Yamal krater

Yamal krater

Överst: 2015, botten: hävande hög och krater bildad efter explosionen
Egenskaper
Diameter0,02 km
Sortsgasutdrivningskrater 
Största djupet52 m
Plats
69°58′16″ N sh. 68°22′13″ E e.
Land
Ämnet för Ryska federationenYaNAO
OmrådeYamal-regionen
röd prickYamal krater

Yamal-kratern  är en rundad fördjupning på jordens yta med en diameter på 20 m och ett djup på mer än 50 m, bildad under perioden hösten 2013 till våren 2014 i den centrala delen av Yamalhalvön . Runt tratten finns en bröstvärn gjord av kasserade stenar. Den nybildade tratten fylldes snabbt med vatten och hade till hösten 2016 förvandlats till en sjö [1] .

Till en början lades olika hypoteser om dess ursprung fram - från militära tester till en meteorits fall [2] . Därefter, under loppet av vetenskaplig forskning, kom de flesta forskare till slutsatsen att kratern bildades som ett resultat av den så kallade gasutstötningen - en underjordisk explosion av smältande gashydrater med utstötning till ytan av den överliggande bergmassan [ 1] .

Geografisk plats

Kratern ligger mellan Karahavets kust och Morda-Yakha-flodens dal , 30 km söder om Bovanenkovo-gasfältet och 4 km väster om gasledningen Bovanenkovo-Ukhta . Den ligger på tundrans platta territorium i Myarongyakhaflodens bassäng (en biflod till Morda-Yakhafloden), dissekerad av sjöar och bäckar [3] [1] . I detta område är permafrost utbredd med en årlig medeltemperatur på upp till −7 °C och ett säsongsbetonat upptiningsdjup på upp till 1 meter. Källklipporna innehåller sandig lera , lera och torv , såväl som betydande mängder is, ofta koncentrerad i islinser [4] .

Historia om bildandet av kratern

På arkivfotografier från rymden är en kulle synlig vid platsen för bildandet av en tratt. I samband med dendrokronologiska studier av bevarade buskar visade det sig att högen hade växt i minst 66 år [5] . Högens bas var 45–58 meter bred och cirka 5–6 meter hög. Dess topp var täckt med hummocks med örtartad vegetation, och pilbuskar växte längs foten [3] [5] . Tidpunkten för bildandet av tratten bestämdes från en serie bilder från rymden av olika detaljer, men de erhållna uppgifterna var tvetydiga: vissa forskare tror att tratten bildades i oktober 2013 [3] , medan andra tror att utbrottet är mest troligt. mellan 21 februari och 3 april 2014 [6] [7] .

Under den varma årstiden 2014 började tydligen en sjö att bildas i kratern, fylld på med smältvatten och väggkollapsmaterial, i slutet av 2014 minskade trattens djup till vattenkanten till 25,5 m. 45-55 m och branta bankar 6 m höga [8] , och hösten 2016 fyllde vattnet helt i tratten [1] .

Byggnad

Tratten är belägen på området för distribution av terrass IV av kust-marin och marin genesis, som bildar vattendelare 42–48 m över havet. Terrasssektionen består av övre kvartära avlagringar av Kazantsevskaya-formationen. Ytan på terrassen är dissekerad av lätt inskurna floddalar, i de övre delarna av bifloderna finns det många termokarstbassänger av dränerade sjöar ( khasyreev ). I de övre delarna av en av de små bäckarna finns en liten khasyrey med en höjd av 19-22 m över havet, till vars yta Yamal-tratten är begränsad [3] . Enligt analysen av geomorfologi, satellitbilder [9] och geofysiska [10] studier fastställdes tecken på närvaron av två diskontinuerliga förkastningar med vertikala och horisontella förskjutningar, i vars korsning Yamal-kratern är belägen.

Trattmorfologi

Den övre delen av kratern är en lutande trattformad yta, avsmalnande nedåt - den så kallade "klockan". Dess ytterdiameter nådde 25–29 m, och utvecklingsdjupet var 8 m. I botten går tratten in i en cylindrisk del av tratten, med subvertikala väggar. Dess form är elliptisk i plan, den halva axeln är 14 m och den stora halvaxeln är 20 m. Under den första expeditionen översteg uppskattningarna av det observerade djupet av vattenbrynet i sjön längst ner i tratten. 50 m från jordens yta. Den inre ytan av cylinderns väggar kompliceras av en grund, omfattande grotta i den nedre delen av den nordöstra väggen. I november 2014 hade vattennivån i innersjön stigit till 24-26 m från ytan. Under samma tid ökade trattens bredd på grund av smältning och kollaps av väggarna, och trattens sluttningar förstördes mest aktivt [3] [11] .

