• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
17.05.2023
ФизТех
160

Предложен комплекс технологий для обнаружения и изучения выбросов метана на российском арктическом шельфе

4.5

Группа российских ученых предложила наиболее эффективный комплекс геофизических методов детектирования и детального исследования зон массированного выхода метана из морских осадков на российском арктическом шельфе. Благодаря используемым методам и аппаратуре специалисты могут обнаруживать места интенсивных выбросов метана, изучать взаимосвязь выделения газа с распределением активных разломов земной коры и землетрясениями, деградацией подводной мерзлоты, а также оценивать влияние этих процессов на глобальный климат.

Сипы, которые также называют метановыми фонтанами, с борта корабля
Сипы, которые также называют метановыми фонтанами, с борта корабля / ©Сергей Никифоров / Автор: Владимир Богданов

Результаты проведенного исследования опубликованы в журнале Sensors. Метан — парниковый газ, гораздо лучше удерживающий тепло в атмосфере Земли, чем двуокись углерода. По поводу его вклада в процесс глобального потепления ведется активный научный дискурс. Так или иначе, изучение метановых выбросов на шельфе с точки зрения их влияния на состояние климата — фундаментальная научная задача.

«Наши исследования имеют и важное практическое применение. Выбросы геофлюидов из морских осадков, особенно взрывоопасных газов, — это первоочередная геологическая опасность, которую необходимо учитывать при развитии инфраструктуры Северного морского пути и нефтегазового комплекса на морском шельфе», — прокомментировал Артем Крылов, ведущий авторы работы, старший научный сотрудник лаборатории геодинамики, георесурсов, георисков и геоэкологии Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН, выпускник МФТИ.

Потоки газа, выделяющиеся со дна моря, как правило, ослабляют структуру и естественную стабильность донных отложений и служат источником рисков при строительстве и эксплуатации подводных сооружений, таких как трубопроводы, морские терминалы и нефтяные платформы.

Исследователи продемонстрировали эффективность измерительного комплекса, состоящего из однолучевого и многолучевого эхолотов, сейсмопрофилографа высокого разрешения, донных сейсмостанций а также систем непрерывного сейсмоакустического профилирования и электроразведки, на материалах, полученных в ряде экспедиций в море Лаптевых.

«Уникальность комплекса состоит в совместном применении разноплановых измерительных установок для исследования одного типа объектов — так называемых метановых сипов, представляющих собой массированные выбросы пузырькового метана из морских осадков и широко распространенных на шельфе арктических морей. Метановые сипы изучаются на разных уровнях (в водной толще, в верхней части геологического разреза, а также их глубокие геологические корни и связь с тектоническими процессами) и с учетом специфики арктических морей: наличия льда, подводной мерзлоты и таликов», — пояснил Артем Крылов.

( а ) Конструкция донного сейсмографа МПССР: 1 – трехкомпонентный широкополосный сейсмометр СМЕ-4311, 2 – трехкомпонентный короткопериодный сейсмометр (СВ-10 и Ш-10), размещенный на подвесе , 3 – гидрофон 5007 м, 4 – самописец УРС-С, 5 – модуль цифрового компаса, 6 – аккумуляторный блок, 7 – защитный получехол для гидрофона, 8 – дюралевая сфера, 9 – бетон балласт; б – конструкция донного сейсмографа «Тайфун»: 1 – трехкомпонентный короткопериодный сейсмометр СМЕ-3311, 2 – гидрофон 5007 м, 3 – регистратор УРС-С, 4 – аккумуляторный блок, 5 ) защитный получехол для гидрофона, 6 – дюралевая сфера, 7 – бетонный балласт; ( в ) Внешний вид МПССР на НИС «Академик Мстислав Келдыш», осень 2018 г.; ( д) Внешний вид тайфуна на НЭС «Академик Мстислав Келдыш», осень 2019 г.; д , е – конструкция донных сейсмографов ГНС и ГНС-Ц: 1 – трехкомпонентный широкополосный сейсмометр СМЕ-4111, 2 – регистратор ГНС, 3 – акустический модем, 4 – блок аккумуляторов, ( 5 – акустический гидрофон, 6 – сейсмический гидрофон, 7 – пенетратор, 8 – стеклянный сферический корпус диаметром 430 мм, 9 – якорь, 10 – фонарь, 11 – флажок, 12 – расцепитель якоря, 13 ) пластиковый корпус. ( ж ) ГНС и ( з ) внешний вид ГНС-С на НИС «Академик Мстислав Келдыш», осень 2018 и 2019 гг. соответственно / ©Sensors

Неконтактные геофизические методы имеют существенное преимущество — они позволяют получить оперативную съемку больших площадей. После обнаружения, картирования и первичной оценки масштаба и интенсивности процесса специалисты определяют объекты, представляющие особый интерес. Затем они возвращаются к ним для проведения более детальных исследований с использованием контактных методов, то есть пробоотборов газа, воды и грунта.

