Электромагнитное зондирование как метод картирования вечной мерзлоты в морях
09.06.2023
Исследователи из России подобрали оптимальный подход для составления карт отложений вечной мерзлоты, скрытых на шельфе Восточно-Сибирского моря и в других прибрежных регионах Арктики. Применение этого метода позволит ученым более точно прогнозировать, насколько быстро будут высвобождаться запасы метана, скрытые под вечной мерзлотой, сообщила в четверг пресс-служба МФТИ.
"Для изучения состояния многолетнемерзлых пород коллегами активно применяется методика TDEM. Нам удалось подтвердить эффективность технологии для получения изображений подводной вечной мерзлоты в условиях шельфа Арктики. Это крайне важно для понимания текущего состояния подводной системы "вечная мерзлота - гидрат" и будущих исследований арктических морей", - пояснил старший научный сотрудник МФТИ (Долгопрудный) Дмитрий Алексеев, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Залежи сухопутной и морской вечной мерзлоты скрывают в себе не только останки растений и животных, но и огромные запасы углеводородов, в том числе и в виде так называемых клатратов. Так ученые называют спрессованные и замороженные газовые гидраты, соединения воды и метана, которые остаются стабильными при низких температурах, высоком давлении или при их комбинации.
Запасы клатратов скопились в больших количествах на дне морей Арктики и в прибрежных регионах суши во время эпохи оледенения. Недавно они начали высвобождаться в результате роста температуры и изменений в рельефе местности, связанных с исчезновением ледовой шапки. Это приводит к появлению кратеров на дне океана и в приполярных регионах суши.
Оптимальный подход для картографирования дна
Сейчас ученые активно изучают состояние этих отложений вечной мерзлоты, для чего им нужны новые подходы, позволяющие вести наблюдения за этими прослойками морского грунта на больших масштабах. Алексеев и его коллеги выяснили, что для подобных замеров подходит методика TDEM, которая широко применяется в геологии для изучения структуры и свойств приповерхностных отложений пород на суше и в морях.
Как правило, для проведения подобных замеров геологи размещают над изучаемым участком суши или моря набор из антенн и катушек, через которые периодически пропускается электрический ток. Это порождает ответные электромагнитные колебания в отложениях пород, характер которых зависит от их устройства, состава и структуры, что позволяет составлять трехмерные карты недр на глубине от нескольких десятков сантиметров до нескольких сотен метров.
Проведенные российскими исследователями расчеты указали на то, что методика TDEM хорошо подходит для изучения отложений морской вечной мерзлоты, расположенных на глубине до 20 метров от поверхности моря. Как объясняют ученые, подобное ограничение связано с тем, что соленая морская вода хорошо проводит ток, что маскирует сигналы, вырабатываемые внутри отложений вечной мерзлоты в ответ на импульсы электричества, проходящие через наблюдательный прибор.
По словам Алексеева и его коллег, это не является проблемой для мелководных прибрежных регионов Восточно-Сибирского моря, где, предположительно, сосредоточено около 70% запасов морской вечной мерзлоты. Это позволяет использовать методику TDEM для составления точных карт распределения ее залежей по данному региону Арктики, подытожили ученые.
В состав научного коллектива вошли исследователи Московского физико-технического института (МФТИ) совместно с коллегами из Томского государственного университета, Тихоокеанского океанологического института им. В. И. Ильичева ДВО РАН, Института океанологии им. Ширшова РАН, МГУ им. М. В. Ломоносова, а также Института физики Земли им. Шмидта РАН и Института динамики геосфер им. Садовского РАН оценили эффективность электромагнитного зондирования, применяемого для картирования вечной мерзлоты на Восточно-Сибирском арктическом шельфе. Результаты работы опубликованы в журнале Geosciences.
Источник: ТАСС
Залежи сухопутной и морской вечной мерзлоты скрывают в себе не только останки растений и животных, но и огромные запасы углеводородов, в том числе и в виде так называемых клатратов. Так ученые называют спрессованные и замороженные газовые гидраты, соединения воды и метана, которые остаются стабильными при низких температурах, высоком давлении или при их комбинации.
Запасы клатратов скопились в больших количествах на дне морей Арктики и в прибрежных регионах суши во время эпохи оледенения. Недавно они начали высвобождаться в результате роста температуры и изменений в рельефе местности, связанных с исчезновением ледовой шапки. Это приводит к появлению кратеров на дне океана и в приполярных регионах суши.
Оптимальный подход для картографирования дна
Сейчас ученые активно изучают состояние этих отложений вечной мерзлоты, для чего им нужны новые подходы, позволяющие вести наблюдения за этими прослойками морского грунта на больших масштабах. Алексеев и его коллеги выяснили, что для подобных замеров подходит методика TDEM, которая широко применяется в геологии для изучения структуры и свойств приповерхностных отложений пород на суше и в морях.
Как правило, для проведения подобных замеров геологи размещают над изучаемым участком суши или моря набор из антенн и катушек, через которые периодически пропускается электрический ток. Это порождает ответные электромагнитные колебания в отложениях пород, характер которых зависит от их устройства, состава и структуры, что позволяет составлять трехмерные карты недр на глубине от нескольких десятков сантиметров до нескольких сотен метров.
Проведенные российскими исследователями расчеты указали на то, что методика TDEM хорошо подходит для изучения отложений морской вечной мерзлоты, расположенных на глубине до 20 метров от поверхности моря. Как объясняют ученые, подобное ограничение связано с тем, что соленая морская вода хорошо проводит ток, что маскирует сигналы, вырабатываемые внутри отложений вечной мерзлоты в ответ на импульсы электричества, проходящие через наблюдательный прибор.
По словам Алексеева и его коллег, это не является проблемой для мелководных прибрежных регионов Восточно-Сибирского моря, где, предположительно, сосредоточено около 70% запасов морской вечной мерзлоты. Это позволяет использовать методику TDEM для составления точных карт распределения ее залежей по данному региону Арктики, подытожили ученые.
В состав научного коллектива вошли исследователи Московского физико-технического института (МФТИ) совместно с коллегами из Томского государственного университета, Тихоокеанского океанологического института им. В. И. Ильичева ДВО РАН, Института океанологии им. Ширшова РАН, МГУ им. М. В. Ломоносова, а также Института физики Земли им. Шмидта РАН и Института динамики геосфер им. Садовского РАН оценили эффективность электромагнитного зондирования, применяемого для картирования вечной мерзлоты на Восточно-Сибирском арктическом шельфе. Результаты работы опубликованы в журнале Geosciences.
Источник: ТАСС