Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2018. № 1(21). C. 117-130. ISSN 2079-6641

Содержание

DOI: 10.18454/2079-6641-2018-21-1-117-130

ФИЗИКА

УДК 550.3

УДАРНО-ВОЛНОВАЯ МОДЕЛЬ ОБРАЗОВАНИЯ ВЗРЫВНОЙ ВОРОНКИ И ДРУГИХ ИСТОЧНИКОВ ВЗРЫВНЫХ ВЫБРОСОВ МЕТАНА

В. В. Кузнецов

Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, 684000, Камчатский край, п. Паратунка, ул. Мирная, 7

E-mail: vvkuz38@mail.ru

Предлагается модель образования взрывной воронки на Ямале и выброса метана на острове Беннетта. Причина подобных явлений состоит в воздействии ударной волны на объем залежей газогидратов в вечной мерзлоте. Газогидраты разрушаются при прохождении через них ударной волны землетрясения или льдотрясения (icequake), частых в зонах концентрации газогидратов. Для возникновения взрывной воронки или «вулкана» на острове Беннетта может понадобиться несколько следующих друг за другом землетрясений (ударных волн).

Ключевые слова: выбросы метана, землетрясения, ударные волны.

 

PHYSICS

MSC 86A17

SHOCK WAVE MODEL OF THE CRATER FORMATION AND OTHER CAUSES OF EXPLOSIVE METHANE RELEASE

V.V. Kuznetsov

Institute of Cosmophysical Research and Radio Wave Propagation FEB RAS, 684000, Kamchatskiy kray, Paratunka, Mirnaya st., 7, Russia

E-mail: vvkuz38@mail.ru

Model to explain the crater formation at the Yamal Peninsula and methane release on the Bennett Island is proposed. The reason causing these phenomena consists in the shock wave impact on permafrost gas hydrates deposits. Gas hydrates break up as the shock wave of an earthquake on an icequake common in their deposits area passes through them. Origin of crater or volcano formation on the Bennett Island appears to need a series of earthquakes (shock waves).

Key words: gas hydrates, methane release, earthquake, shock waves.

 

References

  1. Богоявленский В. И., “Угроза катастрофических выбросов газа из криолитозоны Арктики. Воронки Ямала и Таймыра”, Бурение и нефть, 2014, №9, 13-18. [Bogojavlenskij V. I., “Ugroza katastroficheskih vybrosov gaza iz kriolitozony Arktiki. Voronki Jamala i Tajmyra”, Burenie i neft’, 2014, №9, 13-18].
  2. Масуренков Ю. П., Слёзин Ю. Б., Собисевич А. Л., “Газовые шлейфы у острова Беннетта”, Известия Российской академии наук. Серия географическая, 2015, №3, 86-95. [Masurenkov Ju. P., Sljozin Ju. B., Sobisevich A. L., “Gazovye shlejfy u ostrova Bennetta”, Izvestija Rossijskoj akademii nauk. Serija geograficheskaja, 2015, №3, 86-95].
  3. Kienle J.A., Roederer I.G˙ ., Shaw G. E., “Possible methane plumes in the Far Arctic-an hypothesis”, EOS. Trans. Amer. Geophys. Union, 64:20. (1983), 377.
  4. Масуренков Ю.П., Собисевич А.Л., Петрова В.В., Слёзин Ю.Б., Флёров Г.Б., Шувалов Р.А., Кузьмин Ю.Д., Овсянников А. А., Современная активность эндогенных процессов у острова Беннетта (архипелаг Де Лонга, Арктика), ИФЗ РАН, М., 2012. [Masurenkov Ju.P., Sobisevich A.L., Petrova V.V., Sljozin Ju.B., Fljorov G.B., Shuvalov R.A., Kuz’min Ju.D., Ovsjannikov A. A., Sovremennaja aktivnost’ jendogennyh processov u ostrova Bennetta (arhipelag De Longa, Arktika), IFZ RAN, M., 2012].
  5. Кузнецов В.В., “Ударно-волновая модель землетрясения. Сильные движения
    землетрясения как выход ударной волны на поверхность”, Физическая мезомеханика, 12:6 (2009), 87-96. [Kuznetsov V.V., “Udarno-volnovaja model’ zemletrjasenija. Sil’nye dvizhenija zemletrjasenija kak vyhod udarnoj volny na poverhnost’”, Fizicheskaja mezomehanika, 12:6 (2009), 87-96].
  6. Methane Release caused by Earthquakes, Arctic News. September 15, 2013. (Arctic News,2013).
  7. Накоряков В.Е., Цой А.Н., Мезенцев И.В., Мелешкин А.В., “Получение газогидратов при помощи ударно-волнового метода”, Современная наука. Исследования, идеи, результаты, технологии, 2(13) (2013). [Nakorjakov V.E., Coj A.N., Mezencev I.V., Meleshkin A.V., “Poluchenie gazogidratov pri pomoshhi udarno-volnovogo metoda”, Sovremennaja nauka. Issledovanija, idei, rezul’taty, tehnologii, 2(13) (2013)].
  8. Лаврентьев М. А., Шабат Б. В., Проблемы гидродинамики и их математические модели, Наука, М., 1973. [Lavrent’ev M. A., Shabat B.V., Problemy gidrodinamiki i ih matematicheskie modeli, Nauka, M., 1973].
  9. Levitas V. I., Ravelo R., “Virtual melting as a new mechanism of stress relaxation under high strain rate loading”, Proceedings of the National Academy of Sciences, 109:33 (2012), 13204-13207.
  10. Якуцени В. П., “Газогидраты — нетрадиционное газовое сырье, их образование, свойства, распространение и геологические ресурсы”, Нефтегазовая геология. Теория и практика, 8:4 (2013), 1-24. [Jakuceni V. P., “Gazogidraty — netradicionnoe gazovoe syr’e, ih obrazovanie, svojstva, rasprostranenie i geologicheskie resursy”, Neftegazovaja geologija. Teorija i praktika, 8:4 (2013), 1-24].
  11. Кузнецов В. В., Эффекты фазовых переходов при воздействии на вещество энергии высокой плотности (на примере соударения металлов), ИГиГ. СО АН СССР, Новосибирск, 1985. [Kuznecov V.V., Jeffekty fazovyh perehodov pri vozdejstvii na veshhestvo jenergii vysokoj plotnosti (na primere soudarenija metallov), IGiG. SO AN SSSR, Novosibirsk, 1985].
  12. Дреннов О. Б., “Динамическое нагружение твердых тел, характеризующихся отрицательным наклоном кривой плавления”, ЖТФ, 83:9 (2013), 43-46. [Drennov O. B., “Dinamicheskoe nagruzhenie tverdyh tel, harakterizujushhihsja otricatel’nym naklonom krivoj plavlenija”, ZhTF, 83:9 (2013), 43-46].
  13. Ярославский М. А., Реологический взрыв, Наука, М., 1982, 193 с [Jaroslavskij M. A., Reologicheskij vzryv, Nauka, M., 1982, 193 pp.]
  14. Зельдович Я. Б., Райзер Ю. П., Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений, Наука, М., 1966. [Zel’dovich Ja. B., Rajzer Ju. P., Fizika udarnyh voln i vysokotemperaturnyh gidrodinamicheskih javlenij, Nauka, M., 1966].

 

References (GOST)

  1. Богоявленский В.И. Угроза катастрофических выбросов газа из криолитозоны Арктики.Воронки Ямала и Таймыра // Бурение и нефть. 2014. №9. № 10.
  2. Масуренков Ю. П., Слёзин Ю. Б., Собисевич А. Л. Газовые шлейфы у острова Беннетта // Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2015. №. 3. С. 86-95.
  3. Kienle J.A., Roederer I.G., Shaw G.E. Possible methane plumes in the Far Arctic-an hypothesis // EOS. Trans. Amer. Geophys. Union. 1983. vol. 64, no. 20. pp. 377.
  4. Масуренков Ю.П., Собисевич А.Л., Петрова В.В., Слёзин Ю.Б., Флёров Г.Б., Шувалов Р.А., Кузьмин Ю.Д., Овсянников А. А. Современная активность эндогенных процессов у острова Беннетта (архипелаг Де Лонга, Арктика). М.: ИФЗ РАН. 2012.
  5. Кузнецов В.В. Ударно-волновая модель землетрясения. Сильные движения землетрясения как выход ударной волны на поверхность // Физическая мезомеханика. 2009. Т. 12. № 6. С. 87-96.
  6. Methane Release caused by Earthquakes // Arctic News. September 15, 2013. (Arctic News, 2013).
  7. Накоряков В.Е., Цой А.Н., Мезенцев И.В., Мелешкин А.В. Получение газогидратов при помощи ударно-волнового метода // Современная наука. Исследования, идеи, результаты, технологии. № 2 (13) 2013.
  8. Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Проблемы гидродинамики и их математические модели. М.: Наука. 1973.
  9. Levitas V.I., Ravelo R. Virtual melting as a new mechanism of stress relaxation under high strain rate loading // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2012. vol. 109, no. 33 P. 13204-13207.
  10. Якуцени В.П. Газогидраты — нетрадиционное газовое сырье, их образование, свойства, распространение и геологические ресурсы // Нефтегазовая геология. Теория и практика. – 2013. — Т.8. — № 4.
  11. Кузнецов В.В. Эффекты фазовых переходов при воздействии на вещество энергии высокой плотности (на примере соударения металлов). ИГиГ. СО АН СССР. Новосибирск: 1985.
  12. Дреннов О.Б. Динамическое нагружение твердых тел, характеризующихся отрицательным наклоном кривой плавления // ЖТФ. 2013. Т. 83. Вып. 9. С. 43-46.
  13. Ярославский М. А., Реологический взрыв. М.: Наука,1982. 193 с.
  14. Зельдович Я. Б., Райзер Ю. П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений М.: Наука, 1966.

Для цитирования: Кузнецов В. В. Ударно-волновая модель образования взрывной воронки и других источников взрывных выбросов метана // Вестник КРАУНЦ. Физ. мат. науки. 2018. № 1(21). C. 117-130. DOI: 10.18454/2079-6641-2018-21-1-117-130.
For citation: Kuznetsov V.V. Shock wave model of the crater formation and other causes of explosive methane release, Vestnik KRAUNC. Fiz.-mat. nauki. 2018, 21: 1, 117-130. DOI: 10.18454/2079-6641-2018-21-1-117-130.

Поступила в редакцию / Original article submitted: 17.11.2017

В окончательном варианте / Revision submitted: 03.04.2018

 

Kuznetsov   Кузнецов Владимир Валерьевич – доктор технических наук, профессор, ведущий научный сотрудник комплексной геофизической обсерватории «Паратунка» Института космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, Россия.
   Kuznetsov Vladimir Valeryevich – Dr. Sci. (Tech.), Leading Researcher comprehensive geophysical observatory «Paratunka», Institute of Cosmophysical Researches and Radio Wave Propagation FEB RAS, Russia.

Скачать статью  Кузнецов В.В.