Cráter de Yamal

cráter de Yamal

Arriba: 2015, abajo: montículo abultado y cráter formado después de la explosión
Características
Diámetro0,02 kilometros
Tipo decráter de expulsión de gas 
mayor profundidad52 metros
Ubicación
69°58′16″ N sh. 68°22′13″ E Ej.
País
El tema de la Federación RusaYaNAO
Árearegión de Yamal
punto rojocráter de Yamal

El cráter Yamal  es una depresión redondeada en la superficie terrestre con un diámetro de 20 m y una profundidad de más de 50 m, formada en el período comprendido entre el otoño de 2013 y la primavera de 2014 en la parte central de la península de Yamal . Alrededor del embudo hay un parapeto hecho de rocas desechadas. El embudo recién formado se llenó rápidamente de agua y para el otoño de 2016 se había convertido en un lago [1] .

Inicialmente, se propusieron varias hipótesis sobre su origen, desde pruebas militares hasta la caída de un meteorito [2] . Posteriormente, en el curso de la investigación científica, la mayoría de los científicos llegaron a la conclusión de que el cráter se formó como resultado de la llamada eyección de gas, una explosión subterránea de hidratos de gas derretidos con una eyección a la superficie de la masa rocosa suprayacente . 1] .

Ubicación geográfica

El cráter está ubicado entre la costa del mar de Kara y el valle del río Morda-Yakha , 30 km al sur del campo de gas de Bovanenkovo ​​y 4 km al oeste del gasoducto Bovanenkovo-Ukhta . Se encuentra en el territorio llano de la tundra en la cuenca del río Myarongyakha (un afluente del río Morda-Yakha), diseccionado por lagos y arroyos [3] [1] . En esta zona, el permafrost está muy extendido , con una temperatura media anual de hasta -7 °C y una profundidad de descongelación estacional de hasta 1 metro. Las rocas madre contienen marga arenosa , arcilla y turba , así como cantidades significativas de hielo, a menudo concentrado en lentes de hielo [4] .

Historia de la formación del cráter

En fotografías de archivo del espacio , se ve un montículo en el sitio de formación de un embudo. En el curso de estudios dendrocronológicos de arbustos preservados, resultó que el montículo había estado creciendo durante al menos 66 años [5] . La base del montículo tenía entre 45 y 58 metros de ancho y entre 5 y 6 metros de alto. Su cima estaba cubierta de montículos con vegetación herbácea, ya lo largo del pie crecían arbustos de sauces [3] [5] . El tiempo de formación del embudo se determinó a partir de una serie de imágenes desde el espacio de varios detalles, pero los datos obtenidos fueron ambiguos: algunos investigadores creen que el embudo se formó en octubre de 2013 [3] , mientras que otros creen que la erupción es más probable . entre el 21 de febrero y el 3 de abril de 2014 [6] [7] .

Aparentemente, en la estación cálida de 2014, comenzó a formarse un lago en el cráter, reabastecido con agua derretida y material de derrumbe de paredes, a fines de 2014, la profundidad del embudo hasta el borde del agua disminuyó a 25,5 m.45-55 my bancos empinados de 6 m de altura [8] , y para el otoño de 2016 el agua llenó completamente el embudo [1] .

Edificio

El embudo está ubicado en el área de distribución de la terraza IV de la génesis costero-marina y marina, que forma las superficies de la cuenca 42-48 m sobre el nivel del mar. La sección de la terraza está compuesta por depósitos del Cuaternario Superior de la Formación Kazantsevskaya. La superficie de la terraza está dividida por valles fluviales ligeramente incisos, en los tramos superiores de los afluentes hay numerosas cuencas termokarst de lagos drenados ( khasyreev ). En los tramos superiores de uno de los pequeños arroyos hay un pequeño khasyrey con una altura de 19 a 22 m sobre el nivel del mar, en cuya superficie está confinado el embudo de Yamal [3] . De acuerdo al análisis de geomorfología, imágenes satelitales [9] y estudios geofísicos [10] , se establecieron indicios de la presencia de dos fallas discontinuas con desplazamientos verticales y horizontales, en cuya intersección se ubica el cráter Yamal.

Morfología del embudo

La parte superior del cráter es una superficie inclinada en forma de embudo, que se estrecha hacia abajo, la llamada "campana". Su diámetro exterior alcanzó los 25–29 my la profundidad de desarrollo fue de 8 m En la parte inferior, el embudo pasa a una sección cilíndrica del embudo, con paredes subverticales. Su forma es de planta elíptica, el semieje menor es de 14 m y el semieje mayor de 20 m Durante la primera expedición, las estimaciones de la profundidad observada del borde del agua en el lago en el fondo del embudo excedieron 50 m de la superficie terrestre. La superficie interior de las paredes del cilindro está complicada por una gruta extensa y poco profunda en la parte inferior de la pared noreste. Para noviembre de 2014, el nivel del agua en el lago interior había subido a 24-26 m desde la superficie. Durante el mismo tiempo, el ancho del embudo aumentó debido al derretimiento y el colapso de las paredes, y las pendientes del embudo se destruyeron más activamente [3] [11] .

Alrededor del embudo hay un " parapeto " con un diámetro de 70-72 m, que es una pila anular de fragmentos expulsados ​​de rocas congeladas de hasta 4,5 m de altura. En el momento de las mediciones, el volumen de roca en el parapeto se redujo en 6 veces debido al derretimiento de rocas ricas en hielo. La masa principal de rocas expulsadas se concentra en el margen norte del embudo [12] . Bloques de rocas congeladas y césped de más de 1 m de diámetro se concentran cerca del cráter, la dispersión de pequeños fragmentos (0,1-0,2 m) de rocas expulsadas alcanza los 180 m [12] [3] [13] .

Estructura geológica

Casi toda la sección de depósitos sueltos, expuesta por un embudo a una profundidad de 50 a 60 m, está representada por hielo masivo y arenas muy heladas y franco arenoso [12] [4] , característico de los depósitos de la terraza aluvial-marina III. , que son sustituidas abajo por arcillas marinas heladas con raras gravas . La única excepción es la capa cercana a la superficie, de unos 2 m de espesor, que consiste en rocas arcillosas arenosas congeladas y descongeladas. Según datos geofísicos, a una profundidad de 60-70 m desde la superficie, se estableció la presencia de una capa con una resistividad eléctrica anómalamente alta a una profundidad de 60-70 m, lo que se interpreta como un reservorio de gas en forma de capa. hidratos sostenidos en plan [14] [10] . En la parte inferior de las paredes del embudo, hay muchas cavernas y grutas identificadas por algunos investigadores [13] con la zona de disociación de hidratos de gas metaestables reliquia. En las muestras de aire tomadas en el fondo del cráter, se observó repetidamente un mayor contenido de metano . Durante una expedición invernal en noviembre de 2014, se encontraron rastros de numerosas emisiones de fluidos gaseosos en el hielo que cubría la parte inferior de las paredes del cráter [13] .

Al principio, las paredes del cráter eran principalmente los restos de un cuerpo en forma de stock de rocas saturadas de gas, compuesto de hielo celular [15] . Se caracterizó por la estratificación subvertical a lo largo de los bordes, conservada en las paredes del cráter, y la presencia de numerosos vacíos en forma de celdas redondeadas que varían en tamaño de 2 a 40 cm, a veces combinados en cadenas verticales, y un amplio desarrollo de deformaciones plásticas y de ruptura. Numerosas celdas pequeñas en estas rocas indican una saturación significativa de rocas con gas precisamente dentro de este stock. De acuerdo con las suposiciones de un equipo de investigadores de Moscú [13] [8] , se formó una reserva de hielo poroso saturada de gas de forma cilíndrica sobre la zona de disociación de hidratos de gas en un depósito de depósito poco profundo como resultado de la presión. migración vertical de fluidos y aumento de la presión del yacimiento. La filtración a presión de fluidos provocó numerosas deformaciones plásticas de las rocas congeladas del stock [16] , como consecuencia de lo cual la zona de desarrollo del hielo celular del stock quedó separada de las rocas huésped por una fisura con arcillas de desplazamiento y fricción [ 4] . Su movimiento ascendente bajo la presión de los hidratos de gas en descomposición, en contacto con la masa rocosa circundante, condujo a la formación de una capa intermedia de contacto de rocas congeladas con capas subverticales y numerosas deformaciones plásticas y discontinuas [13] [16] . En julio de 2015, los restos de un stock con lecho subvertical colapsaron durante el deshielo y el colapso de las paredes del embudo, exponiendo una masa rocosa intacta con lecho subhorizontal [13] .

Investigación científica

El embudo Yamal fue descubierto por la tripulación del escuadrón aéreo Nadym en julio de 2014 [17] . Anteriormente se encontraron embudos similares, pero no llamaron la atención [18] [6] . Sin embargo, esta vez, los informes del hallazgo y la publicación de imágenes de video despertaron el interés mundial. Pocos días después de que el video apareciera en la red y la noticia sobre el inusual embudo se difundiera en los medios rusos y mundiales, la primera expedición de reconocimiento del Instituto de la Criosfera de la Tierra de la SB RAS partió hacia la zona de los hechos. . El 25 de agosto tuvo lugar la segunda expedición de reconocimiento [4] [19] [20] .

Del 13 al 18 de septiembre de 2014, una expedición compleja de IPGG SB RAS y Gazprom-VNIIGAZ llevó a cabo un complejo de trabajos geológicos, geofísicos y geoquímicos en el sumidero de Yamal. Una gran cantidad de trabajo morfométrico permitió compilar un modelo tridimensional del embudo [9] y establecer una reducción significativa en el volumen de rocas expulsadas debido a la fusión, se estudió en detalle la estructura profunda del área utilizando los métodos de tomografía eléctrica y sondeo por la formación del campo en la zona cercana, se realizó radiometría [10] [14] . A principios de octubre, durante varios días, empleados del IPGG SB RAS investigaron la estructura interna del embudo, con mediciones detalladas, estudios geofísicos y muestreo.

También se organizaron otras expediciones científicas. La segunda expedición tuvo lugar en noviembre de 2014. El cráter y el área circundante se cubrieron con una red de perfiles georadar [21] y geoeléctricos [22] . En el verano de 2015 tuvo lugar la cuarta expedición científica de la Academia Rusa de Ciencias [23] . También este año, 2015, basado en datos de sondeo de ecolocalización y GPS, se compiló un modelo tridimensional del fondo del lago recién formado en el sitio del sumidero de Yamal. Para sistematizar los datos sobre embudos de emisión de gases potencialmente peligrosos y previamente formados, se creó el sistema de geoinformación "Ártico y el océano mundial" (GIS "AMO") en el Instituto de Investigación de Petróleo y Gas de la Academia Rusa de Ciencias. Posteriormente, se agregó a este SIG información sobre 20 mil filtraciones de petróleo y gas [24] [25] .

Hipótesis de formación

Ya en el primer año de investigación científica, los científicos abandonaron todas las versiones de la formación del cráter Yamal por causas externas; según los datos obtenidos, la formación del cráter está asociada con procesos cercanos a la superficie en el permafrost, lo que condujo a la expulsión de un poderoso estrato rocoso a la superficie. La mayoría de los científicos atribuyen la formación de cráteres a la concentración de fluidos gaseosos en la parte superior de la sección. La fuente de los fluidos de gas sigue siendo discutible: puede ser de naturaleza profunda, migrar a la superficie o formarse durante la disociación masiva de los hidratos de gas del yacimiento en yacimientos poco profundos. Los modelos físicos y químicos de los procesos de formación de embudos aún no pueden reproducir la formación de embudos con tal morfología [26] . Algunos investigadores están desarrollando una hipótesis criovolcánica para la formación de un cráter.

Hipótesis de formación de un embudo de emisión de gases

El aumento de las temperaturas del aire y del permafrost durante la última década (especialmente el pico positivo del verano de 2012) ha provocado la liberación de gas de las rocas congeladas y el hielo terrestre [4] . La presencia de un techo suprayacente con un espesor de aproximadamente 8 metros [27] de rocas muy heladas cerca de la superficie con una temperatura negativa tuvo un efecto de pantalla, lo que contribuyó a la acumulación a largo plazo de hidratos de gas debajo de la superficie. Bajo la influencia del aumento de las altas presiones de formación, la parte superior del stock se deformó durante décadas con la formación de un gran montículo. Posteriormente, cuando comenzó el congelamiento de la capa activa en el techo congelado del stock , las presiones acumuladas del yacimiento excedieron la presión de las rocas suprayacentes. En la etapa de desarrollo de la explosión causada por una descompresión brusca , las rocas del techo suprayacente fueron expulsadas y comenzó un aplastamiento similar a una avalancha de las rocas cavernosas saturadas con gas comprimido, que se desarrolló sucesivamente desde la superficie hasta el horizonte de disociación reliquia hidratos de gas en la base del caldo. Los productos de eyección triturados se vuelven a depositar en el terreno adyacente en forma de parapetos [13] [18] . Un mecanismo similar se ha descrito en condiciones de relieve submarino y conduce a la formación de marcas de viruela [4]

En Yamal, los lagos redondos con una depresión en el centro están muy extendidos. Se cree que estos lagos son de origen termokarst y están asociados al derretimiento de capas de hielo subterráneo. Dado que el colapso de las paredes del embudo de Yamal en la parte superior provocó la expansión del cráter, una disminución de su profundidad y, en última instancia, la formación de un lago, es posible que otros lagos en Yamal, que se formaron durante el Los óptimos climáticos del Holoceno , son consecuencia del proceso de liberación de gases. Esto está indicado por la estructura específica del fondo de tales lagos: una parte central profunda y una plataforma poco profunda, claramente visible en fotografías aéreas [4] .

La hipótesis del criovolcán

En septiembre de 2018, un grupo de investigadores de la Universidad Estatal de Moscú publicó un artículo en la revista Scientific Reports afirmando que el cráter Yamal es el primer criovolcán descubierto en la Tierra . A bajas temperaturas, en lugar de rocas fundidas, los criovolcanes expulsan agua, amoníaco, metano, tanto en estado líquido ( criolava ) como en estado gaseoso. En la zona de permafrost terrestre , la principal sustancia formadora de rocas es el hielo. Según la hipótesis de los científicos, tales cráteres se forman de la siguiente manera: el gas de origen biogénico se acumula en un talik profundo debajo de un lago termokarst ; así es como aparece un montículo agitado. Luego, bajo la acción de la presión hidrostática que surge de la congelación y descongelación del hielo del permafrost, el dióxido de carbono explota y comienza una erupción de agua y rocas derretidas, que puede durar hasta un día. Después de la explosión, se forma un cráter, rodeado por un pozo. Se conocen objetos similares en Ceres , donde la montaña más grande Akhuna , Encelado , Plutón y otros cuerpos celestes se considera un criovolcán. Previamente, aún no se han descubierto criovolcanes en la Tierra, pero los expertos no descartan que puedan estar no solo en el Ártico , sino en todo el planeta [1] .

Otros cráteres

Además del descrito, en la península se encontraron otros cráteres similares. Hasta agosto de 2020, se han descubierto, estudiado y documentado 17 de estas formaciones geológicas en Yamal. [28]

Véase también

Notas

  1. ↑ 1 2 3 4 5 Sergey N. Buldovicz, 2018 .
  2. ↑ Un embudo en Yamal es reconocido como un criovolcán - National Geographic Rusia . Nat-geo.ru. Consultado el 13 de febrero de 2019. Archivado desde el original el 28 de enero de 2019.
  3. ↑ 1 2 3 4 5 6 Kizyakov A.I., Sonyushkin A.V., Leibman M.O., Zimin M.V., Khomutov A.V. Condiciones geomorfológicas para la formación de un embudo de eyección de gas y la dinámica de esta forma en el Yamal Central  // Criosfera de la Tierra. - 2015. - T. XIX , N º 2 . - S. 15-25 . — ISSN 1560-7496 . Archivado desde el original el 2 de febrero de 2019.
  4. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Leibman MO, Kizyakov A.I. Un nuevo fenómeno natural en la zona de permafrost  // Priroda. - 2016. - Nº 2 . Archivado desde el original el 23 de abril de 2019.
  5. ↑ 1 2 Arefiev S.P., Khomutov A.V., Ermokhina K.A., Leibman M.O. Reconstrucción dendrocronológica del proceso de formación de un montículo de gas en el sitio del embudo de Yamal  // Criosfera de la Tierra. - 2017. - T. 21 , N º 5 . - S. 107-119 . — ISSN 1560-7496 .
  6. ↑ 1 2 Sizov S.O. Análisis remoto de las consecuencias de los espectáculos de gas superficial en el norte de Siberia Occidental  // Geomática. - 2015. - Nº 1 . - S. 53 - 68 . — ISSN 2410-6879 . Archivado desde el original el 2 de febrero de 2019.
  7. ↑ Explosiones de gas en las penínsulas de Yamal y Gydan . GEO ExPro (24 de diciembre de 2015). Fecha de acceso: 13 de febrero de 2019. Archivado desde el original el 14 de febrero de 2019.
  8. ↑ 1 2 Streletskaya I.D., Leibman M.O., Kizyakov A.I., Oblogov G.E., Vasiliev A.A., Khomutov A.V., Dvornikov Yu.A. El hielo subterráneo y su papel en la formación de un embudo de emisión de gases en la península de Yamal  Boletín de la Universidad de Moscú. Serie 5 - Geografía. - 2017. - Nº 2 . - S. 91-99 . Archivado desde el original el 21 de septiembre de 2018.
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  17. ↑ Elena Kudryavtseva. En el epicentro de una explosión de hielo  // Ogonyok . - 2018. - 17 de septiembre ( N° 35 ). - S. 39 . Archivado desde el original el 2 de febrero de 2019.
  18. ↑ 1 2 Bogoyavlensky V.I. Emisiones de gas y petróleo en áreas terrestres y acuáticas del Ártico y el Océano Mundial  // Perforación y petróleo. - 2015. - Junio ​​( Nº 6 ). Archivado desde el original el 2 de febrero de 2019.
  19. ↑ Tatiana Buchinskaya. Los científicos han desentrañado el misterio de los "agujeros" de Yamal . Periódico ruso (26 de agosto de 2014). Consultado el 2 de febrero de 2019. Archivado desde el original el 2 de febrero de 2019.
  20. ↑ Agujero gigante aparece en Siberia: Enorme cráter emerge en el 'Fin del mundo' . DailyMail (15 de julio de 2014). Consultado el 2 de febrero de 2019. Archivado desde el original el 30 de julio de 2019.
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  25. ↑ Bogoyavlensky V.I., Mazharov A.V., Bogoyavlensky I.V. Emisiones de gas de la zona de permafrost de la península de Yamal. Resultados preliminares de la expedición del 8 de julio de 2015  // Perforación y Petróleo. - 2015. - Julio-Agosto ( Nº 7 ). Archivado desde el original el 2 de febrero de 2019.
  26. ↑ Científicos siberianos: la naturaleza del cráter Yamal es discutible . News of Siberian Science (17 de diciembre de 2018). Consultado el 2 de febrero de 2019. Archivado desde el original el 29 de enero de 2019.
  27. ↑ Epifanía VI, Garagash I.A. Justificación del proceso de formación de cráteres de emisión de gases en el Ártico mediante modelos matemáticos  // Arktika: ecología y economía. - 2015. - Nº 3 (19) . - S. 12-17 . Archivado desde el original el 1 de abril de 2017.
  28. ↑ Misterio del cráter Yamal: los científicos descubren las razones de la formación de un agujero gigante

Literatura