Дегазация земли в Арктике: генезис природной и антропогенной эмиссии метана

Размещено на http://www.allbest.ru/

Дегазация земли в Арктике: генезис природной и антропогенной эмиссии метана

В.И. Богоявленский, О.С. Сизов, Р.А. Никонов, И.В. Богоявленский, Т.Н. Каргина ФГБУН Институт проблем нефти и газа РАН

В результате анализа концентрации метана в Циркумарктическом регионе по данным спектрометра TROPOMI (спутник Sentinel-5P ESA) выявлены сильные природные аномалии в Арктической зоне России и сформулированы вероятные причины их образования. Для северной части Сибирской платформы обоснованы модели повышенной эмиссии метана в атмосферу за счет субвертикальной миграции из кембрийских отложений и/или субгоризонтальной миграции газа из регионально угленосных отложений Тунгусского, Ленского и Таймырского бассейнов. По данным дистанционного зондирования Земли сверхвысокого разрешения, на полуострове Ямал впервые выявлено 1860 зон активной дегазации с кратерами выбросов газа на дне 1667 термокарстовых озер, 2 заливов и 4 рек Установлена однозначная региональная связь выявленных зон дегазации с районами повышенной концентрации метана в атмосфере, зафиксированными спектрометром TROPOMI. Обоснован потенциально антропогенный генезис ряда локальных аномалий концентрации метана в атмосфере над полуостровом Ямал в зонах активной нефтегазодобычи и транспортировки газа (преимущественно вблизи компрессорных станций). Подтверждена необходимость валидации абсолютных значений содержания метана в атмосфере по данным TROPOMI для разнообразных природных условий суши и акватории Арктики, в том числе для зон активного недропользования.

Ключевые слова: Циркумарктический регион, Арктика, Ямал, парниковые газы, метан, угольный метан, миграция газа, эмиссия газа, Тунгусский угольный бассейн, Попигайская астроблема, термокарстовые озера, кратеры выброса газа, покмарки, ДЗЗ, Sentinel-5P.

Abstract

Earth degassing in the arctic: the genesis of natural and anthropogenic methane emissions

Bogoyavlensky V.I., Sizov O.S., Nikonov R.A., Bogoyavlensky I.V., Kargina T.N.; Oil and Gas Research Institute of the Russian Academy of Sciences

Through the analysis of the methane concentration in the Circum-Arctic region according to the data of the TROPOMI spectrometer (satellite Sentinel-5P ESA) the authors revealed strong natural anomalies in the Arctic zone of Russia and suggested possible reasons for their formation. For the northern part of the Siberian platform, the authors have substantiated models of the elevated methane emissions into the atmosphere due to sub-vertical migration from the Cambrian deposits and/or sub-horizontal gas migrations from the regional coal-bearing deposits of the Tunguska, Lena and Taimyr basins. According to ultra-high resolution remote sensing data, the researchers have identified 1860 zones of active degassing with gas emission craters at the bottom of 1667 thermokarst lakes, 2 bays and 4 rivers on the Yamal Peninsula. These zones have unambiguous connection with the areas of elevated methane concentration in the atmosphere recorded by the TROPOMI spectrometer. The authors have outlined the necessity of further TROPOMI data validation in different natural conditions of Arctic land and water, including zones of active subsurface use.

Keywords: Circum-Arctic region, Arctic, Yamal, greenhouse gases, methane, coalbed methane, gas migration, gas emission, Tunguska coal basin, Popigai astrobleme, thermokarst lakes, gas blowout craters, pockmarks, RS, Sentinel-5P.

Введение

В современном мире все большую остроту приобретают вопросы глобального изменения климата на Земле, особенно сильно сказывающегося в Арктике. Это выражается в постоянно растущем количестве научных исследований, публикаций и правительственных документов, посвященных различным аспектам данной проблемы [1-42]. Не вызывают сомнений циклические изменения климата на Земле, связанные с особенностями межпланетных взаимодействий, в первую очередь с Солнцем [43]. В далеком и близком геологическом прошлом эти изменения периодически корректировались глобальными катастрофическими событиями, связанными с падением крупных метеоритов или сверхмощными извержениями стратовулканов. При этом загрязнения атмосферы Земли смесями газов и поднятых взрывами частиц породы неоднократно нарушали сложившееся природно-климатическое равновесие. В особых случаях происходили вымирания многочисленных видов животного и растительного мира (пермское, меловое, эоцен-олигоценовое и др.).

Большинство экспертов признает, что активное природопользование (антропогенный фактор) вносит значительный вклад в происходящие климатические изменения и многочисленные катаклизмы [2; 8; 11; 18; 20; 22; 23; 25-34 и др.]. Антропогенный фактор также выражается в возрастающей эмиссии парниковых газов, в первую очередь углекислого газа и метана. Антропогенная эмиссия газа связана с разнообразными видами жизнедеятельности человека, включая сельское хозяйство и природопользование, ориентированное на добычу, переработку и транспортировку полезных ископаемых. Аварийные выбросы газа на предприятиях добывающей, нефтегазохимической и химической отраслей не только загрязняют экосистему, но и часто приводят к крупным катастрофам с массовой гибелью людей. В дополнение к «Климатической доктрине Российской Федерации», утвержденной указом Президента РФ в 2009 г., в 2013 г. Россия приняла обязательства «обеспечить к 2020 году сокращение объема выбросов парниковых газов до уровня не более 75 процентов объема указанных выбросов в 1990 году» [21].

Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) из космоса является уникальным методом мониторинга состояния атмосферы и верхней части гидросферы и литосферы. Особо важно применение ДЗЗ на гигантских труднодоступных территориях Арктики. Данные ряда спутников являются открытыми для широкого пользования на безвозмездной основе. В частности, открыты данные спутников Sentinel программы Copernicus Европейского космического агентства ESA (European Space Agency), осуществляемой Евросоюзом для «Глобального мониторинга окружающей среды и безопасности» GMES (Global Monitoring for Environment and Security) Земли и ее атмосферы.

В данной работе, являющейся логическим продолжением предыдущих исследований [2-11; 18; 26; 27], приведены результаты анализа причин аномальной концентрации метана в атмосфере над территорией Ямала и других арктических регионов России, установленной по данным ДЗЗ.

Дистанционный мониторинг эмиссии газов в атмосферу

Длительное время анализ эмиссии газов по данным ДЗЗ проводился на основе спектральной обработки отраженной от Земли солнечной радиации с помощью спектрометров: TOMS (Total Ozone Mapping Spectrometer, спутники Nimbus-7, Meteor-3-5, ADEOS-I и др., запуски NASA 1978-2001 гг.); OMI (Ozone Monitoring Instrument, спутник Aura, NASA 2004 г.); SCIAMACHY (SCanning Imaging Absorption spectroMeter for Atmospheric CHartographY, европейский спутник Envisat, ESA 2002-2012 гг.); TANSO-FTS GOSAT и GOSAT-2 (Greenhouse Gases Observing Satellite, японские спутники IBUKI и IBUKI-2, JAXA 2009 и 2018 гг.). Эти спектрометры успешно использовались для мониторинга атмосферного содержания озона и эмиссии различных газов, в том числе при извержении камчатских вулканов [19].

В процессе валидации измерений концентраций газа выявлен эффект перегрева парниковых газов над территориями с высокими значениями альбедо, в частности над тропическими пустынями (Сахарой, Аравийской и др.), что приводит к завышенным более чем в 10 раз определяемым значениям концентрации, а также явно ошибочные завышенные значения наблюдаются над ледниками Антарктиды и Гренландии [30].

В настоящее время появились новые усовершенствованные возможности определения концентрации различных парниковых газов в атмосфере, обусловленные запуском 13 октября 2017 г. спутника Sentinel-5 Precursor (Sentinel-5P). Спутник Sentinel-5P массой более 900 кг функционирует на солнечно-синхронной орбите высотой 824 км. Гарантийный срок его активного существования составляет семь лет. Основной аппаратурой Sentinel-5P является спектрометр TROPOMI (TROPOspheric Monitoring Instrument), который предназначен для измерения мощности отраженной солнечной радиации в ультрафиолетовой, видимой, ближней и средней ИК- зонах электромагнитного спектра [33]. Это первый спутник программы Copernicus, созданный для ежесуточного глобального мониторинга загрязнения воздуха. Спектрометр TROPOMI позволяет оценивать атмосферные концентрации озона O3, метана CH4, формальдегида CH₂O, монооксида углерода CO, диоксида серы SO₂ и диоксида азота NO₂. TROPOMI является научно-технологическим развитием аппаратуры TOMS, OMI и SCIAMACHY.

Одним из основных способов выявления метана по данным ДЗЗ является оценка поглощения солнечного излучения в среднем ИК-диапазоне (SWIR -- short wave infrared) от 1,65 до 2,4 мкм (зона поглощения метана). На TROPOMI используется узкий диапазон 2,305-2,385 мкм, кроме того, дополнительно учитывается поглощение кислорода в диапазоне 0,757-0,774 мкм. Полоса обзора составляет около 2600 км при среднем пространственном разрешении (пиксель) 7x5,5 км. Наблюдения осуществляются в надир ежедневно в 13.30 местного времени. По данным [31], величина случайной ошибки определения концентрации метана (respective random error) не превышает 1%.

Исходные данные TROPOMI по метану предоставляются в режиме реального времени (не более двух часов после съемки) через информационную систему DIAS программы Copernicus, а также после обработки через геоплатформу Google Earth Engine. В настоящее время для пользователей доступны данные только на площадь суши в ограниченной на треть полосе обзора. Наблюдения над океанами будут добавлены позднее, после устранения искажающего эффекта бликов. Результаты наблюдений над горными районами заблокированы ESA из-за превышения предельных углов отражения и обозначены как «no data».

В геоплатформе GoogleEarthEngine данные TROPOMI/CH4 (набор OFFL/L3_CH4) доступны с 8 февраля 2019 г. [38]. Согласно рекомендациям ESA, данные отфильтрованы по порогу (маске) качества менее 50%, однако некоторые единичные пиксели могут содержать ошибочные значения, связанные с недостаточной фильтрацией внутренних водоемов, избыточным наблюдением (overpass), выбросами на границе суши и океана. Данные предоставляются в формате GeoTIFF и непосредственно содержат значения концентрации сухого метана в толще атмосферы, измеренные в миллиардных долях от объема ppbV (10^-3 ppmV, или 10^-3 см³/м³).

Очевидно, что ветровые эффекты приводят к рассеиванию и перемешиванию по горизонтали вертикально мигрирующего плюма газа. Однако возможность осреднения измерений в задаваемом периоде приводит к накапливанию регулярных составляющих и подавлению случайных (в том числе возникающих за счет переноса газовых плюмов ветром). Таким образом, за счет накапливания результатов наблюдений выделяются фактические данные природных и антропогенных эмитентов газа вблизи поверхности Земли.

Рис. 1. Картографическая схема концентрации метана в Циркумарктическом регионе летом 2019 г. по данным спектрометра TROPOMI спутника Sentinel-5P (ND - отсутствие данных). Картографическая основа Мирового океана - батиметрия GEBCO

На рис. 1 приведена картографическая схема концентрации метана в Циркумарктическом регионе в летнее время 2019 г. по данным спектрометра TROPOMI, при этом выборка данных сделана с осреднением значений за период 1 июня -- 15 октября. При формировании схемы отсутствующие (обозначенные ESA как «no data»/ND) данные TROPOMI по акваториям Мирового океана заполнены трехмерным изображением рельефа дна по батиметрическим данным GEBCO, а на суше -- серым фоном. Всего в построении использовано 409 394 пикселей размером 7x5,5 км, содержащих средние (mean) значения концентрации метана за указанный период. На рис. 2 приведено статистическое распределение значений концентрации метана (в ppbV) для всего региона (N1), а также для полуострова Ямал (N2). Для Циркумарктического сектора диапазон значений концентрации метана составил 1597-1999 ppbV (с учетом одиночных крайних значений). Средневзвешенная концентрация метана для всего региона составила 1816,7 ppbV, что ниже среднего глобального значения для лета 2019 г., которое, по данным NOAA, составило около 1860 ppbV [40]. При этом европейская территория к югу от Полярного круга до широты 58° (за исключением европейских городов) и практически весь Скандинавский полуостров характеризуются преимущественно пониженными до 1750-1780 ppbV значениями, а территория заполярных секторов -- повышенными до 1880-1900 ppbV.

Отметим, что формирование растрового изображения с выборкой значений концентрации метана по минимальным и максимальным значениям (min, max) смещает распределение значений средневзвешенной концентрации (mean) примерно на 25,7 ppbV в меньшую и на 23,9 ppbV в большую сторону, но на качественном уровне не меняет восприятие наблюдаемых аномалий (см. рис. 2). При этом средневзвешенные значения концентрации метана для Циркумарктического региона составляют соответственно 1791 и 1840,6 ppbV.

Рис. 2. Диаграммы распределения значений концентрации метана для Циркумарктического региона (1) и полуострова Ямал (2)

Подобные построения и расчеты были выполнены для полуострова Ямал, для которого массив данных с осредненными значениями концентрации метана (N2) составил 3177 пикселей (см. рис. 2). При этом были получены следующие результаты: диапазон изменения средних значений концентрации метана -- 1787-1880 ppbV, средневзвешенная концентрация -- 1831,5 ppbV, средневзвешенные концентрации по выборкам минимальных и максимальных значений -- 1813,6 и 1850,3 ppbV. Таким образом, территория Ямала характеризуется более высокой концентрацией метана (по mean на 14,8 ppbV), чем весь Циркумарктический регион, что представляет несомненный интерес для дальнейших исследований.

На рис. 1 в пределах Арктической зоны Российской Федерации (АЗРФ) выделяются обширные территории повышенной концентрации метана, преимущественно приуроченные к тундровой зоне. Кроме того, видны наиболее выраженные во всем Циркумарктическом регионе аномалии на севере Сибирской платформы в западной и северной частях Анабарской антеклизы протяженностью около 620 км и шириной 50--110 км (рис. 3, А) и округлая аномалия на Оленекском плато (блоке) диаметром около 100 км (рис. 3, О). Также выделяется аномалия в северо-восточной части Западно-Сибирской плиты вдоль фундамента полуострова Таймыр в горах Бырранга (высоты до 1100 м) протяженностью около 600 км и шириной 10-50 км (рис. 3, Т). Специалисты ESA оценили данные концентраций метана по этим зонам как надежные [35]. Особенно важно то, что подобные три аномалии наблюдаются и при выборке данных спектрометра TROPOMI за период 1 июня -- 25 июля 2020 г., что свидетельствует об их стабильности. В связи с этим представляется важным проанализировать генезис их формирования.

Рис. 3. Картографическая схема концентрации метана в северных частях Сибирской платформы и Западно-Сибирской плиты на полуострове Таймыр. Обозначения: А, О и Т - аномалии в западной части Анабарской антеклизы (А), на Оленекском поднятии (О) и вдоль полуострова Таймыр (Т); АА - центр Анабарской антеклизы; P - Попигайский кратер; 1 - угольные бассейны: Тунгусский (TUB), Ленский (LEB) и Таймырский (TAB); 2 - граница Попигайского кратера; 3 - угольные шахты и разрезы; 4 - города. Основа - мозаика космоснимоков ESRI

Аномалия А на севере Сибирского плоскогорья (см. рис. 3) в геоморфологическом плане четко приурочена к краевой части Котуй-Анабарского плато [15, с. 184] с обнажениями кембрийского комплекса пород в западной и северо-западной частях Анабарской антеклизы вокруг Анабарского кристаллического массива архейского возраста. Интересно, что северная часть аномалии А разрывается Попи- гайской астроблемой (центр кратера 71,467° с. ш., 111,183° в. д., диаметр около 100 км, входит в пятерку крупнейших в мире), образовавшейся в конце эоцена, примерно 35,7 млн лет назад, при падении гигантского (диаметром около 7 км) метеорита [46]. К Попигайскому кратеру приурочено крупнейшее в мире одноименное месторождение импактных алмазов (от англ. impact -- удар). Не вызывает сомнений, что из-за импакта породы фундамента и осадочного чехла в северной части Сибирской платформы подверглись дроблению и разломным тектоническим процессам в радиусе до нескольких сотен километров, облегчающим миграцию углеводородов (в первую очередь газа) и их накапливание в коллекторах трещиноватого типа при наличии покрышек. Кроме того, в обнажениях кембрия и перми периферии Анабарской антеклизы встречаются поверхностные выходы битумов, включая крупнейшее в мире Оленекское месторождение.

Весьма вероятно, что отсутствие покрышек в полосе региональных обнажений эродированной поверхности доломитов и известняков верхнего и среднего кембрия протяженностью около 620 км и шириной 50-110 км (см. рис. 3), формирующих холмистый рельеф местности, приводит к повышенной эмиссии метана, мигрирующего в субвертикальном направлении и формирующего аномалию А. Местами сильно эродированные обнажения кембрийских пород разорваны интрузиями нижнетриасового возраста, возвышающимися на отдельных участках в виде денудационных останцов. Например, на Эвурийской площади (рис. 5, координаты центра 69,59° с. ш. и 98,89° в. д.) при средней альтитуде поверхности 600--700 м наблюдаются возвышающиеся на 250--300 м гора Эвури (подножие 2,6*3,6 км, высота 1056 м) и гора Конус (1,8*2,2 км, высота 1030 м).

На площади Попигайского кратера концентрация метана снижается (см. рис. 3 - P), а к востоку от нее вновь повышается, и аномальная зона продолжается еще на участке длиной около 70 км. Это, видимо, обусловлено переработкой (дроблением и расплавлением) кембрийских отложений высокотемпературным взрывом метеорита и экранированием возможной миграции газа заполняющими кратер терригенными отложениями, находящимися в мерзлом состоянии.

Рис. 4. Мозаика базовых космоснимков ESRI северных частей Сибирской платформы и Западно-Сибирской плиты с зонами угольных бассейнов. Обозначения: АА - центр Анабарской антеклизы; 1 - угольные бассейны: Тунгусский (ТОВ), Ленский (LEB) и Таймырский (TAB); 2 - граница Попигайского кратера; 3 - угольные шахты и разрезы; 4 - города

К северу и западу обнажения кембрийского комплекса перекрыты терригенно-карбонатными отложениями палеозоя и мезозоя с региональными залежами углей Тунгусского и Ленского мегабассейнов [44; 45]. Большинство залежей угля в Арктике характеризуется повышенной метанообильностью [11]. В значительной степени это объясняется наличием малопроницаемых покрышек с многолетнемерзлыми породами (ММП) над большей частью угольных залежей, препятствующих вертикальной миграции и естественному выветриванию газа. За счет этого могут создаваться аномально высокие и сверхвысокие пластовые давления (АВПД и СВД), и метан угольных пластов может мигрировать в субгоризонтальном направлении по системе разломов и трещин импактного генезиса. Вероятность этого процесса может быть подтверждена механизмом формирования нефтяной залежи в трещиноватых коллекторах гранитоидного фундамента месторождения Белый Тигр, на основе которого был выполнен прогноз потенциальной нефтегазоносности Восточного полушария Циркумарктического региона [5].

