Krater gazowo-emisyjny w dolinie rzeki Erkuty na Półwyspie Jamalskim: charakterystyka i model potencjalnego powstania / Chuvilin, E.; Staniłowska, J.; Titowski, A.; Sinitsky, A.; Sokolova, N.; Bukhanov, B.; Spasennykh, M.; Cheremisin, A.; Grebenkin, S.; Davletshina, D.; i in.

0
261
Widok z helikoptera na krater Erkuta i przyległy teren latem 2017 r. Zdjęcie: rząd Jamalsko-Nienieckiego Okręgu Autonomicznego (YNAO).
Streszczenie
Metan jest silnym gazem cieplarnianym, a nagłe odgazowanie, które niedawno doprowadziło do powstania dużych kraterów na rosyjskich półwyspach Jamał Arktyczny i Gydan, wzbudziło poważne zaniepokojenie. Poniżej prezentujemy dane terenowe dotyczące osadów pokrywowych i ewolucji krateru gazowego odkrytego w dolinie rzeki Erkuta–Yakha na południowym półwyspie Jamał w czerwcu 2017 r. Krater znajduje się na południe od innych podobnych kraterów odkrytych w ciągu ostatniej dekady w północno-zachodniej części Syberia. Dane zebrano podczas badań terenowych krateru Erkuta w grudniu 2017 r., które obejmowały obserwacje terenowe i pobieranie próbek gleby zmarzliny i gruntu lodowego z krawędzi krateru. We wszystkich próbkach gleby i lodu oznaczono zawartość metanu i jego homologów (etanu i propanu) oraz dwutlenku węgla. Zawartość dwutlenku węgla w niektórych próbkach jest wyraźnie wyższa niż zawartość metanu. Silnie ujemne δ13С metanu z próbek lodu gruntowego (−72‰) jest typowe dla węglowodorów biogennych. Stosunek metanu do całkowitej ilości jego homologów wskazuje na składnik gazów, które migrowały z głębszego, termogenicznego źródła. Na podstawie uzyskanych wyników zaproponowano potencjalny model powstawania krateru gazowo-emisyjnego Erkuta, który uwzględnia łączny wpływ przyczyn głęboko osadzonych (głęboka migracja gazu) i płytkich (ewolucja starorzecza i zamknięte zamarzanie talików). Model ten obejmuje kilka etapów, od warunków geologicznych po powstanie jeziora.
geosciences-10-00170

1. Wstęp

Metan jest silnym gazem cieplarnianym, a niedawne nagłe zjawiska odgazowania i tworzenia się kraterów na półwyspach Jamał i Gydan ( ryc. 1 ) wzbudziły poważne obawy, że ocieplenie Arktyki może prowadzić do zwiększonego rozmrażania wiecznej zmarzliny i emisji gazów. Ponadto poszukiwania i zagospodarowanie złóż ropy i gazu w północno-zachodniej Syberii, wraz z budową obiektów produkcyjnych, transportowych i pomocniczych na wiecznej zmarzlinie, borykają się z problemami wynikającymi z surowego klimatu arktycznego, niskich ujemnych temperatur powietrza i gruntu oraz złożonych procesów peryglacjalnych, takich jak mróz falowanie, termokarst, erozja termiczna. Procesy zachodzące w płytkiej wiecznej zmarzlinie mogą prowadzić do powstawania kraterów gazowych, zjawiska odkrytego podczas poszukiwań prowadzonych przez ostatnią dekadę w Arktyce Zachodniej Syberii. Pierwszy krater wyciekający metan (krater Jamał) odkryto na Półwyspie Jamalskim, 42 km od złoża gazowego Bovanenkovo ​​( ryc. 1 ), a po tym odkryciu pojawiło się kilka kolejnych na półwyspie Jamał i Gydan [ 1 , 2 , 3 ]. Krater Jamalski został lepiej udokumentowany [ 4 , 5 , 6 , 7 ] niż pozostałe, które uwieczniono jedynie na kilku fotografiach, lecz dostępne dane są niewystarczające, aby określić warunki i przyczyny jego powstania. Pochodzenie krateru zostało jednomyślnie przypisane wybuchowej emisji gazu, ale pochodzenie gazu pozostaje przedmiotem dyskusji.
Ryc. 1. Mapa lokalizacji krateru Erkuta oraz złóż ropy i gazu na Półwyspie Jamalskim.
Proponowane hipotezy wyjaśniające powstanie Krateru Jamalskiego i innych kraterów na Półwyspie Jamał i Gydan można podzielić na dwie główne grupy, które odwołują się do przyczyn głęboko zakorzenionych lub płytkich. Głęboko zakorzenione przyczyny powstawania kraterów [ 7 , 8 , 9 ] obejmują zwiększony głęboki strumień ciepła, migrację w górę głębokich płynów gazowych przez strefy uskoków i przecięcia uskoków do płytkiej wiecznej zmarzliny oraz dysocjację hydratów gazów wewnątrz wiecznej zmarzliny napędzaną rosnącymi przepływami ciepła i gazu. Procesy te mogą spowodować powstanie zbiorników sprężonego gazu w płytkiej wiecznej zmarzlinie, który może uwolnić się wybuchowo, rozbić zamarzniętą pokrywę i utworzyć krater.
Hipotetyczne, płytkie warunki wstępne powstawania kraterów są powiązane ze zmianami temperatury wiecznej zmarzliny pod wpływem klimatu i powierzchniowego przenoszenia ciepła. Modele te uwzględniają ogrzewanie wiecznej zmarzliny od góry i wynikającą z niej destabilizację reliktowych hydratów gazu w górnej wiecznej zmarzlinie [ 2 , 5 ]. Innym możliwym wyjaśnieniem powstawania kraterów jest to, że zamarzanie zamkniętego taliku (zbiornika niezamarzniętej gleby w wiecznej zmarzlinie) powoduje powstanie zamkniętego układu hydraulicznego ze stopniowo rosnącym ciśnieniem gazu i cechą przypominającą pingo podatną na zapadanie się w wyniku wybuchowej emisji sprężonego gazu [ 10 ]
Zrozumienie mechanizmów powstawania kraterów gazowych wymaga gromadzenia i analizowania nowych, odpowiednich danych terenowych. W chwili obecnej dostępnych jest jedynie kilka zdjęć panoramicznych kraterów innych niż krater Jamał ( ryc. 1 ) i ten w dolinie rzeki Seyakha [ 11 ]. Wszelkie nowe dane na temat struktury i ewolucji kraterów, chemii gazów i stabilnych izotopów, a także litologii wiecznej zmarzliny na tym obszarze mają wartość naukową. Dane terenowe dotyczące ewolucji kraterów są szczególnie ważne, ponieważ kratery żyją bardzo krótko (od kilku miesięcy do jednego lub dwóch lat), zanim przekształcą się w jeziora. Brakuje jednak odwiertów i badań geofizycznych kraterów, ponieważ kratery są najczęściej zlokalizowane w trudno dostępnych, odległych obszarach, z dala od infrastruktury.
Poniżej przedstawiamy merytoryczne tło dotyczące osadów pokrywowych krateru Erkuta na południowym Półwyspie Jamał ( ryc. 1 ) i proponujemy model formacji, który mógłby stanowić podstawę do dalszej oceny w oparciu o więcej danych terenowych.

2. Krater Erkuta i jego ewolucja

Krater Erkuta powstał zimą 2016–2017 na południowym półwyspie Jamał ( ryc. 1 ), w typowych warunkach ciągłej wiecznej zmarzliny, opisanych w szeregu publikacji [ 12 , 13 ]. Wieczna zmarzlina składa się głównie z przewarstwionego piasku czwartorzędowego (środkowo-górnego plejstocenu i holocenu), piasku pylastego, mułu piaszczystego i mułu gliniastego z soczewkami skał nasyconych gazem i zimnymi, słonymi wodami gruntowymi (kriopegami). Zawartość lodu w płytkiej wiecznej zmarzlinie może sięgać 40–50%, głównie w osadach drobnoziarnistych. Mimo że długoterminowe średnie temperatury gruntu na badanym obszarze wynoszą od –5 do –6 °C, a wieczna zmarzlina ma grubość około 200 m; izoterma zera °C może sięgać nawet 100–150 m głębiej ze względu na zasolenie gleb i obecność kriopegów. Sezonowa głębokość odwilży wynosi około 0,7–1,2 m. Terytorium obfituje w lód gruntowy o różnym typie genetycznym, sezonowe i wieloletnie wezbrania przymrozkowe, torfowiska, bagna i jeziora termokrasowe, które zajmują 20% powierzchni, w tym jeziora o cechach kraterowych, prawdopodobnie związanych z emisją gazów przez uskoki i spękania dna . Krater gazowo-emisyjny utworzony w dolinie rzek Erkuta – Yakha, wypełniony równiną zalewową i piaskiem aluwialnym z koryta rzeki oraz mułem otaczającym szczątki roślinne. W obszarze krateru znajduje się wiele starorzeczy, niektóre w pobliżu krateru ( Rysunek 2 ).
Ryc. 2. Widok z helikoptera na krater Erkuta i przyległy teren latem 2017 r. Zdjęcie: rząd Jamalsko-Nienieckiego Okręgu Autonomicznego (YNAO).
Krater został odkryty w czerwcu 2017 roku przez ludzi ze stacji polarnej Erkuta na równinie zalewowej rzeki Erkuty, 30 km na wschód od stacji. Obszar ten jest interesujący dla biologów ze względu na bliskość miejsc gniazdowania sokołów. Dwa lata wcześniej teren był zupełnie płaski, o czym zaświadczył dr A. Sokołow w audycji telewizyjnej („Wiesti Jamał”) z 30 czerwca 2017 r.
Zespół biologów pod kierownictwem Sokołowa zaobserwował falowanie wcześniej płaskiej powierzchni, a także pęknięcia w glebie podczas prac terenowych w lipcu 2016 r., rok przed pierwszym odkryciem krateru w czerwcu 2017 r. Nowo powstały krater miał kształt cylindryczny, Miała średnicę od 10 do 12 m, przy gładkich ścianach miała głębokość 20 m (A. Sinitsyn, Personal Communication). Pierwotny nasyp nie został całkowicie wyeliminowany ( ryc. 2 ): krater został otoczony kalenicą o wysokości 2–3 m, przypominającą attykę, której zbocza pokryte były mułem i mułem gliniastym wyrzucanym podczas wybuchowej emisji gazów.
W grudniu 2017 r. wycieczka terenowa do krateru Erkuta ( ryc. 3 ) została zorganizowana wspólnie przez władze Obwodu Autonomicznego Jamał – Nieniec, Total SA i Instytut Naukowo-Technologiczny Skołkowo (Skoltech). Prace terenowe obejmowały pobieranie próbek gleby, lodu i wody z krawędzi krateru. W tym czasie południowa ściana krateru zawaliła się, a średnica wzrosła do 17,5 m. Krater był częściowo wypełniony wodą, tworząc jezioro o głębokości do 8 m, pokryte lodem o grubości ~1 m pod warstwą ~0,8 m śniegu. Część przypominającego attykę grzbietu pozostała wokół krateru obok jeziora ( ryc. 4 a).
Ryc. 3. Panoramiczny widok krateru Erkuta w grudniu 2017 r. Zdjęcie: JV Stanilovskaya.
Ryc. 4. Jezioro ( a ) obok pozostałości przypominającej attykę grzbietu wokół krateru Erkuta (grudzień 2017, fot. E. Chuvilin) ​​i panoramiczny widok ( b ) krateru Erkuta (lato 2018, fot. A. Sokolov ).
W czerwcu 2018 r. krater sfotografowano za pomocą drona ( ryc. 4 b), który wykazał dalszą degradację jego ściany. Głęboki krater sprzed roku został prawie całkowicie wypełniony wodą i przekształcił się w jezioro otoczone półkolistą pozostałością parapetu o długości 2–3 m ( ryc. 4 b). Ściana krateru została zdeformowana w wyniku erozji termicznej i opadła w zewnętrznej części, natomiast w części wewnętrznej pozostała pionowa.