Runt tratten finns ett " bröstverk " med en diameter på 70-72 m, vilket är en ringformig hög av utskjutna fragment av frusna stenar upp till 4,5 m höga. Vid mättillfället reducerades bergvolymen i bröstvärnet med 6 gånger på grund av smältning av isrika stenar. Huvudmassan av utskjutna stenar är koncentrerad till trattens norra marginal [12] . Block av frusna stenar och gräsmattor som är mer än 1 m i diameter är koncentrerade nära kratern, spridningen av små (0,1-0,2 m) fragment av utskjutna stenar når 180 m [12] [3] [13] .

Geologisk struktur

Nästan hela sektionen av lösa avlagringar, exponerad av en tratt till ett djup av 50–60 m, representeras av massiv is och tungt isig sand och sandig lerjord [12] [4] , karakteristiskt för avlagringar av den III alluvial-marina terrassen , som nedan ersätts av isiga marina leror med sällsynt grus . Det enda undantaget är det ytnära lagret, ca 2 m tjockt, bestående av frusna och tinade sandiga bergarter. Enligt geofysiska data, på ett djup av 60-70 m från ytan, etablerades närvaron av ett lager med en onormalt hög elektrisk resistivitet på ett djup av 60-70 m, vilket tolkas som en lagerliknande reservoar av gas hydrater bibehållna i plan [14] [10] . I den nedre delen av trattväggarna finns det många grottor och grottor som identifierats av vissa forskare [13] med dissociationszonen för relikernas metastabila gashydrater. I de luftprover som tagits på botten av kratern noterades upprepade gånger en ökad halt av metan . Under en vinterexpedition i november 2014 hittades spår av många gasvätskeutsläpp i isen som täcker den nedre delen av kraterväggarna [13] .

Till en början var kraterns väggar huvudsakligen resterna av en stockformad kropp av gasmättade stenar, sammansatt av cellulär is [15] . Den kännetecknades av subvertikal skiktning längs kanterna, bevarad i kraterns väggar, och närvaron av många tomrum i form av rundade celler i storlek från 2 till 40 cm, ibland kombinerade till vertikala kedjor, och en bred utveckling av plast- och brottdeformationer. Många små celler i dessa bergarter indikerar en betydande mättnad av bergarter med gas just inom detta bestånd. Enligt antagandena från ett team av forskare från Moskva [13] [8] bildades ett poröst gasmättat ismalt lager av cylindrisk form ovanför zonen för dissociation av gashydrater i en grund reservoaravlagring som ett resultat av tryck vertikal vätskemigrering och ökande reservoartryck. Tryckfiltrering av vätskor ledde till många plastiska deformationer av de frusna bergarterna i beståndet [16] , som ett resultat av vilka utvecklingszonen för cellulär is i beståndet separerades från värdstenarna genom en spricka med förskjutnings- och friktionsleror [ 4] . Dess uppåtgående rörelse under trycket av sönderfallande gashydrater, vid kontakter med den omgivande bergmassan, ledde till bildandet av ett kontaktmellanskikt av frusna bergarter med subvertikal skiktning och många plastiska och diskontinuerliga deformationer [13] [16] . I juli 2015 kollapsade resterna av ett bestånd med subvertikalt strö under upptining och kollaps av trattväggarna, vilket exponerade en ostörd stenmassa med subhorisontell strö [13] .

Vetenskaplig forskning

Yamal-tratten upptäcktes av besättningen på Nadym-flygskvadronen i juli 2014 [17] . Liknande trattar hittades tidigare, men de väckte ingen uppmärksamhet [18] [6] . Men den här gången väckte rapporter om fyndet och publiceringen av videofilmer världsomspännande intresse. Några dagar efter att videon dök upp på nätet och nyheten om den ovanliga tratten spreds i rysk och världsmedia, gav den första spaningsexpeditionen från Institute of the Earth's Cryosphere av SB RAS iväg mot händelseområdet . Den 25 augusti ägde den andra spaningsexpeditionen rum [4] [19] [20] .

Den 13-18 september 2014 genomförde en komplex expedition av IPGG SB RAS och Gazprom-VNIIGAZ ett komplex av geologiska, geofysiska och geokemiska arbeten på sänkhålet i Yamal. En stor mängd morfometriskt arbete gjorde det möjligt att sammanställa en tredimensionell modell av tratten [9] , och för att fastställa en signifikant minskning av volymen av utstötta stenar på grund av smältning studerades områdets djupa struktur i detalj med hjälp av metoderna för elektrisk tomografi och sondering genom bildandet av fältet i närzonen, radiometri utfördes [10] [14] . I början av oktober, under flera dagar, undersökte anställda vid IPGG SB RAS trattens interna struktur, med detaljerade mätningar, geofysiska studier och provtagning.

