О МЕХАНИЗМЕ РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДЯНЫХ ПЛЕНОК МЕТАСТАБИЛЬНЫХ ГАЗОГИДРАТОВ И ЕГО ВОЗМОЖНОМ ПРИЛОЖЕНИИ К ПРОЦЕССУ ЭМИССИИ МЕТАНА В АРКТИКЕ

Высвобождение в Арктике залежей метана, который находится в связанном состоянии в виде газогидратов, может ускорить глобальное потепление. Угроза увеличения содержания метана в атмосфере связана с разложением газогидратов, находящихся в осадочной толще в метастабильном состоянии. Сформулированы механизмы разрушения, которые могут повлиять на диссоциацию природных газогидратов, и оценены риски возможных выбросов газа при продвижении медленных тектонических волн. Исследована неустойчивость подвижных гранул осадочной толщи и получено условие бифуркации микрополярного континуума, с которым может быть связана эмиссия метана из зон скопления метастабильных реликтовых газогидратов.

Комментарий редколлегии журнала «Арктика: экология и экономика».

По мнению рецензентов, тема статьи представляется актуальной, однако сама статья носит дискуссионный, гипотетический характер без привязки к реальным геологическим условиям и без доказательной экспериментальной базы по условиям существования газогидратов. В то же время выдвинутые гипотезы широко известных авторов имеют право на существование и последующее научное обсуждение. С учетом данных комментариев редколлегия приняла решение опубликовать данную статью.

1. Istomin V. A., Yakushev V. S., Makhonina N. A., Kwon V. G., Chuvilin E. Self-preservation phenomenon of gas hydrates. Digest Gas Industry of Russia, 2006, vol. 4, no. 12, pp. 16—27.

2. Якушев В. С. Природный газ и газовые гидраты в криолитозоне. — М.: ВНИИГАЗ, 2009. — 192 с.

3. Shakhova N., Semiletov I., Chuvilin E. Understanding the permafrost–hydrate system and associated methane releases in the east Siberian Arctic Shelf. Geosciences, 2019, vol. 9, iss. 6.

4. Shakhova N., Semiletov I., Sergienko V., Lobkovsky L., Yusupov V., Salyuk A., Salomatin A., Chernykh D., Kosmach D., Panteleev G., Nicolsky D., Samarkin V., Joye S., Charkin A., Dudarev O., Meluzov A., Gustafsson O. The East Siberian Arctic Shelf: towards further assessment of permafrost-related methane fluxes and role of sea ice. Philosophical Transactions of The Royal Society A Mathematical Physical and Engineering Sciences. 2015, vol. 373, iss. 2052. DOI:10.1098/rsta.2014.0451.

5. Shakhova N., Semiletov I., Gustafsson O., Sergienko V., Lobkovsky L., Dudarev O., Tumskoy V., Grigoriev M., Mazurov A., Salyuk A., Ananiev R., Koshurnikov A., Kosmach D., Charkin A., Dmitrevsky N., Karnaukh V., Gunar A., Meluzov A., Chernykh D. Current rates and mechanisms of subsea permafrost degradation in the East Siberian Arctic Shelf. Nat. Commun., 2017, 8, 15872. Available at: https://doi.org/10.1038/ ncomms15872.

6. Shakhova N. E., Sergienko V. I., Semiletov I. P. The Contribution of the East Siberian Shelf to the Modern Methane Cycle. Herald of the Russian Academy of Sciences, 2009, vol. 79, no. 3, pp. 237—246.

7. Баренблатт Г. И., Лобковский Л. И., Нигматулин Р. И. Математическая модель истечения газа из газонасыщенного льда и газогидратов // Докл. Акад. наук. — 2016. — № 4 (470). — С. 458—461.

8. Богоявленский В. И. Природные и техногенные угрозы при освоении месторождений горючих ископаемых в криолитосфере Земли // Гор. пром-сть. — 2020. — № 1. — С. 97—118.

9. Богоявленский В. И., Гарагаш И. А. Обоснование процесса образования кратеров газового выброса в Арктике математическим моделированием // Арктика: экология и экономика. — 2015. — № 3 (19). — С. 12—17.

10. Лобковский Л. И. Возможный сейсмогенно-триггерный механизм резкой активизации эмиссии метана и потепления климата в Арктике // Арк­тика: экология и экономика. — 2020. — № 3 (39). — С. 62—72.

11. Гарагаш И. А., Лобковский Л. И. Деформационные тектонические волны как возможный триггерный механизм активизации эмиссии метана в Арктике // Арктика: экология и  экономика. — 2021. — № 1. — С. 42—50.

12. Колосова Е. А., Лукк А. А., Серова О. А., Сидорин А. Я. Природные и техногенные источники триггерной активности сейсмичности и сейсмический шум // Наука и технол. разработки. — 2015. — Т. 94, № 4. — С. 30—43.

13. Sens-Schonfelder C., Eulenfeld T. Probing the in situ Elastic Nonlinearity of Rocks with Earth Tides and Seismic Noise. Physical review letters, 2019, 122 (13), pp. 1—6.

14. Metivier L., Viron O., Conrad C. P., Renault S., Diament M., Patau G. Evidence of earthquake triggering by the solid earth tides. Earth Planet. Sci. Lett., 2009, vol. 278, pp. 370—375.

15. Nikolaevsky V. N. Mechanics of Porous and Fractured Media. Singapore, World Scientific, 1990, 472 p.

16. Гарагаш И. А. Модель динамики фрагментированных сред с подвижными блоками // Физ. мезомеханика. — 2002. — Т. 5, № 5. — С. 71—78.

17. Гарагаш И. А., Николаевский В. Н. Механика Коссера для наук о Земле // Вычислит. механика сплошных сред, 2009, 2 (4), c. 44—66.

18. Drucker D. C. A definition of stable inelastic materials. J. of Applied Mechanics, 1959, 26, pp. 101—106.

19. Надаи А. Пластичность. — М.-Л.: Изд-во НКТП СССР, 1936. — 280 с.

20. Biot M. A. Mechanics of incremental deformations. New York, John Wiley and Sons, 1965, 497 p.

21. Томас Т. Пластическое течение и разрушение в твердых телах. — М.: Мир, 1964.

22. Rudnicki J. W., Rice J. R. Conditions for localization of deformation in pressure-sensitive dilatant materials. J. Mech. Phys. Solids, 1975, 23, no. 6, pp. 371—390.

23. Николаевский В. Н. Определяющие уравнения пластического деформирования сыпучих сред // Прикладная математика и механика. — 1971. — Т. 35, № 6. — С. 1070—1082.

24. Николаевский В. Н. Механика пористых и трещиноватых сред. — М.: Недра, 1984. — 232 с.

25. Гарагаш И. А. Условия формирования регулярных систем полос сдвига и компакции // Геология и геофизика. — 2006. — Т 47. — C. 657—668.

26. Гарагаш И. А. Образование ячеистых структур в упругопластической среде с внутренним трением и дилатансией // Докл. Акад. наук СССР. — 1982. — Т. 266, № 1.

27. Jaeger J. C., Cook N. G. W., Zimmerman R. W. Fundamentals of Rock Mechanics, 4th ed. Wiley-Blackwell, Oxford. 2007. 475 p.

28. Timoshenko S. P., Goodier J. N. Theory of Elasticity. 3rd. ed. McGraw-Hill, 1970, 506 p.

29. Mises R. Uber die stabilitatsprobleme der elastizitatstheorie. ZAMM, 1923, 3, 406422.

30. Bazant Z. P. Cedolin L. Stability of structures elastic, inelastic, fracture, and damage theories. Oxford, UK: Oxford Univ. Press, 1991, 1011 p.

31. Garagash I. A., Osiptsov A. A., Boronin S. A. Dynamic bridging of proppant particles in a hydraulic fracture. Intern. J. of Engineering Science, 2019, vol. 135, pp. 86—101.

32. Eringen A. C. Theory of Micropolar Elasticity. Fracture. H. Liebowitz (Ed.). Cambridge, Academic Press, 1968, pp. 621—729.