Corong Yamal terbentuk akibat letusan cryovolcano • Kirill Vlasov • Berita Sains mengenai "Unsur" • Geologi, Sains di Rusia, Geografi, Vulkanologi

Corong Yamal terbentuk akibat letusan cryovolcano

Rajah. 1. Di atas: Kawah Yamal pada 15 Julai 2015 (foto oleh Ruslan Amanzhurov). Bawah: imej satelit tempat ini; di sebelah kiri gambar, diambil pada 2013, seseorang dapat melihat timbunan heaving di tempat di mana kawah kemudian muncul. Imej dari artikel dalam perbincanganLaporan Saintifik

Pada tahun 2014, sebatang pelik yang ditemui di tanah ditemui di kawasan tengah Semenanjung Yamal: corong bulat mempunyai diameter kira-kira 20 meter dan kedalaman kira-kira 50 meter. Asalnya sejak itu masih menjadi misteri. Sekumpulan saintis dari Moscow State University, memeriksa sampel permafrost, mendapati corong ini terbentuk kerana fenomena yang tidak pernah diperhatikan di Bumi. Diterbitkan minggu lepas dalam majalah itu Laporan Saintifik Artikel menggambarkan pembentukannya dari segi kovovolcanisme, sehingga tidak hanya mengusulkan mekanisme baru untuk pembentukan kawah-kawah yang tidak biasa ini, tetapi juga menggambarkan kovovolcan bumi untuk pertama kalinya.

Pada musim panas 2014, pembentukan geologi yang luar biasa ditemui di bahagian tengah Semenanjung Yamal berhampiran medan gas Bovanenkovskoye: kawah hampir bulat dengan diameter 20 meter dan kedalaman kira-kira 50 meter (Rajah 1).Banyak hipotesis telah dikemukakan tentang asal usulnya, termasuk kejatuhan meteorit dan penghijrahan gas biogenik akibat pencairan permafrost (lihat, contohnya, M. Leibman et al., 2014. New Westmaria (Siberia Barat, Rusia) ) sebagai tindak balas kepada turun naik iklim tempatan, V. Olenchenko et al., 2015. Hasil kaji selidik geofizik kawasan "kawah Yamal", struktur geologi baru), tetapi mereka semua mempunyai kekurangannya. Pada prinsipnya, pembentukan struktur seperti kawah sebagai hasil proses geokriologi adalah fenomena yang luar biasa, tetapi tidak luar biasa (J. Mackay, 1979. Pingos dari Semenanjung Tuktoyaktuk, Wilayah Barat Laut). Contohnya, pada tahun 2017, pembentukan dua kawah serupa, tetapi jauh lebih kecil, didaftarkan di Yamal.

Kawah Yamal terletak di zon permafrost dengan suhu tahunan purata dari -1 ° C hingga -5 ° C dan sebahagian pecahan ais sebanyak 30-65%, sering tertumpu dalam kanta ais. Terima kasih kepada teknologi moden, kami juga dapat mengetahui masa pembentukan struktur anggaran: hingga 2013, menurut imejan satelit, timbunan hembusan besar (lihat: Pingo atau penggemburan bulges) terletak di tapak kawah, kira-kira 8 meter tinggi dan diameter 50-55 meter.

Para saintis mengebor beberapa telaga di sepanjang garis yang menyeberangi kawah dan memperoleh teras (tiang silinder batu yang dikeluarkan dari telaga) permafrost (Rajah 2).Salah satu telaga, terletak lima meter di utara kawah, membuka lensa ais yang besar pada kedalaman 5.8 m. Walaupun kedalaman telaga ini adalah 17 m, tidak dapat mencapai sempadan bawah lensa. Sampel diambil dari kanta ini dan telaga jiran untuk kajian lanjut. Mereka terdiri daripada ais, asid humic dan kemasukan mineral. Analisis menunjukkan bahawa saintis menangani dua jenis permafrost yang mengandungi sedimen marin purba: jenis pertama hampir tidak disentuh oleh termokarst (proses pencairan dan pemusnahan permafrost), dan jenis kedua, sebaliknya, secara intensif dibuat semula. Es dalam sampel jenis pertama mengandungi sejumlah kecil logam dan karbon organik, dan ais dari sampel jenis kedua mengandungi sebatian karbon asal organik sehingga 3.5 g / liter dan kemasukan penyelesaian coklat gelap komposisi alkali (pH 8-9.5). Satu lagi perbezaan diperhatikan antara komponen ais dan sedimen sampel: kepekatan logam adalah tidak penting dalam sedimen kuno (kecuali SiO2, CaO, Na2O) dan sampel ais yang agak tinggi. Ini boleh ditafsirkan sebagai hasil daripada interaksi panjang air bawah tanah dan air cair, yang membawa kepada idea itubahawa di tapak kawah ada yang pernah ada tasik dengan zon cair yang besar di bawahnya (talik).

