КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 25-17-00334

НазваниеСедиментация и ранний диагенез в арктических морях Евразии в районах современной разгрузки метансодержащих флюидов

Руководитель Кравчишина Марина Даниловна, Кандидат геолого-минералогических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук , г Москва

Конкурс №104 - Конкурс 2025 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-516 - Процессы современного осадконакопления, рассеянное осадочное вещество

Ключевые слова седиментогенез, диагенез, флюиды, климатические изменения, метан, холодные сипы, гидротермальные процессы, аутигенное минералообразование, стабильные изотопы, минеральные индикаторы, корки, конкреции, биогеохимия

Код ГРНТИ37.25.00

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Последнее десятилетие стало самым теплым на Земле за всю историю наблюдений. В Арктике потепление протекает в 2–3 раза быстрее и привело к сокращению сезонного ледяного покрова, многолетних льдов и таянию ледников суши на архипелагах. Усиление влияния Северо-Атлантического течения в Северном Ледовитом океане привело к увеличению переноса тепла в полярную область. Переход к новому состоянию климата Арктики назван атлантификацией. Влияние этих процессов на геосистемы многозначно и нелинейно. Доказана ведущая роль океана в многодекадной изменчивости климата. Требуется исследование механизмов формирования внутренней изменчивости океана. Недостаточно наблюдений для прогноза поведения арктических геосистем при климатических сдвигах. Процессы седиментации и раннего диагенеза тесно связаны с изменением климата. Метан, заключенный в осадках, уязвим к изменению климата. Океан может стать источником эмиссии метана в атмосферу. Активность флюидов контролируется климатическими и тектоническими процессами. Арктические моря Евразии могут быть источником эмиссии метана разного происхождения. Микробный метан связан с процессами диагенеза в осадках и деградирующих мерзлых породах. Метан может образовываться в результате диссоциации газогидратов из многолетнемерзлых пород. Термогенный метан поступает из газовых резервуаров, образующихся в результате термического разложения органического вещества (катагенеза) и обычно связан с залежами углеводородов (УВ). Чаще встречается метан смешанного генезиса: термогенный метан при движении в разломных зонах захватывает микробный из осадков. Абиогенный метан образуется в толще океанической коры и характерен для срединно-океанических хребтов с гидротермальной активностью. Низкотемпературные гидротермальные растворы могут обогащаться микробным метаном вследствие метаногенеза в осадках. Роль диагенеза в гидротермальной минерализации слабо изучена и может иметь более широкое распространение, чем считалось ранее. Арктические моря характеризуются широким распространением районов разгрузки флюидов: скопление крупных залежей УВ, наличие холодных метановых сипов и других признаков дегазации осадков (кратеры, покмарки, пинго и диффузия в проницаемых осадочных толщах). Для нефтегазоносных провинций шельфа характерна активная дегазация недр, где высота газовых труб может достигать нескольких километров. Для флюидов гидротермальных полей хребта Мона типична умеренная концентрация метана. Аутигенные минералы, образующиеся в процессах диагенеза, являются маркерами источников поступления растворов и газов в осадки. Так, метанпроизводные карбонаты следует рассматривать как носители информации о долговременной эволюции потока флюида. Метан выделяется из осадка в атмосферу с небольшой скоростью и имеет более короткое время жизни, чем диоксид углерода, однако, его влияние на парниковый эффект в 105 раз выше. После короткого периода стабилизации эмиссии метана в атмосферу до 2000 г., в последнее десятилетие выброс метана увеличился с небывалой скоростью. Роль морей Арктики, испытывающих быстрый климатический сдвиг с 2000-х гг., в эмиссии климатически активных газов – один из остро дискуссионных вопросов современности. Цель проекта – исследование роли современной разгрузки метана в процессах седиментации и раннего диагенеза, которые происходят на фоне беспрецедентного потепления в Арктике. Ранее такого рода направленных исследований не проводилось. Ключевые направления работ: изучение условий и процессов седиментации с оценкой концентрации метана в осадочной толще, зоне вода–осадок и водной толще; изучение аутигенных минералов и иловых вод, образующихся в процессах раннего диагенеза; изучение особенностей разгрузки флюидов, их газового состава и источников при различных типах дегазации. В работе используются материалы, полученные в морях Норвежском, Баренцевом, Печорском, Карском и Лаптевых в 2015–2024 гг., а также запланирован сбор новых проб в экспедициях на основе многолетнего опыта геосистемных исследований в Арктике.

Ожидаемые результаты
В проекте исследуется роль современной разгрузки метана на процессы седиментации и раннего диагенеза, которые происходят на фоне беспрецедентного потепления в Арктике. Ранее такого рода направленных исследований не проводилось. Процессы осадкообразования в районах разгрузки метансодержащих флюидов в Арктике еще слабо изучены, особенно в морях Российской части Арктики по сравнению с норвежской частью Баренцева моря и Норвежским морем. Наши исследования в районах современной разгрузки метана включают три основных направления: 1) изучение условий и процессов седиментации с оценкой концентрации метана в системе осадочная толща – пограничная зона раздела фаз вода–осадок – водная толща; 2) изучение процессов раннего диагенеза и осадконакопления, которые происходят с образованием иловых вод и аутигенных минералов; 3) изучение особенностей разгрузки метансодержащих флюидов, их газового состава, источников и процессов формирования различных форм рельефа, связанных с дегазацией осадков на дне (например, сипы, пинго, кратеры и др.). Исследования хорошо согласуются с рядом задач Десятилетия наук об океане ООН, включая изучение понимания взаимодействия океана и климата и совершенствование глобальной системы наблюдений за океаном для мониторинга состояния экосистем. Исследования будут проводиться на основе материалов, полученных коллективом проекта в арктических экспедициях в 2015–2024 годы в Норвежско-Гренландском бассейне, Баренцевом море, Карском море и море Лаптевых, а также новых проб, которые будут собраны в ходе морских экспедиционных исследований в 2025–2027 годах. При реализации проекта будут использованы традиционные и новые химические, микробиологические и изотопные методы, а также уникальный опыт геосистемных морских исследований в арктических морях. Арктические моря Евразии характеризуются широким распространением районов современной разгрузки метансодержащих флюидов – это скопление крупных залежей углеводородов, наличие протяженных зон струйно-пузырьковой разгрузки метана на дне (холодных метановых сипов) и других признаков дегазации осадков: кратеры, образованные залповыми выбросами метана, покмарки (англ. pockmark) – блюдцеобразные понижения в рельефе, бугры пучения (якут. булгуннях, англ. pingo), диффузия растворенного метана в проницаемых осадочных толщах (Judd, Hovland, 2007), которые в той или иной степени обусловлены деградацией многолетнемерзлых пород шельфа. Для морских нефтегазоносных провинций шельфа, в целом, характерна активная дегазация недр, где высота «газовых труб» (англ. gas pipes) – каналов вертикальной миграции через верхнюю часть разреза осадочной толщи над нефтегазоматеринскими породами может достигать нескольких километров (Суслова и др., 2020). Гидротермальные флюиды полей хребта Мона характеризуются умеренной и низкой концентрацией растворенных метана (абиогенного) и водорода и, наоборот, высокой концентрацией углекислого газа (Stensland, 2013). Было показано (Lanzen et al., 2011), что на гидротермальных полях, где наблюдались диффузные высачивания, гидротермаьные растворы обогащались метаном вследствие активности метаногенных бактерий (метаногенеза), распространенных под поверхностью осадка. Поэтому даже на гидротермальных полях генезис метана может быть смешанным – абиогенным и микробным. Процессы диагенеза и их роль в гидротермальной минерализации и рудообразовании тоже до сих пор еще слабо раскрыты и могут иметь гораздо более широкое распространение в районах выхода низкотемпературных гидротермальных растворов, чем считалось ранее. Процессы седиментации и раннего диагенеза под влиянием поступления метана, с образованием новых восстановленных соединений газов и растворов, а также аутигенных минералов, еще мало изучены в арктических морях. Исследование аутигенных минералов являются надежными маркерами условий осадкообразования и источников поступления растворов и газов в осадки. Например, аутигенные метанпроизводные карбонаты следует рассматривать как потенциальные носители информации о долговременной эволюции потока флюида на метановых сипах. Процессы седиментации и раннего диагенеза в районах современной разгрузки метана еще слабо изучены, не смотря на значительное количество источников метана в арктических морях Евразии и особую актуальность их исследования для мониторинга климатически активных веществ. Несмотря на то, что метан выделяется из осадка в атмосферу с небольшой скоростью и имеет более