Таким образом, аномалия концентрации метана А (см. рис. 3) может быть обусловлена выветриванием (эмиссией) газа из кембрийских отложений, в которые он попал в результате субгоризонтальной миграции из угольных отложений верхнепалеозойского комплекса северного окончания Тунгусского угольного мегабассейна, опоясывающего в виде шлейфа западную и северную периферии Анабарской антеклизы и всю аномалию А кембрийского комплекса. При этом в зоне обнажений пермских терригенных пород (включая уголь) у реки Котуй в Котуйской шахте у поселка Каяк (71,50602° с. ш., 103,24425° в. д.) в 1947-2010 гг. велась добыча каменного угля в годовом объеме до 40-50 тыс. т для обеспечения потребностей поселка Хатанга, а расстояние от Каякского месторождения до аномалии А всего 20 км. В 2013 г. началась добыча бурого угля в разрезе «Восточный» Хатангского месторождения, расположенного в 7 км к востоку от Хатанги (75 км от аномалии А). Оно относится к северной полосе Ленского угольного бассейна. К нему же приурочены добыча бурого угля, проводившаяся ранее из обнажений вблизи поселка Нордвиг (до 20 тыс. т в год), и осуществляемая в настоящее время в непромышленных масштабах добыча каменного угля на нижнемеловых обнажениях Сындасского месторождения силами коренного населения поселка Сындасско.

Подобные обоснования генезиса повышенной концентрации метана имеют Оленекская и Таймырская аномалии, приуроченные к эрозионным обнажениям (см. рис. 4 и 5). Оленекская аномалия (см. рис. 3, О) находится внутри подковообразной полосы верхнепалеозойских отложений угля Тунгусского мегабассейна, вблизи которых залегают бурые угли мезозойского возраста Ленского мегабассейна. Таймырская аномалия контактирует с северной границей Таймырского бассейна с залежами каменного угля пермского возраста (см. рис. 3, Т). При этом известен факт естественного многовекового горения угля в ряде обнажений в горах Бырранга, в том числе в низовье реки Шренк [47].

Рис. 5. Трехмерное изображение эродированных обнажений доломитов и известняков кембрия с интрузиями. Вид со стороны реки Кунгтыкахи (сформировано в Google)

Таким образом, с учетом вышеупомянутого дробления пород при падении Попигайского метеорита субгоризонтальная миграция угольного газа в зоны трех аномалий концентрации метана (см. рис. 3, А, Т и О) с последующим выветриванием в атмосферу вполне вероятна.

Геоэкологические исследования дегазации Земли на полуострове Ямал

В данном разделе приведены результаты исследования причин повышенного уровня концентрации метана над полуостровом Ямал, установленного выше при статистическом анализе данных ДЗЗ спектрометра TROPOMI (см. рис. 2).

Полуостров Ямал по уровню нефтегазоносности является уникальным регионом глобального значения. Рельеф его поверхности с перепадами высот от 0 до 80-95 м имеет равнинный характер. На Ямале существует густая сеть рек, сток воды которых ориентирован преимущественно в западном и восточном направлениях на акватории Карского моря и Обской губы. Территория сильно заболочена, на ней широко развиты термокарстовые озера. Мощность ММП меняется от 50-150 м в прибрежных зонах до 300-400 м в центральных частях. Широкое распространение имеют пластовые льды с зафиксированными максимальной толщиной до 30 м и площадью до 10 км². В приповерхностной части ММП существуют криопэги с минерализацией воды до 20-100 г/л (до температуры ММП -6°С), включая региональный на глубинах 10-35 м [48]. Под озерами и реками широко распространены талики, в том числе сквозные под Обской губой и под крупными полностью незамерзающими озерами Нейто-Малто, Яррото и др., «приуроченными к зонам крупных разломов» [48]. На ряде детально изученных площадей по данным сейсморазведки и бурения доказано существование многочисленных глубинных разломов и зон дробления (месторождения Новопортовское, Нейтинское, Бованенковское и др.), пронизывающих всю осадочную толщу или ее часть [49].

В центральной части Ямала выделяется группа из крупных термокарстовых озер, включая Нейто-Малто (размер 15,6x16,6 км, площадь по данным ДЗЗ 207,8 км²), Ямбуто (8x22 км, 170,3 км²), Ясавэйто (9-12 км, 90,7 км²), Яррото 1-е (13x23,7 км, 245,5 км²), Яррото 2-е (6-8x21,6 км, 157,791 км²). Глубины этих озер по данным эхолокации в основном небольшие (до 5-20 м), однако выделяются локальные (горизонтальные размеры до 100-1000 м) «воронки» -- углубления до 50-63,7 м с максимальным значением в северной части озера Ямбу- то [50]. Их «происхождение пока не изучено», хотя предполагается, что они «связаны с вытаиванием инъекционных ледяных образований» (т. е. термокарст) [50]. Такая гипотеза представляется сомнительной, так как на севере озера Нейто-Малто на участке более 2 км существуют обнажения тающего пластового льда мощностью до 20 м (возможно, немного больше) [50]. Авторы работы [50] признают недостаточную плотность батиметрических исследований этих озер, отмечая, что озеро Яррото 2-е исследовано «по одному продольному и нескольким поперечным профилям». Очевидно, что множество локальных углублений (в том числе видимых по данным ДЗЗ из космоса) оказалось пропущенным.

Размеры выявленных «воронок» и исследования озер Ямала по данным ДЗЗ позволяют предположить, что по крайней мере часть из них является кратерами мощных выбросов газа -- покмарками [2-11; 25; 27; 32]. Впервые подобные кратеры -- покмарки в Арктике были выявлены и исследованы И.Л. Кузиным и Н.М. Кругликовым в 1971-1972 гг. в озерах в районе Уренгойского месторождения и охарактеризованы как «воронки взрыва -- газового прорыва» [16; 17]. Анализ изотопного состава гелия (до 0,005% объема газа) и углерода метана, проведенный во Всероссийском нефтяном научно-исследовательском геологоразведочном институте, свидетельствует об их поступлении из глубоких (1-3 км) горизонтов [16]. В составе газа Ер- кутинского кратера (С12 в созданной авторами ГИС «Арктика-Мировой Океан» / ГИС «АМО») выявлены этан и пропан, что также свидетельствует о притоке газа с больших глубин из зоны генерации нефти и жирного газа [29]. В других регионах покмарки в строении дна были выявлены на многих озерах и акваториях Мирового океана, включая арктические, при этом по данным сейсморазведки в донных отложениях под покмарками нередко наблюдаются разломы (газоподводящие каналы с больших глубин) -- «газовые трубы» (gas chimneys, gas pipes) [2-11; 18; 25; 32]. На суше Ямала также выявлено более 10 кратеров мощных выбросов газа, причем газ имеет преимущественно метановый состав, неоднократно самовоспламенялся и взрывался [2-11; 14; 18; 24; 26-29].

По данным высокодетальных аэрокосмических наблюдений в оптическом диапазоне частот (данные ДЗЗ из космоса преимущественно с разрешением 0,3-0,5 м, съемки из вертолетов и беспилотных летательных аппаратов), на дне водоемов рек и озер Ямала по состоянию на начало 2019 г. авторами выявлено и внесено в базу ГИС «АМО» 415 термокарстовых озер с кратерами выбросов газа (ТОКВГ) [10; 11]. ТОКВГ являются объектами с прямыми признаками дегазации недр, при которой за счет выбросов значительных объемов газа, скопившегося в придонных отложениях и сформировавшего зоны АВПД и СВД [11], образуются подводные кратеры выбросов газа (покмарки) и брустверы из выброшенной породы (рис. 6) [3-11].

Рис. 6. Термокарстовое озеро с кратерами выбросов газа в северо-восточной части Ямала (фото В.И. Богоявленского из вертолета 15.07.2015 г.)

В 2018-2019 гг. авторы провели комплексные экспедиционные геолого-геофизические исследования ряда ТОКВГ, выделенных по данным ДЗЗ, и затопленного речной водой Сеяхинского кратера, обозначенного в ГИС «АМО» как С11 [9-11; 18; 27]. Батиметрические исследования этих озер осуществлялись с надувных моторных лодок с применением комплекса эхолотов «Garmin Striker Plus 7cv», «Deeper Smart Sonar» и георадара «Око-3», имеющих GPS навигацию. При обработке полевых данных построены батиметрические карты, SD-модели дна этих озер и приповерхностных отложений. На рис. 7 приведены космоснимок и 3D-модель рельефа дна озера LC-1, на которой наблюдается ряд углублений, в том числе один аномальный локальный объект диаметром около 60 м и глубиной от поверхности воды 15 м (13 м от дна). Поскольку на космоснимке QuickBird 6 июля 2003 г. этот объект не наблюдался, можно предположить, что в период 2003-2018 гг. (вероятно, незадолго до 2018 г.) здесь произошел мощный выброс газа с формированием кратера (остатки бруствера видны на 3D-модели). Это подтверждается наличием на эхограмме факела газа, выходящего из центра кратера. Многочисленные небольшие покмарки, наблюдаемые на дне озера LC-1 по данным ДЗЗ в 2003 г., при батиметрической съемке практически не выделяются, что связано с их активным субаквальным захоронением осадками, ранее доказанным для ряда кратеров выброса газа на Ямале (С1, С3 и С11 в ГИС «АМО») [6-11; 18; 26; 27] и гигантского кратера Figge-Maar в Северном море [2; 32].

Рис. 7. Космоснимок QuickBird 6 июля 2003 г. озера LC-1 (1) и трехмерная батиметрическая модель рельефа его дна в 2018 г. (2)

Анализ дополнительных космоснимков ДЗЗ высокого разрешения в 2019--2020 гг. позволил расширить базу данных ГИС «АМО» по Ямалу на 1252 ТОКВГ, 2 залива и 4 реки с 1445 зонами дегазации, при этом на 87 крупных озерах (размером свыше 1-1,5 км) и 2 заливах было выделено от 2 до 27 обособленных зон. В частности, в прибрежных зонах самого крупного озера Яррото 1-е выделено 6 зон, а в крупном (19x23 км) заливе Мутный Байдарацкой губы -- 27. В итоге общее число ТОКВГ на Ямале достигло 1667, а зон дегазации -- 1860. Схема расположения ТОКВГ, включая все зоны дегазации, показана на рис. 8.1, а на рис. 8.2 приведены результаты расчета плотности распространения всех ТОКВГ и зон дегазации на базе осреднения 25 км² (5x5 км). Максимальные плотности распространения ТОКВГ выявлены на Южно-Тамбейском участке (22 озера на 25 км², или 0,88 озера/км²) и на Северо-Сеяхинском участке вблизи кратера С11 (18 озер на 25 км², или 0,72 озера/км²).

Рассмотрение схем рис. 8.1 и 8.2 на более детальном уровне показывает, что в большинстве случаев ТОКВГ группируются в цепочки, в основном расположенные вдоль рек, что указывает на связь ТОКВГ с приразломными газогидродинамическими режимами [10]. Возможно, в приразломных зонах произошло формирование газогидратных полей (залежей), и газ, вырывающийся из придонных отложений ТОКВГ, выделяется при диссоциации газогидратов. Существование газогидратов на суше Арктики доказано на ряде площадей Канады, США и России (включая Бованенковское и Ямбургское месторождения) [2; 11]. В региональном плане выделяются три широкие полосы наибольшей плотности распространения ТОКВГ, две из которых ориентированы на северо-запад, а одна -- в перпендикулярном северо-восточном направлении (см. рис. 8.2). Природу этих зон необходимо исследовать. Вполне вероятно, что она обусловлена положением грабен-рифтов [10].

При анализе данных мозаик космоснимков Sentinel-2 в оптическом диапазоне частот в зимний период с разрешением 10 м, ранее выполненном авторами, на территории полуострова Ямал было обнаружено 7185 многолетних бугров пучения (МБП), которые сформировали отдельный раздел в ГИС «АМО» и были использованы для выявления криогенных и газодинамических процессов [2-11; 18; 26; 27]. Специфика и детальность исходных данных ДЗЗ позволяет говорить об уверенном выделении на этих космоснимках целевых объектов с горизонтальными размерами свыше 30-40 м (3-4 пикселя, а по площади 7-13 пикселей). Ранее проведенные авторами исследования доказали, что бугры пучения могут формироваться не только за счет криогенных процессов, но также за счет давления газа, мигрирующего в приповерхностные отложения по проницаемым каналам (разломам, трещинам, пластам-резервуарам) из зон их генерации и аккумуляции, расположенных на разных уровнях седиментосферы (включая криолитозону) и фундамента [2-11; 27].

Рис. 8. Схемы распространения кратеров выбросов газа на суше полуострова Ямал и зон дегазации из термокарстовых озер с кратерами на дне (1), плотности распространения зон дегазации из озер с кратерами на дне (2), условного риска мощных выбросов газа (3) и распределение концентрации метана по данным спектрометра TROPOMI спутника Sentinel-5P (4). Обозначения: 1 - кратеры выбросов газа C1, C2, C9, С11 и С12; 2 - озера с кратерами на дне; 3 - озеро Открытие; 4 - населенные пункты; 5 - участки детальных исследований (B - Бованенковский, ST - Южно-Тамбейский, NT - Северо-Тамбейский, N - Нейтинский, S - Сеяхинский, NS - Северо-Сеяхинский, WS - Западно-Сеяхинский, YR - Еркутинский); 6 - месторождения углеводородов, включая показанные цифрами Бованенковское (1), Южно-Тамбейское (2), Северо-Тамбейское (3), Западно-Се- яхинское (4), Нейтинское (5) и Новопортовское (6); 7 - нефтепровод; 8 - газопровод Бованенково-Ухта; 9 - железная дорога. Картографическая основа - ESRI

С учетом ранее построенной схемы плотности распространения 7185 МБП на основе принципов, подробно изложенных в [10], построена вторая версия (2020 г.) картографической схемы условного риска выбросов газа (см. рис. 8.3), которая в целом подтверждает корректность первой, но отличается по количественным характеристикам за счет выявления новых ТОКВГ (количество зон эмиссии метана увеличилось в 4,49 раза). Наиболее газовзрывоопасными объектами являются Южно-Тамбейский и Сеяхинский участки.

Отметим, что наличие МБП в большинстве случаев свидетельствует о криогидродинамических процессах, протекающих на дне пересохших термокарстовых озер (хасыреев) и других зон, и не имеет прямой связи с эмиссией метана. Однако, как было показано авторами в предыдущих работах [6; 10; 11; 27 и др.], в ряде случаев формирование МБП обусловлено газодинамическим процессом. При этом приуроченность термокарстовых озер и МБП к системам субвертикальных разломов отмечалась во многих работах [12; 15; 29; 50], включая публикации авторов [2-11; 18; 26; 27].

В редких случаях на дне ТОКВГ в зонах развития таликов авторами также обнаружены бугры пучения диаметром до 20-30 м (30 м на озере Яррото 2-м), генезис которых может быть только газо- и/или гидродинамическим. Наиболее вероятно, что формирование и взрыв бугров в талых зонах являются краткосрочным (дни, недели, месяцы) процессом, так как талые породы обладают меньшей прочностью и большей газопроницаемостью, что способствует более быстрому выбросу газа, чем с прочной покрышкой из ММП. Например, процесс роста до взрыва 28 июня 2017 г. МБП с формированием гигантского Сеяхинского кратера С11 в русле мелкой полностью промерзающей зимой реки Мюдрияха составил около четырех лет [10; 11; 27]. В результате исследований на объектах С3, С11 и кратерном озере Открытие доказано действие вулканического механизма с повторными выбросами газа [6; 9-11; 27]. На озере Открытие было впервые доказано, что выбросы газа могут обладать большой мощностью, достаточной для разрушения толстого льда (около 1,5 м) и разлета его крупных кусков на значительные расстояния от подводного кратера и образовавшейся полыньи [10; 11; 27].

На рис. 8.4 приведена картографическая схема распределения концентрации метана на полуострове Ямал по данным спектрометра TROPOMI спутника Sentinel-5P (фрагмент схемы на рис. 1 с детализированной шкалой). Визуальное сопоставление данной схемы со схемой на рис. 8.2 однозначно свидетельствует об их взаимной связи. Это позволяет утверждать, что на фоне средней для ямальской тундры концентрации метана на уровне 1831,5 ppbV аномально повышенные зоны (до 1840-1860 ppbV) обусловлены эмиссией со дна выявленных ТОКВГ. В частности, локальная аномалия приурочена к Сеяхинскому кратеру С11, где авторами доказана активная эмиссия газа в 2017-2019 гг. [9-11; 27].

Локальные различия схем на рис. 8.2 и 8.4 на ряде участков могут быть обусловлены тем, что по данным ДЗЗ не всегда удается распознать наличие кратеров на дне озер. Это может быть связано с отсутствием кондиционных снимков в общей мозаике для всего полуострова Ямал по причинам частой облачности, ветровой ряби на поверхности водоема, замутнения воды и поглощения света на больших глубинах. Кроме того, различия могут быть вызваны антропогенным фактором.

Полученные результаты подтверждаются данными экспедиционных исследований экспертов из США и Канады [37; 41; 42], в которых обосновывается крупный вклад термокарстовых озер в глобальную эмиссию метана. По их оценкам, в Циркумарктическом регионе около половины подземного органического углерода сосредоточено в районах термокарстовых ландшафтов, составляющих около 20% территории развития ММП (около 3,6 млн км²) [37]. Северная часть Западно-Сибирской низменности, включая полуостров Ямал, Северный склон Аляски и долину реки Маккензи, отнесена к арктическим территориям с «очень высоким» (60-100%) уровнем развития термокарстового ландшафта (thermokarst landscapes) и бореальных болот (boreal peatland). По результатам экспедиционных исследований [41] около 95% эмиссии метана из термокарстовых озер на севере Якутии около реки Колымы происходит в виде всплывания пузырей газа (ebullition/bubbling), нередко формирующего картину «кипения» воды. При этом объем эмиссии озерного метана в данном регионе составляет около 3,8 Тг в год (3,8 млн т, или 5,3 млрд м³ в год). Экстраполяция измеренных потоков по 16 районам Циркумарктического региона к северу от широты 45° свидетельствует, что термокарстовые озера эмитируют в атмосферу от 13,7 до 34,7 млн т в год (19,1-48,3 млрд м³ в год) [42]. Согласно обновленным данным Международного энергетического агентства IEA (International Energy Agency) глобальная эмиссия метана оценивается в 570 млн т (795 млрд м³), включая около 40% из природных источников и 60% из антропогенных [36]. С учетом этих данных доля газа термокарстовых озер составляет 3,3-8,5% общей эмиссии, или 8,25-21,25% эмиссии из природных источников.

Антропогенные выбросы метана и других газов

На рис. 8.4 наблюдается значительная аномалия концентрации метана в пределах практически всего разрабатываемого Новопортовского месторождения, на котором в 2019 г. сжигались большие объемы попутного нефтяного газа и обнаружено всего одно ТОКВГ. Эта аномалия, видимо, обусловлена не эмиссией из ТОКВГ, а техногенными утечками метана. Подобная картина наблюдается в южной части разрабатываемого Бованенковского месторождения, где расположена основная часть инфраструктуры промысла. В районах расположения компрессорных станций магистрального газопровода высокого давления (120 атм) Бованенково -- Ухта диаметром 1420 мм на двух противоположных берегах Байдарацкой губы (положение наземного и подводного газопровода показано на рис. 8) ТОКВГ не обнаружены, однако на рис. 8.4 видны четкие аномалии содержания метана. Это также может свидетельствовать об их техногенных причинах.

