Газогидраты в Телецком озере Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 550.834 + 552.143 В.Г. Лужецкий

ИВМиМГ СО РАН, Новосибирск ГАЗОГИДРАТЫ В ТЕЛЕЦКОМ ОЗЕРЕ

V.G. Luzhetskiy

Institute of Computational Mathematics and Mathematical Geophysics of the SB RAS, Ac.Lavrentiev Ave., 6, Novosibirsk, 630090, Russia

GAS HYDRATES AT LAKE TELETSKOYE

The results are presented for high-resolution seismoacoustic profiling at Lake Teletskoye within the regions of Ezhon and Chorlok. The time sections obtained are pointing to the fine structure of top layers of bottom sediments and availability of gas hydrates (GH) of biogenic origin. The layers of GH in the sediments are located at depths of 12-15 m and they have begun to formed about 230 thousand years ago. For definition of this time we are used the dating of glacial-interglacial stages and ours high-resolution time sections. Times and process of the formation of GH proved to be very close to what we observed in Lake Baikal.

О газогидратах в пресноводном озере Байкал стали говорить более 10 лет назад и за этот период проделана большая работа по их поиску и подъему в глубоководных местах с поверхности дна [1], исследованию физикохимических свойств во многих Институтах России и за рубежом. Поиском газогидратов на Телецком озере до нас никто не занимался и первое упоминание о возможном их присутствии на озере мы высказали на конгрессе «ГеоСибирь-2008» [2]. Проведенные с помощью высокоразрешающего геопрофилографа экспедиционные работы летом 2008 года еще раз убедили нас в том, что газогидраты есть на озере.

В морях и океанах газогидраты находят там, где на сейсмограммах выделяются границы BSR (Bottom-Semulating Reflector - кажущееся отражение поверхности дна). Появление этих границ на временных разрезах обусловлено следующими обстоятельствами. Газ (метан) просачивается из недр Земли к поверхности дна и скапливается под плотными слоями осадков. Затем в присутствии воды под влиянием определенных термобарических условий наступает кристаллизация газа и в осадках появляется слой газогидратов термогенного происхождения.

На сейсмограммах основной признак присутствия газогидратов проявляется в существенном возрастании амплитуд отраженных сигналов за счет того, что упругие волны от источника возбуждения вначале достигают границ газогидратов, в которых скорости волн существенно возрастают (до 3000 м/с и более). Затем волны входят в зоны скопления газов, где скорости резко падают и на сейсмограммах видны повышения амплитуд отражающих сигналов и появления импульсов с инверсными фазами по сравнению с фазами падающих волн.

На Телецком озере наблюдается совершенно иная картина, так как в нем формируются газогидраты биогенного происхождения. Свободный газ скапливается не снизу, а сверху газогидратного слоя. Это хорошо просматривается на временном разрезе трассы, приведенной на рис. 1, где: 1 - отраженная от дна полуволна; 2, 3 и 4 - отраженные инверсные полуволны.

Рис. 1. Временной разрез трассы

Здесь на этих 3 участках наблюдаются смены фаз отраженных волн, обусловленные присутствием свободного газа, а газогидраты находятся лишь там, где наблюдается существенное возрастание амплитуды регистрируемых приемником (гидрофоном) импульсов. Но интересно и то, что газ скапливается вблизи границ ледниково-межледниковых стадий (ЛМС). Нумерация ЛМС аналогична тому, как это принято для МИС (морских изотопных стадий), но датировки у них разные. Смена последних ледниковых и межледниковых периодов происходит согласно циклам Миланковича длительностью около 100 тысяч лет.

Так об этом на примере озера Байкал писал академик М.И. Кузьмин: “Функционирование экосистемы Байкала и его бассейна связано с климатическими изменениями, что нашло четкое выражение в изменении минералогического, химического, литологического, органического составов отложений озера. Можно констатировать, что примерно до кульминации первого сильного похолодания плиоцена (2,7 млн л.н.) в изменении климата Земли важная роль принадлежала вариациям орбитальных параметров, а именно, изменениям в наклоне земной оси и прецессии земной орбиты (42- и 23-17-тысячелетние ритмы). В позднем плиоцене, 2,5-1,7 млн л.н., климатические изменения также были обусловлены орбитальными параметрами, но большей частью уже изменением прецессии. А после 1,3 млн л.н. климат Земли следовал изменению эксцентриситета земной орбиты с ритмом в 100 тысяч лет” [4].

Временные разрезы для двух профилей участков Ежон и Чорлок показаны на рис. 2 и 3. Глубины воды составляют 300 и 290 м соответственно на Ежоне и Чорлоке.

Трассы

и

Е

V

о

о

оз

п

<L>

а

рр

Рис. 2. Временной разрез (Ежон) Рис. 3. Временной разрез (Чорлок)

Как видно на рис. 2, газогидраты находятся на границах конца ЛМС 6 и начала ЛМС 5. Если воспользоваться датировками ЛМС, полученными в Антарктике на скважине «Восток» [3], то можно сказать, что скопление газов началось около 230 тыс. лет назад, а вот когда газ превратился в газогидраты, то на этот вопрос ответа пока нет.

Чтобы добраться до расположения газогидратного слоя на Ежоне с помощью грунтозаборной трубки необходимо получить керн с осадками длиной 12 - 15 м, но это не простая задача, так как в последние годы озеро не замерзает, а из-за отсутствия подходящего судна нет возможности использовать грунтозаборное оборудование, которое есть в ЛИН СО РАН. Но есть портативная ударная трубка в Германии Институте полярных и морских исследований имени Альфреда Вегенера, с помощью которой на Чукотке озере Эльгыгытгыне были получены керны до 16 м при глубине воды 170 м.

Слои донных осадков озера очень газонасыщены и это хорошо видно на рис. 3, где вместо параллельных слоев видны прогибы и просветленные

участки, обусловленные изменением скорости звука и затуханием сигналов в газовой среде. Расстояние между профилями Ежон и Чорлок не более 3 км.

Следует отметить и то, что аналогичная картина расположения газогидратных слоев прослеживается и в районе Посольской банки Байкала [2], но с той лишь разницей, что там скорости осадконакопления в 3 - 4 раза выше, чем на Телецком озере, а инверсные сигналы проявляются слабее. Но зато очень четко видно влияние слоя газогидратов на экранирование отраженных сигналов, которое исчезает при глубине воды 300 м (рис. 4) и 290 м (рис. 5), когда не выполняются термобарические условия для формирования газогидратов. На Телецком озере температура донных осадков ниже, чем на Байкале, поэтому газогидраты могут существовать и на меньших глубинах.

Рис. 4. Временной разрез Рис. 5. Временной разрез (Байкал, 07-06) (Байкал, 07-03)

На основе полученного очень короткого профиля есть основания предпологать и о существовании газогидратов на участке напротив поселка Яйлю. Для полной оценки газогидратности необходимо проведение высокоразрешающего профилирования на большой площади озера, а это связано с большими финансовыми расходами, так как стоимость аренды лодок и катеров неимоверно высоки из-за наплыва туристов и отдыхающих.

Работа выполнялась по проекту «Экспедиции СО РАН на 2008 год» по теме «Исследование донных осадков в глубоководных озерах Сибири с использованием высокоразрешающего сейсмоакустического

геопрофилографа».

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Хлыстов, О.М. Новые находки газовых гидратов в донных осадках озера Байкал / О.М. Хлыстов // Геология и геофизика. - 2006, - № 8. - С. 979-981.

2. Лужецкий, В.Г. Газогидраты в районе Посольской банки озера Байкал / В.Г. Лужецкий // Сб. матер. междунар. науч. конгр. «ГЕО-Сибирь-2008». -Новосибирск: СГГА, 2008. - Т.5. - С. 164-168.

3. Petit, J.R., Jouzel, J., Raynaud, D. et al. Climate and atmospheric history of the past 420,000 years from the Vostok ice, Antarctica / J.R. Petit, J. Jouzel, D. Raynaud, et al // Nature. - 1999, - № 399. - P. 429-436.

4. Кузьмин, М.А. О глобальных катастрофах прошлого /М.А.Кузьмин// Наука в Сибири. - 2008, - № 13. - С. 5.

© В.Г. Лужецкий, 2009