ВЗРЫВНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ОБЛАСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОРОД − НОВЫЙ ВИД ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ

© 2019 г. А. Н. Хименков¹·*, Д. О. Сергеев¹, А. Н. Власов²·**, Д. Б. Волков-Богородский²

¹Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН,

Уланский пер., 13, стр. 2, Москва, 101000 Россия

*E-mail: a_khimenkov@mail.ru

²Институт прикладной механики Российской академии наук,

Ленинградский пр., 7, Москва, 125040 Россия

**E-mail: iam@iam.ras.ru

Поступила в редакцию 28.09.2019 г.

Предмет исследования – естественные и техногенные взрывные процессы на территории распространения многолетнемерзлых пород. Предложен новый подход к теории формирования воронок газового выброса, базирующийся на механизме миграции газовых флюидов из зоны диссоциации газогидратов в вышележащую толщу многолетнемерзлых пород. Зона диссоциации формируется на участках локального прогрева за счет поступления тепла сверху. Показана стадийность процессов подготовки взрывного процесса, сформировавшего Ямальский кратер. Выделены и охарактеризованы фазы подготовки естественных взрывных процессов. Рассмотрены различные сценарии подготовки естественных взрывных процессов в криолитозоне. Основные выводы проведенного исследования: взрывы гидролакколитов и образование воронок газового выброса относятся к одной группе процессов – физическим взрывам естественного происхождения; подготовка взрывных процессов в многолетнемерзлых породах проходит через несколько стадий; миграция газовых флюидов играет большую роль при подготовке взрывов естественного происхождения в многолетнемерзлых породах. По мере освоения Арктики тепловое воздействие на многолетнемерзлые породы будет возрастать, опасность взрывных процессов для инженерных сооружений увеличится. Тем не менее данная группа процессов не только не учитывается при выборе проектных решений и прогнозах взаимодействия инженерного сооружения с многолетнемерзлыми грунтами, но даже не включена в группу опасных геологических процессов.

Ключевые слова: воронка, газовый выброс, флюиды, диссоциация, газовые гидраты, криолитозона, физический взрыв, зона транзита, газонасыщенные геосистемы, стадии развития.

DOI: https://doi.org/10.31857/S0869-78092019630-41

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Андреев В.И. Гидролакколиты (булгунняхи) в Западно-Сибирских тундрах // Известия Государственного географического общества. 1936. Т. 68. Вып. 2. С. 186-210.

2. Арэ Ф.Э. Проблема эмиссии глубинных газов в атмосферу // Криосфера Земли. Т. II. № 4. 1998. С. 42-50.

3. Баженова О.И. Современная динамика озер- но-флювиальных систем Онон-Торейской вы- сокой равнины (Южное Забайкалье) // Вестник Томского государственного университета. 2013. № 371. С. 171-177.

4. Богомолов Н.С., Скляревская А.Н. О взрывах ги- дролакколитов в южной части Читинской обла- сти // Наледи Сибири. М.: Наука, 1969. С. 127-130.

5. Богоявленский В.И. Выбросы газа и нефти на суше и акваториях Арктики и Мирового океа- на // Бурение и нефть. 2015. № 6. С. 4-10.

6. Богоявленский В.И., Мажаров А.В., ПушкаревВ.А., Богоявленский И.В. Выбросы газа из крио-литозоны полуострова Ямал // Бурение и нефть. 2015. № 7. С. 8-13.

7. Богоявленский В.И. Природные и техногенные угрозы при освоении месторождений нефти и газа в Арктике и в мировом океане // Ноосфера. 2016. №1. С. 48-67.

8. Богоявленский В.И., Богоявленский И.В., Нико- нов Р.А. Результаты аэрокосмических и экспедиционных исследований крупных выбросов газа на Ямале в районе Бованенковского месторождения // Арктика: экология и экономика. 2017. № 3 (27). С. 4-17.

9. Богоявленский В.И. Газогидродинамина в кратерах выброса газа в Арктике // Арктика: экология и экономика. 2018. № 1 (29). С. 48-55.

10. Богоявленский В.И., Богоявленский И.В., Каргина Т.Н., Никонов Р.А., Сизов О.С. Дегазация Земли в Арктике: дистанционные и экспедиционные исследования выбросов газа на термокарстовых озерах // Арктика: экология и экономика. № 2 (34), 2019. С. 31-47.

11. Девисилов В.А., Дроздова Т.И., Тимофеева С.С. Те- ория горения и взрыва. Практикум: уч.е пос. М.: Форум, 2012. 352 с.

12. Дубровин В.А., Крицук Л.Н., Полякова Е.И. Температура, состав и возраст отложений шельфа Карского моря в районе геокриологического стационара Марре-Сале // Криосфера Земли. 2015. Т. XIX. № 4. С. 3-16.

13. Истомин В.А., Чувилин Е.М., Сергеева Д.В., Буханов Б.А., Станиловская Ю.В., Бадец К. Влияние компонентного состава и давления газа на льдо и гидратообразование в газонасыщенных поровых растворах // НефтеГазоХимия. 2018. №2. С. 33-42.

14. Кизяков А.И., Сонюшкин А.В., Хомутов А.В., Дворников Ю.А., Лейбман М.А. Оценка рельефообразующего эффекта образования Антипаютинской воронки газового выброса по данным спутниковой стереосъемки // Современные проблемы дистанционного зондирования Зем- ли из космоса. 2017. Т. 14. № 4. С. 67-75.

