• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
17.05.2023, 15:05
ФизТех
220

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.
ФизТех
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
28 июля, 10:09
ПНИПУ

Рост средней продолжительности жизни и старение населения формируют новые требования к системе государственного планирования. Для обоснованного распределения ресурсов в сфере здравоохранения, пенсионного обеспечения и социальной поддержки необходимы достоверные данные о возрастной структуре общества. Сегодня для этого применяют специальные математические модели, позволяющие прогнозировать изменения. Проблема в том, что их создавали еще в прошлом веке. Они не учитывают существующие демографические закономерности и улучшение качества современной жизни. Их использование часто ведет к значительным погрешностям в расчетах, что, в свою очередь, делает невозможным своевременное перераспределение бюджетных средств между ключевыми государственными структурами. Ученые Пермского Политеха предложили новую модель для прогнозирования продолжительности жизни, которая работает с точностью 99,7%. Ее можно применять для планирования в сфере здравоохранения, пенсионного обеспечения и социальной поддержки.

28 июля, 07:01
Мария Азарова

Пик массовых расстрелов и смертей в результате суицида приходится на одно и то же время года. К такому выводу пришли медики, проанализировав данные о тысячах подобных трагедий в США за восемь лет.

28 июля, 06:37
Мария Азарова

Новый эксперимент показал, что собаки далеко не всегда готовы помогать людям бескорыстно. Ожидание вкусной награды влияет на поведение этих животных гораздо сильнее.

24 июля, 11:13
Игорь Байдов

Правильно подобранные звуковые последовательности способны не только стимулировать рост растений, но и влиять на их урожайность. К такому выводу пришли авторы нового исследования. Они разработали технологию, которая позволяет воздействовать на процессы развития растений через акустические сигналы без использования генной инженерии или химикатов. В экспериментах добились повышения урожайности мяты, сои, болгарского перца и конопли.

25 июля, 10:46
Александр Березин

Формально почти вся программа тринадцатого полета самой большой ракеты в истории выполнена. Однако испытания показали неполную отлаженность ключевого элемента системы. SpaceX оказывается в ситуации действительно плотных сроков: до намеченного возвращения людей на Луну всего два года и два месяца.

24 июля, 12:05
Андрей Серегин

Сегодня на земле существует примерно 7500 языков, однако ученые давно подозревали, что в прошлом их было значительно больше. Международная группа лингвистов реконструировала историю языкового разнообразия за последние 12 тысяч лет и пришла к выводу, что человечество уже пережило «золотой век» языков, после которого их число начало быстро сокращаться.

9 июля, 13:06
Редакция Naked Science

Видеосервисы стали неотъемлемой частью жизни россиян. В 2026 году охваты большинства платформ продолжают расти, в том числе YouTube.

1 июля, 11:54
Марк Чернов

Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.

19 июля, 20:09
Александр Березин

Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий