Российские ученые из Тихоокеанского океанологического института провели масштабное исследование донных отложений в Восточно-Сибирском море и прилегающей части Северного Ледовитого океана. Они изучили пробы грунта, поднятые с морского дна, и обнаружили там целый «коктейль» из природных газов: метан, его более тяжелые родственники (этан, пропан, бутан), водород, гелий, сероводород, угарный и углекислый газ, а также аргон, кислород и азот. Концентрации этих газов сильно разнятся — от ничтожных следов до значений, которые в десятки раз превышают фоновые показатели для арктических морей.
Особый интерес представляет происхождение этих газов. Анализ изотопного состава углерода в метане, этане и углекислом газе показал, что они имеют смешанную природу. Часть газов образовалась на месте, в самих донных осадках, в результате разложения органики (так называемые сингенетические газы). Другая, и судя по всему, более значительная часть, мигрировала снизу, из более глубоких и древних отложений, поднимаясь по разломам и трещинам в земной коре (эпигенетические газы). Именно поэтому в некоторых районах концентрации метана и его гомологов в сотни раз превышают обычные значения.
Ученые составили подробные карты распределения газов. Выяснилось, что их скопления образуют несколько крупных аномальных зон. Самые впечатляющие «газовые поля» приурочены к Анисинскому и Новосибирскому прогибам, а также к зонам тектонических нарушений и структурам так называемого сквозного дробления. Здесь концентрации метана достигают 0,17 см³/кг, а суммарное содержание тяжелых углеводородов — 0,035 см³/кг. Для сравнения, порог аномальности для арктических морей составляет всего 0,05 и 0,001 см³/кг соответственно. То есть превышение достигает 3,5 и 35 раз. Также мощные аномалии зафиксированы в юго-восточной и западной частях впадины Подводников и на южном склоне хребта Ломоносова.
Помимо углеводородов, исследователи отметили высокие концентрации водорода и гелия. Водород в основном имеет глубинное происхождение, но частично образуется и в верхних слоях осадков благодаря жизнедеятельности микроорганизмов. Гелий — типичный радиогенный газ, продукт распада радиоактивных элементов в недрах. Его максимальные концентрации (до 0,2 см³/кг) приурочены к перспективным нефтегазоносным площадям Анисинского и Новосибирского прогибов. Угарный газ и сероводород встречаются в меньших количествах, но их присутствие указывает на активные биохимические процессы и восстановительную среду в осадках.
Все эти газовые аномалии не случайны. Они контролируются сложным взаимодействием геологических факторов. Среди главных — состав и насыщенность органическим веществом донных и подстилающих пород, наличие угленосных и нефтегазоносных толщ, разломная тектоника, магматизм, сейсмическая активность, а также глубина залегания осадков и мерзлотные условия. Например, зоны тектономагматической активизации на поднятии Лонга и Восточно-Лаптевском поднятии являются не только путями миграции газов, но и источниками глубинного тепла, которое дополнительно разогревает осадки и ускоряет образование газов.
Температурный режим осадков тоже играет важную роль. На большей части континентальной окраины температуры отрицательные или близки к нулю, что связано с суровыми арктическими условиями и подводной мерзлотой. Однако в глубоководных районах, где ощущается влияние теплых атлантических и тихоокеанских течений, температуры повышаются до +2 °C. Это создает контрастные условия для газообразования и миграции.
Полученные данные имеют не только научное, но и практическое значение. Они помогают понять, как формируются и распределяются природные газы в арктических морях, что важно для оценки нефтегазового потенциала региона и прогноза возможных выбросов метана — мощного парникового газа. Кроме того, исследование вносит вклад в изучение глобального углеродного цикла и климатических изменений в Арктике. Ученые подчеркивают, что дальнейшие работы в этом труднодоступном районе необходимы для более точного понимания всех процессов, происходящих в недрах Северного Ледовитого океана.
Исследование опубликовано в журнале «Тихоокеанская геология»
Изображение на обложке: разработано Magnific