Исследования устьев многих старых и действующих скважин на месторождениях углеводородов и подземных хранилищах газа во многих регионах, включая Арктику, показывают значительные утечки в атмосферу газа преимущественно метанового состава. Из-за деградации ММП в приустьевой зоне скважин часто формируются провалы поверхностного грунта и наблюдается выделение пузырей газа [1; 2]. Во многих случаях изотопный состав углерода метана и наличие примесей этана, пропана и других газов подтверждают их глубинный (термогенный) генезис [1; 2; 11; 18; 26; 27; 29].

Особенно велика эмиссия газа в старых районах добычи нефти, так как первоначально в XIX в. скважины бурились без обсадных колонн или за 100-150 лет имеющиеся колонны подверглись сильной коррозии. Мы неоднократно отмечали, что за счет заколонных и межколонных перетоков, возникающих из-за низкого качества строительства скважин, в верхней части разреза «над многими месторождениями сформировались крупные техногенные залежи, угрожающие экосистемам осваиваемых регионов и экономической безопасности страны» [2; 11; 21]. Газ из этих приповерхностных залежей находит субвертикальные каналы миграции и проникает в гидросферу и атмосферу в виде небольших струй (сипов) или приводит к мощным пневматическим выбросам, при этом он нередко самовоспламеняется и взрывается [2-11; 18; 26; 27]. Ранее авторами была доказана продолжающаяся эмиссия газа на ряде месторождений (Кумжинском, Бованенковском и др.) в местах катастрофических выбросов газа при бурении скважин во времена СССР, которая четко видна на данных ДЗЗ [4; 11; 18; 27].

Техногенные выбросы в атмосферу газа с устьев скважин трудно оценить, и в настоящее время они не учитываются ни в каких кадастрах выбросов газа. Однако примерные оценки для штата Пенсильвания [34] показали, что они достигают 4-7% общей эмиссии антропогенного метана. Очень высокая техногенная эмиссия газа также зафиксирована в районах добычи сланцевых нефти и газа.

Подобная ситуация имеет место и на угольных месторождениях, где проводится постоянная принудительная вентиляция шахт и лишь небольшая часть угольного метана утилизируется (например, используется для выработки электроэнергии) [11]. Отметим, что в Китае, являющемся мировым лидером по добыче угля, в последние два десятилетия действовало по разным данным от 10 до 16 тыс. шахт, при этом эмиссия угольного метана в 2012 г. была оценена разными экспертами в диапазоне 14-28 Тг в год (14-28 млн т, или 19,5-39,1 млрд м³ в год) -- более 60% мировой эмиссии угольного метана при долях в мировых добыче и потреблении около 48% и 50,5-50,7% [39].

27 декабря 2019 г. исполнилось 50 лет со дня начала разработки месторождений углеводородов в Арктике, что ознаменовалось официальным принятием в эксплуатацию газопровода протяженностью 263 км, проложенного от Мессояхского месторождения в Норильск и на Норильский горно-металлургический комбинат (ныне ПАО «ГМК «Норникель»). С начала 1970-х годов для электрического и теплового снабжения на смену углю пришел газ, норильские шахты и разрезы были законсервированы, что позволило значительно сократить техногенную эмиссию парниковых газов в Арктике. Однако техногенные выбросы газа на многих предприятиях в Арктике продолжаются, и мы находимся лишь в начале пути к их сокращению.

Заключение

В результате проведенного анализа измерений концентрации метана спектрометром TROPOMI (спутник Sentinel-5P ESA) в Циркумарктическом регионе выявлены аномалии в различных частях АЗРФ и дано обоснование причин их образования. Весьма вероятно, что самая сильная аномалия на севере Сибирской платформы, обрамляющая западную и северную периферии Анабарской антеклизы, обусловлена выветриванием газа через эродированные поверхности трещиноватых кембрийских доломитов и известняков. При этом газ мог мигрировать в субвертикальном направлении из глубин кембрийских и докембрийских отложений или попасть в зону выветривания при субгоризонтальной миграции из прилегающих палеозойских регионально угленосных отложений Тунгусского мегабассейна.

По данным ДЗЗ, на полуострове Ямал впервые выявлено 1667 термокарстовых озер и 1860 обособленных зон с кратерами выбросов газа на дне. Построены картографическая схема плотности их распространения и детализированная схема условного риска мощных выбросов газа (версия 2020 г.). Установлена однозначная связь зон повышенной концентрации метана в атмосфере с зонами наибольшей плотности распространения термокарстовых озер с кратерами выбросов газа.

Ряд локальных аномалий концентрации метана в атмосфере над полуостровом Ямал, видимо, обусловлен повышенной техногенной эмиссией метана в зонах активной нефтегазодобычи и транспортировки газа. Однако техногенные аномалии по уровню соизмеримы с природными, создаваемыми в зонах дегазации термокарстовых озер с кратерами.

Данные спектрометра TROPOMI представляют большое значение для геоэкологического мониторинга обстановки в труднодоступных регионах Арктики. Причины образования крупных по размерам аномалий концентрации метана имеют геологическое обоснование, а генезис отдельных локальных аномалий имеет техногенный характер. Вместе с тем не вызывает сомнений необходимость дальнейшей валидации получаемых значений для разнообразных геологических условий суши и акваторий Арктики, в которых существуют значительные изменения альбедо, как в летнее, так и в зимнее время.

метан арктический эмиссия

Post scriptum

На памятнике академику В.И. Вернадскому (1863-1945) высечена оптимистичная эпитафия «Мы живем в замечательное время, когда человек становится геологической силой, меняющей лик нашей планеты». Наряду с отдельными положительными фактами воздействия человека на природу, к сожалению, мы имеем широкомасштабные негативные последствия, многие из которых устранить фактически невозможно. Объемы добычи горючих ископаемых продолжают расти. Растут и объемы эмиссии парниковых газов. Судя по всему, мир действительно вступил в эпоху антропоцена. На основе документально подтвержденного небывало быстрого роста утраты биоразнообразия на Земле ряд авторитетных ученых считает, что наступила эпоха очередного массового вымирания [51; 52].

Литература

1. Аветов Н.Р., Краснова Е.А., Якушев В.С. Некоторые особенности приустьевых газопроявлений из интервала криолитозоны на территории Ямбургского нефтегазоконденсатного месторождения // Газовая пром-сть. -- 2017 -- № 8. -- С. 44--47.

2. Богоявленский В.И. Арктика и Мировой океан: современное состояние, перспективы и проблемы освоения ресурсов углеводородов: Монография // Тр. Вольного экон. о-ва. -- 2014. -- Т. 182, № 3. -- С. 12--175.

3. Богоявленский В. И. Угроза катастрофических выбросов газа из криолитозоны Арктики. Воронки Ямала // Бурение и нефть. -- 2014. -- № 9. -- С. 13--18.

4. Богоявленский В.И. Угроза катастрофических выбросов газа из криолитозоны Арктики. Воронки Ямала. -- Ч. 2 // Бурение и нефть. -- 2014. -- № 10. -- с. 4--8.

5. Богоявленский В.И., Богоявленский И.В., Богоявленская О.В., Никонов Р А. Перспективы нефтегазоносности седиментационных бассейнов и фундамента Циркумарктического региона // Геология нефти и газа. -- 2017. -- № 5. -- С. 5--20.

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

7. Богоявленский В.И., Сизов О.С., Богоявленский И.В., Никонов Р. А. Технологии дистанционного выявления и мониторинга дегазации Земли в Арктике: полуостров Ямал, озеро Нейто // Арктика: экология и экономика. -- 2018. -- № 2 (30). -- С. 83--93.

8. Богоявленский В.И., Богоявленский И.В. Природные и техногенные угрозы при поиске, разведке и разработке месторождений углеводородов в Арктике // Минер. ресурсы России. Экономика и управление. -- 2018. -- № 2. -- С. 60-70.

9. Богоявленский В. И., Сизов О. С., Мажаров А. В. и др. Дегазация Земли в Арктике: дистанционные и экспедиционные исследования катастрофического Сеяхинского выброса газа на полуострове Ямал // Арктика: экология и экономика. -- 2019. -- № 1 (33). -- С. 88--105.

10. Богоявленский В.И., Сизов О.С., Богоявленский И.В. и др. Дегазация Земли в Арктике: комплексные исследования распространения бугров пучения и термокарстовых озер с кратерами выбросов газа на полуострове Ямал // Арктика: экология и экономика. -- 2019. -- № 4 (36). -- С. 52--68.

11. Богоявленский В. И. Природные и техногенные угрозы при освоении месторождений горючих ископаемых в криолитосфере Земли // Горная пром- сть. -- 2020. -- 1 (149). -- С. 97--118.

12. Баду Ю.Б. Криогенная толща газоносных структур Ямала. О влиянии газовых залежей на формирование и развитие криогенной толщи. -- М.: Науч. мир, 2018. -- 232 с.

13. Бондур В.Г., Кузнецова Т.В. Выявление газовых сипов в акваториях арктических морей с использованием данных дистанционного зондирования // Исследование Земли из космоса. -- 2015. -- № 4. -- с. 30--43.

14. Власов А. Н., Хименков А. Н., Волков-Богородский Д. Б., Левин Ю. К. Природные взрывные процессы в криолитозоне // Наука и технол. разработки. -- 2017. -- Т. 96, № 3. -- С. 41--56.

15. Геокриология СССР. Средняя Сибирь / Под ред. Э.Д. Ершова. -- М., 1989. -- 414 с.

16. Кругликов Н.М., Кузин И.Л. Выходы глубинного газа на Уренгойском месторождении // Структурная геоморфология и неотектоника Западной Сибири в связи с нефтегазоносностью. -- Тюмень, 1973. -- С. 96-106. -- (Тр. ЗапСибНИГНИ; вып. 3).

17. Кузин И.Л. О природе аномальных озер -- показателей углеводородов в глубоких горизонтах осадочного чехла. Проблемы оценки новых зон нефтегазонакопления в основных продуктивных толщах Западной Сибири. -- СПб.: ВНИГРИ, 1992. -- С. 129--137.

18. Лаверов Н.П., Богоявленский В.И., Богоявленский И.В. Фундаментальные аспекты рационального освоения ресурсов нефти и газа Арктики и шельфа России: стратегия, перспективы и проблемы // Арктика: экология и экономика. -- 2016. -- № 2 (22). -- С. 4--13.

19. Мельников Д.В. Применение данных OMI/Aura для задач мониторинга извержений вулканов Камчатки // Соврем. проблемы дистанц. зондирования Земли из космоса. -- 2008. -- Т. 5, № 1. -- С. 371--375.

20. Осипов В.И. Опасные природные процессы -- стратегические риски России. -- М.: РБОФ «Знание» им. С. И. Вавилова, 2009. -- Вып. 15. -- 40 с.

21. Указ Президента РФ «О сокращении выбросов парниковых газов» от 30 сентября 2013 г. № 752.

22. Семёнов С.М., Говор И.Л., Уварова Н.Е. и др. Роль метана в изменении климата / Под ред. д-ра хим. наук, проф. А.Г. Ишкова. -- М.: ИГКЭ, 2018. -- 106 с.

23. Сергиенко В.И., Лобковский Л.И., Семилетов И.П. и др. Деградация подводной мерзлоты и разрушение гидратов шельфа морей Восточной Арктики как возможная причина «метановой катастрофы»: некоторые результаты комплексных исследований 2011 года // Докл. Акад. наук. -- 2012. -- Т. 446, № 3. -- С. 330--335.

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

25. Andreassen K., Hubbard A., Winsborrow M. et al. Massive blow-out craters formed by hydrate-controlled methane expulsion from the Arctic seafloor. Science, 356, 2017, 18 p. DOI: 10.1126/science.aal4500.

26. Bogoyavlensky V. Gas Blowouts on the Yamal and Gydan Peninsulas. GeoExPro, [London], 2015, vol. 12, no. 5, Oct., p. 74--78.

27. Bogoyavlensky V., Bogoyavlensky I., Nikonov R., Kishankov A. Complex of Geophysical Studies of the Seyakha Catastrophic Gas Blowout Crater on the Yamal Peninsula, Russian Arctic. Geosciences, 2020, 10, 215. 22 p.

28. Chuvilin E., Sokolova N., Davletshina D. et al. Conceptual Models of Gas Accumulation in the Shallow Permafrost of Northern West Siberia and Conditions for Explosive Gas Emissions. Geosciences, 2020, 10 (5), 195, pp. 1--13.

29. Chuvilin E., Stanilovskaya J., Titovsky A. et al. A GasEmission Crater in the Erkuta River Valley, Yamal Peninsula: Characteristics and Potential Formation Model. Geosciences, 2020, 10, 170, pp. 1--16.