3. Dane terenowe

Badania terenowe przeprowadzone w grudniu 2017 r. ujawniły warstwę masywnego lodu gruntowego o widocznej grubości 3–4 m w wewnętrznej ścianie krateru ( ryc. 5 a, b).
Rysunek 5. Punkty poboru próbek (czerwone kółka) w wewnętrznej ścianie krateru Erkuta, grudzień 2017. ( a ) fragment miejsca poboru próbek, ( b ) numery punktów poboru odpowiadają numerom próbek w Tabeli 1. Czerwona linia przerywana na panelu b wyznacza wierzchołek lodu. Fot. E. Chuvilin, grudzień 2017.
Lód w miejscu pobierania próbek był na ogół przezroczysty i czysty, ale lokalnie zawierał warstwy drobnoziarnistej gleby o grubości 1–2 cm ( ryc. 6 a, b) i niewielką ilość misternie ukształtowanych pęcherzyków gazu o średnicy 1–3 mm. Przejrzysty, masywny lód pokryty był brudną, szarą warstwą lodu o grubości kilku centymetrów, z licznymi wtrąceniami gleby.
Rysunek 6. Masywny lód gruntowy w ścianie krateru (grudzień 2017). Fot. E. Chuvilin. ( a ) powierzchnia lodu, ( b ) świeżo pokruszony kawałek zmielonego lodu z wtrąceniami gleby.
Zmielony lód pokrył zamarznięty muł z wtrąceniami organicznymi (resztki roślinne). Osady charakteryzowały się rozwarstwieniem krzyżowym i falistym typowym dla facji aluwialnych ( ryc. 7 a, b). Niektóre warstwy organiczne i soczewki miały grubość kilku centymetrów i długość od kilku do kilkudziesięciu centymetrów.
Ryc. 7. Przewarstwione gleby piaszczyste i mułowe z wtrąceniami materii organicznej w ścianie krateru (grudzień 2017). Fot. E. Chuvilin. ( a ) nieciągłe pęknięcia rozgałęziające, ( b ) faliste rozwarstwienie materiału organicznego.
Piaszczysta ściana krateru została lokalnie przecięta nieciągłymi, rozgałęzionymi spękaniami, częściowo wypełnionymi lodem, często w strefach impregnacji żelazem ( ryc. 7 a). Pęknięcia prawdopodobnie powstają pod wpływem naprężeń wywołanych ciśnieniem płynu (wody lub gazu) z leżących pod spodem osadów.
Wyrzucony muł gliniasty na zewnętrzną ścianę krateru był pierwotnie wilgotny i osadził się w środowisku zalewowym; różnił się znacznie od leżącego powyżej, bogatego w substancje organiczne piasku aluwialnego.
Krzewy na pozostałym zboczu zwróconym w stronę jeziora nie różnią się zbytnio od otaczającej roślinności nizinnej. Dlatego falowanie na krótko poprzedzało zdarzenie emisji gazów i nie spowodowało znaczących zmian w roślinności. W przeciwnym razie roślinność przy wieloletnim falowaniu przystosowałaby się do nowych warunków. Krzewy w tundrze arktycznej są zwykle niższe na wzniesieniach topograficznych niż na równinie i nie występują na wielu obszarach, gdzie może rosnąć wyłącznie trawa.

4. Dane laboratoryjne

4.1. Próbki

Próbki pobrane podczas wycieczki terenowej do krateru w grudniu 2017 r. obejmowały zamarzniętą glebę ze ściany północnej, drobnoziarnisty materiał wyrzucony z krateru oraz lód ( Tabela 1 ).
Tabela 1. Wykaz próbek gleby i lodu (patrz ryc. 5 ).
W laboratorium Fundamentproekt analizowano rozkład wielkości cząstek próbek gleby i wtrąceń glebowych w lodzie gruntowym ( Tabela 2 ). Wielkość cząstek oznaczono metodą pipetową w mule i ile oraz metodą analizy sitowej w piasku.
Tabela 2. Rozkład wielkości cząstek i gęstość próbek gleby po wysuszeniu na powietrzu.
Wielkość cząstek gleby nad lodem ziemnym odpowiada głównie piaskowi mułowemu, podczas gdy wyrzucany materiał to głównie lekki muł gliniasty i muł, o wielkości cząstek podobnej do wtrąceń glebowych w widocznym lodzie gruntowym.
Analizę mineralogii próbek gleby przeprowadzono na Wydziale Geologicznym Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego im. Łomonosowa na dyfraktometrze rentgenowskim Rigaku ULTIMA-IV (Japonia) [ 14 ]. Próbki składają się głównie z minerałów kwarcowych i skaleniowych (mikroklin i albit), łącznie w około 80–90%. Zawartość kwarcu osiąga odpowiednio 61,8% i 74,3% w próbkach piasku pylastego 8 i 9, znacznie więcej niż w próbce iłu gliniastego 2 (~45,2%). Minerały skaleniowe stanowią 32,3% w próbce 2, 23,9% w próbce 8 i około 15,4% w próbce 9. Minerały ilaste to głównie illit-smektyt wielowarstwowy, od 5,8% w próbce 9% do 10,2% w próbce 2. Inne minerały występują w niewielkich ilościach (1% lub mniej). Próbki 2 i 8 mają podobną mineralogię, zawierają podobne ilości mikroklinu, illitu, smektytu i kaolinitu, w związku z czym pierwotnie brały udział w podobnych procesach osadzania.
W próbkach gleby i lodu analizowano zawartość soli rozpuszczalnych za pomocą ekstraktów glebowo-wodnych przygotowanych ze 100 g suchej masy. Masywny lód gruntowy pozbawiony gleby analizowano w stanie stopionym. Całkowita zawartość soli w próbkach gleby nie przekraczała 0,1%, a w próbkach lodu wahała się w granicach 40–173 mg/L. Dominującymi głównymi jonami były metale alkaliczne (Na + K) i Mg 2+ jako kationy oraz SO 2+ i Cl  jako aniony ( Figura 8 ).
Rysunek 8. Stężenia soli rozpuszczalnych w wodzie w próbkach (mg/L): Jezioro = woda z jeziora kraterowego; Lód = próbka 22; Chuda glina (powierzchnia) = próbka 2; Piasek = próbka 9.
Zawartość niezamarzniętej wody porowej w próbkach materiału wyrzuconego (próbka 2) i piasku ze ściany krateru (próbka 9) oznaczono na podstawie aktywności wody porowej [ 15 ]. Ilość ciekłej wody w próbkach piasku gwałtownie spadła w temperaturach poniżej -1 ℃ i wynosiła mniej niż 1% w temperaturze -4 ℃. Próbka mułu gliniastego (2) zawierała więcej niezamarzniętej wody niż próbka piasku (9): ~4% przy -4 ℃ i około 3% przy -10 ℃.
Porównaliśmy skład chemiczny głównych jonów ( tabela 3 ) i stabilne izotopy wody w próbkach lodu ze ściany krateru oraz w wodzie z jeziora kraterowego. Próbki lodu (11 i 13) pobrano ze środkowej części soczewki lodowej, wolnej od widocznych wtrąceń gleby. Przed analizami próbki lodu poddano stopieniu, a uzyskaną wodę zbierano bez filtrowania.
Tabela 3. Chemia głównych jonów próbek wody (badanych w Pracowni Hydroizotopów).
Zasolenie wody jeziornej jest wyższe niż zasolenie lodu gruntowego: zawartość niektórych głównych jonów jest od 7 do 11 razy wyższa ( Tabela 3 ), szczególnie SO 2− , Mg 2+ i Ca 2+ .
Skład izotopów tlenu i wodoru w wodzie z jeziora i lodzie jest również inny: skład lodu gruntowego jest bardziej zubożony niż woda powierzchniowa z krateru ( ryc. 9 ). Skład ten wskazuje, że średnia roczna temperatura była od 7 do 10°C niższa niż obecnie, gdy tworzył się lód.
Rysunek 9. Skład izotopowy tlenu i wodoru w wodzie pobranej z jeziora kraterowego i gruntu lodowego.