15. Криосфера нефтегазоконденсатных место- рождений полуострова Ямал. Т. 2. Криосфера Бованенковского нефтегазоконденсатного месторождения / Под общ. ред. Ю.Б. Баду, Н.А. Гафарова, Е.Е. Подборного. М.: ООО Газпром экспо, 2013. 424 с.

16. Лейбман М.О., Кизяков А.И. Новый природный феномен в зоне вечной мерзлоты // Природа. 2016. № 2. С. 15-24.

17. Лейбман М.О., Дворников Ю.А., Хомутов А.В. и др. Водно-химические особенности воды озер и воронок газового выброса, вложенных в мор- ские отложения севера Западной Сибири // Геология морей и океанов: Матер. XXII Междунар. научной конф. (школы) по морской геологии. Т. 4. М.: ИО РАН, 2017. С. 117-121.

18. Лейбман М.О., Дворников Ю.А., Стрелецкая И.Д., Хомутов А.В., Кизяков А.И., Ванштейн Б.Г., Семенов П.Б. Связь формирования воронок газового выброса с эмиссией метана на севере Западной Сибири // Дегазация Земли: геология и экология. М.: Из-во ГМНГ им. И.М. Губкина, 2018. С. 1-3.

19. Мельников П.И., Мельников В.П., Царев В.П., Дегтярев Б.В. и др. О генерации углеводородов в толщах многолетнемерзлых пород // Известия АН СССР, Сер. геологическая. 1989. № 2. С. 118-128.

20. Мельников В.П., Спесивцев В.И., Куликов В.Н. О струйной дегазации углеводородов как источнике новообразований льда на шельфе Печорского моря // Итоги фундаментальных исследований криосферы Земли в Арктике и Субарктике, Новосибирск: Наука, 1997. С. 159-269.

21. Оленченко В.В., Синицкий А.И., Антонов Е.Ю. и др. Результаты геофизических исследований территории геологического новообразования ЃбЯмальский кратерЃв // Криосфера Земли. 2015. Т. XIX. № 4. С. 94-106.

22. Петров В.Г. Наледи на Амурско-Якутской маги- страли. Л.: Изд-во АН СССР, 1930. 177 с.

23. Сизов О.С. Дистанционный анализ последствий поверхностных газопроявлений на севере За- падной Сибири // Геоматика. 2015. № 1. С. 53-68.

24. Стрелецкая И.Д., Лейбман М.О., Кизяков А.И., Облогов Г.Е. и др. Подземные льды и их роль в формировании воронки газового выброса на полуострове Ямал // Вестник Московского университета. Сер. 5: География. 2017. Т. 1. № 2. С. 91-99.

25. Стругов А.С. Взрыв гидролакколита (Читинская область) // Природа. 1955. № 6. С. 117.

26. Трофимов В.А. Определение давления газа в угольном пласте // Тр. Междунар. науч. симп. “Неделя горняка-2012”. М.: Горн. кн., 2012 (Горный информационно-аналитический бюллетень: отдельный вып.) С. 324-345.

27. Хименков А.Н., Станиловская Ю.В., Сергеев Д.О., Власов А.Н. и др. Развитие взрывных процессов в криолитозоне в связи с формированием Ямальского кратера // Арктика и Антарктика. 2017. № 4. С. 13-37.

28. Хименков А.Н., Станиловская Ю.В. Феноменоло- гическая модель формирования воронок газового выброса на примере Ямальского кратера // Арктика и Антарктика. 2018. № 3. С. 1-25.

29. Хомутов А.В., Кизяков А.И., Лейбман М.О., Двор- ников Ю.А. Воронки газового выброса: в процес- се изучения условий их формирования // ХОЛОД`ОК ! (15) 2017. С. 5-13.

30. Чабан П.Д. О газовых гидратах в вечномерзлых россыпях // Колыма. 1991. № 6. С. 18-19.

31. Эпов М.И., Ельцов И.Н., Оленченко В.В., Потапов В.В. и др. Бермудский треугольник Ямала // Наука из первых рук. 2014. Вып. 5(59), С. 14-23.

32. Якушев В.С. Природный газ и газовые гидраты в криолитозоне. М.: ВНИИГАЗ, 2009. 192 с.

33. Buldovich S.N., Khilimonyuk V.Z., Bychkov A.Y., Ospennikov E.N. et al. Cryovolcanism on the earth:
Origin of a spectacular crater in the Yamal peninsula (Russia) // Scientific reports. 2018. V. 8. 6 р. DOI:10.1038/s41598-018-31858-9

34. Burges, M., Judge, A.S., Taylor, A., Allen, D.V. Ground temperature studies of permafrost growth at__a drained lake site, Mackenzie Delta (MD) // Proc. of the 4th Canadian Permafrost Conferences, Calgary, AB, Canada, 1982. P. 3-11.

35. Majorowicz, J., Osadetz, K., Safanda, J. Models of Talik, Permafrost and Gas Hydrate Histories—Beaufort Mackenzie Basin, Canada // Energies. 2015. V. 8. Is. 7. P. 6738-6764. https://doi.org/10.3390/en8076738