Изменение климата привело к исчезновению вечной мерзлоты с большей части шельфа Восточной Сибири, установили российские исследователи из Института проблем нефти и газа РАН. Результаты пятилетних исследований опубликованы в журнале. «Доклады академии наук»Василий Богоявленский, заместитель директора по науке Института проблем нефти и газа РАН, член-корреспондент РАН, рассказал об исследовании и его значении для страны и всего мира.
Фото предоставлено В. Богоявленским
Василий Игоревич, чем руководствовались в вашей научной группе при проведении исследования около 1,3 миллиона квадратных километров арктического шельфа Восточной Сибири?
– Как известно, в 2012 году группа учёных под руководством дальневосточного исследователя Игоря Семилетова… опубликовала статью Возможность «метановой катастрофы», связанной с деградацией подводной мерзлоты и разрушением газогидратов (твердых соединений газа и воды, напоминающих плотный снег), на Восточно-Сибирском шельфе, включающем моря Лаптевых и Восточно-Сибирское, вызывает интерес у исследователей.
Согласно данным специалистов, Восточно-Сибирский шельф является значительным источником метана в атмосферу Арктического региона. Его вклад сопоставим с суммарным вкладом всего Мирового океана, что способствует росту концентраций метана в атмосфере до уровней, способных вызвать существенное и даже катастрофическое потепление планеты. В этом случае роль газогидратов, застывших в подводной криолитозоне (верхняя часть земной коры с отрицательной температурой пород) Арктики, и высвобождающихся при разрушении мерзлоты, можно было бы назвать одной из главных причин усиления парникового эффекта на планете, приводящего к «метановой катастрофе».
Пятилетние исследования сейсморазведки в морях Лаптевых и Восточно-Сибирском позволили сделать новые выводы. На их основе предлагается мировому сообществу пересмотреть традиционные представления о широкомасштабном распространении субаквальной мерзлоты и газогидратов в Арктике. Традиционные представления были получены рядом отечественных и зарубежных ученых в основном на основе математического моделирования.
– Расскажите поподробней о вашей работе.
Мы начали исследования с обособленного района в центре моря Лаптевых. Там команда Игоря Семилетова обнаружила интенсивные струи пузырей газа (преимущественно метана), которые на эхограммах напоминают факелы. За рубежом этот термин и закрепился – «газовые факелы». Меня изначально насторожило, что эта зона является континентальным продолжением хребта Гаккеля – подводного хребта в Северном Ледовитом океане с множеством разломов земной коры в зоне спрединга (расхождения литосферных плит). Через такие активные разломы может интенсивно происходить вертикальная миграция газа из глубин. Не понимаю, почему на это не обратили серьезное внимание предыдущие исследователи.
Вы сделали вывод, что газ из центральной части моря Лаптевых не имеет мерзлотного, а глубинного происхождения?
Изначально это была гипотеза, но после обработки большого объема сейсморазведочных данных она получила подтверждение. Мы использовали данные сейсморазведки, собранные за длительный период работы Морской арктической геологоразведочной экспедицией (МАГЭ), с которой у нас многолетнее научно-техническое сотрудничество. Я лично взаимодействую с МАГЭ с 1980 года. Полученные нами данные серьезно подтвердили предположение о том, что газ, вырывающийся из дна моря, скорее всего, имеет не газогидратное, а глубинное происхождение. Первые статьи С 2018 по 2021 год мы публиковали материалы об этом вопросе. Затем возник вопрос о возможности наложения двух источников происхождения газа. В результате этого нас заинтересовало изучение состояния субаквальной многолетней мерзлоты. И вот здесь началось самое интересное!
Справка «МК». Многолетняя (или вечная) мерзлота – это грунт, замороженный на десятки-сотни метров, иногда более километра. Её образовали в Ледниковый период, завершившийся около 12 тысяч лет назад. Тогда ледник простирался до Москвы и Воронежа. Объем воды был законсервирован в виде огромных ледовых массивов. После окончания Ледникового периода начался период потепления климата (он меняется с цикличностью примерно раз в 100 тысяч лет), в результате чего ледники стали таять, а уровень воды в океане поднялся за 10 тысяч лет примерно на 120 метров. Вследствие этого примерно 2-3 тысячи лет назад вся низменная часть суши в Восточной Сибири была уже затоплена морем. Там, где сегодня мы имеем глубину 120 метров, раньше простиралась береговая линия.
– Каким образом вы изучали мерзлоту?
Исходные сейсморазведочные данные МАГЭ на Арктическом шельфе, точнее регистрируемые в море сейсмограммы с преломленными волнами от плотных слоев, обработаны и проанализированы. Это позволило выявить участки наличия мерзлоты. Разные породы по скорости распространения упругих колебаний отличаются. Обобщив данные анализа объёмом более 34 тысяч километров, выделили зоны с мерзлотой и без нее, и увидели границу между ними.
– И где же пролегает эта граница?
– Следует отметить, что при рассмотрении шельфа Восточной Сибири в целом мы получили результаты, радикально отличающиеся от всех предыдущих результатов, представленных российскими и зарубежными учеными. Практически все авторы обосновывали моделированием, что мерзлота имеет распространение, близкое к первоначальному (80-95%), то есть ее северная граница близка к глубинам морского дна 100-120 метров, и лишь у отдельных авторов показано, что в центральной части моря Лаптевых она может доходить лишь до глубины 60-70 метров, то есть располагаться гораздо ближе к берегу. Мы же увидели, что в Восточно-Сибирском море мерзлоты осталось лишь около 20-23 процентов от первоначальной площади, которая была 12 тысяч лет назад.
– А в море Лаптевых?
Большая часть мерзлоты (около 83 процентов) сохранилась, но отсутствует в местах с активными газовыми факелами. Там, где нет мерзлоты, отсутствуют криогенные газогидраты, которые разрушаются под воздействием теплового потока Земли раньше мерзлоты. Таким образом, доказано, что интенсивный выход газа в центральной части моря Лаптевых, описанный другими исследователями, не связан с разложением газогидратов.
В настоящее время карта существования мерзлоты на шельфе Арктики, составленная нами, заметно отличается от карты Международной ассоциации по мерзлоте (IPA).
Уверен, что зарубежные исследователи поддержат наши более научные результаты. Общаюсь с известными коллегами из Германии и США по данному вопросу. Результаты подтверждаются данными бурения множества скважин крупнейшей российской нефтяной компании.
Возможна ли оценка состояния мерзлоты в водах Чукотского и Карского морей?
В данных морях уже проводятся исследования. В течение года-двух планируется завершить региональные исследования распространения мерзлоты на российском шельфе. Затем предстоит детально изучить полученные результаты. По предварительным данным, ожидаются существенные изменения представлений о подводной мерзлоте и газогидратах на всем шельфе России в Северном Ледовитом океане.
В завершение, хотелось бы узнать о значении полученных Вами результатов по деградации мерзлоты.
Результаты станут основой для повышения достоверности структурных построений и точности прогнозирования нефтегазоносности при поиске, разведке и освоении месторождений углеводородов на шельфе. Это позволит снизить риски бурения скважин, повысить эффективность и экологическую безопасность добычи нефти и газа. Также предполагается пересмотр ресурсов газогидратов и потенциальных глобальных климатических угроз в сторону их снижения.
Автор: Наталья Веденеева