Localization of endogenous influence zones in areas with a high level of gas saturation by magnetic field anomalies

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Based on the interpretation of the Earth’s magnetic field anomalies and gravity anomalies, the structure of the Arctic lithosphere in areas of increased gas saturation of bottom sediments has been studied. The analysis of density and magnetic sections has shown that the lithosphere in the zones of methane fluxes and gas hydrates is characterized by the presence of thermo-fault that remove fluid flows from the Earth crust and mantle. In areas of aquatories where, according to geochemical studies, methane outputs of deep genesis have been confirmed for the first time, the trajectories of fluid flows coming from a depth of the Earth crust and mantle have been traced on petrophysical sections. The study of the influence of the endogenous fluid-dynamic factor make it possible to optimize the choice of safe shipping routes along the Northern Sea Route in the fields of methane emissions.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. A. Petrova

Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Propagation of Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: aa_petrova@inbox.ru

St. Petersburg Branch

Russian Federation, Saint Petersburg

O. V. Latysheva

Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Propagation of Russian Academy of Sciences

Email: l-olli@yandex.ru

St. Petersburg Branch

Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Атлас ледяных образований // Под общей редакцией В.М. Смоляницкого. СПб.: ААНИИ, 2019. 232 с.
  2. Богоявленский В.И., Богоявленский И.В. Анализ состояния, перспектив и проблем освоения ресурсов углеводородов и угля в Арктике в связи с экономическими, геополитическими и технологическими реалиями // Научные Труды ВЭО России. Т. 228. С. 154–180. 2021. https://doi.org/10.38197/2072-2060-2021-228-2-154-180
  3. Богоявленский В.И., Казанин А.Г., Кишанков А.В., Казанин Г.А. Дегазация Земли в Арктике: комплексный анализ факторов мощной эмиссии газа в море Лаптевых // Арктика: экология и экономика. Т. 11. № 2. С. 178–194. 2021а. https://doi.org/10.25283/2223-4594-2021-2-178-194
  4. Богоявленский В.И., Кишанков А.В. Опасные газонасыщенные объекты на акваториях мирового океана: Чукотское море (Россия и США) // Арктика: экология и экономика. № 2 (38). С. 45–58. 2020. https://doi.org/10.25283/2223-4594-2020-2-45-58
  5. Богоявленский В.И., Кишанков А.В., Казанин А.Г. и др. Опасные газонасыщенные объекты на акваториях Мирового океана: Восточно-Сибирское море // Арктика: экология и экономика. Т. 12. № 2. С. 158–171. 2022. https://doi.org/10.25283/2223-4594-2022-2-158-171
  6. Богоявленский В.И., Кишанков А.В., Казанин А.Г. Распространение субаквальной мерзлоты в море Лаптевых по данным сейсморазведки методом преломленных волн // Арктика: экология и экономика. Т. 13. № 4. С. 501–515. 2023. https://doi.org/10.25283/2223-4594-2023-4-501-515
  7. Бондур В.Г., Кузнецова Т.В. Выявление газовых сипов в акваториях арктических морей с использованием данных дистанционного зондирования // Исслед. Земли из космоса. № 4. C. 30–43. 2015.
  8. Копытенко Ю.А., Латышева О.В., Петрова А.А. Влияние разломных зон земной коры на эволюцию толщины и кромки ледяного покрова Арктики // Труды Военно-космической академии им. А.Ф. Можайского. Вып. 674. С. 207–212. 2020.
  9. Копытенко Ю.А., Петрова А.А. Мировые карты компонент магнитного поля Земли эпохи 2020 / Труды XV Всероссийской конференции “Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики”. СПб. С. 288–291. 2020.
  10. Копытенко Ю.А., Петрова А.А. Результаты разработки и применения компонентной модели магнитного поля Земли в интересах магнитной картографии и геофизики // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. Т. 9. № 2. С. 88106. 2016.
  11. Лобковский Л.И., Никифоров С.Л., Дмитревский Н.Н. и др. О процессах газовыделения и деградации подводных Многолетнемерзлых пород на шельфе моря Лаптевых // Океанология. Т. 55. № 2. С. 312–320. 2015.
  12. Матвеева Т.В., Семёнова А.А., Щур Н.А. и др. Перспективы газогидратоносности Чукотского моря // Записки Горного института. Т. 226. С. 387–396. 2017. https://doi.org/10.25515/PMI.2017.4.387
  13. Павленкова Н.И. Природа региональных сейсмических границ в земной коре и верхней мантии // Материалы XIX Международной конференции “Физико-химические и петрофизические исследования в науках о Земле”. Москва–Борок. Т. 1. С. 250–253. 2018.
  14. Петрова А.А., Латышева О.В. Воздействие флюидодинамического фактора на формирование и изменения ледяного покрова в Северном Ледовитом океане // Вест. КРАУНЦ. Сер.: Науки о Земле. № 3 (59). C. 53–66. 2023. https://doi.org/10.31431/1816-5524-2023-3-59-53-66
  15. Петрова А.А., Копытенко Ю.А. Флюидные системы Мамско-Бодайбинской минерагенической зоны Северного Забайкалья // Вестн. КРАУНЦ. Сер.: Науки о Земле. Вып. 41. № 1. С. 37–53. 2019. https://doi.org/10.31431/1816-5524-2019-1-41-37-53
  16. Петрова А.А., Латышева О.В., Копытенко Ю.А. Глубинное строение Арктики и Антарктики по магнитным аномалиям компонент и аномалиям силы тяжести // Космич. исслед. Т. 60. № 4. С. 331–347. 2022а. https://doi.org/10.31857/S0023420622030086
  17. Петрова А.А., Латышева О.В., Копытенко Ю.А. Природные явления эндогенного происхождения в Арктическом бассейне // Вестн. КРАУНЦ. Науки о Земле. Вып. 48. № 4. С. 37–53. 2020. https://doi.org/10.31431/1816-5524-2020-4-48-49-63
  18. Петрова А.А., Латышева О.В., Копытенко Ю.А. Роль глубинных факторов в разрушении ледового покрова на трассах Северного Морского пути / Материалы VII Всероссийской научной конференции “Проблемы военно-прикладной геофизики и контроля состояния природной среды”, Санкт-Петербург, ВКА имени А.Ф. Можайского. С. 118–122. 2022.
  19. Петрова А.А., Петрищев М.С., Копытенко Ю.А. и др. Выявление флюидоподводящих каналов в Арктических морях по аномалиям магнитного и гравитационного полей / Материалы Всероссийской конференции “Глобальные проблемы Арктики и Антарктики”. ФИЦКИА РАН. Архангельск. С. 810–815. 2020а.
  20. Сергиенко В.И., Лобковский Л.И., Семилетов И.П. и др. Деградация подводной мерзлоты и разрушение гидратов шельфа морей Восточной Арктики как возможная причина “метановой катастрофы”: некоторые результаты комплексных исследований 2011 года // Докл. АН. Т. 446. № 3. С. 330–335. 2012.
  21. Соколов С.Ю., Мороз Е.А., Зарайская Ю.А. и др. Картирование опасных геологических объектов и процессов северной и центральной частей шельфа Баренцева моря по данным гидроакустического комплекса НИС “Академик Николай Страхов” // Арктика: экология и экономика. Т. 13. № 2. С. 164–179. 2023. https://doi.org/10.25283/2223-4594-2023-2-164-179
  22. Харитонов А.Л., Хассан Г.С., Серкеров С.А. Изучение глубинных неоднородностей тектоносферы и мантии Земли по спутниковым магнитным и гравитационным данным // Исслед. Земли из космоса. 2004. № 3. С. 81–87.
  23. Харитонов А.Л. Геоэкологические аспекты корреляции кольцевых структур, региональных аномалий геофизических полей и месторождений полезных ископаемых // Вестн. МГПУ. Сер.: Естественные науки. № 1(45). С. 27–44. 2022. https://doi.org/10.25688/2076-9091.2022.45.1.3
  24. Шипилов Э.В. Базальтоидный магматизм и сдвиговая тектоника арктической континентальной окраины Евразии в приложении к начальному этапу геодинамической эволюции Амеразийского бассейна // Геология и геофизика. № 12. С. 2115–2142. 2016. https://doi.org/10.15372/GiG20161202
  25. Юлин А.В., Тимофеева А.Б., Павлова Е.А. и др. Межгодовая и сезонная изменчивость ледовитости российских арктических морей в современном климатическом периоде // Труды ГОИН. № 220. С 44–60. 2019.
  26. Andreassen K., Waage M., Serov P. et al. Geological controls of giant crater development on the Arctic seafloor // Scientific reports. V. 10. № 1. 8450. 2020. https://doi.org/10.1038/s41598-020-65018-9
  27. Baranov B., Galkin S., Vedenin A. et al. Flint Methane seeps on the outer shelf of the Laptev Sea: characteristic features, structural control, and benthic fauna // Geo-Marin letters. V. 40. P. 541–557. 2020. https://doi.org/10.1007/s00367-020-00655-7
  28. Bogoyavlensky V., Kishankov A., Yanchevskaya A. et al. Forecast of Gas Hydrates Distribution Zones in the Arctic Ocean and Adjacent Offshore Areas // Geosciences. V. 8(12). Article number 453. 2018. https://doi.org/10.3390/geosciences8120453
  29. Bonvalot S., Balmino G., Briais A. et al. World Gravity Map. Commission for the Geological Map of the World. Eds. BGI-CGMW-CNES-IRD. Paris, 2012.
  30. Petrova A.A., Kopytenko Y.A., Petrishchev M.S. Deep fluid systems of Fennoscandia greenstone belts // Practical and Teoretical Aspects of Geological Interpretation of Gravitational, Magnetic and Electric Fields. P. 239–247. 2019. https://doi.org/10.1007/978-3-319-97670-9_28
  31. Petrova A.A., Latysheva O.V., Petrova A.I. Deep Factors of Ice Destruction of the Arctic Ocean / Problems of Geocosmos–2020: Springer Proceedings in Earth and Environmental Sciences. Springer, Cham. P. 41‒52. 2022. https://doi.org/10.1007/978-3-030-91467-7_4
  32. Petrova A.A., Latysheva O.V., Petrova A.I. Specifics of the Earth’s Crust Structure in the Potential Gas Hydrate Accumulation Zones of the Arctic Basin / Problems of Geocosmos–2020. Springer Proceedings in Earth and Environmental Sciences, Springer, Cham. P. 25–39. 2022а. https://doi.org/10.1007/978-3-030-91467-7_3
  33. Serov P., Mattingsdal R., Winsborrow M. et al. Widespread natural methane and oil leakage from sub-marine Arctic reservoirs // Nat Commun. V. 14. 1782. 2023. https://doi.org/10.1038/s41467-023-37514-9
  34. Shakhova N., Semiletov I. and Chuvilin E. Geosciences Understanding the Permafrost–Hydrate System and Associated Methane Releases in the East Siberian Arctic Shelf // Geosciences. V. 9. № 6. P. 1–23. 2019. https://doi.org/10.3390/geosciences9060251
  35. Shakhova N., Semiletov I., Leifer I. et al. Geochemical and geophysical evidence of methane release over the East Siberian Arctic Shelf // J. of Geophysical Research. V. 115. C08007. 2010.
  36. Shakhova N., Semiletov I., Sergienko V. et al. The East Siberian Arctic Shelf: towards further assessment of permafrost-related methane fluxes and role of sea ice // Phil.Trans. R. Soc. A 373:20140451. 2015.
  37. Thebault E., Vigneron P., Langlais B. et al. Swarm lithospheric magnetic field model to SH degree 80 // Earth, Planets and Space. V. 68. Article number 126. 2016. https://doi.org/10.1186/s40623-016-0510-5
  38. Wallmann K., Riedel M. et al. Gas hydrate dissociation off Svalbard induced byisostatic rebound rather than global warming // Nature Communications., 9:83. 2018. https://doi.org/10.1038/s41467-017-02550-9

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Geophysical characteristics of the Arctic shelf cryolithozone: MPZ module anomalies (CHAMP satellite) [Thebault et al., 2016]: (a) - h = 400 km; (b) - h = 100 km; (c) - crustal rock magnetization (~20 km depth); (d) - gas hydrate zones. 1 - SMTC; 2- NSR traces; 3 - position of petrophysical sections; 4 - gas hydrates [Shakhova et al., 2019]; 5 - Arctic seas: 1 - Barents Sea, 2 - Laptev Sea, 3 - East Siberian Sea, 4 - Chukchi Sea.

Download (1MB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Barents Sea lithosphere sections in the zones of gas hydrates and gas flares development: (a) - density section (av. 1-1'), subbase - magnetic anomalies of the MPZ module (h = 100 km) [Thebault et al, 2016]; (b) - magnetic section (Ave. 1-1'), subbase - Barents Sea magmatic province [Shipilov, 2016]; (c) - density section (Ave. 2-2'), (d) - magnetic section (Ave. 2-2'). 1 - Solid hydrate areal [Andreassen et al., 2020; Serov et al., 2023]; 2 - mega-flares; 3 - Barents Sea magmatic province; 4 - gas flares [Sokolov et al., 2023]; 5 - Barents Sea.

Download (1MB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Laptev Sea lithosphere sections in the zones of gas hydrates and gas flares development: (a) - density section (3-3'), (b) - magnetic section (3-3'); (c) - density section (4-4'), (d) - magnetic section (4-4'). 1 - SMTC; 2 - SMP; 3 - methane syps [Baranov et al, 2020; Shakhova et al, 2015; Bogoyavlensky and Bogoyavlensky, 2021; Sergienko et al, 2012]; 4 - gas hydrates [Shakhova et al, 2019].

Download (1MB)
Indexing metadata
5. Fig. 4.Lithosphere sections of the East Siberian Sea and Laptev Sea lithosphere in the zones of predicted gas saturated objects, gas hydrates and methane siphons: (a) - magnetic section (5-5'), (b) - magnetic section (6-6').1 - SMTC; 2 - SMP; 3 - predicted gas deposits; 4 - seismic profiles; 5 - predicted gas hydrate deposits [Bogoyavlensky et al., 2022]; 6 - methane sips [Bogoyavlensky and Bogoyavlensky, 2021]; 7 - seas: 2 - Laptev Sea, 3 - East Siberian Sea; 8 - islands: 1 - Bolshoy Begichev Island, 2 - Bennett Island.

Download (523KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5.Sections of the Chukchi Sea lithosphere in the zones of predicted gas deposits.1 - predicted gas deposits [Bogoyavlensky and Bogoyavlensky, 2021], 2 - MOGT seismic profiles; 3 - Chukchi Rise.

Download (487KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences