Тайны «дыхания» грязевых вулканов: геология и микробы
Международный научный коллектив исследователей, в состав которого вошли сотрудники Геологического института РАН, сравнил Механизмы формирования газов в недрах грязевых вулканов в регионах Северного Тянь-Шаня и Северного Кавказа. Результаты опубликованы в журнале Marine and Petroleum Geology.
Грязевые вулканы — уникальные и потенциально опасные природные явления, которые не только могут служить индикаторами залежей полезных ископаемых, но и активно влияют на климат планеты. Выделяя метан (CH₄) и углекислый газ (CO₂), они выступают в роли мощных источников парниковых газов. Однако помимо климатического фактора, эти объекты представляют серьёзную угрозу: их активность способна приводить к взрывам скоплений газа, разрушительным грязевым потокам (лахарам), оползням и обрушению грунта.
Механизмы формирования газов в недрах грязевых вулканов до сих пор оставались загадкой: непонятно, где именно — в глубоких слоях коры или при участии микроорганизмов — рождается метан и едины ли эти процессы для всех грязевых вулканов мира? Международное исследование в рамках проекта РНФ-ГФЕН «Вещественный баланс и генезис разнотипных флюидных грязевулканических систем Евразии» под руководством доктора геолого-минералогических наук Василий Лаврушин, охватившее вулканы Северного Тянь-Шаня и Северного Кавказа, пролило свет на этот вопрос.
Были проанализированы образцы газов из Джунгарской (Китай) и Кубанской котловин, на стабильные изотопы углерода и водорода. Результаты показали, что природа газов в этих регионах кардинально отличается. Для грязевых вулканов Северного Тянь-Шаня характерно сильное «микробное воздействие». Низкие температуры в недрах позволяют бактериям активно перерабатывать вещества, что оставляет специфический изотопный «след» в метане. Для грязевых вулканов Северного Кавказа картина оказалась сложнее. Здесь процессы зависят от скорости подъёма газа — там, где газ поднимается быстро, микробы не успевают влиять на его состав.
Несмотря на региональные различия, исследователи выяснили главное: метан в грязевых вулканах имеет преимущественно термогенное происхождение (то есть рождается при высоких температурах и давлении на глубине 2-4 км в толщах осадочных пород). Однако, поднимаясь к поверхности, газ проходит через «микробную фильтрацию» — в верхних, более холодных слоях коры микроорганизмы частично видоизменяют его, окисляя или ферментируя. Лишь в редких случаях (например, в образцах с вулкана Западные Цымбалы, Таманский полуостров) метан имеет чисто микробную природу.
Понимание химизма и источников газа (термогенный или микробный) критически важно для оценки рисков от грязевулканической деятельности. Зная, насколько быстро газ насыщает грязевую массу и как он взаимодействует с микроорганизмами, геологи смогут лучше прогнозировать моменты перехода вулкана в стадию активного выброса, заранее прогнозируя катастрофы. Полученные данные позволяют по-новому взглянуть на баланс парниковых газов. Кроме того, понимание процессов изотопного фракционирования имеет решающее значение для интерпретации геохимических сигналов от грязевых вулканов, которые могут служить поверхностными индикаторами глубинных нефтегазовых систем.
«Наше исследование подчеркивает ценность многопараметрического изотопного анализа. Только глядя на цепочку CH₄–H₂O и CO₂–DIC одновременно, мы смогли различить, где закончилась работа геологии и началась работа биологии», — отмечают авторы работы.
Текст: Георгий Челноков и Василий Лаврушин.
Источник: пресс-служба ГИН РАН.