4.2. Struktura i tekstura próbek gleby i lodu

W Skoltech zbadano strukturę i teksturę próbek gleby i lodu. Mikrostrukturę zamarzniętej gleby badano w próbkach replik (odciski świeżych płaszczyzn pęknięć na folii z plexi) pod mikroskopem optycznym (w Skoltech) i skaningowym mikroskopem elektronowym (na Uniwersytecie Moskiewskim). Techniki przygotowania próbek replik oraz ich mikroskopii optycznej i elektronowej opisano w szeregu publikacji [ 16 , 17 ]. Strukturę i teksturę lodu badano w cienkich przekrojach pomiędzy skrzyżowanymi polaroidami; cienkie skrawki przygotowano zgodnie ze standardowymi procedurami [ 17 ].
Badano mikrostrukturę gleby w piasku ze ściany krateru (próbka 9) oraz w wyrzuconym mule gliniastym (próbka 2). Według mikroskopii optycznej w świetle odbitym próbka piasku (9) składa się głównie z zaokrąglonych izometrycznych cząstek kwarcu o średnicy 0,1–0,25 mm, z mniejszą ilością materiału drobnoziarnistego, soczewek i warstw mniej lub bardziej zdegradowanych pozostałości organicznych, wyraźnych 1–2 mm brązowe wtrącenia organiczne oraz czarne konkrecje organiczno-mineralne z piasku pylastego i zbutwiałej substancji organicznej.
Obrazy SEM ( Rysunek 10 ) uwypuklają morfologię ziaren kwarcu, ze śladami kruchego pękania i rozpuszczania ( Rysunek 10 a) oraz wtrąceniami organicznymi o różnych rozmiarach, kształtach i stopniach rozpadu ( Rysunek 10 b). Drobniejsze cząstki mułu lub gliny tworzą ciągłe lub nieciągłe warstwy i skupiska na powierzchni cząstek piasku.
Rycina 10. Obrazy SEM próbki piasku 9 przy różnych współczynnikach powiększenia, ze śladami pęknięć i rozpuszczania ( a ) oraz wtrąceniami organicznymi ( b ).
Mikrostrukturę mułu gliniastego wyrzucanego z krateru (próbka 2) zbadano także pod mikroskopem optycznym i elektronowym. Mikroskopia optyczna w świetle odbitym ujawniła dość jednolite cząsteczki mułu i gliny z rzadkimi ziarnami piasku i rozmytymi, ciemnobrązowymi wtrąceniami organicznymi. Obrazy SEM o różnych powiększeniach ( Rysunek 11 ) pozwalają rozróżnić drobne cząstki piasku i grubego mułu (oraz ich odciski replik) spojone przez muł gliniasty przy × 500 ( Rysunek 11 a) i cząstki o wielkości od 5 μm do 20 μm przy × 2000 ( Rysunek 11 b). Obrazy ×2000 ujawniają orientację cząstek matrycy mineralnej wyznaczonej przez płatki serycytu, a także wtrącenia organiczne, które można łatwo dostrzec ze względu na ich szczególny kształt.
Rysunek 11. Obrazy SEM próbki 2 iłu gliniastego przy różnych współczynnikach powiększenia: widok ogólny ( a ) i obraz szczegółowy ( b ).
Makrostrukturę lodu badano w próbkach 6, 8 i 11 zmielonego lodu oraz próbce 22 ze szczytu soczewki lodowej, na styku lód–grunt ( tab. 1 ). Próbki 6 i 11 są ogólnie podobne: masywny przezroczysty lód z łańcuchami rzadkich pęcherzyków powietrza o średnicy 0,3–0,5 cm i cienkimi płatkowymi warstwami cząstek mułu i gliny ( ryc. 12 a). Skupiska cząstek mineralnych występują także na granicach kryształków lodu. Wtrącenia mineralne są liczniejsze niż pęcherzyki powietrza. Kryształy lodu w próbkach 6 i 11 wydają się mieć wielkość przekraczającą 5–7 cm, ale rzeczywista wielkość jest trudna do oszacowania, ponieważ w cienkich przekrojach mieszczą się tylko fragmenty kryształów ( ryc. 12 b).
Rysunek 12. Próbka lodu 6: widok ogólny ( a ) i struktura w świetle spolaryzowanym ( b ).
W przeciwieństwie do próbek 6 i 11, próbka lodu 8 ( Rysunek 13 a) zawiera warstwę mulistego piasku ( Tabela 2 ) w czystym lodzie, prawie wolnym od cząstek gleby i pęcherzyków powietrza. Kryształki lodu są drobne (kilka mm) wzdłuż warstwy gleby i grubsze (2–3 cm) od niej ( ryc. 13 b). Chociaż prawdziwy rozmiar kryształków lodu pozostaje nieznany ze względu na ograniczony rozmiar cienkich przekrojów, mogą być one współmierne do tych w próbkach 6 i 11. Warstwa gleby z kolei zawiera liczne małe kryształki o długości 3–5 mm i soczewki lodu o grubości do 2 mm z drobnymi kryształkami (ułamki mm).
Rysunek 13. Próbka lodu 8: widok ogólny ( a ) i struktura w świetle spolaryzowanym ( b ).
Próbka lodu 22 ze szczytu soczewki lodowej różni się znacznie kolorem od pozostałych próbek lodu ( Rysunek 14 a). Zawiera liczne rozproszone drobne cząsteczki gleby i pęcherzyki powietrza, które sprawiają, że wygląda jak brudny, nieprzezroczysty lód. Kryształki lodu są drobne (2–4 mm) i ogólnie izometryczne ( ryc. 14 b). Materiał piaskowo-mułowy występuje zarówno na granicach kryształków lodu, jak i wewnątrz nich. Kryształy lodu w tej próbce są drobniejsze niż w trzech pozostałych próbkach, prawdopodobnie dlatego, że zarodkowały się i rosły w obecności składników mineralnych w ośrodku, które zapewniają liczne centra krystalizacji, ale jest to niekorzystne dla tworzenia się dużych kryształków lodu.
Rysunek 14. Próbka lodu 22: widok ogólny ( a ) i struktura w świetle spolaryzowanym ( b ).

4.3. Analizy gazów

Składnik gazowy analizowano w próbce 9 wiecznej zmarzliny piaszczystej oraz próbkach 6, 21, 22 i 23 zmielonego lodu. Gaz śródwiekowej zmarzliny z próbki 9 ekstrahowano strzykawkami o pojemności 150 ml z rozmrożonych ~50 g próbek w stężonym roztworze NaCl zgodnie ze standardową techniką [ 18 ], stosując czysty azot lub hel jako gaz nośny.
Próbki gleby i lodu zmarzliny dostarczono do Skoltech (Moskwa) z krateru Erkuta w pojemnikach termicznych. Skład gazu badano na Wydziale Geologicznym Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego im. Łomonosowa (Moskwa) oraz w Laboratorium Hydroizotopów (Niemcy). Na Uniwersytecie Moskiewskim skład gazów węglowodorowych badano na chromatografie gazowym Thermo Finnigan Trace GC Ultra. Prace analityczne w Niemczech obejmowały analizy gazu wewnątrz wiecznej zmarzliny na spektrometrze mas Thermo Scientific DELTA V Plus (IRMS) (Waltham, MA USA), a także określenie składu chemicznego jonów głównych i stabilnych izotopów w lodzie gruntowym i wodzie jezior kraterowych. Wyniki analizy podsumowano w Tabeli 4 i Tabeli 5 .
Tabela 4. Zawartość metanu i jego homologów w próbkach lodu gruntowego i wiecznej zmarzliny.
Tabela 5. Zawartość dwutlenku węgla i metanu oraz jego homologów w próbkach lodu gruntowego i wiecznej zmarzliny ze ściany krateru (wg Hydroisotope Lab).
Metan był obecny we wszystkich próbkach ( Tabela 4 i Tabela 5 ): przeważnie kilka cm 3 na 1 kg gleby lub lodu. Jego zawartość osiągnęła 94 cm 3 /kg na wierzchu zmielonego lodu (próbka 22), ale była około 10 razy mniejsza w próbce 21 ze środka soczewki zmielonego lodu ( tabela 4 ). Wszystkie próbki oprócz 21 zawierały znacznie więcej СО 2 niż metanu ( tab. 5 ), co może świadczyć o stężeniu kriogenicznym w zamarzniętym piasku, np. podczas zamrażania talika [ 10 ]. Zawartość etanu i propanu (homologów metanu) wahała się od ułamków do 2–3 cm 3 /kg ( tab. 4 ). Stosunek metanu do jego homologów w próbkach lodu wynosił na ogół od 2 do 40 i wskazywał na obecność zarówno metanu biogennego, jak i składnika związanego z dojrzewaniem osadów (gazu głębokiego). Skład izotopów węgla metanu w lodzie gruntowym (δ 13 С = −72‰) analizowany w Laboratorium Hydroizotopów (Niemcy) również sugeruje biogenne pochodzenie gazu.

5. Model formacji krateru Erkuta

Uzyskane wyniki mają implikacje dla mechanizmu powstawania krateru Erkuta, który powstał w miejscu paleo-kanału rzeki Erkuta–Yakha. Kontury wyschniętego koryta rzeki widać na fotografii z 2017 r. ( ryc. 2 ), a także na zdjęciu satelitarnym z 2013 r. ( ryc. 15 ). W wyniku ewolucji paleo-kanał stopniowo przekształcił się w starorzecze, które w dalszym ciągu ulegało degradacji i rozpadało się na kilka małych wysychających jezior. Potem w jednym z wyschniętych jezior zaczął się formować wznoszący się kopiec. Kontur kopca to jasny punkt (prawdopodobnie lekko wyniesiony i osuszony grunt) na tle ciemnej, rozmrożonej, nasyconej wodą gleby, który można wyróżnić na zdjęciu satelitarnym z początku lata 2013 roku ( ryc. 15 ).
Ryc. 15. Zdjęcie satelitarne obszaru krateru Erkuta z początku lata 2013.
Efekt termiczny takich jezior często powoduje powstanie pod spodem strefy niezamarzniętych skał (talik). Osady jeziorne w obrębie talików zawierają materię organiczną przetworzoną przez mikroorganizmy, z uwolnieniem biogennego metanu. Dodatkowo gazy mogą przedostawać się do osadów jeziornych z głębokich warstw podpowierzchniowych poprzez przepuszczalne strefy zdeformowane. Talik pod kraterem Erkuta był najprawdopodobniej zamknięty, biorąc pod uwagę, że grubość wiecznej zmarzliny w tym obszarze wynosi około 200 m, a jezioro jest małe. Jezioro stopniowo się wypłycało i kurczyło, w wyniku czego talik zamarzał od dołu i z boków, co powodowało narastanie naprężeń wewnątrz pozostałego uwięzionego talika [ 19 , 20 ]. Naprężenie uwalniane wybuchowo w wyniku erupcji mieszaniny gazu, wody i gleby z zamarzającego talika i wynikającego z tego powstania krateru na jego miejscu.
W oparciu o nasze wyniki i dostępne informacje proponujemy następujący koncepcyjny model powstawania krateru Erkuta ( Rysunek 16 ):
Ryc. 16. Tworzenie się krateru Erkuta w kilku etapach: I : jezioro i talik pod spodem; II: początek zamarzania talików po wyschnięciu jeziora; III : ograniczone zamrożenie talika i wzrost ciśnienia kriogenicznego. Strzałki pokazują kierunek wydalania gazu (niebieskie kropki); IV : rozwarstwienie gazu, wody i gleby w zamarzającym taliku i falowaniu mrozu; V : zapadnięcie się zamarzniętej pokrywy nad talikiem pod wpływem sprężonego gazu (kriowulkanizm); VI : aktywna erupcja masy gazowo-wodno-glebowej i początek tworzenia się kraterów; VII : koniec erupcji i tworzenia kraterów; VIII : tworzenie się jezior w miarę wypełniania się krateru wodą.
Etap I: Jezioro jest podszyte talikiem, do którego w sezonie letnim okresowo wprowadza się materię organiczną. Materia organiczna w osadach jeziornych jest poddawana recyklingowi mikrobiologicznemu, w wyniku czego wytwarza się biogeniczny metan, który gromadzi się zimą i emituje do powietrza wiosną. Składnik gazowy osadów w taliku wzrasta dodatkowo w wyniku migracji głębszych gazów termogenicznych wzdłuż uskoków i spękań skorupy. Emisje głęboko osadzonych gazów z jezior arktycznych są znane z kilku innych obszarów [ 1 , 2 , 11 ].
Etap II: Początek zamarzania talików następuje po wyschnięciu jeziora. Talik ulega ograniczonemu zamrożeniu i nasyca się biogennym i głęboko osadzonym gazem termogenicznym.
Etap III: Następuje ograniczone zamrożenie taliku i wytworzenie ciśnienia kriogenicznego. Zamrażanie wilgoci porów nasyconej gazem pod ciśnieniem gazu na tym etapie badano wcześniej za pomocą modelowania termodynamicznego w eksperymentach laboratoryjnych [ 21 , 22 ].
W miarę wysychania jeziora niezamarznięte osady podwodne zamarzają od góry i po bokach, co prowadzi do koncentracji gazów kriogenicznych i narastania naprężeń w zamarzającym zamkniętym taliku. Osady gazonośne w tym ostatnim są ograniczone przez otaczające je osady bogate w lód, co zwiększa ciśnienie w porach gazu w taliku. Ciśnienie może prowadzić do plastycznego odkształcenia pokrywy wiecznej zmarzliny nad talikiem, jeśli przekroczy ciśnienie nadkładu. Na tym etapie gaz, woda i gleba w resztkowym taliku mogą zacząć się rozwarstwiać.
Etap IV: Stratyfikacja gazu, wody i gleby w resztkowym taliku i falowanie. Proces ten zachodzi w dość jednorodnych osadach aluwialnych. reprezentowane przez osady piaszczysto-mulaste. W wyniku stratyfikacji cięższa i gęstsza gleba pozostaje na dnie, natomiast lekki, lotny składnik gazowy unosi się do góry; woda w stanie ciekłym znajduje się w środku. Warstwy dominujących składników gleby, wody i gazu oddzielono na rysunku liniami przerywanymi, które narysowano wstępnie, ponieważ każda warstwa zawiera pewną ilość innych składników. Jeśli wzrost ciśnienia jest powolny, zamarznięta czapka może odkształcać się ciągliwie, tworząc długotrwałe fale na powierzchni, przypominające struktury przypominające pingo. Jeśli jednak ciśnienie gwałtownie wzrośnie, na długo przed uwolnieniem naprężenia nie nastąpi powolne falowanie.
Etap V: Wzrost ciśnienia w taliku nasyconym wodą i gazem oraz wybuchowe uwolnienie ciśnienia przedostającego się przez zamarznięty korek. Zjawisko to znane jest jako kriowulkanizm [ 10 , 23 ]: erupcja wody, płynów i skroplonej gleby wywołana nadciśnieniem w zamarzającym, zamkniętym lub otwartym systemie wodonośnym. Opadnięciu zamarzniętej czapy może towarzyszyć wylanie się wody lub błota. Do eksplozji nie dochodzi, jeśli ilość gazu w taliku jest niewielka, ale masa gazu, wody i gleby z talika wybucha wybuchowo i ulega rozproszeniu wraz z zamarzniętymi resztkami czapki w obecności korka gazowego.
Etapy VI i VII: Postęp kriowulkanizmu. W etapie VI następuje energiczna erupcja mieszaniny gaz-woda-gleba i zaczyna tworzyć się krater. Wybuchowa emisja gazu rozbija zamarzniętą czapę o grubości kilku metrów i rozprasza jej materiał wokół otworu wentylacyjnego kriowulkanu. Część wyrzuconego materiału opada w pobliżu krateru i tworzy przypominający parapet grzbiet wznoszący się nad powierzchnią wokół krateru, podczas gdy inna część w sposób oczywisty opada z powrotem do krateru i stopniowo opada na dno. W miarę kontynuacji erupcji wyrzucona niezamarznięta gleba opada na pozostałości zamarzniętej czapy. Gleba, woda i gazowe składniki talika, które wcześniej uległy rozwarstwieniu podczas zamkniętego zamrażania, ponownie mieszają się podczas erupcji ( ryc. 16 ; etap VI). Poziom mieszaniny gaz–woda–gleba w kraterze stopniowo się obniża i wyłaniają się ściany krateru. Na etapie VII erupcja zatrzymuje się i pozostawia krater o średnicy proporcjonalnej do średnicy pozostałości zamkniętego taliku przed emisją. Bogate w lód szczątki czapy i wyrzucone osady talikowe są rozproszone wokół krateru i pokrywają jego dno.
Należy pamiętać, że etapy V, VI i VII następują jeden po drugim w ciągu kilku godzin lub dni.
Etap VIII: Stabilna ewolucja krateru i jego stopniowa transformacja w inną formę terenu. W miarę jak wyrzucany materiał wchodzi w sezonowe cykle zamrażania i rozmrażania, krater w ciągu kilku miesięcy wypełnia się wodą i przekształca się w okrągłe jezioro otoczone wyrzuconym materiałem.
Sugerowany model wyjaśnia powstawanie kraterów w wyniku wytwarzania i akumulacji gazu w podjeziornym taliku oraz ewolucję talika narażonego na ograniczone zamarzanie w miarę wysychania jeziora. Akumulacja gazu w taliku jest dodatkowo utrzymywana przez unoszenie się głębokich płynów migrujących w górę przez przepuszczalne uskoki i spękaną skałę macierzystą.

6. Dyskusja

Dane dotyczące struktury i składu próbek gleby ze ściany krateru, a także zaproponowany koncepcyjny model powstania krateru Erkuta, charakteryzują go jako cechę wybuchowej emisji gazów. Najwyraźniej krater powstał w miejscu zamarzniętego zamkniętego talika pod wyschniętym jeziorem w wyniku eksplozji sprężonego gazu w zamkniętych niezamarzniętych osadach. Utworzenie krateru zostało poprzedzone gwałtownym falowaniem w ciągu jednego lub dwóch lat, sądząc po pozostałościach kopca wykrytych na pierwszym widoku tego obszaru z helikoptera ( ryc. 2 ). Krater miał kształt pionowego walca o gładkich ścianach, prawdopodobnie dlatego, że eksplozja rozbiła zamarzniętą pokrywę nad talikiem i wydobyła z talika niezamarzniętą masę gleby, wody i gazu. Podobny proces kriowulkanizmu zaproponowano w przypadku powstawania krateru jamalskiego [ 10 ]. W naszym przypadku bierzemy pod uwagę również zamrożenie strefy talików. Jednak zasadniczą rolę w procesie akumulacji gazu (w odróżnieniu od modelu [ 10 ] dla krateru jamalskiego) odgrywa nie gaz biogenny powstający w osadach dennych jeziora termokarsowego, ale gaz głębinowy przedostający się przez strefy przepuszczalne.
Obecność pęknięć częściowo wypełnionych lodem na ścianach krateru ( Rysunek 7 ) również wskazuje, że zamarznięty talik uległ nagromadzeniu i częściowemu zwolnieniu naprężeń. Nasze wyniki wskazują, że gaz zgromadzony w taliku i emitowany przez niego pochodził z dwóch źródeł: był to gaz biogenny powstały w wyniku mikrobiologicznego rozkładu materii organicznej w osadach jeziornych oraz gaz termogeniczny, który migrował z głębszych złóż węglowodorów przez przepuszczalne zdeformowane podłoże skalne. Proponowany model powstawania krateru Erkuta, w przeciwieństwie do kriowulkanizmu sugerowanego dla krateru Jamał [ 10 ], uwzględnia udział gazu termogenicznego, który migrował wzdłuż uskoków i pęknięć z głębszych złóż węglowodorów, oprócz gazu biogennego, który utworzył się w taliku.
Ogólnie zaproponowano model powstawania krateru Erkuta związany z emisją gazu, który gromadzi się w płytkiej wiecznej zmarzlinie. Jego główną cechą jest uwzględnienie łącznego wpływu przyczyn głęboko osadzonych (głęboka migracja gazu) i płytkich (ewolucja starorzecza i zamknięte zamarzanie talików) na proces powstawania krateru emisyjnego w Erkucie. Wizja ta zasadniczo różni się od modeli innych autorów, gdzie rozważa się tylko jeden rodzaj przesłanek powstawania kraterów: albo przyczyny głęboko zakorzenione [ 7 , 8 , 9 ], albo tylko płytkie [ 2 , 5 , 10 ].

7. Wnioski

W pracy zaprezentowano wyjątkowe dane dotyczące krateru gazowo-emisyjnego Erkuta, który został odkryty latem 2017 roku na terenach zalewowych rzeki Erkuta–Yacha na Półwyspie Jamał, na południe od wszystkich innych kraterów tego typu znajdowanych na północy Syberii Zachodniej przez ostatnią dekadę.
Główną wartością badań była zorganizowana w terminie wycieczka terenowa do krateru w grudniu 2017 r., która umożliwiła zebranie danych terenowych i pobranie próbek gleby, lodu i wody, zanim krater został całkowicie wypełniony wodą. Żywotność tych obiektów jest bardzo krótka (<2 lata), dlatego gleby i lód gruntowy pobrane w grudniu 2017 r. to jedyne próbki nadające się do analiz laboratoryjnych.
Badanie dostarczyło danych terenowych na temat ewolucji krateru w latach 2017–2018 oraz wyników laboratoryjnych próbek zamarzniętej gleby i lodu gruntowego ze ścian krateru. Powstawanie krateru poprzedzone było gwałtownym falowaniem (w ciągu 1–2 lat) widocznym na zdjęciach lotniczych. Obecność pęknięć częściowo wypełnionych lodem na ścianach krateru świadczy o gromadzeniu się i częściowym uwolnieniu naprężeń w zamarzającym taliku.
Skład izotopowy węgla składnika gazowego w lodzie gruntowym świadczy o biogenicznym pochodzeniu metanu z otaczającej go wiecznej zmarzliny (δ 13 С = −72‰). Obecność etanu i propanu wskazuje, że w emisję gazów mogły być zaangażowane głęboko osadzone gazy powstające podczas procesów dojrzewania osadów. Wyższa zawartość dwutlenku węgla w porównaniu do metanu w kilku próbkach potwierdza założenie o stężeniu kriogenicznym, które zwykle występuje podczas zamrażania talików.
Wyniki wykorzystano do modelowania powstawania krateru gazowego Erkuta w płytkiej wiecznej zmarzlinie, spowodowanego ewolucją talika pod wyschniętym jeziorem, przy założeniu głębokiego przepływu gazu do strefy niezamarzniętej. Model opisuje ewolucję krateru w kilku etapach, od warunków geologicznych po utworzenie nowego ukształtowania terenu przypominającego jezioro.

Autorskie Wkłady

Konceptualizacja, metodologia, nadzór, KE, WS; organizacja i praca w terenie, JS, AT, AS, EC, BB, MS, AC, CB; badania i analizy laboratoryjne, EC, NS, JS, BB, SG, DD; napisanie manuskryptu i redakcja, EC, NS, JS, DD, BB Wszyscy autorzy przeczytali i zgodzili się na opublikowaną wersję manuskryptu.

Finansowanie

Badania te zostały sfinansowane przez przedsiębiorstwo energetyczne Total SA (Francja), Rosyjską Fundację Naukową (grant 18-77-10063) przy wsparciu logistycznym wyjazdu terenowego zwiadowczego przez Centrum Badań Arktycznych Obwodu Autonomicznego Jamał-Nieniec (Rosja).

Podziękowanie

Badanie zostało przeprowadzone wspólnie przez Instytut Naukowo-Technologiczny Skołkowo (Moskwa), Total Company (Francja) oraz Departament Nauki i Innowacji Obwodu Jamalsko-Nienieckiego. Dziękujemy anonimowym recenzentom za wnikliwe uwagi i sugestie, które pomogły nam ulepszyć manuskrypt.

Konflikt interesów

Autorzy nie zgłaszają konfliktu interesów.

Bibliografia

  1. Bogoyavlensky, VI; Bogoyavlensky, IV; Sizow, OS; Nikonow, RA; Kargina, TN Odgazowanie Ziemi w Arktyce: Kompleksowe badania rozmieszczenia kopców mrozowych i jezior termokrasowych z kraterami wydmuchowymi gazu na Półwyspie Jamalskim. Arkt. Ekol. Ekon. 2019 , 4 , 52–68. (W języku rosyjskim) [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ Wersja zielona ]
  2. Dvornikov, YA; Leibman, MO; Chomutow, AV; Kizyakov, AI; Semenow, PB; Bussmann, I.; Babkin, EM; Heim, B.; Portnov, A.; Babkina,EA; i in. Kratery gazowe na półwyspie Jamał i Gydan: proponowany mechanizm powstawania jezior i rozwoju krajobrazów wiecznej zmarzliny. Stały Peryglak. Proces 2019 , 30 , 146–162. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ Wersja zielona ]
  3. Chimenkow, AN; Siergiejew, DO; Własow, AN; Volkov-Bogorodsky, DB Procesy wybuchowe w strefie wiecznej zmarzliny jako nowy rodzaj zagrożenia geokryologicznego. Geoekol. inż. Geol. Hydrogeol. Geokryol. 2019 , 6 , 30–41. (W języku rosyjskim) [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  4. Bogoyavlensky, VI Emisje ropy i gazu w lądowych i morskich obszarach Arktyki. Wiertarka. Olej 2015 , 6 , 4–10. Dostępne w Internecie: https://burneft.ru/archive/issues/2015-06/4 (dostęp: 27 kwietnia 2020 r.). (Po rosyjsku).
  5. Leibman, MO; Plechanow, AV Krater emisyjny gazu Jamał: wyniki badań wstępnych. KholodOk 2014 , 2 , 9–15. (W języku rosyjskim) [ Google Scholar ]
  6. Kizyakov, А.I.; Soniuszkin, AV; Leibman, М.О.; Zimin, MV Warunki geomorfologiczne krateru gazowo-emisyjnego i jego dynamika w środkowym Jamalu. Kriosfera Ziemi 2015 , 2 , 15–25. [ Google Scholar ]
  7. Olenczenko, VV; Sinitsky, AI; Antonow, EY; Eltsov, IN; Kushnarenko, ON; Plotnikov, AE; Potapow, VV; Epov, MI Wyniki badań geofizycznych obszaru nowej formacji geologicznej „Krater Jamalski”. Kriosfera Ziemi 2015 , 4 , 94–106. [ Google Scholar ]
  8. Epov, MI; Eltsov, IN; Olenczenko, VV; Potapow, VV; Kushnarenko, ON; Plotnikov, AE; Sinitsky, AI Trójkąt Bermudzki Jamał. Nauka. Pierwsza ręka 2014 , 5 , 14–23. [ Google Scholar ]
  9. Bogoyavlensky, VI; Garagash, IA Uzasadnienie powstawania kraterów gazowych w Arktyce poprzez modelowanie matematyczne. Arkt. Ekol. Ekon. 2015 , 3 , 12–17. (W języku rosyjskim) [ Google Scholar ]
  10. Buldovicz, SN; Chilimonyuk, VZ; Byczkow, AY; Ospennikov, EN; Worobiew, SA; Gunar, AY; Gorszkow, EI; Chuvilin, EM; Czerbunina, MY; Kotow, PI; i in. Kriowulkanizm na Ziemi: Powstanie spektakularnego krateru na Półwyspie Jamalskim (Rosja). Nauka. Rep. 2018 , 8 . [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
  11. Bogoyavlensky, VI; Sizow, OS; Mazharov, AV; Bogoyavlensky, IV; Nikonow, RA; Kargina, Tennessee; Kishankov, AV Odgazowanie Ziemi w Arktyce: badania zdalne i terenowe katastrofalnego wybuchu gazu Seyakha na Półwyspie Jamalskim. Arkt. Ekol. Ekon. 2019 , 1 , 88–105. (W języku rosyjskim) [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  12. Ershov, ED (red.) Geocryology of the ZSRR. Na Zachodniej Syberii ; NEDRA: Moskwa, Rosja, 1989; P. 454. ISBN 5-247-00432-9. (W języku rosyjskim) [ Google Scholar ]
  13. Melnikov, ES; Grechishchev, SE (red.) Wieczna zmarzlina i rozwój obszarów naftowych i gazowych ; GEOS: Moskwa, Rosja, 2002; P. 402. ISBN 5-89118-260-2. (W języku rosyjskim) [ Google Scholar ]
  14. Trofimow, VT; Korolev, VA (red.) Zajęcia laboratoryjne z nauk o glebie: Podręcznik dla studentów ; Wydawnictwo Uniwersytetu Moskiewskiego: Moskwa, Rosja, 2017; P. 654. ISBN 978-5-91304-724-3. (W języku rosyjskim) [ Google Scholar ]
  15. Istomin, Wirginia; Chuvilin, EM; Bukhanov, BA Szybkie oznaczanie zawartości wody niezamarzniętej w glebach zamarzniętych. Kriosfera Ziemi 2017 , 6 , 116–120. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  16. Ershov, ED; Lebiedenko, YP; Yazynin, OM; Chuvilin, EM (red.) Mikrostruktura wiecznej zmarzliny ; Wydawnictwo Uniwersytetu Moskiewskiego: Moskwa, Rosja, 1988; P. 186. ISBN 5-211-00124-9. (W języku rosyjskim) [ Google Scholar ]
  17. Ershov, ED (red.) Metody badań geokryologicznych. W podręczniku dla uczniów ; Wydawnictwo Uniwersytetu Moskiewskiego: Moskwa, Rosja, 2004; P. 512. ISBN 5-211-06121-7. (W języku rosyjskim) [ Google Scholar ]
  18. Kraev, GN; Rivkina, EM Akumulacja metanu w wiecznej zmarzlinie. Arkt. Otaczać. Rozdzielczość 2017 , 17 , 173–184. (W języku rosyjskim) [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  19. Mackay, JR Pingo wzrost i upadek, obszar półwyspu Tuktoyaktuk, zachodnie wybrzeże Arktyki, Kanada: długoterminowe badanie terenowe. geograf. Fiz. Kwat. 1998 , 52 , 271–323. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ Wersja zielona ]
  20. Yershov, ED Geokryologia ogólna ; Cambridge University Press: Cambridge, Wielka Brytania, 1998; P. 604. [ Google Scholar ]
  21. Chuvilin, EM; Davletshina, Da; Bukhanov, BA; Grebenkin, SI; Istomin, Wirginia; Siergiejewa, DV; Badetz, C.; Stanilovskaya, JV Wpływ składu i ciśnienia gazu na temperaturę zamarzania wody porowej w osadach nasyconych gazem: badanie eksperymentalne. Kriosfera Ziemi 2019 , 23 , 44–49. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  22. Istomin, Wirginia; Chuvilin, EM; Siergiejewa, DV; Bukhanov, BA; Badetz, C.; Stanilovskaya, YV Termodynamika zamarzania gleby w układzie zamkniętym nasyconym gazem i wodą. Zimna rej. Nauka. Techn. 2020 , 170 , 2. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  23. Alekseev, VR Kriowulkanizm i tajemnica krateru Patom. Geodyn. Tektofia. 2012 , 3 , 289–307. (W języku rosyjskim) [ Google Scholar ] [ CrossRef ]