короткое время жизни, чем диоксид углерода, его влияние на парниковый эффект в 105 раз выше (Shindell et al., 2009). После короткого периода (до 2000 г.) стабилизации эмиссии метана в атмосферу в последнее десятилетие выброс метана увеличился с неожиданно большой скоростью (Nisbet et al., 2014). Роль морей Арктики, испытывающих быстрый климатический сдвиг с середины 2000-х гг., в эмиссии климатически активных газов – один из остро дискуссионных вопросов современности. Новые исследования показали, что метан, заключенный в осадках океана, уязвим к изменению климата, и океан может стать источником природной эмиссии метана в атмосферу. Активность потоков метансодержащих флюидов контролируется региональными процессами, в первую очередь, климатическими и тектоническими. Арктический шельф Евразии может быть источником эмиссии метана – одного из основных парниковых газов, «ответственных» за широко обсуждаемое в последние годы глобальное потепление. Метан в арктических морях может быть различного происхождения: 1) микробный метан, связанный с процессами диагенеза в осадках и деградирующих многолетнемерзлых породах; 2) метан, образующийся в результате диссоциации газовых гидратов, заключенных в многолетнемерзлых породах; 3) термогенный метан, поступающий из газовых резервуаров, образующихся в результате термического разложения органического вещества (катагенеза) и часто связанных с морскими резервуарами углеводородов; 4) абиогенный (или геологический) метан, образующийся в толще океанической коры, и характерный для срединно-океанических хребтов с гидротермальной активностью. Однако чаще всего в арктических осадках встречается метан смешанного генезиса – микробного и термогенного. Поток термогенного метана при движении в разломных зонах захватывает биогенный (микробный) метан из осадочных отложений, “прорываемых” различного рода нарушениями (Леин, Иванов, 2009). Известно (Лисицын, 2014), что с изменением климата на Земле тесно связаны процессы седиментации, а также раннего диагенеза – преобразования органического вещества в Арктике. Влияние явлений сокращения льда и регионального потепления на взаимодействующие геосферы (гидросфера, атмосфера, литосфера, биосфера и антропосфера) Арктики многозначно и нелинейно. Получены убедительные доказательства (Gulev, Latif, 2015) ведущей роли океана в многодекадной изменчивости климата Земли. Требуется детальное исследование механизмов формирования внутренней изменчивости океана. Все еще недостаточно знаний и наблюдений, чтобы предсказывать поведение высокоширотных геосистем при климатических сдвигах. Уникальным этот проект делают не только географические объекты, которые ранее не были прицельно исследованы с этой точки зрения, но также новые идеи, гипотезы и подходы к изучению вещества и процессов. Данный проект – это первая попытка проведения целенаправленных исследований процессов седиментации и раннего диагенеза в арктических морях Евразии под влиянием разгрузки метансодержащих флюидов. Предполагаемые результаты полностью соответствуют мировому уровню исследований и даже превосходят их, поскольку ранее такого рода сопряженных направленных исследований не проводилось. Возможности практического применения ожидаемых результатов проекта могут заключаться в формирования научных и технологических заделов, а именно: 1) новые знания, полученные в ходе реализации проекта, позволят расширить наши представления о процессах рудообразования в океане и как следствие могут быть полезны при поиске и разведке рудных месторождений, а также при оценке металлогенетического потенциала изученных территорий; 2) данные, полученные в рамках проекта, могут оказаться полезными при разработке способов предотвращения загрязнения морской среды в Арктике ввиду растущей антропогенной нагрузки на морские акватории вследствие глобального потепления климата; 3) данные о потоках флюида на метановых сипах позволят судить о вкладе парниковых газов в климатические измерения в Арктике, что важно для развития инфраструктуры и социальной сферы в регионе. Фундаментальные исследования на арктическом шельфе, включая акватории субаквальной криолитозоны и очаги флюидной разгрузки, в рамках заявленного проекта внесут вклад в решение важнейших задач национальной климатической политики и достижение глобальных целей климатического регулирования, а также в реализацию программы устойчивого (в том числе зелёного) развития.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---