Andra vetenskapliga expeditioner organiserades också. Den andra expeditionen ägde rum i november 2014. Kratern och det omgivande området täcktes med ett nätverk av georadar [21] och geoelektriska [22] profiler . Sommaren 2015 ägde den fjärde vetenskapliga expeditionen av Ryska vetenskapsakademin rum [23] . Även i år, 2015, baserad på ekolokalisering och GPS-undersökningsdata, sammanställdes en tredimensionell modell av botten av den nybildade sjön på platsen för sänkhålet i Yamal. För att systematisera data om tidigare bildade och potentiellt farliga gasutsläppstrattar skapades geoinformationssystemet "Arctic and the World Ocean" (GIS "AMO") vid Institutet för olje- och gasforskning, Russian Academy of Sciences. Senare lades information om 20 tusen olje- och gasläckor [24] [25] till detta GIS .

Formationshypoteser

Redan under det första året av vetenskaplig forskning övergav forskare alla versioner av bildandet av Yamal-kratern av yttre orsaker - enligt de erhållna uppgifterna är bildningen av kratern associerad med processer nära ytan i permafrosten, vilket ledde till utkastning av ett kraftfullt bergskikt till ytan. De flesta forskare tillskriver bildandet av kratrar till koncentrationen av gasformiga vätskor i den övre delen av sektionen. Källan till gasvätskor förblir diskutabel - den kan vara av djup natur, migrerad till ytan eller bildas under massdissocieringen av reservoargashydrater i grunda reservoarer. Fysikalisk-kemiska modeller av trattbildningsprocesser kan ännu inte reproducera bildningen av tratt med just en sådan morfologi [26] . Vissa forskare utvecklar en kryovulkanisk hypotes för bildandet av en krater.

Hypotes om bildandet av en tratt för gasutsläpp

Ökningen av luft- och permafrosttemperaturer under det senaste decenniet (särskilt den positiva toppen sommaren 2012) har lett till utsläpp av gas från frusna bergarter och markis [4] . Förekomsten av ett överliggande tak med en tjocklek på cirka 8 meter [27] från ytnära mycket isiga bergarter med negativ temperatur hade en avskärmningseffekt, vilket bidrog till den långsiktiga ackumuleringen av gashydrater under ytan. Under påverkan av ökande höga formationstryck deformerades toppen av beståndet i årtionden med bildandet av en stor hög. Därefter, när frysningen av det aktiva lagret började i det frusna taket på beståndet , översteg de ackumulerade reservoartrycken trycket från de överliggande stenarna. I utvecklingsstadiet av explosionen orsakad av en kraftig dekompression , kastades stenarna i det överliggande taket ut, och en lavinliknande krossning av de kavernösa stenarna mättade med komprimerad gas började, successivt utvecklas från ytan till horisonten för dissocierande reliker gashydrater i basen av mälden. Krossade ejecta-produkter återdeponeras på den intilliggande terrängen i form av bröstvärn [13] [18] . En liknande mekanism har beskrivits under förhållanden av undervattensavlastning och leder till bildandet av pockmarks [4]

I Yamal är runda sjöar med en fördjupning i mitten utbredda. Man tror att dessa sjöar är av termokarst ursprung och är förknippade med smältning av lager av underjordisk is. Eftersom kollapsen av väggarna i Yamal-tratten i den övre delen ledde till expansionen av kratern, en minskning av dess djup och i slutändan till bildandet av en sjö, är det möjligt att andra sjöar i Yamal, som bildades under Holocen klimatoptimum , är en konsekvens av processen för gasutsläpp. Detta indikeras av den specifika strukturen på botten av sådana sjöar: en djup central del och en grund hylla, tydligt synlig på flygfoton [4] .

