A Yamal-tölcsér a cryovolcano kitörésének eredményeképpen alakult • Kirill Vlasov • Tudományos hírek az Elemekről • Geológia, Tudomány Oroszországban, földrajz, vulkanológia

Yamal tölcsér, amelyet a cryovolcano kitörése okozott

Ábra. 1. fent: Yamal kráter 2015. július 15-től (Ruslan Amanzhurov fotó). Alul: e hely műholdas képei; a bal oldali képen, amelyet 2013-ban készítettek el, láthatjuk a heapet, ahol a kráter megjelenik. Kép a cikkből a vita soránTudományos jelentések

2014-ben a Yamal-félsziget középső régiójában furcsa duzzasztást találtak a talajban: egy kerek tölcsér átmérője kb. 20 méter volt, és mélysége körülbelül 50 méter volt. Eredete azóta rejtély maradt. A moszkvai Állami Egyetem kutatóinak egy csoportja, amely a permafrost mintáit vizsgálta, úgy találta, hogy ez a tölcsér egy olyan jelenség miatt alakult ki, amelyet a Földön korábban nem figyeltek meg. Megjelent a múlt héten a magazinban Tudományos jelentések A cikk leírja a kriovolakanizmus kialakulását, ezáltal nemcsak új mechanizmust javasol ezeknek a szokatlan krátereknek a kialakulásában, hanem először is leírja a föld kriovolakánját.

2014 nyarán szokatlan földtani felépítést találtak a Yamal-félsziget középső részén, a Bovanenkovskoye gázmező közelében: szinte körkörös kráter, amelynek átmérője 20 méter és mélysége mintegy 50 méter (1. ábra).Számos hipotézist állítottak elő eredetéről, ideértve a meteorit bukását és a biogén gázok migrációját a permafrost felolvadása miatt (lásd például M. Leibman és munkatársai, 2014. New Westmaria (Nyugat-Szibéria, Oroszország) ) a helyi éghajlati ingadozásokra adott válaszként, V. Olenchenko et al., 2015. "Yamal-kráter" geofizikai felméréseinek eredményei, az új geológiai struktúra), de mindegyiküknek hátrányai voltak. Elméletileg a geokriológiai folyamatok eredményeképpen a kráterszerű struktúrák kialakulása ritka, de nem rendkívüli jelenség (J. Mackay, 1979. A Tuktoyaktuk-félsziget területének pingói, Északnyugati Területek). Például 2017-ben, két hasonló kráter kialakulását, de sokkal kisebbet, Yamalban regisztrálták.

A Yamal-kráter a permafrost zónában helyezkedik el, átlagosan évi -1 ° C-tól -5 ° C-ig terjedő hőmérséklet és 30-65% -os jégfrakció jéggel. A modern technológiának köszönhetően sikerült megmutatkoznunk a hozzávetőleges szerkezeti felépítés időtartamát is: 2013-ig a műholdképek szerint egy nagy heap of heaving (lásd: Pingo vagy heaving bulges) a kráter helyén található, körülbelül 8 méter magas és 50-55 méter átmérőjű.

A kutatók több kutakat fúrtak a krátert átvonuló vonal mentén, és a permafrostból eltávolított magokat (hengeres kőzetoszlopokat) nyertek (2.A krátertől északra öt méternyire található egyik kút 5,4 méter mélyen kinyitott egy nagy jéglencert, annak ellenére, hogy a kút mélysége 17 m volt, a lencse alsó határát nem lehetett elérni. A lencse és a szomszédos kutakból mintákat vettünk további vizsgálat céljából. Ezek jégből, huminsavakból és ásványi zárványokból álltak. Az elemzések azt mutatták, hogy a tudósok két különböző típusú permafrostot érintenek, amelyek régi tengeri üledéket tartalmaznak: az első típus szinte érintetlen a termokarst (a permafrost felolvasztási folyamata és megsemmisítése), a másik pedig intenzíven átdolgozza. Az első típusú mintákban kis mennyiségű fém és szerves szén tartalmazott jeget, a második típusú mintákból származó jég pedig 3,5 g / l-ig terjedő szerves eredetű szén-dioxid-vegyületeket tartalmazott, és lúgos összetételű (8-9,5 pH-értékű) sötétbarna oldatokat tartalmazott. További különbséget figyeltek meg a minták jég és üledék összetevői között: a fémek koncentrációja jelentéktelen volt az ősi üledékekben (a SiO kivételével2, CaO, Na2O) és viszonylag magas jégmintákban. Ez értelmezhető a felszín alatti víz és az olvadékvíz hosszú kölcsönhatásának eredményeként, ami az ötlethez vezethogy a kráter helyén egyszer létezett egy tó, amelynek alatt egy nagy, felolvasztott zóna (talik) volt.

Ábra. 2. A permafrost vizsgálat során a Yamal-kráter területén kivont törzsmintákból származó töredékek. Fénykép további anyagokból a tárgyalt cikkhez Tudományos jelentések

A vizsgált minták fő jellemzője a gázok szokatlanul magas koncentrációja, amely egyes mintákban 20 térfogatszázalékot elér. Ez főként a CO2 és N2. De a metán – a kráter kialakulásának állítólagos bűnöse – kicsinek bizonyult (első százalék). Ez, valamint az izotópelemzés eredményei azt jelezték, hogy a gázforrások nem a Bovanenkovo-mező, mint korábban gondolták. A magasabb rendes alkánok szénhidrogének közötti dominancia (C.19H40 és kapcsolatok bkörülbelülszénatomok) azt mutatta, hogy a növényi maradványok bomlása következtében alakultak ki.

Ábra. 3. A heap felhalmozásának és a kitörés előkészítésének diagramja. A – egy tó, amelynek olvadt zónája (talik) van. B – a tó szárítása és fagyasztása. C – a jégkapcsok és a kompressziós talik kialakulásának kezdete. D – a bump halom kialakulása. Ábra a tárgyalt cikkből Tudományos jelentések

A matematikai modellezés eredményei alapján megállapítást nyert a kráter kialakulását megelőző események sorrendje. Először is, a permafrost olvad egy hosszú élettartamú termokarszt tó alatt (folyékony víz pozitív hőmérsékleten) (3. Ábra A), amely egy modern száraz tó méreteit mutatja, amelynek közepén egy kráter. A geokriológusok becslése szerint a 60-70 méteres felolvasztási zóna kialakulása körülbelül 3000 év. Amikor a tó kiszárad, a felolvasztott zóna visszaugrik a szélektől a középpontig (3. A tó életének utolsó szakaszaiban a feneke lefagy, jeges fedést képez a még nem teljesen fagyott talik felett (3. A megmaradt jég nyomása alatt a fennmaradó víz elkezd szétnyomni, ami egy utolsó, száz év óta fennálló felduzzadást eredményez (3.

A vizsgált mintákban lévő gázok alapján feltételezzük, hogy az oldott gázok körülbelül 14 térfogat% talikot tartalmaznak. Fagyasztáskor e gázok egy része a környező kőzetekre költözött, elkerülve a fagyást, és egy részét (főként a CO-ban, amely jól oldódik vízben2) a talikban maradt, fokozta a nyomást és hozzájárult a daganatképződés kialakulásához.Mivel a fagyasztott jégtakaró alatt 6-8 m vastag víz alatt van, a talik nyomása elérheti az 5 bar-ot, de kb. 10 bar-ra van szüksége. Ez az érték meglehetősen megvalósítható a gázkomponens hozzájárulása miatt. A talik alsó részén a nyomás eléri a 15 bar értéket, ami lehetővé teszi a CO klatrátok képződését.2 (szcenárió akkor valósul meg, ha a folyadék gázzal telített). Ha a gáz nem lenne elég, akkor a pingó megsemmisítésével csak egy kis vízkibocsátás lenne, de nem egy kitörés és egy kráter kialakulása.

A kitörés előtt a talikban réteges szerkezetet figyeltek meg: felengedett talajok nagyszámú szén-dioxid-klatráttal az alján, víz közepes oldott gázzal és többnyire gáz a felső részen (4. A kitörést a fagyasztott kupakban repedezett jég ékek okozta, és három szakaszból állt:
1) Pneumatikus szakasz (első perc): a talik gázmentesítése a felső kamrából, széndioxid gáz kibocsátás (4. A talaj elterjedése nagy távolságokon és a növényzet károsításával hideg gázárammal.
2) Hidraulikus szakasz (több óra): a kráterből kifolyó víz (2.4, C) – nyomáscsökkentés a gázzal telített víz habosodását okozta (a dugó eltávolítása után a pezsgő áramhoz hasonló hatás). A jégkapcsok teljes megtörése és a tengely kialakulása a kráter körül.
3) Phreatic szakasz (5-25 óra): a gázhidrátok bomlása az alsó talajrétegben és a kapott hab felszínével történő felhordása (4. Mivel a gázhidrátok bomlása meglehetősen lassú folyamat, ez a szakasz a kitörés leghosszabb része.

Ábra. 4. A kitörés szakaszai. A – az állam a kitörés előtt. B – pneumatikus szakasz. C – hidraulikus szakasz. D – phreatic stage. Ábra a tárgyalt cikkből Tudományos jelentések

Az események ilyen rekonstrukciója azt sugallja, hogy a Yamal-kráter kialakulása a kriovolakizmus teljes körű jelensége, amelyet először rögzítettek a Földön. Az a tény, hogy ez csak most történt, nem annyira a folyamat ritkaságának köszönhető, mint az északi-sarki és antarktiszi alacsony tudásszint és népesség, ahol ilyen események történhetnek.

Kriovulkan – alacsony hőmérsékletű vulkán, fújó kriolava (víz, ammónia, metán vagy más anyagok) folyékony vagy gáznemű állapotban.Európában vannak aktív kriovolkánok (a Jupiter műholdja), Enceladus (Saturn műhold) és Triton (Neptunusz műhold) (lásd a Naprendszerből származó híreket: Európa gejzírek és vízgőz a Ceres, Elements, 2014. február 7. és a gravitációs mező elemzése Az Enceladus azt is jelzi, hogy folyékony víz jelen van rajta, "Elements", 2014.04.07., Valamint a cikk JS Kargel, 1995. Cryovolcanism a jeges műholdakon). A múltbeli cryovulkáni tevékenység nyomai bőségesen megtalálhatók a naprendszer külső területén. E tárgyak komoly tanulmányozása 1979-1989-ben kezdődött, miután a Voyager-próbák áthaladtak a gáz-óriások jégholdjain, de közvetlen vizsgálatuk eddig nem állt rendelkezésre, mivel egyetlen földi kriovolást nem találtak. Úgy tűnik, a tudósok ezt a lehetőséget kapják.

Korábban azt feltételezték, hogy a cryovolcanizmushoz hőforrás szükséges a cryovolcan alatt. Ez részben igaz, de a vitatott munka azt mutatja, hogy ezek a folyamatok nemcsak a vízmelegítés, hanem a kristályosodás következtében is előfordulhatnak: a gázzal telített rendszerekben lévő jégkristályosodás nyomástényezőkhez vezet, és például megmagyarázhatja az Enceladus vízsugarakat ( JH Waite Jr és munkatársai, 2009. Az Enceladus folyékony vize az ammónia megfigyeléseiről és 40Ar a tollban).A Yamal-kráter tanulmányozásából származó adatok lehetõvé teszik a jégtestek kitörésének új megjelenését.

Forrás: Sergey N. Buldovicz, Vanda Z. Khilimonyuk, Andrey Y. Bychkov, Evgeny N. Ospennikov, Sergey A. Vorobyev, Aleksey Y. Gunar, Evgeny I. Gorshkov, Evgeny M. Chuvilin, Maria Y. Cherbunina, Pavel I. Kotov, Natalia V. Lubnina, Rimma G. Motenko és Ruslan M. Amanzhurov. Cryovolcanism on the Earth: kráter a Yamal-félszigeten (Oroszország) // Tudományos jelentések. 2018. V. 8. Cikkszám: 13534. DOI: 10.1038 / s41598-018-31858-9.

Lásd még:
M. Leybman, A. Kizyakov. Új természetes jelenség a permafrost zónában // természet. №2. 2016.

Kirill Vlasov


Like this post? Please share to your friends:
Vélemény, hozzászólás?

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: