Флюидогенный рельеф на шельфах морей Арктики

   Обобщены и систематизированы опубликованные в России и за рубежом сведения о распространении и геолого-геоморфологическом строении флюидогенного рельефа на шельфах Арктики, в частности, покмарок, пингоподобных форм, поднятий и кратеров. Составлена мелкомасштабная карта распространения флюидогенного рельефа. Установлены географические закономерности распространения разных типов флюидогенных форм в морях Арктики, а также главные факторы и условия, определяющие их локализацию, морфологию и современную активность. Показано, что флюидогенные формы являются комплексными образованиями с многосоставным источником флюидов. Распространение их и сопутствующих газопроявлений в донных осадках и водной толще определяется сложным сочетанием ряда факторов, среди которых значимая роль отводится распространению и мощности толщ субаквальных многолетнемерзлых пород, подстилающих их толщ подмерзлотных и приповерхностных глубоководных газогидратов. На плотность флюидогенных форм на дне оказывают влияние условия залегания нефтегазоносных структур и пород с коллекторскими свойствами, а также приток пресных вод суши вдоль подошвы многолетней мерзлоты на шельфе, степень засоленности донных отложений и температура придонных вод. Кроме того, флюидогенному морфолитогенезу способствует наличие структурных каналов для притока флюидов к поверхности в виде разломов и газовых труб в разрезе отложений с возможным вкладом струйного эффекта дегазации в новообразование мерзлых пород, сопровождающееся пучением дна. Морфологические различия в строении флюидогенных форм связываются, помимо обозначенных выше факторов, еще и с историей геологического развития шельфа, в частности, со временем затопления дна в ходе голоценовой трансгрессии и воздействием ледниковых покровов.

1. Алешин М.И., Гайнанов В.Г., Токарев М.Ю. и др. Изучение придонных осадков в Петрозаводской губе Онежского озера с помощью комплексирования геолого-геофизических методов изучения донных отложений // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2019. № 4. С. 98–104. DOI: 10.33623/0579-9406-2019-4-98-104.

2. Астахов А.С., Маркевич В.С., Колесник А.Н. и др. Возможные условия и время формирования покмарков Чукотского плато // Океанология. 2014. Т. 54. № 5. С. 665–678. DOI: 10.7868/S0030157414040029.

3. Бондарев В.Н., Рокос С.И., Костин Д.А. и др. Подмерзлотные скопления газа в верхней части осадочного чехла Печорского моря // Геология и геофизика. 2002. Т. 43. № 7. С. 587–598.

4. Иванов М.К. Фокусированные углеводородные потоки на глубоководных окраинах континентов : дис. … докт. геол.-минерал. наук. М., 1999. 222 с.

5. Колюбакин А.А., Миронюк С.Г., Росляков А.Г. и др. Применение комплекса геофизических методов для выявления опасных геологических процессов и явлений на шельфе моря Лаптевых // Инженерные изыскания. 2016. № 10–11. С. 38–51.

6. Кохан А.В., Мороз Е.А., Еременко Е.А. и др. Флюидогенный рельеф районов распространения многолетней мерзлоты на шельфе Печорского и Карского морей // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. Геогр. 2023. Т. 78. № 3. С. 104–124. DOI: 10.55959/MSU0579-9414.5.78.3.9.

7. Крапивнер Р.Б. Признаки неотектонической активности Баренцевоморского шельфа // Геотектоника. 2007. № 2. C. 73–89.

8. Мельников В.П., Федоров К.М., Вольф А.А., Спесивцев В.И. Анализ возможного сценария образования придонных ледяных бугров на шельфе Печорского моря // Криосфера Земли. 1998. Т. 11. № 4. С. 51–57.

9. Миронюк С.Г. Флюидогенные образования: обоснование выделения новой генетической группы рельефа морского дна // VIII Щукинские чтения: рельеф и природопользование : материалы Всероссийской конференции с международным участием. М., 2020. С. 37–43.

10. Миронюк С.Г., Колюбакин А.А., Голенок О.А. и др. Грязевулканические структуры (вулканоиды) Карского моря: морфологические особенности и строение : материалы XXIII Международной научной конференции (Школы) по морской геологии «Геология морей и океанов». ИО РАН. Т. 5. М., 2019а. С. 192–196.

11. Миронюк С.Г., Иванова А.А., Хлебникова О.А. Флюидо-генные формы рельефа как индикаторы нефтегазоносности недр шельфа // Труды VII Международной научно-практической конференции. Т. II(IV). М.: ПолиПРЕСС, 2019б. С. 120–131.

12. Миронюк С.Г., Росляков А.Г. Типы, активность и закономерности распространения покмарок в арктических морях / Труды VII Международной научно-практической конференции. Т. II(IV). М.: ПолиПРЕСС, 2019. С. 70–76.

13. Мороз Е.А., Еременко Е.А., Денисова А.П. и др. Проявление дегазации в осадочном чехле и рельефе Южно-Новоземельского желоба (Печорское море) // Доклады Российской академии наук. Науки о Земле. 2023. Т. 512. № 1. С. 5–11. DOI: 10.31857/S2686739723600820.

14. Соколов С.Ю., Мороз Е.А., Зарайская Ю.А. и др. Картирование опасных геологических объектов и процессов северной и центральной частей шельфа Баренцева моря по данным гидроакустического комплекса НИС «Академик Николай Страхов» // Арктика: экология и экономика. 2023. Т. 13. № 2. С. 164–179. DOI: 10.25283/2223-4594-2023-2-164-179.

15. Тулапин А.В., Рокос С.И., Длугач А.Г. Cкоростное моделирование и динамический анализ изображений диапироподобных структур в Печорском море // Рельеф и четвертичные образования Арктики, Субарктики и Северо-Запада России. 2021. Вып. 8. C. 246–251. DOI: 10.24412/2687-1092-2021-8-246-251.

16. Astrom E., Sen A., Carroll M., Carroll J. Cold Seeps in a Warming Arctic: Insights for Benthic Ecology, Front. Mar. Sci., 2020, vol. 7, DOI: 10.3389/fmars.2020.00244.

17. Baranov B., Galkin S., Vedenin A. et al. Methane seeps on the outer shelf of the Laptev Sea: characteristic features, structural control, and benthic fauna, Geo-Mar. Lett., 2020, vol. 40, p. 541–557, DOI: 10.1007/s00367-020-00655-7.

18. Blasco S., Bennett R., Brent T. et al. 2010 State of Knowledge: Beaufort Sea seabed geohazards associated with offshore hydrocarbon development, Geological Survey of Canada, Open File 6989, 2013, 340 p., DOI: 10.4095/292616.

19. Bogoyavlensky V., Kishankov A., Kazanin A. Evidence of large-scale absence of frozen ground and gas hydrates in the northern part of the East Siberian Arctic shelf, Marine and Petroleum Geology, 2023, vol. 148, 106050, DOI: 10.1016/j.marpetgeo.2022.106050.

20. Bogoyavlensky V., Kishankov A., Yanchevskaya A. et al. Forecast of Gas Hydrates Distribution Zones in the Arctic Ocean and Adjacent Offshore Areas, Geosciences, 2018, vol. 8(12), 453, DOI: 10.3390/geosciences8120453.

21. Bukhanov B., Chuvilin E., Zhmaev M. et al. In situ bottom sediment temperatures in the Siberian Arctic seas: Current state of subsea permafrost in the Kara sea vs Laptev and East Siberian seas, Marine and Petroleum Geology, 2023, vol. 157, 106467, DOI: 10.1016/j.marpetgeo.2023.106467.

22. Chand S., Rise L., Ottesen D. et al. Pockmark-like depressions near the Goliat hydrocarbon field, Barents Sea; morphology and genesis, Mar. and Pet. Geol., 2009, vol. 26, p. 1035–1042, DOI: 10.1016/j.marpetgeo.2008.09.002.

23. Chand S., Thorsnes T., Rise L. et al. Multiple episodes of fluid flow in the SW Barents Sea (Loppa High) evidenced by gas flares, pockmarks and gas hydrate accumulation, Earth and Planetary Science Letters, 2012, vol. 331–332, p. 305–314, DOI: 10.1016/j.epsl.2012.03.021.

24. Charkin A.N., Loeff van der M.R., Shakhova N. et al. Discovery and characterization of submarine groundwater discharge in the Siberian Arctic seas: a case study in the Buor-Khaya Gulf, Laptev Sea, The Cryosphere, 2017, vol. 11, p. 2305–2327, DOI: 10.5194/tc-11-2305-2017.

25. Chuvilin E., Ekimova V., Davletshina D. et al. Evidence of Gas Emissions from Permafrost in the Russian Arctic, Geosciences, 2020, vol. 10(10), 383, DOI: 10.3390/geosciences10100383.

26. Frederick J.M., Buffett B.A. Submarine groundwater discharge as a possible formation mechanism for permafrost-associated gas hydrate on the circum-Arctic continental shelf, J. Geophys. Res. Solid Earth, 2016, vol. 121, p. 1383–1404, DOI: 10.1002/2015JB012627.

27. Gwiazda R., Paull C.K., Dallimore S.R. et al. Freshwater seepage into sediments of the shelf, shelf edge, and continental slope of the Canadian Beaufort Sea, Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 2019, vol. 19, p. 3039–3055, DOI: 10.1029/2018GC007623.

28. Milkov A.V. Worldwide distribution of submarine mud volcanoes and associated gas hydrates, Marine Geology, 2000, vol. 167, p. 29–42, DOI: 10.1016/S0025-3227(00)00022-0.

29. Overduin P., Von Deimling T.S., Miesner F. et al. Submarine permafrost map in the Arctic modeled using 1-D transient heat flux (SuPerMAP), Journal of Geophysical Research: Oceans, 2019, vol. 124, DOI: 10.1029/2018JC014675.

30. Paull C.K., Lii W.U., Dallimore S.R. et al. Origin of pingolike features on the Beaufort Sea shelf and their possible relationship to decomposing methane gas hydrates, Geoph. Res. Lett., 2007, vol. 34, L01603, DOI: 10.1029/2006GL027977.

31. Paull C.K., Dallimore S.R., Jin Y.K. et al. Rapid seafloor changes associated with the degradation of Arctic submarine permafrost, PNAS, 2022, vol. 119, no. 12, DOI: 10.1073/pnas.2119105119.

32. Portnov A., Smith A.J., Mienert J. et al. Offshore permafrost decay and massive seabed methane escape in water depths > 20 m at the South Kara Sea shelf, Geoph. Res. Lett., 2013, vol. 40, DOI: 10.1002/grl.50735.

33. Rekant P., Bauch H., Schwenk T. et al. Evolution of subsea permafrost landscapes in Arctic Siberia since the Late Pleistocene: a synoptic insight from acoustic data of the Laptev Sea, Arktos, 2015, vol. 1, p. 1–15, DOI: 10.1007/s41063-015-0011-y.

34. Rise L., Bellec V.K., Chand S. et al. Pockmarks in the south-western Barents Sea and Finnmark fjords, Norw. J. of Geol., 2015, vol. 94, p. 263–282, DOI: 10.17850/njg94-4-02.

35. Sapart C., Shakhova N., Semiletov I. et al. The origin of methane in the East Siberian Arctic Shelf unraveled with triple isotope analysis, Biogeosciences, 2017, vol. 14, p. 2283–2292, DOI: 10.5194/bg-14-2283-2017.

36. Semenov P., Portnov A., Krylov A. et al. Geochemical evidence for seabed fluid flow linked to the subsea permafrost outer border in the South Kara Sea, Geochemistry, 2020, vol. 80, no. 3, 125509, DOI: 10.1016/j.chemer.2019.04.005.

37. Serov P., Portnov A., Mienert J. et al. Methane release from pingo-like features across the South Kara Sea shelf, an area of thawing offshore permafrost, J. Geophys. Res. Earth Surf., 2015, vol. 120, p. 1515–1529, DOI: 10.1002/2015JF003467.

38. Shakhova N., Semiletov I., Leifer I. et al. Ebullition and storm-induced methane release from the East Siberian Arctic Shelf, Nature Geoscience, 2013, vol. 7, p. 64–70, DOI: 10.1038/NGEO2007.

39. Shakhova N., Semiletov I., Sergienko N. et al. The East Siberian Arctic Shelf: towards further assessment of permafrost-related methane fluxes and role of sea ice, Phil. Trans. R. Soc. A., 2015, vol. 373, 20140451, URL: https://www.researchgate.net/publication/281621994_The_East_Siberian_Arctic_Shelf_Towards_further_assessment_of_permafrost-related_methane_fluxes_and_role_of_sea_ice.

40. Shearer J.M., Macnab R.F., Pelletier B.R., Smith T.B. Submarine pingoes in the Beaufort Sea, Science, 1971, vol. 174, no. 4011, p. 816–818.

41. Steinbach J., Holmstrand H., Shcherbakova K. et al. Source apportionment of methane escaping the subsea permafrost system in the outer Eurasian Arctic Shelf, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2021, vol. 118(10), DOI: 10.1073/pnas.2019672118.

42. Svendsen J.I., Alexanderson H., Astakhov V.I. et al. Late Quaternary ice sheet history of northern Eurasia, Quaternary Science Reviews, 2004, vol. 23, iss. 11–13, p. 1229–1271, DOI: 10.1016/j.quascirev.2003.12.008.

43. Tasianas A., Bunz S., Bellwald B. et al. High-resolution 3D seismic study of pockmarks and shallow fluid flow systems at the Snøhvit hydrocarbon field in the SW Barents Sea, Marine Geology, 2018, vol. 403, p. 247–261, DOI: 10.1016/j.margeo.2018.06.012.

44. Thorsnes T., Chand S., Bellec V.K. et al. Gas seeps in Norwegian waters – distribution and mechanisms, Norwegian Journal of Geology, 2023, vol. 103, 202309, DOI: 10.17850/njg103-2-4.

45. Van Rensbergen P., De Batist M., Klerkx J. et al. Sublacustrine mud volcanoes and methane seeps caused by dissociation of gas hydrates in Lake Baikal, Geology, 2002, vol. 30(7), p. 631–634, DOI: 10.1130/0091-7613(2002)030<0631:SMVAMS>2.0.CO;2.

46. Velichko A.A., Isayeva L.L., Oorshkin D.B., Faustova M.A. The last glaciation of Eurasia, The Arctic seas, climatology, oceanography, geology and biology, New York, 1989, p. 729–758.

47. Waage M., Portnov A., Serov P. et al. Geological controls on fluid flow and gas hydrate pingo development on the Barents Sea margin, Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 2019, vol. 20, p. 630–650, DOI: 10.1029/2018GC007930.

48. Waage M., Serov P., Andreassen K. et al. Geological controls of giant crater development on the Arctic seafloor, Sci. Rep., 2020, vol. 10, no. 8450, DOI: 10.1038/s41598-020-65018-9.

49. Weidner E., Weber T., Mayer L. et al. A wideband acoustic method for direct assessment of bubble-mediated methane flux, Continental Shelf Research, 2019, vol. 173, p. 104–115, DOI: 10.1016/j.csr.2018.12.005.

50. Salt diapir and gas leakage on Tiddlybanken, Mareano, Collecting marine knowledge, 2023, URL: https://mareano.no/en/news/news_2013/salt_diapir_and_gas_leakage_on_tiddlybanken (дата обращения 04. 10. 2022)