Влияние диффузии солей на состояние и распространение многолетнемёрзлых пород и зоны стабильности метан-гидратов шельфа моря Лаптевых


https://doi.org/10.31857/S2076673420040058

Полный текст:


Аннотация

Проанализировано влияние засоления на состояние затопленных морем многолетнемёрзлых толщ шельфа моря Лаптевых. Результаты моделирования показали, что в результате засоления донных осад- ков современная верхняя граница многолетнемёрзлых пород находится на глубине 10–15 м ниже морского дна на внутренней части шельфа и на глубине 20–25 м ниже морского дна на внешнем шельфе. Учёт диффузии соли при исследовании динамики субаквальной мерзлоты необходим для определения положения её верхней границы, а также расчёта скорости её деградации. Согласно расчётам, перенос солей может в несколько раз изменить положение и скорость смещения верхней границы многолетнемёрзлых пород по сравнению со случаем неизменной во времени солёности и, следовательно, постоянной во времени температурой замерзания. Вместе с тем перенос солей заметно не влияет на положение нижней границы многолетнемёрзлых пород и характеристики зоны стабильности метан-гидратов.


Об авторах

В. В. Малахова
Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН
Россия
Новосибирск


А. В. Елисеев
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова; Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН; Казанский федеральный университет
Россия

Москва

Казань



Список литературы

1. Dmitrenko I., Kirillov S., Tremblay L., Kassens H., Anisimov O., Lavrov S., Razumov S., Grigoriev M. Recent changes in shelf hydrography in the Siberian Arctic: Potential for subsea permafrost instability // Journ. of Geophys. Research. 2011. V. 116. № C10.C10027. https://doi.org/10.1029/2011JC007218.

2. Romanovskii N.N., Hubberten H.W., Gavrilov A.V., Eliseeva A.A., Tipenko G.S. Offshore permafrost and gas hydrate stability zone on the shelf of East Siberian Seas // Geo-Mar. Letters. 2005. V. 25. № 2–3. P. 167–182. https://doi.org/10.1007/s00367-004-0198-6.

3. Malakhova V.V., Eliseev A.V. The role of heat transfer time scale in the evolution of the subsea permafrost and associated methane hydrates stability zone during glacial cycles // Global and Planetary Change. 2017. V. 157. P. 18–25. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2017.08.007.

4. Majorowicz J., Osadetz K., Safanda J. Models of Talik, Permafrost and Gas Hydrate Histories–Beaufort Mackenzie Basin, Canada // Energies. 2015. V. 8. P. 6738–6764.

5. Tinivella U., Giustiniani M., Marin Moreno H. A quick-look method for initial evaluation of gas hydrate stability below subaqueous permafrost // Geosciences. 2019. V. 9. № 8. P. 329. https://doi.org/10.3390/geosciences9080329.

6. Chuvilin E., Bukhanov B., Davletshina D., Grebenkin S., Istomin V. Dissociation and Self-Preservation of Gas Hy drates in Permafrost // Geosciences. 2018. V. 8. № 12. P. 431. https://doi.org/10.3390/geosciences8120431.

7. You K., Flemings P.B., Malinverno A., Collett T.S., Darnell K. Mechanisms of methane hydrate forma tion in geological systems // Reviews of Geophysics. 2019. V. 57. № 4. P. 1146–1196. https://doi.org/10.1029/2018RG000638.

8. Thornton B.F., Prytherch J., Andersson K., Brooks I. M., Salisbury D., Tjernström M., Crill P.M. Shipborne eddy covariance observations of methane fluxes con strain Arctic sea emissions // Sci. Adv. 2020. V. 6. № 5. P. eaay7934. https://doi.org/10.1126/sciadv.aay7934.

9. Rachold V., Bolshiyanov D.Yu., Grigoriev M.N., Hubberten H‑W., Junker R., Kunitsky V.V., Merker F., Overduin P., Schneider W. Near-shore Arctic subsea perma frost in transition // EOS. Transaction of Amer. Geophys Union. 2007. V. 88. № 13. P. 149–156. https://doi.org/10.1029/2007EO130001.

10. Анисимов О.А., Борзенкова И.И., Лавров С.А., Стрельченко Ю.Г. Современная динамика подводной мерзлоты и эмиссия метана на шельфе морей Восточной Арктики // Лёд и Снег. 2012. № 2 (118). С. 97–105.

11. Разумов С.О., Спектор В.Б., Григорьев М.Н. Модель позднекайнозойской эволюции криолитозоны шельфа западной части моря Лаптевых // Океанология. 2014. Т. 54. № 5. С. 679–693.

12. Елисеев А.В., Малахова В.В., Аржанов М.М., Голубева Е.Н., Денисов С.Н., Мохов И.И. Изменение границ многолетнемёрзлого слоя и зоны стабильности гидратов метана на арктическом шельфе Евразии в 1950–2100 гг. // ДАН. 2015. Т. 465. № 5. С. 598–603.

13. Nicolsky D.J., Romanovsky V.E., Romanovskii N.N., Kholodov A.L., Shakhova N.E., Semiletov I.P. Modeling sub-sea permafrost in the East Siberian Arctic Shelf: The Laptev Sea region // Journ. of Geophys. Research: Earth Surface. 2012. V. 117. № F3. F03028.

14. Overduin P.P., Schneider von Deimling T., Miesner F., Grigoriev M.N., Ruppel C.D., Vasiliev A., Lantuit H., Juhls B., Westermann S. Submarine permafrost map in the Arctic modeled using 1-D transient heat flux (SuPerMAP) // Journ. of Geophys. Research: Oceans. 2019. V. 124. № 6. P. 3490– 3507. https://doi.org/10.1029/2018JC014675.

15. Малахова В.B., Елисеев А.В. Влияние рифтовых зон и термокарстовых озёр на формирование субаквальной мерзлоты и зоны стабильности метаногидратов шельфа моря Лаптевых в плейсто цене // Лёд и Снег. 2018. Т. 58. № 2. С. 231–242. https://doi.org/10.15356/2076-6734-2018-2-231-242.

16. Brouchkov A. Salt and water transfer in frozen soils induced by gradients of temperature and salt content // Permafrost and Periglacial Processes. 2000. V. 11. № 2. P. 153–160.

17. Portnov A., Mienert J., Serov P. Modeling the evolution of climate sensitive Arctic subsea permafrost in regions of extensive gas expulsion at the West Yamal shelf // Journ. of Geophys. Research: Biogeosciences. 2014. V. 119. № 11. P. 2082–2094. https://doi.org/10.1002/2014JG002685.

18. Yang D., Xu W. Effects of salinity on methane gas hydrate system // Science in China. Series D‑Earth Sciences. 2007. V. 50. P. 1733–1745. https://doi.org/10.1007/s11430-007-0126-5.

19. Чувилин Е.М., Гребенкин С.И., Сакле М. Влияние влагосодержания на газопроницаемость песчаных пород в мерзлом и талом состояниях // Криосфера Земли. 2016. Т. XX. № 3. С. 71–78.

20. Галушкин Ю.И., Ситар К.А., Фролов С.В. Формирование и деградация криогенных толщ на Уренгойской и Куюмбинской площадях Сибири. Ч. 1. Применение системы моделирования осадочных бассейнов ГАЛО // Криосфера Земли. 2012. Т. XVI. № 1. С. 3–11.

21. Moridis G.J. Numerical studies of gas production from methane hydrates // Society of Petroleum Engineers Journ. 2003. V. 32. № 8. P. 359–370.

22. Bauch H.A., Mueller-Lupp T., Taldenkova E., Spielhagen R.F., Kassens H., Grootes P.M., Thiede J., Heinemeier J., Petryashov V.V. Chronology of the Holocene transgression at the North Siberian margin // Global and Planetary Change. 2001. V. 31. № 1–4. P. 125–139.

23. Waelbroeck C., Labeyrie L., Michel E., Duplessy J., McManus J., Lambeck K., Balbon E., Labracherie M. Sea-level and deep water temperature changes derived from benthic foraminifera isotopic records // Quaternary Science Review. 2002. V. 21. № 1–3. P. 295–305.

24. Malakhova V.V., Eliseev A.V. Uncertainty in temperature and sea level datasets for the Pleistocene glacial cycles: Implications for thermal state of the subsea sediments // Global and Planetary Change. 2020. V. 192. P. 103249. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2020.103249.

25. Petit J., Jouzel J., Raynaud D., Barkov N.I., Barnola J.‑M., Basile I., Bender M., Chappellaz J., Davis M., Delaygue G., Delmotte M., Kotlyakov V.M., Legrand M., Lipenkov V.Y., Lorius C., Pépin L., Ritz C., Saltzman E., Stievenard M. Climate and atmospheric history of the past 420,000 years from the Vostok Ice Core, Antarc tica // Nature. 1999. V. 399. P. 429–436.

26. Golubeva E., Platov G., Malakhova V., Kraineva M., Iakshina D. Modelling the Long-Term and Inter-Annual Vari ability in the Laptev Sea Hydrography and Subsea Perma frost State // Polarforschung, Bremerhaven, Alfred We gener Institute for Polar and Marine Research. 2018. V. 87. № 2. P. 195–210. doi: 10.2312/polarforschung.87.2.195.

27. Davies J.H. Global map of Solid Earth surface heat flow // Geochem. Geophys. Geosystem. 2013. V. 14. № 10. P. 4608–4622.

28. Фотиев С.M. Современные представления об эволюции криогенных областей Западной и Восточной Сибири в плейстоцене и голоцене (Сообщение 2) // Криосфера Земли. 2006. Т. X. № 2. C. 3–26.

29. Фартышев А.И. Особенности прибрежно-шельфовой криолитозоны моря Лаптевых. Новосибирск: Наука, 1993. 136 с.

30. Davie M.K., Zatsepina O.Y., Buffett B.A. Methane solubility in marine hydrate environments // Marine Geology. 2004. V. 203. P. 177–184.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Малахова В.В., Елисеев А.В. Влияние диффузии солей на состояние и распространение многолетнемёрзлых пород и зоны стабильности метан-гидратов шельфа моря Лаптевых. Лёд и Снег. 2020;60(4):533-546. https://doi.org/10.31857/S2076673420040058

For citation: Malakhova V.V., Eliseev A.V. Salt diffusion effect on the submarine permafrost state and distribution as well as on the stability zone of methane hydrates on the Laptev Sea shelf. Ice and Snow. 2020;60(4):533-546. (In Russ.) https://doi.org/10.31857/S2076673420040058

Просмотров: 63

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2076-6734 (Print)
ISSN 2412-3765 (Online)