Kryovulkanhypotesen

I september 2018 publicerade en grupp forskare från Moscow State University en artikel i tidskriften Scientific Reports som anger att Yamal-kratern är den första kryovulkanen som upptäckts på jorden . Vid låga temperaturer, istället för smälta stenar, bryter kryovulkaner ut vatten, ammoniak, metan - både i flytande tillstånd ( cryolava ) och i gasformigt tillstånd. I den terrestra permafrostzonen är det huvudsakliga stenbildande ämnet is. Enligt forskarnas hypotes bildas sådana kratrar enligt följande: gas av biogent ursprung ackumuleras i en djup talik under en termokarstsjö - så här ser en hävd kulle ut. Sedan, under inverkan av hydrostatiskt tryck som uppstår från frysning och upptining av permafrost-is, exploderar koldioxid, och ett utbrott av vatten och smälta stenar börjar, som kan vara upp till en dag. Efter explosionen bildas en krater, omgiven av ett schakt. Liknande föremål är kända på Ceres , där det största berget Akhuna , Enceladus , Pluto och andra himlakroppar anses vara en kryovulkan. Tidigare har kryovulkaner ännu inte upptäckts på jorden, men experter utesluter inte att de inte bara kan finnas i Arktis utan över hela planeten [1] .

Andra kratrar

Förutom den beskrivna hittades andra liknande kratrar på halvön. Från och med augusti 2020 har 17 sådana geologiska formationer upptäckts, studerats och dokumenterats i Yamal. [28]

Se även

Anteckningar

  1. ↑ 1 2 3 4 5 Sergey N. Buldovicz, 2018 .
  2. ↑ En tratt i Yamal känns igen som en kryovulkan - National Geographic Ryssland . Nat-geo.ru. Hämtad 13 februari 2019. Arkiverad från originalet 28 januari 2019.
  3. ↑ 1 2 3 4 5 6 Kizyakov A.I., Sonyushkin A.V., Leibman M.O., Zimin M.V., Khomutov A.V. Geomorfologiska förhållanden för bildandet av en tratt för gasutstötning och dynamiken i denna form i Central Yamal  // Jordens kryosfär. - 2015. - T. XIX , nr 2 . - S. 15-25 . — ISSN 1560-7496 . Arkiverad från originalet den 2 februari 2019.
  4. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Leibman M.O., Kizyakov A.I. Ett nytt naturfenomen i permafrostzonen  // Priroda. - 2016. - Nr 2 . Arkiverad från originalet den 23 april 2019.
  5. ↑ 1 2 Arefiev S.P., Khomutov A.V., Ermokhina K.A., Leibman M.O. Dendrokronologisk rekonstruktion av processen för bildandet av en gashög vid platsen för Yamal  -tratten // Jordens kryosfär. - 2017. - T. 21 , nr 5 . - S. 107-119 . — ISSN 1560-7496 .
  6. ↑ 1 2 Sizov O.S. Fjärranalys av konsekvenserna av ytgas visar i norra västra Sibirien  // Geomatics. - 2015. - Nr 1 . - S. 53 - 68 . — ISSN 2410-6879 . Arkiverad från originalet den 2 februari 2019.
  7. ↑ Gasutblåsningar på Yamal- och Gydan-halvöarna . GEO ExPro (24 december 2015). Datum för åtkomst: 13 februari 2019. Arkiverad från originalet 14 februari 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 och deras roll i bildandet av en gasutsläppstratt på Yamalhalvön  Bulletin från Moskvas universitet. Serie 5 - Geografi. - 2017. - Nr 2 . - S. 91-99 . Arkiverad från originalet 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. Farliga moderna manifestationer av kryoaktivitet - de viktigaste resultaten av studien av Yamal-kratern  // 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. . Resultat av geofysiska studier av territoriet för den geologiska nyformationen "Yamal-kratern"  // Jordens kryosfär. - 2015. - T. XIX , nr 4 . - S. 94-106 . Arkiverad från originalet den 2 februari 2019.
  11. ↑ Vlasov A.N., Khimenkov A.N., Volkov-Bogorodsky D.B., Levin Yu.K. Naturliga explosiva processer i permafrost  // Vetenskap och teknisk utveckling. - 2017. - T. 96 , nr 3 . - S. 41-56 . — ISSN 2079-5165 . doi : 10.21455 /std2017.3-4 . Arkiverad från originalet den 2 februari 2019.
  12. ↑ 1 2 3 Perlova E.V., Miklyaeva E.S., Tkacheva E.V., Ukhova Yu.A. Yamal-kratern som ett exempel på en snabbt växande kryogen process under klimatuppvärmningen i Arktis  // Vetenskaplig och teknisk samling "Vesti gazovoy nauki". - 2017. - Nr 3 (31) . - S. 292-297 . — ISSN 2306-8949 . Arkiverad från originalet den 3 februari 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. . Utveckling av explosiva processer i permafrosten i samband med bildandet av Yamal-kratern  // Arktika i Antarktika. - 2017. - Nr 4 . - S. 13-37 . - doi : 10.7256/2453-8922.2017.4.25094 . Arkiverad från originalet den 2 februari 2019.
  14. ↑ 1 2 Eltsov I.N. och andra Bermudatriangeln i Yamal . Science First Hand (28 november 2014). - Band 59, nr 5, "Från Sibirien - alltid nytt", ISSN 2310-2500. Hämtad 2 februari 2019. Arkiverad från originalet 2 februari 2019.
  15. ↑ Khimenkov A.N., Stanilovskaya Yu.V. Fenomenologisk modell för bildandet av gasutstötningstrattar på exemplet med Yamal-kratern  // Arktika i Antarktika. - 2018. - 26 oktober ( nr 03 ). - S. 1-25 . — ISSN 2453-8922 . - doi : 10.7256/2453-8922.2018.3.27524 . Arkiverad från originalet den 7 mars 2019.
  16. ↑ 1 2 Khimenkov A.N., Vlasov A.N., Volkov-Bogorodsky D.B., Sergeev D.O., Stanilovskaya Yu.V. Vätskedynamiska geosystem i permafrost. 2 Del. Kryolitodynamiska och kryogasdynamiska geosystem  // Arktika i Antarktika. - 2018. - 18 juli ( nr 2 ). - S. 48-70 . - doi : 10.7256/2453-8922.2018.2.26377 . Arkiverad från originalet den 2 februari 2019.
  17. ↑ Elena Kudryavtseva. I epicentrum av en isexplosion  // Ogonyok . - 2018. - 17 september ( nr 35 ). - S. 39 . Arkiverad från originalet den 2 februari 2019.
  18. ↑ 1 2 Bogoyavlensky V.I. Utsläpp av gas och olja på land- och vattenområden i Arktis och världshavet  // Borrning och olja. - 2015. - Juni ( nr 6 ). Arkiverad från originalet den 2 februari 2019.
  19. ↑ Tatyana Buchinskaya. Forskare har avslöjat mysteriet med "hålen" i Yamal . Rysk tidning (26 augusti 2014). Hämtad 2 februari 2019. Arkiverad från originalet 2 februari 2019.
  20. ↑ Jättehål dyker upp i Sibirien: En enorm krater dyker upp i "Världens ände" . DailyMail (15 juli 2014). Hämtad 2 februari 2019. Arkiverad från originalet 30 juli 2019.
  21. ↑ Volkomirskaya L.B. et al. Undersökning av en tratt på Yamalhalvön den 10 november 2014 av georadar GROT 12 och GROT 12n  // Scientific Bulletin of the Yamalo-Nenets Autonomous Okrug. - Salekhard, 2015. - Nr 2 . - S. 81-89 .
  22. ↑ Pervukhina E.A. Geoelektrisk struktur för platsen för bildandet av en tratt för gasutsläpp på Yamalhalvön enligt elektriska tomografidata  // Proceedings of the 54th international scientific student conference MNSK-2016: Geology. - Novosibirsk, 2016. - S. 54 .
  23. ↑ Den fjärde expeditionen till Yamal-tratten avslutades . News of Siberian Science (13 juli 2015). Hämtad 2 februari 2019. Arkiverad från originalet 3 februari 2019.
  24. ↑ Bogoyavlensky V.I., Bogoyavlensky I.V., Nikonov R.A. Resultat av flyg- och expeditionsstudier av stora gasutsläpp på Yamal nära Bovanenkovskoyefältet  // Arktika: ekologi och ekonomi. - 2017. - Nr 3 (27) . — doi : 10.25283/2223-4594-2017-3-4-17 . Arkiverad från originalet den 1 juni 2018.
  25. ↑ Bogoyavlensky V.I., Mazharov A.V., Bogoyavlensky I.V. Gasutsläpp från permafrostzonen på Yamalhalvön. Preliminära resultat av expeditionen den 8 juli 2015  // Borrning och olja. - 2015. - Juli-augusti ( nr 7 ). Arkiverad från originalet den 2 februari 2019.
  26. ↑ Sibiriska vetenskapsmän: Yamal-kraterns natur kan diskuteras . News of Siberian Science (17 december 2018). Hämtad 2 februari 2019. Arkiverad från originalet 29 januari 2019.
  27. ↑ Epiphany V.I., Garagash I.A. Bestyrkande av processen för bildning av gasemissionskratrar i Arktis genom matematisk modellering  // Arktika: ekologi och ekonomi. - 2015. - Nr 3 (19) . - S. 12-17 . Arkiverad från originalet den 1 april 2017.
  28. ↑ Mysteriet med Yamal-kratern: forskare tar reda på orsakerna till bildandet av ett gigantiskt hål

Litteratur