Хименков А.Н., Власов А.Н., Волков-Богородский Д.Б., Сергеев Д.О., Станиловская Ю.В. —
ФЛЮИДОДИНАМИЧЕСКИЕ ГЕОСИСТЕМЫ В КРИОЛИТОЗОНЕ. 2 Часть Криолитодинамические и криогазодинамические геосистемы
// Арктика и Антарктика. – 2018. – № 2.
– С. 48 - 70.
DOI: 10.7256/2453-8922.2018.2.26377
URL: https://e-notabene.ru/arctic/article_26377.html
Читать статью
Аннотация: Вторая часть статьи посвящена рассмотрению условий возникновения и развития двух видов флюидов в многолетнемёрзлых породах: потоков мерзлых пород и льда и газовых потоков. Эту работу затрудняет отсутствие соответствующего понятийного аппарата, разработанных классификаций, систематизированных признаков выделение различных по генезису динамических образований в мёрзлых породах. В работе проанализирован понятийный аппарат флюидогеодинамики, используемый в геологии, и рассмотрена возможность его использования в геокриологии. Проанализированы условия развития различных типов литогенных флюидов: за счёт формирования ядра жёсткости, движения мёрзлых пород по склону, субаквальных оползней, складкообразования у боковой поверхности растущих повторно-жильных льдов. Основное внимание уделено построению феноменологических моделей формирование флюидов в многолетнемёрзлых грунтах, дополненному структурным методом и методом актуализма. На основе анализа строения воронки газового выброса (Ямальского кратера) рассмотрена возможность и условия фильтрации газа сквозь льдистые многолетнемёрзлые породы. Предложена математическая модель напорной фильтрации газовых флюидов в структурно-неоднородной среде (в грунте) на основе уравнения Бринкмана, применительно к многолетнемёрзлым породам.
Abstract: The second part of the article is devoted to the consideration of the conditions for the development of two types of fluids in permafrost: frozen soils, and ice flows and gas flows. This work is hampered by the lack of a corresponding conceptual and terminological base, developed classifications, systematized features, differentiation of genetically distinct dynamic formations in frozen soils. In this work, the conceptual fluid dynamics terminology used in geology is analyzed and the possibility of its use in geocryology is considered. The main attention is concentrated on the construction of phenomenological models for the fluids formation in permafrost, supplemented by the structural method and by the method of actualism. The conditions for the development of various types of lithogenous fluids are analyzed: through the formation of a nucleus of rigidity, the motion of frozen soils along the slope, subaquatic landslides, and folding at the lateral surface of growing ice wedges. Based on the analysis of the structure of the gas emission crater (Yamal Crater), the possibility and conditions of gas filtration through icy frozen soils are considered. A mathematical model of the pressure filtration of gas fluids in structurally heterogeneous soils is proposed on the basis of the Brinkman equation applied to the frozen soils.
Хименков А.Н., Станиловская Ю.В., Сергеев Д.О., Власов А.Н., Волков-Богородский Д.Б., Мерзляков В.П., Типенко Г.С. —
Развитие взрывных процессов в криолитозоне в связи с формированием Ямальского кратера
// Арктика и Антарктика. – 2017. – № 4.
– С. 13 - 37.
DOI: 10.7256/2453-8922.2017.4.25094
URL: https://e-notabene.ru/arctic/article_25094.html
Читать статью
Аннотация: Аннотация. Предметом исследования являются естественные взрывные процессы в криолитозоны. Объектом исследования является Ямальский кратер. Авторами подробно рассматриваются группы естественных взрывных процессов на территории распространения многолетнемерзлых пород. Предложен новый подход в теории формирования воронок газового выброса. Он базируется на механизме миграции газовых флюидов из зоны диссоциации газогидратов в вышележащую толщу многолетнемёрзлых пород. Зона диссоциации формируется на участках локального прогрева за счёт поступления тепла сверху. Показана стадийность процессов подготовки взрывного процесса сформировавшего Ямальский кратер. Проведён расчёт давления выброса мёрзлой кровли при формировании Ямальского кратера. Выделены, и охарактеризованы 4 фазы подготовки естественных взрывных процессов. Рассмотрены различные сценарии подготовки естественных взрывных процессов в криолитозоне.
Создание феноменологической модели процессов тепломассопереноса и напряженно-деформированного состояния в мёрзлых породах содержащих газовые гидраты при изменении температуры и давления.
Экспериментальное и теоретическое исследование процессов разложения газогидратов Разработка подходов к оценке обеспечения устойчивости природно-технических систем Арктики, включающих мёрзлые породы содержащие газогидраты в условиях меняющегося климата и растущей техногенной нагрузки.
Основными выводами проведённого исследования являются:
взрывы гидролакколитов и образование воронок газового выброса относятся к одной группе процессов - физическим взрывам естественного происхождения;
подготовка взрывных процессов в многолетнемёрзлвх породах, проходит через несколько стадий;
при подготовке взрывов естественного происхождения в многолетнемёрзлых породах, большую роль играет миграция газовых флюидов
Abstract: The subject of this research is the natural explosive processes into cryolithic zones. The object of this research is the Yamal Crater. The authors meticulously examine the groups of the natural explosive processes in the territory of distribution of permafrost. A new approach towards the theory of the crater of gaseous discharge is proposed. It is based on the migration mechanism of gas fluids from the zones of gas hydrates disassociation into the overlying thickness of permafrost. The dissociation zone forms in segments of the local heatup through the heat input from the top. The authors demonstrate the gradualism of processes of preparing the explosive process that formed the Yamal Crater, as well as calculate the pressure of ejection of the frozen layer in emergence of the Yamal Crater. The work provides characteristic to the four phases of preparation of the natural explosive processes, considers various scenarios of such in cryolithic zone, as well as creation of the model of the heat and mass transfer processes alongside tense and distorted situation in permafrost that contain gas hydrated in terms of temperature variation and pressure. The following conclusions were made: the explosions of hydrolaccoliths and emergence of the craters of gaseous discharge belong to the same group of processes – physical explosions of natural origin; preparation of explosive processes in permafrost passes through several stages; in preparing explosions of natural origin in permafrost, a significant role is played by the migration of gas fluids.