Еще одной особенностью описываемого комплекса является привлечение электромагнитных методов переменного тока, необходимость которых обуславливает наличие подводной мерзлоты в арктических морях. «Обычно подобные электромагнитные геофизические методы переменного тока, достаточно сложные в реализации, не применяются для решения таких задач. Вместо них используют относительно простые технологии постоянного тока, которые неплохо работают при небольшой (несколько метров) глубине воды. Чтобы прозондировать горные породы ниже поверхности дна при глубине моря от 10 до 40 метров, необходимы более сложные технологии, которые и применяются в наших экспедициях.

В нашем случае использовалась система электродов, буксируемых за исследовательским судном на достаточно длинных кабельных линиях. С помощью мощного генератора тока питающие электроды создают в воде импульсное электромагнитное поле высокой интенсивности, а приемные электроды используются для регистрации переходного электромагнитного процесса, возникающего после каждого такого импульса. Измеренные таким образом сигналы используются для определения электрических свойств горных пород ниже поверхности дна. Полученные данные позволили нам получить изображения вечной мерзлоты, оценить степень ее деградации (протаивания) и, как следствие, сделать выводы о возможных выбросах метана», — рассказал Дмитрий Алексеев, старший научный сотрудник лаборатории скважинной, инженерной и разведочной геофизики МФТИ.

Сипы, которые также называют метановыми фонтанами, с борта корабля / ©Сергей Никифоров

Арктические моря России весьма перспективны с точки зрения развития транспортных путей и добычи полезных ископаемых. Развитие и применение морских геофизических методов, специализированных под суровые арктические условия, позволит решить многие фундаментальные и прикладные научные задачи.

В состав команды исследователей вошли специалисты Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН, Тихоокеанского океанологического института им. В. И. Ильичева ДВО РАН, Томского государственного университета, Томского политехнического университета, МГУ, а также сотрудники Научно-технического центра геофизики и изучения минеральных ресурсов Московского физико-технического института. Ежегодно исследователи из целого ряда научных и образовательных организаций участвуют в арктических морских экспедициях по комплексному изучению метановых сипов под общим руководством члена-корреспондента РАН Игоря Семилетова. Работы проведены при поддержке Российского научного фонда и ряда других проектов. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), известен также как Физтех — ведущий российский вуз по подготовке специалистов в области теоретической, экспериментальной и прикладной физики, математики, информатики, химии, биологии и смежных дисциплин. Расположен в городе Долгопрудном Московской области, отдельные корпуса и факультеты находятся в Жуковском и в Москве.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 08:35
Полина Меньшова

Британский учитель географии Грэм Сеньор работал в саду и случайно обнаружил в земле небольшой прямоугольный камень. Оказалось, что на артефакте высечен текст, написанный с помощью древнего кельтского алфавита огам.

Вчера, 16:47
Ольга Иванова

Американские ученые описали новый вид уникального паукообразного с крепкими ногами, усыпанными шипами. Членистоногое жило в каменноугольном периоде и совершенно не похоже ни на один современный вид.

3 часа назад
Мария Азарова

Ученые провели эксперимент, в котором манипулировали кишечной микробиотой мужчин с помощью пищевых добавок. Так удалось показать, что состав микробиома влияет на решение добиваться справедливости для себя, «альтруистически» наказывая оппонента.

Вчера, 08:35
Полина Меньшова

Британский учитель географии Грэм Сеньор работал в саду и случайно обнаружил в земле небольшой прямоугольный камень. Оказалось, что на артефакте высечен текст, написанный с помощью древнего кельтского алфавита огам.

18 мая
Полина Меньшова

При гипертонии пациентам рекомендуют аэробные тренировки, включающие в себя, например, ходьбу, бег, танцы, езду на велосипеде. Но такая физическая нагрузка положительно влияет на артериальное давление только в вечернее время, выяснили физиологи из Бразилии и США.

Позавчера, 17:46
Александр Березин

Миссия NS-25 стала первой после длительной приостановки полетов New Shepard — полностью многоразового суборбитального носителя и корабля. Джефф Безос, владелец Amazon, 24 года назад создавший компанию Blue Origin, некогда планировал, что этот носитель станет базой для серьезной выручки от космического туризма.

24 апреля
Ольга Иванова

Ученые из Австралии и Канады пришли к выводу, что подавляющее большинство одиноких людей не вступает в романтические отношения из-за страха. С одной стороны ими руководят опасения, что их отвергнут, с другой — что они потеряют свою независимость.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

3 мая
Василий Парфенов

Ледяной покров Антарктики претерпевает значительные изменения на протяжении года, и его поведение хорошо изучено в общем. Но некоторые локальные аномалии объяснить не получается вот уже несколько десятилетий. Одна из них — полынья возвышения Мод, или полынья моря Уэдделла, которая появляется нерегулярно на одном и том же месте. Международная команда океанологов, наконец, смогла разгадать механизмы ее образования.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: