Аннотация результатов, полученных в 2019 году
Результатом географического исследования является карта. Набор карт, объединенных в ГИС становится основой нового географического исследования. Его цель - определить участвуют ли газы из недр в формировании современных эмиссий парниковых газов, измеряемых на поверхности мерзлых пород. Для этого выбран участок, где под толщей мерзлоты располагается резервуар углеводородов, в том числе метана. Факт наличия в таком специфическом месте следов этого резервуара означает, что метан поступающий в атмосферу из мерзлоты не связан лишь с разложением захороненной органики в условиях недостатка кислорода. Материалы измерений состава почвенного газа были наложены на слои ГИС, полученные по данным дистанционного и подповерхностного строения земли, в том числе: рельеф местности и состав грунтов, ландшафтную мозаику и карту четвертичных отложений, карты толщины мерзлоты и разломов, установленных электроразведкой, а также карты линеаментов, указывающие границы тектонических блоков на земной поверхности. Анализ всего набора данных обнаружил сложную картину взаимосвязей, в которой преобладающими факторами, влияющими на концентрацию метана в почвах, были поверхностные – ландшафтное строение, рельеф. Процессы продукции и окисления метана в почве стирают глубинный след концентрации метана. Тем не менее, концентрация метана была выше в пределах 30 м от линеаментов, определенных по снимкам с пространственным разрешением 10 м. Кроме того, практически повсеместно в почве присутствовали этан и пропан в концентрациях всего на один два порядка меньших, чем метан. Попасть в почву они могли только из недр, и очевидно это произошло не давно, поскольку такие богатые углеродом субстраты быстро потребляются микроорганизмами. Кроме того, в 5% случаев наблюдались повышенные значения концентрации гелия – газа мантийного происхождения. Ни глубинные газы, ни метан не были связаны с разломами, и сети линеаментов и разломов не совпадали. В то же время количество глубинных газов и густота разломов увеличивалось на участках, где мощность мерзлых пород уменьшалась. Рассмотренные нами поверхностные признаки никак не маркируют разломные зоны. Хотя сами разломы более явно прослеживаются в песчаных отложениях, чем в глинистых. Из всех этих фактов мы делаем заключение, что миграция газов из резервуара не прекратилась с формированием мерзлых пород, и диффузный поток их продолжается с интенсивностью пропорциональной толщине мерзлых пород. В некоторых случаях формируются каналы с более интенсивным потоком (как на участках с гелием), но они не связаны с разломами. Остается проверить наличие таких каналов вдоль линеаментов. В будущем будем заранее выделять сети линеаментов и целенаправленно искать выходы газа непосредственно вблизи них. Концентрации метана и углекислого газа достоверно различались в разных ландшафтных условиях, что дало нам возможность впервые оценить запасы метана в деятельном слое. Плотность потока в случае полной дегазации мерзлой почвы составила бы порядка 1500 г/м2 углекислого газа и 2 г/м2 метана. То есть запасы углерода в почвенном профиле, находящиеся в форме парниковых газов, составляют дополнительные 10% массы средних запасов углерода в форме органического вещества. Стоит учитывать этот источник углерода при моделировании биогеохимических циклов в криолитозоне, поскольку эта форма является наиболее легко усваиваемым субстратом для микроорганизмов. Экосистема запасает его с прошлого сезона в мерзлой почве для быстрого роста численности микроорганизмов, запуска процессов разложения более грубого органического вещества, обеспечения фотосинтеза углекислым газом при оттаивании. Чтобы смоделировать влияние почвенных микроорганизмов на газовый состав почв мы поместили равные доли образца из деятельного слоя массой около 10 мг в небольшие бутыли. Три группы бутылей продули азотом, чтобы создать бескислородные условия. В одни из них ввели метан, в другие ввели субстраты для продукции метана – углекислый газ и водород, третьи закупорили с азотом и закупорили. Несколько бутылей закупорили, не продувая азотом, это были контрольные образцы. Раз в 2-4 недели проверяли концентрацию метана в образцах. В контрольных образцах непрерывно наблюдались вариации концентрации в пределах 0.012 %об. В образцах с метаном на протяжении 5 месяцев эксперимента его концентрация медленно сокращалась. В бескислородных образцах концентрация метана порядка 3 месяцев оставалась неизменной – на уровне 0.006-0.012 %. Затем за 2 недели концентрация метана резко возросла на 0.02-0.03 % и снова уменьшилась до прежних значений. В образцах с добавлением субстратов аналогично наблюдался период затишья, за которым последовал резкий рост до значений 0.02, 0.1, а в одном образце 12 %. За пиком роста концентрации происходило падение. Лишь в образце с самой высокой концентрацией метана, его количество сократилось до постоянного значения 10 %. Очевидно образец с самой высокой концентрацией сдержал большее количество микроорганизмов. Эксперимент показал, что процесс окисления метана протекает постоянно, а продукция метана характеризуется лаг-фазой – задержкой, требуемой микроорганизмам на адаптацию к новым условиям. После лаг-фазы продукция метана происходит лавинообразно, вновь давая субстрат и повышая активность метанотрофов. В присутствии кислорода процессы продукции и окисления метана сменяют друг друга, поддерживая концентрации метана на относительно низком уровне. Впоследствии мы проведем такой же эксперимент с образцами из более глубоких горизонтов, чтобы получить значения скорости продукции и окисления метана для разных типов микробных сообществ, населяющих толщи многолетнемерзлых пород и почв и оценить их воздействие на мигрирующий газ. Первые шаги к моделированию миграции газов в массиве мерзлых пород уже были предприняты. Сравнение концентрации метана и его изотопного состава в мерзлых отложениях с концентрацией метана и изотопным составом в газопроявлениях из скважин в этих отложениях показало, что газ не поступает равномерно из всех участков скважины. Напротив, из 10% протяженности скважин может поступать до 25% метана газопроявлений. Горизонты повышенного газировангия связаны со вскрытыми грунтовыми водами. Следовательно, пути миграции газов могут быть связаны с межмерзлотными водами в частности и гидрогеологической системой в целом. В качестве врЕменных депо для метана из глубоких источников в некоторых скважинах территории исследований установлено наличие с глубин 43-48 м благоприятных термобарических условий для формирования и существования газовых гидратов. Результаты, полученные за первый год выполнения проекта, приоткрывают завесу путей и величин потоков и запасов метана в мерзлых породах посредством выяснения некоторых закономерностей. Это дает залог дальнейшему успешному написанию полной картины пулов и потоков метана на проницаемых участках криолитозоны.

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
проведен анализ проницаемости для метана и других газов отложений из скважин Санской площади с целью сопоставления измеренных значений проницаемости электрическим свойствам. продолжена работа с микрокосмами мерзлых отложений из глубоких горизонтов (до 100 м), отобранных из скважин Санской площади. проведено комплексирование материалов бурения и определения концентрации газов по скважинам с материалами электроразведки, сейсморазведки и гидрогеологических карт. Будут составлены продольные и поперечные профиля и оценены объемы отложений с различными характеристиками концентрации метана, электрической проницаемости разработаны модели миграции газов через мерзлые толщи: определены времена прохождения и пути, зоны образования скоплений метана проведено моделирование потенциальной бактериальной продукции метана в почвенных профилях. Проведена экспедиция с бурением бугров пучения и зондированием их сейсмо-методами. обнаружена старая воронка газового выброса на месте булгунняа с сохарнением части бугунняха.

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Установлено, что в промороженных почвах при приближении к линеаментам, маркирующим границы тектонических блоков, увеличивается корреляция между метаном и более тяжелыми углеводородами, которые являются геохимическим индикатором залегания нефти и газа. При средней концентрации метана в почве на удалении более 200 м от линеаментов порядка 0.016 г метана / куб. м, на расстоянии 0.1 м от линамента концентрация составляет порядка 0.063 г метана / куб. м. Первое значение можно принять за уровень бактериальной продукции, а разницу первого и второго 0,047 г метана / куб. м – за поступление из геологических источников. На Санской площади двухсотметровые зоны затухания вклада геологических источников вокруг линеаментов могут составлять порядка 75% всех запасов метана в промерзших почвах. Определено, что тектонические нарушения являются не единственным источником поступления метана из геологических источников на поверхность. Вторым по значимости источником является диффузионный поток. Свое наименование он получил по причине рассеяния, а не по причине процесса диффузии. Очевидно, именно благодаря ему имеется зона затухания вклада геологических источников вокруг линеаментов. За счет просачивания в почвы из мерзлых пород попадает порядка 0,005 мг метана / куб. м. Границы области, в которых справедливо принять его за основной геологический источник метана совпадают с территорией где показатель сухости газа (отношения концентрации метана к сумме концентраций этана и пропана) Учитывая, что такой характер поступления широко распространен (на Санской площади занимает не менее 25% территории), диффузионный поток может вносить до 10% в суммарные запасы метана в почвах территории нефтегазового месторождения. Время поступления метана могло предшествовать формированию мерзлых пород. Однако, наличие постоянно высоких концентраций этана и пропана в почвах Cанской площади позволяют предполагать наличие постоянного подтока и фильтрации флюида по системе пор и проницаемых горизонтов. Идентифицирован и третий геологический источник - микросипы, для которых характерны аномалии концентрации гелия, формирующие концентрические участки в пределах Санской площади. Превышение метана над средними значениями, ассоциируемыми с бактериальной продукцией, составляет около 0.005 г метана / куб. м. Они занимают лишь 5% от площади месторождения и дают суммарный вклад в общие запасы в почвах, которые были имерены зимой не более 2 %. Суммарно вклад геологических источников в почвенные запасы оценивается в пределах от 15 до 50% средних оценок запасов метана в почвах Санской площади. Термокарстовые котловины и заболоченные земли, тем не менее являются наиболее сильным источником метана. Концентрация метана в их почвах составляет порядка 1.2 г / куб. м, а площадь распространения составляет 10% на участке исследований на Санской площади. В разрезе мерзлых пород геофизическими методами обнаружены проницаемые участки в форме куполообразных поднятий в подошве слоя мерзлоты, в виде зон трещиноватости. Особое внимание эти зоны привлекли наше внимание под термокарстовыми озерами и буграми пучения. Под тремя из шести бугров пучения исследованных на Санской площади были обнаружены зоны повышенной проницаемости, которые прослеживаются как в толще мерзлоты, так и в более глубоко залегающих породах покрышки нефтегазоносных слоев. В двух из этих бугров пучения в процессе бурения наблюдались выбросы газа или воды. Можно сделать заключение о сложном строении мерзлых пород и значительной роли флюидодинамических процессов в формировании отдельных морфоструктур и насыщенности метаном мерзлых толщ. За истекший год опубликована одна статья в журнале Q1, еще одна была подана в редакцию журнала Q1.