Аннотация: Предметом исследования предлагаемой статьи являются газовая составляющая криолитозоны. Если твёрдая и жидкая фазы мёрзлых пород изучены достаточно глубоко и системно, то газовая компонента исследована слабо и фрагментарно. Объектом исследования являются газонасыщенные мёрзлые грунты, их пространственное распределение и свойства. Исследования последних десятилетий показали, что газовая составляющая играет значительную роль в строении и свойствах мерзлых пород. Автор подробно рассматривает такие аспекты темы, как влияние газа на физико-механические свойства как талых, так и мерзлых грунтов. Особое внимание перекрытию газом капилляров в грунте, увеличению порового давления, ослаблению консолидации грунта и связей между грунтовыми частицами. Это, в свою очередь, выражается в снижении прочности и плотности при одновременном увеличении сжимаемости и пористости.      Новизна исследования заключается в том, что впервые был проведён сравнительный анализ данных по содержанию газовой составляющей давлению в ней и процессами, происходящими в мёрзлых породах. Особым вкладом автора в исследование темы является то, что показано влияние свободного газа на их физико-механические свойства. Актуальность рассматриваемой темы обусловлена необходимостью изучения закономерностей деформирования мёрзлых пород в зависимости от степени газонасыщения. В статье проанализировано состояния нормативной базы, учитывающей влияние газов на прочностные и деформативные свойства. Зафиксировано их практически полное отсутствие. Показана важность учёта возможного повышенного давления в газонасыщенных мёрзлых породах при разработке методик по проведению исследований и нормативных документов по их использованию в инженерно-геологических и проектных работах. Рассмотренные материалы свидетельствуют о том, что газонасыщенные мёрзлые грунты являются значительной и важной частью криолитозоны и их изучение должно осуществляться в рамках самостоятельного раздела геокриологии.

Abstract: The subject of the study of the proposed article is the gas component of the cryolithozone. If the solid and liquid phases of frozen rocks have been studied sufficiently deeply and systematically, then the gas component has been studied weakly and fragmentally. The object of the study is gas-saturated frozen soils, their spatial distribution and properties. Studies of recent decades have shown that the gas component plays a significant role in the structure and properties of frozen rocks. The author examines in detail such aspects of the topic as the effect of gas on the physical and mechanical properties of both thawed and frozen soils. Special attention is paid to the overlap of capillaries in the soil with gas, an increase in pore pressure, a weakening of soil consolidation and connections between soil particles. This, in turn, is expressed in a decrease in strength and density while increasing compressibility and porosity.      The novelty of the study lies in the fact that for the first time a comparative analysis of data on the content of the gas component of the pressure in it and the processes occurring in frozen rocks was carried out. A special contribution of the author to the study of the topic is that the influence of free gas on their physical and mechanical properties is shown. The relevance of the topic under consideration is due to the need to study the patterns of deformation of frozen rocks depending on the degree of gas saturation. The article analyzes the state of the regulatory framework that takes into account the influence of gases on strength and deformative properties. Their almost complete absence was recorded. The importance of taking into account the possible increased pressure in gas-saturated frozen rocks in the development of research methods and regulatory documents for their use in engineering-geological and design work is shown. The materials considered indicate that gas-saturated frozen soils are a significant and important part of the cryolithozone and their study should be carried out within the framework of an independent section of geocryology.

Аннотация: Предметом исследования являются мёрзлые породы, слагающие воронки газового выброса на севере Западной Сибири. Объектом исследования является криогенный фактор, обуславливающий формирование воронок газового выброса. Авторы указывают и обосновывают тезис, что воронки газового выброса являются криогенным феноменом и процессы подготавливающие взрыв не могут быть правильно осмыслены без учёта этих особенностей. Тепловые потоки, преобразования среды под действием давлений, фильтрация газа и другие процессы реализуются в мёрзлых породах, и проявляются в их структурных изменениях. Анализ материалов исследования воронок газового выброса, обнаруженных на севере Западной Сибири, позволил сделать обоснованный вывод, что поверхностные условия могут оказывать значительное влияние на формирование воронок газового выброса. Приводятся материалы, показывающие, что причиной возникновения высоких давлений в мёрзлой толще может являться разложение газогидратов. В статье особое внимание уделено рассмотрению гипотезы формирования воронок газового выброса за счёт локального прогрева и подачи газа с глубины. Показаны необходимые условия для этого. Приведены примеры использования геофизических методов для выделения газоподводящих каналов. В результате проведённого исследования делается вывод о том, что воронки газового выброса являются результатом саморазвития флюидодинамических геосистем, представляющих из себя локальные, ледогрунтовые газонасыщенные образовании, находящиеся в неравновесном термодинамическом состоянии по отношению к вмещающим многолетнемёрзлым породам. Развитие выделенных геосистем определяется парагенетическими связями между процессами фильтрации газа и деформаций газонасыщенного ледогрунтового материала (от вязкопластического движения до хрупкого разрушения). Особым вкладом авторов в исследование темы является рассмотрение поверхностных и глубинных механизмов возникновения неравновесных условий запускающих механизм подготовки взрыва. Новизна исследования заключается в разработке методики выявления процессов, обуславливающих выброс подземного газа, на основе анализа криогенных образований слагающих стенки воронок газового выброса.

Abstract: The subject of this research is frozen rocks that compose gas emission funnels in the north of Western Siberia. The object of this research is the cryogenic factor that causes the formation of gas emission funnels. The authors substantiate the thesis that gas emission funnels are cryogenic phenomenon, and the processes preparing the explosion cannot be accurately interpreted without taking these features into account. The analysis of research materials on gas emission funnels, discovered in the north of Western Siberia, allows concluding that surface conditions may have a significant impact upon the formation of gas emission funnels. Special attention is given to consideration of the hypothesis of formation of gas emission funnels due to local heat penetration and gas supply from the depth. The necessary conditions are described. The article provides the examples of using geophysical methods for detecting of gas supply channels. It is concluded that gas emission funnels are the result of self-development of fluid-dynamic geosystems, which represent local, ice subsurface gas-saturated formations that are in a inequilibrium thermodynamic state with respect to the enclosing permafrost formations. The authors' special contribution consists in examination of the external and hidden mechanisms of the emergence of inequilibrium conditions od the mechanism that launches an explosion. The novelty of this research lies in the development of technique for determining the processes that cause the emission of underground gas, based on the analysis of cryogenic formations, which compose the walls of gas emission funnels.

Аннотация: Предметом исследования является криогенные образования, обнаруженные в воронках газового выброса, выявленные на севере западной Сибири. Объектом исследования являются криогенные процессы подготавливающие взрыв, формирующий воронку газового выброса. В основу изучения криогенных структур, слагающих стенки воронок газового выброса, положен структурно генетический анализ, позволяющий выявить как особенности первичного криогенного строения мёрзлой породы, так и изменённые в результате динамометаморфизма криогенные текстуры. Авторы подробно рассматривают такие аспекты темы как общая направленность пластических и разрывных деформаций под воздействием высоких давлений. Анализируется роль фильтрации внутригрунтового газа в трансформации первичного криогенного строения. Особое внимание уделяется закономерностям возникновения и развития локальной геодинамической системы обуславливающей в конечном итоге формирование воронки газового выброса. Новизна исследования заключается в выявлении парагенетических связей между процессами фильтрации газа и деформаций газонасыщенного ледогрунтового материала (от вязкопластического движения до хрупкого разрушения). Основными выводами проведённого исследования являются : в результате внешних воздействий (повышение температуры или давления) изменяются термодинамические условия, которые приводят к многостадийной структурной трансформации первичного криогенного строения мёрзлой толщи. Формируется серия пластических и разрывных деформаций, по которым осуществляется интенсивный тепломассоперенос, перераспределяющий вещество в жидком, твёрдом и газообразном состоянии. В мёрзлых породах наиболее деформируемым компонентом является лёд, поэтому наибольшую информацию о процессах, предшествующих формированию воронок газового выброса, можно получить при изучении морфологии криогенных образований наблюдаемых в стенках образовавшихся кратеров, а также в нерастаявших обломках мёрзлых пород, выброшенных на поверхность. Особым вкладом авторов в исследование темы является изучение полного, законченного жизненного цикла развития выделенных геосистем, от начальной стадии - формирования условий для разложения газогидратов, до конечной стадии – взрыва и выброса ледогрунтового материала.

Abstract: The subject of this research is the cryogenic formations found in gas emission funnels in the north of Western Siberia. The object of this research is cryogenic processes that prepare the explosion, which forms a gas emission funnel. The study of cryogenic structures that shape the walls of gas emission funnels is based on the structural-genetic analysis, which reveals the peculiarities of the initial cryogenic structure of frozen rock, as well as the cryogenic textures modified as a result of dynamic metamorphism. The authors examine such aspects of the topic as the general orientation of plastic and explosive deformations under the influence of high pressure. Analysis is conducted on the role of intra-ground gas filtration in transformation of the initial cryogenic structure. Special attention is given to the patterns of emergence and development of the local geodynamic system that ultimately substantiates the formation of gas emission funnel. The novelty of this research consists in the establishment of paragenetic relations between the processes of gas filtration and deformations of gas-saturated ice surface material (from viscoplastic motion to brittle fracture). The main conclusions are as follows: such external influences as increase in the temperature or pressure change thermodynamic conditions, which lead to multi-phase structural transformation of the initial cryogenic structure of the cryolithic zone; a series of plastic and explosive deformations instigates the intense heat and mass transfer, redistributing the substance in the liquid, solid and gaseous state; in frozen rocks, ice is the most deformable component, thus, most information on the processes preceding the formation of gas funnels can be acquired by studying the morphology of cryogenic formations observed in the walls of the funnels, as well as in the unthawed fragments of frozen rocks thrown to the surface. The authors’ special contribution lies in examination of the complete lifecycle of the development of selected geosystems, from the initial stage –  formation of conditions for decomposition of the gas hydrates, to the final stage – explosion and emission of ice surface material.

Аннотация: Объектом исследования являются геосистемы газонасыщенных многолетнемёрзлых пород. В настоящее время теоретическая база изучения газовой составляющей в многолетнемёрзлых породах практически не разработана. В тоже время, теоретическая и практическая значимость данной проблемы в последние годы резко возросла. Это связано с выбросами газа при бурении скважин в мёрзлых породах, выявление значительной эмиссии парниковых газов в Арктике, обнаружение ранее неизвестных процессов в криолитозоне - образования воронок за счёт газового выброса. Основным методом, используемым в данной публикации, является анализ материалов исследований. Синтез полученных результатов осуществлялся на базе геосистемного подхода. В предлагаемой публикации впервые показано, что газонасыщенные зоны в сезонно- и многолетнемёрзлых породах имеют все признаки геосистем: локализацию в пространстве, границы, морфологию, индивидуальное строение и свойства, историю развития, жизненный цикл, иерархию. Выделено 5 типов данных геосистем: деятельного слоя; генетического типа; приуроченных к геологическим структурам; вторичных, связанных с разложением газогидратов в естественных условиях; техногенных (за счёт теплового или механического воздействия на гидратонасыщенные и газонасыщенные мерзлые породы). Предложены перспективные направления в изучении газонасыщенных геосистем криолитозоны и наиболее перспективные методы исследования.

Abstract: The object of this study is the geosystems of gas-saturated permafrost. Currently, the theoretical basis for examination of gas component in permafrost is practically not developed. At the same time, the theoretical and practical significance of this problem has rapidly increased in recent years. This is due to gas emissions during drilling of wells in frozen rocks, the identification of significant greenhouse gas emissions in the Arctic, the detection of previously unknown processes in the permafrost zone – the formation of craters due to gas emissions.The main method applied in the article is the analysis of research materials. The synthesis of the results was carried out on the basis of the geosystem approach. The authors are first to demonstrate that gas-saturated zones in seasonally and permafrost rocks have all the attributes of geosystems: localization in space, boundaries, morphology, individual structure and properties, development history, life cycle, hierarchy. Five types of geosystem were determined: active layer; genetic type; confined to geological structures; secondary, associated with the decomposition of gas hydrates in vivo; technogenic (due to thermal or mechanical effects on hydrated and gas saturated frozen rocks). The artcile describes promising directions in studying gas-saturated geosystems of permafrost zone, as well as  the advanced research methods.

Аннотация: Объектом исследования является проблема фильтрации газа в многолетнемёрзлых породах. В настоящее время, в геокриологии, возможность движения газовых флюидов предусматривается только в оттаявших (талых) породах. Предметом исследования являются процессы, обуславливающие и сопровождающие перераспределение газа в воронках газового выброса, а также в образцах искусственного льда, при напорном воздействии газа. Рассмотрены обобщённые данные по строению воронок и условий их формирования. Причиной возникновения воронок газового выброса является: образование в толще многолетнемёрзлых пород зон накопления подземного газа с аномально высоким давлением; фильтрация газа в высокотемпературные мерзлые породы и подземные льды; формирование газонасыщенных ледогрунтовых штоков и взрывное их разрушение. Особое внимание было уделено лабораторным исследованиям фильтрации газа в мёрзлых породах и льдах. Основным методом исследования является сравнительный анализ данных по изменению свойств мёрзлых грунтов и льдов при их нагревании в пределах отрицательных температур. При изучении образцов льда, подвергшихся напорному воздействию газа, использовались методы текстурных и структурных исследований в проходящем, отражённом и поляризованном свете. Установлено, что в мёрзлых породах и подземных льдах возможна фильтрация газа при формировании соответствующих соотношений между характеристиками пород (прочностными, деформативными, структурными), зависящими от их температуры и давлением внутригрунтового газа. Выявлено, что эти соотношения определяются геологическими, ландшафтными и климатическими условиями. Впервые, в лабораторных условиях, с помощью структурных исследований удалось выявить процессы сопровождающие фильтрацию газа во льду.

Abstract: The object of this research is the problem of gas filtration in permafrost formations. Currently, geocryology identifies the movement capability of gas fluids is only within the thawed formations. The subject of this study is the processes substantiating and accompanying redistribution of gas in the gas emission craters, as well as in the samples of artificial ice exposed to gas pressure. The authors examine the summarized data on the structure of craters and conditions for their emergence such as: the zones of accumulation of subterranean gas with abnormally high pressure in the permafrost strata; filtration of gas into high-temperature frozen rocks and subsurface ice; formation of gas-saturated ice soil rods and their explosive destruction. Particular attention is turned to the laboratory examination of gas filtration in frozen rocks and ice. The main research method became the comparative data analysis on the changes of properties of the frozen soils and ice as they war up within negative temperatures. Exploring the samples of ice exposed to gas pressure, the authors apply the methods of textural and structural studies in the passing, reflected and polarize light. It is established that the frozen rocks and subsurface ice allow gas filtration in the conditions of forming the corresponding ratio of characteristics of the rocks (strength, deformative, structural) that depend on their temperature and pressure of the underlying soil gas. It is revealed that the aforementioned ratio is determined by the geological, landscape and climatic conditions. With the help of structural studies, the authors are first to describe the processes accompanying gas filtration within ice in the laboratory conditions.