирования. Значительный приток воды в подводящий канал объясняется действием сдвиговых разломов. Выполненная оценка сверхгидростатического давления метана-газа, вызванного разложением гидратов метана, показала, что это давление невелико. Оно не может быть причиной образования трещин в придонных отложениях и последующего нисходящего движения по ним озерной воды. Предложен способ численной оценки как максимальной скорости втекающей в канал воды, так и возраста грязевых вулканов, формировавшихся в условиях разложения газовых гидратов. Применение этого способа позволило установить, в частности, что грязевой вулкан «Маленький» сформировался не ранее 6.4 и не позднее 5 тыс. лет тому назад при максимальной скорости воды, втекающей в канал снизу, равной 7.7±1.4 см/год.
Об авторе
А. Я. Гольмшток
Санкт-Петербургский филиал Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН
Россия
Россия
Список литературы
1. Hutchinson D. R., Golmshtok A. Ya., Zonenshain L. P., Moore T. C., Scholz C. A., Klitgord K. D. Depositional and tectonic framework of the rift basins of Lake Baikal from multichannel seismic data // Geology. 1992. V. 20, N. 7. P. 589—592.
2. Зоненшайн Л. П., Гольмшток А. Я., Хатчинсон Д. Р. Структура Байкальского рифта // Геотектоника. 1992. № 5. С. 63—77.
3. Гольмшток А. Я., Дучков А. Д., Хатчинсон Д. Р., Ханукаев С. Б., Ельников А. И. Оценки теплового потока на озере Байкал по сейсмическим данным о нижней границе слоя газогидратов // Геология и геофизика. 1997. № 38. С. 1677—1691.
4. Golmshtok A. Y., Duchkov A. D., Hutchinson D. R., Khanukaev S. B. Heat flow and gas hydrates of the Baikal Rift Zone // Int. J. Earth Sci. 2000. V. 89. P. 193—211.
5. Sloan E. D. Jr., Koh C. Clathrate Hydrates of Natural Gases. Third edition. N.Y.: CRC Press, 2007. 758 p.
6. Yamano M., Uyeda S., Aoki Y. et al. Estimates of heat flow derived from hydrates // Geology. 1982. V. 10 (7). P. 339—343.
7. Kvenvolden K. A. Gas hydrates — geological perspectives and global change // Reviews of Geophysics. 1993. V. 31. P. 173—187.
8. Гинсбург Г. Д., Соловьев В. А. Субмаринные газовые гидраты. СПб.: ВНИИОкеангеология, 1994. 199 с.
9. Кузьмин М. И., Калмычков Г. В., Гелетий В. Ф. и др. Первое обнаружение газогидратов в осадках озера Байкал // Докл. РАН. 1998. Т. 362, № 4. С. 541—543.
10. Matveeva T. V., Mazurenko L. L., Soloviev V. A., Klerkx J., Kaulio V. V., Prasolov E. M. Gas hydrate accumulation in the subsurface sediments of Lake Baikal (Eastern Siberia) // Geo-Marine Letters. 2003. N. 23/3–4. P. 289—299.
11. Dе Batist M., Klerkx J., van Rensbergen P., Vanneste M., Poort J., Golmshtok A., Kremlev A., Khlystov O., Krinitsky P. Active Hydrate Destabilization in Lake Baikal, Siberia // Terra Nova. 2002. V. 14(6). P. 436—442.
12. Van Rensbergen P., De Batist M., Klerkx J., Hus R., Poort J., Vanneste M., Granin N., Khlystov O., Krinitsky P. Sublacustrine mud volcanoes and methane seeps caused by dissociation of gas hydrates in Lake Baikal // Geology. 2002. V. 30. P. 631—634
13. Vanneste M., Poort J., De Batist M., Klerkx J. Atypical heat-flow near gas hydrate irregularities and cold seeps in the Baikal Rift Zone // Marine and Petroleum Geology. 2003. V. 19. P. 1257—1274.
14. Klerkx J., De Batist M., Poort J., Hus R., Van Rensbergen P., Khlystov O., Granin N. Tectonically controlled methane escape in Lake Baikal // Advances in the geological storage of carbon dioxid: international approaches to reduce anthropogenic greenhouse gas emissions. 2006. V. 65. P. 203—219.
15. Теркот Д., Шуберт Дж. Геодинамика. Геологические приложения физики сплошных сред. Ч. 2. М.: Мир, 1985. 360 с.
16. Athy L. F. Density, porosity and compaction of sedimentary rocks // Am. Assoc. Pet. Geol. Bull. 1930. V. 14. P. 1—24.
17. Allen P. A., Allen J. R. Basin Analysis. Principles and Applications. Oxford: Blackwell Scientific Publications, 2005. 549 p.
18. Sultan N., Foucher J. P., Cochonat P., Tonnerre T., Bourillet J. F., Ondreas H., Cauquil E., Grauls D. Dynamics of gas hydrate: case of the Congo continental slope // Marine Geology. 2004. V. 206. P. 1—18.
19. Гольмшток А. Я. Разломообразование и условия стабильности газовых гидратов в осадках озера Байкал // Физика Земли. 2014. № 4. С. 70—85.
20. Scholz C. A., Hutchinson D. R. Stratigraphic and Structural Evolution of the Selenga Delta Accommodation Zone, Lake Baikal Rift, Siberia // Int. J. Earth Sci. 2000. V. 89. P. 212—228.
21. Дядин Ю. А. Супрамолекулярная химия: клатратные соединения // Соровский Образовательный Журнал. 1998. № 2. С. 79—88.
22. Нигматулин Р. И., Шагапов В. Ш., Насырова Л. А. «Тепловой удар» в пористой среде, насыщенной газогидратом // Доклады РАН. 1999. Т. 366, № 3. С. 337—340.
23. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Статистическая физика. М.–Л.: ГИТТЛ, 1940. 223 с.
24. Bonacia C., Comini G., Fasano A., Primicerio M. Numerical solution of phase-change problems // Int. J. Heat Mass Transfer. 1973. V. 16. P. 1825—1832.
25. Kozeny J. Ueber kapillare Leitung des Wassers in Boden // Sitzungsber Akad. Wiss. Wien. 1927. V. 136(2a). P. 271—306.
26. Carman P. Fluid flow through a granular bed // Trans. Inst. Chem. Eng. 1937. V. 15. P. 150—167.
27. Лейбензон Л. С. Движение природных жидкостей и газов в пористой среде. М.-Л.: ОГИЗ, 1947. 244 с.
28. Чекалюк Э. Б. Термодинамика нефтяного пласта. М.: Недра, 1965. 236 с.
29. Баренблатт Г. И., Ентов В. М., Рыжик В. М. Движение жидкостей и газов в природных пластах. М: Недра, 1984. 208 с.
30. Максимов А. М., Якушев В. С., Чувикин Е. Н. Оценка возможностей выбросов газа при разложении газовых гидратов // Докл. РАН. 1997. Т. 352, № 4. С. 532—534.
31. Нигматулин Р. И., Шагапов В. Ш., Сыртланов В. Р. Автомодельная задача о разложении газогидратов в пористой среде при депрессии и нагреве // Прикладная механика и техническая физика. 1998. Т. 39, № 3. С. 111—118.
32. Rice J. R., Cleary M. P. Some basic stress-diffusion solutions for fluid-saturated elastic porous media with compressible constituents // Reviews of Geophysics and Space Physics. 1976. V. 14. P. 227— 241.
33. COMSOL Multiphysics . 2008. License No:1034054.
34. Семинский К. Ж., Карабанов Е. Б., Кузьмин М. И. Тектонические нарушения осадков озера Байкал (по материалам исследования бурового керна BDP-98) // Геология и геофизика. 2001. Т. 42, № 1—2. С. 308—318.
Рецензия
Для цитирования:
Гольмшток А.Я. Многоканальное сейсмическое профилирование, газовые гидраты и моделирование условий образования грязевых вулканов на озере Байкал. Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2016;9(3):18-31.
For citation:
Golmshtok A.Ya. Multichannel seismic profiling, gas hydrates and the numerical simulation of the mud volcanoes formation conditions in Lake Baikal. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2016;9(3):18-31. (In Russ.)
Просмотров:
78
Послать статью по эл. почте 