Rajah. 2 Fragmentan sampel teras yang diekstrak semasa kajian permafrost di kawasan kawah Yamal. Gambar dari bahan tambahan kepada artikel yang dibincangkan di Laporan Saintifik

Ciri utama sampel yang dipelajari adalah kepekatan gas yang luar biasa tinggi, mencapai 20 peratus oleh jumlah dalam sampel individu. Ini adalah terutamanya CO2 dan N2. Tetapi metana – pelakunya yang dikatakan pembentukan kawah – ternyata kecil (peratus pertama). Ini, serta keputusan analisis isotop, menunjukkan bahawa sumber gas bukanlah bidang Bovanenkovo, seperti yang difikirkan sebelumnya. Keutamaan di antara hidrokarbon alkana normal yang lebih tinggi (C19H40 dan sambungan dengan bkira-kiraatom karbon) menunjukkan bahawa ia terbentuk akibat penguraiannya.

Rajah. 3 Skim pembentukan timbunan heaving dan persediaan untuk letusan. A – tasik dengan zon cair (talik) di bawahnya. B – pengeringan tasik dan tasik beku. C – permulaan pembentukan topi ais dan talik mampatan. D – pembentukan timbunan benjolan. Gambar dari artikel dibincangkan di Laporan Saintifik

Menurut hasil pemodelan matematik, satu urutan kejadian sebelum pembentukan kawah telah ditubuhkan. Pertama, permafrost mencairkan di bawah tasik termokarst yang panjang (air cecair pada suhu positif) (Rajah 3, A), membentuk talik kira-kira saiz tasik kering moden, di mana pusatnya adalah kawah. Ahli geokimia menganggarkan bahawa pembentukan zon pencairan 60-70 meter mengambil masa kira-kira 3,000 tahun. Apabila tasik kering, zon cair mula membekukan kembali dari tepi ke pusat (Rajah 3, B). Di peringkat akhir kehidupan tasik, bahagian bawah membeku, membentuk penutup ais di atas talik beku yang belum sepenuhnya beku (Rajah 3, C). Air yang tinggal di bawah tekanan ais yang semakin meningkat mula memerah, membentuk bulge heave yang telah wujud selama seratus tahun yang lalu (Rajah 3, D).

Berdasarkan kandungan gas dalam sampel yang dipelajari, diasumsikan bahawa gas terlarut adalah kira-kira 14 peratus dengan jumlah talik. Apabila beku, beberapa gas ini berhijrah ke batu-batu di sekitarnya, mengelakkan pembekuan, dan beberapa (kebanyakannya CO, yang larut dalam air2) kekal dalam talik, meningkatkan tekanan dan menyumbang kepada pembentukan tonggak bulge.Kerana air di bawah penutup ais beku 6-8 meter tebal, tekanan di talik dapat mencapai 5 bar, tetapi memerlukan sekitar 10 bar untuk memecahkan. Nilai ini agak dapat dicapai, memandangkan sumbangan komponen gas. Di bahagian bawah talik, tekanan mencapai 15 bar, yang memungkinkan pembentukan CO clathrates.2 (senario yang dilaksanakan jika cecair tepu dengan gas). Sekiranya gas tidak mencukupi, maka dengan pemusnahan pingo, hanya akan ada sedikit pembebasan air, tetapi bukan letusan dan pembentukan kawah.

Sebelum letusan, struktur berlapis diperhatikan di dalam talik: tanah yang dicairkan dengan sejumlah besar karbon dioksida clathrates di bahagian bawah, air dengan gas terlarut di tengah dan sebahagian besar gas di bahagian atas (Rajah 4, A). Letusan itu disebabkan oleh pembentukan baji ais dalam retak dalam topi beku dan terdiri daripada tiga peringkat:
1) Tahap pneumatik (minit pertama): degassing talik dari ruang atas, pelepasan gas karbon dioksida (Rajah 4, B). Tanah menyebarkan jarak jauh dan merosakkan tumbuh-tumbuhan dengan aliran gas sejuk.
2) Tahap hidraulik (beberapa jam): aliran keluar dari kawah (Gamb.4, C) – melegakan tekanan yang menyebabkan berbuih air tepu dengan gas (kesan serupa dengan aliran champagne selepas mengeluarkan palam). Memecah sepenuhnya topi ais dan permulaan pembentukan aci di sekeliling kawah.
3) Tahap phreatic (5-25 jam): penguraian gas hidrat di lapisan bawah tanah dan membawanya ke permukaan dengan buih yang terhasil (Rajah 4, D). Oleh kerana penguraian gas hidrat adalah proses yang agak perlahan, fasa ini merupakan bahagian terpanjang dari letusan.

Rajah. 4 Tahap letusan. A – keadaan sebelum letusan. B – peringkat pneumatik. C – peringkat hidraulik. D – peringkat phreatic. Gambar dari artikel dibincangkan di Laporan Saintifik

Pembinaan semula peristiwa seperti ini menunjukkan bahawa pembentukan kawah Yamal adalah fenomena cryovolcanisme yang penuh, yang pertama kali dicatatkan di Bumi. Fakta bahawa ini telah berlaku hanya sekarang kerana tidak banyak proses yang jarang berlaku tentang tahap pengetahuan dan populasi Arctic dan Antartika yang rendah di mana kejadian tersebut boleh berlaku.

Kriovulkan – gunung api suhu rendah, membuang cryolava (air, ammonia, metana atau bahan lain) dalam keadaan cair atau gas.Terdapat cryovolcano aktif di Eropah (satelit Jupiter), Enceladus (satelit Saturnus) dan Triton (satelit Neptunus) (lihat berita dari Sistem Suria: geysers di Eropah dan wap air ke Ceres, Elements, 07 Februari 2014 dan Analisis medan graviti Enceladus juga menunjukkan kehadiran air cecair di atasnya, "Unsur", 07/04/2014, serta artikel JS Kargel, 1995. Cryovolcanisme pada satelit berais). Jejak aktiviti kovovolcan yang lalu banyak dijumpai di kawasan luar sistem suria. Satu kajian yang serius mengenai objek-objek ini bermula pada tahun 1979-1989, selepas laluan pemeriksaan Voyager melewati bulan-bulan ais gergasi gas, bagaimanapun, siasatan langsung mereka tidak tersedia sehingga sekarang, kerana tidak ada satu cryovolcano yang ditemukan di Bumi. Kini, seolah-olah para saintis mendapat peluang ini.

Sebelum ini diandaikan bahawa untuk cryovolcanism diperlukan sumber haba yang terletak di bawah cryovolcan. Sebenarnya, tetapi kerja yang sedang dibincangkan menunjukkan bahawa proses sedemikian boleh berlaku bukan sahaja disebabkan oleh pemanasan air, tetapi juga disebabkan oleh penghablurannya: penghabluran ais dalam sistem gas-tepu menyebabkan lonjakan tekanan dan mungkin, sebagai contoh, jelaskan jet air pada Enceladus ( JH Waite Jr et al, 2009. Air cecair Enceladus dari pemerhatian ammonia dan 40Ar dalam plume).Diperolehi daripada kajian data kawah Yamal boleh memberi pandangan baru pada letusan pada badan ais.

Sumber: Sergey N. Buldovicz, Vanda Z. Khilimonyuk, Andrey Y. Bychkov, Evgeny N. Ospennikov, Sergey A. Vorobyev, Aleksey Y. Gunar, Evgeny I. Gorshkov, Evgeny M. Chuvilin, Maria Y. Cherbunina, Pavel I. Kotov, Natalia V. Lubnina, Rimma G. Motenko & Ruslan M. Amanzhurov. Cryovolcanism di Bumi: Kawah di Semenanjung Yamal (Rusia) // Laporan Saintifik. 2018. V. 8. Nombor artikel: 13534. DOI: 10.1038 / s41598-018-31858-9.

Lihat juga:
M. Leybman, A. Kizyakov. Fenomena semulajadi baru di zon permafrost // Alam. №2. 2016.

Kirill Vlasov


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: