Читать книгу "Глубина - Анатолий Сагалевич"

В районах высачивания нефти и газа из иллюминаторов аппаратов проводились визуальные наблюдения за обитателями подводного мира. Исследовались вертикальное распределение планктона и ихтиопланктона, поведение и ориентация в пространстве массовых эндемичных видов рачков Macrohectopus branickii и Epishura baicalensis, а также рыбки голомянки рода Comephorus. Все они входят в состав единой пищевой цепи в сообществах склоновых и центральных областей Байкала. Оказалось, что в верхних слоях воды (0–350 м) нет крупных пелагических (живущих в верхних слоях вод) животных. Лишь на глубине около 400 метров появляются единичные экземпляры довольно большого (25–35 мм) рачка Mbranickii, ориентированного головой вниз, и с увеличением глубины его численность возрастает. На расстоянии около 100 метров от дна наблюдалась разноразмерная популяция рачков, при этом более мелкие особи были также ориентированы головой вниз. В придонном слое (несколько метров от дна) голомянки ныряли в ил, взмучивая его хвостовым плавником и оставляя на поверхности осадка специфические следы, а иногда прятались в норки. Одновременно на дне в поле нашего зрения присутствовало пять-шесть особей разной величины. Подобное распределение и поведение голомянок в придонном слое на довольно большой площади отмечалось впервые. Биологи пришли к выводу, что эти рыбы не принадлежат к чисто пелагическим обитателям Байкала. При визуальных наблюдениях с аппаратов определяли и видовой, и размерный состав массовых эндемичных видов в придонной области и на поверхности осадков, а также поведенческие реакции различных ракообразных, коттоидных рыб (бычков-подкаменщиков) и ресничных червей (турбеллярий). Мелкие разноногие рачки (амфиподы) зарывались в ил и находились в нем достаточно длительное время. Некоторые особи были белого цвета, что характерно для представителей абиссальной фауны. Крупные же амфиподы различались по окраске и поведению: некоторые рачки сидели на небольших холмиках, другие активно передвигались по поверхности дна.

Важнейшим фундаментальным открытием, сделанным во время работ в 2009 году, стало обнаружение в этом районе большого поля холмов, состоящих из твердых ледоподобных газогидратов, слегка припорошенных осадками. Грязевой вулкан нашли ученые из Лимнологического института в 2002 году. Однако в течение семи лет никто и не подозревал о существовании там монолитных газогидратов. Это открытие выходит далеко за рамки исследования собственно Байкала. Газовые гидраты – кристаллические соединения метана с водой – емкий резервуар энергетического сырья. В одном кубометре гидрата содержится до 162 м3 газа. По современным оценкам, ресурсы метана в природных газовых гидратах Мирового океана могут превышать ресурсы всех горючих полезных ископаемых на суше. В 2010 году мы продолжили работу вблизи грязевого вулкана Санкт-Петербург. Был обозначен газогидратный район размером 100×100 метров, на территории которого располагались три больших и множество мелких газогидратных холмов. Кроме того, под небольшим слоем осадка там практически везде залегают монолитные газогидраты, в том числе и на относительно ровном дне у подножия холмов. Наблюдались и струйные высачивания метана из осадка. Именно они формировали на экране эхолота специфический газовый факел. При многочисленных погружениях «Миров» были отобраны пробы грунта, воды и бентосных животных. Во многих местах разгрузки глубинных флюидов встречались пленочные бактериальные маты, покрывающие газогидраты. Здесь же были обнаружены желеподобные органические образования, представляющие собой небольшие комочки размером 1–3 сантиметра. Изотопный анализ, сделанный в ЛИНе, показал, что и бактериальные маты, и желеподобные комочки существуют здесь за счет метанотрофии. Геотермическими исследованиями установлено лишь небольшое превышение геотермического градиента над фоном, что нетипично для активного грязевого вулканизма. Это очень важная информация, которая позволяет сделать вывод о преимущественной роли фазового состояния метана, формирующего газогидраты. На полигоне получены данные о высоком потоке метана непосредственно из осадка в воду и незначительном потоке кислорода в осадок.

В экспедициях 2008–2009 годов под руководством А. Н. Рожкова (Физический институт РАН) разрабатывалась методика поиска газогидратов по аномалиям метана в воде с помощью датчика, установленного на ГОА «Мир». Так был обнаружен первый газогидратный холм. При погружениях провели ряд экспериментов по формированию и разложению газогидратов из пойманных ловушкой пузырей метана по методике, разработанной А. В. Егоровым (ИО РАН). Впервые наблюдалось формирование твердой газогидратной пены из пойманных пузырей и ее разрушительное действие при подъеме аппарата – несколько ловушек разрушились на глубине 700 метров (существенно ниже положения фазовой границы устойчивости газогидратов). Мы также обнаружили, что газогидратно-ледяные пробки образуются выше положения фазовой границы. Эти результаты очень важны для разработки будущих технологий доставки и транспортировки метана с больших глубин.

Район Большой Голоустный. Здесь мы тоже встретились с газогидратами. Это поле, расположенное на глубине 420 метров, – самое мелководное газогидратное поле в мире. Оно характеризуется исключительно мощным потоком метана из осадков, достигающим поверхности воды. Нам удалось проследить за газовыми пузырями до самого дна, где была обнаружена геологическая структура в виде каньона с вертикальными стенками, связанная, по-видимому, с интенсивным выбросом газа из осадка. Борта этого каньона образованы рыхлыми отложениями. Среди них отмечен полупрозрачный горизонтальный пропласток мощностью до 20 сантиметров и длиной до 5–6 метров, похожий на газогидрат. Здесь отобраны пробы газа, выходящего со дна, осадки и образцы бентосных организмов. Изотопный состав последних показал, что они, так же как и на поле Санкт-Петербург, существуют за счет метанотрофии.

Посольская банка. В этом районе, расположенном вблизи мощного осадочного образования – Селенгинской авандельты, – в 2009–2010 годах проводились интересные исследования разгрузки газа. Посольская банка представляет собой потенциально нефтегазоносный район, что подтверждается ранее выявленными аномалиями в содержании углеводородных газов и в воде, и в осадках. Все аномалии при этом имели общую черту – высокий уровень этана по отношению к метану. Здесь в наших экспедициях впервые на Байкале были обнаружены необычные цветные бактериальные маты. Судя по анализам, проведенным биологами ЛИНа, сообщества бактерий из этих образцов существовали как за счет метанотрофии, так и за счет хемосинтеза. Под слоем осадка мы нашли газогидрат. Его небольшие фрагменты, отломанные манипулятором, мелькали перед иллюминатором, устремляясь вверх и обгоняя аппарат при всплытии.

Мыс Толстый. Работая в этом районе, мы получили неожиданные результаты. Первые же погружения ГОА «Мир» не подтвердили сделанных ранее прогнозов о наличии там разгрузок газа и нефти. Местное подводное поднятие рассматривалось как грязевой вулкан. А так как здесь не удавалось поднять осадки геологическими трубками, которые ударялись о твердое дно и приходили пустыми, предполагалось, что на дне находятся такие же массивные газогидраты, как и на грязевом вулкане Санкт-Петербург. Визуальные наблюдения из «Миров» показали, что на дне отсутствуют мелкомасштабные морфологические признаки выноса глубинных флюидов, типичных для грязевых вулканов. Желтоватый цвет верхнего слоя осадка свидетельствовал о его окисленности. Под тонким слоем залегали древние породы. Содержание газа в воде и осадках и геотермический градиент оказались близкими к фоновому. Таким образом, осмотр, проведенные инструментальные измерения и анализ отобранных образцов позволили однозначно утверждать, что данное поднятие не грязевулканическое образование, а небольшая подводная банка. Подобные структуры весьма характерны для восточного борта Байкала.