Вечная мерзлота ... ну как же ты, ядрена вошь, образовалась!?

Тайна гораздо привлекательнее разгадки.
Ведь разгадка уже не покрыта ореолом таинственности, не будоражит причастностью к чему-то сверхъестественному, не порождает  тот букет эмоций, когда тебя "пропустили за кулисы".
Разгадка скучна, потому что природна и нет в ней ничего фантастического.
Но разгадки нам нужны, чтобы оставаться разумными, как впрочем и тайны, чтобы быть мечтателями.
И сегодня мы постараемся приблизиться еще к одной разгадке тайны образования вечной мерзлоты.

Я уже высказывал эту теорию, основанную на  понижении давления вызванного падением паро-водяного купола, согласно версии высказанной Ивановым.

Вечная мерзлота, такая уж она вечная!?
https://cont.ws/@migg/970397

И суть ее была в следующем, вечная мерзлота образовалась в результате понижения давления, которое привело к разрушению метаногидратов образованных в иных условиях, при более высоком давлении.

Но был вопрос на который я не смог ответить, почему мерзлота образовалась только в высокогорьях и на территориях Канады и нашей северных территорий, ведь понижение давления затронуло всю планету, а залежи метангидратов, сегодня обнаружили  практически вокруг всех континентов на планете.
Но в принципе ледник и мог образоваться за счет выпадения осадков из водно парового купола, тем более, что когда ледник стаял, уровень океана поднялся, хотя до образования ледника, был меньшим.
Сейчас я могу ответить на этот вопрос, а также почему вечная мерзлота присутствует в прибрежной акватории озера Байкал и  северных морей.

Анализ достоверных данных, сделанный К. Квенволденом  и проведенные им оценки запасов газогидратов на планете, разными методами, оцениваются  ~ 2*10"16 м3 [6] (для сравнения: кислорода в атмосфере ~ 8*10"17 м3), что заметно превышает запасы топлива на Земле во всех остальных видах, вместе взятых.

Так что можно себя утешить без газа человечество еще не останется очень долго, но войны за контроль вновь открываемых газогидратных месторождений, еще только предстоят.

Газовые гидраты представляют собой твердые кристаллические вещества.
Они напоминают внешним видом снег или рыхлый лед.

Обычно состав газогидратов описывается трехчленными формулами, из которых одна часть – легкие компоненты природных газов(кислород, сероводород, углекислый газ, метан, инертные газы), вторая – тяжелые углеводороды и третья – обычная вода.
В одном объеме твердого газогидрата может содержаться до 100–150 и даже более объемов углеводородных газов, которые и требуется извлечь. Способностью образовыватьгидраты обладают многие известные газы (Ar, N2, O2, СН4, СO2, С2H4,С2Н6, С3Н8, H2S, SO2, CS2 и др.).

Стоит заметить, что основная часть газогидратов находится не в свободном состоянии (в воде), а в поровом пространстве донных пород.

Они образуют слой толщиной от нескольких сотен метров (если залежи находятся на малых глубинах ниже уровня моря) до 1 км (если залежи находятся на больших глубинах, на несколько километров ниже уровня моря).
Большая часть Мирового океана покрыта огромными газогидратными полями, под которыми находятся месторождения свободного газа.

Эти зоны с глубинами моря 300–1 800 м.
С одной стороны это гигантский резерв природного газа, а с другой  могут представлять собою угрозу экологической безопасности и реальная опасность катастроф в сейсмически активных зонах океана.

Весь западный сектор Черного моря был охвачен пламенем вовремя Крымского землетрясения в 1927 г.
Взрыв газогидратного пласта сопровождался мощным выбросом газа и воды.
По свидетельствам очевидцев, во время землетрясения, они наблюдали «огонь красного цвета в виде сильной зарницы» в западном направлении, где грозовых туч тогда не было.
Получается, что огненные вспышки действительно имели огромные размеры, поскольку были видны на расстоянии до 60—70 км.

На мысе Лукулл наблюдалась огненная вспышка высотой около 500 м и шириной около 1,8 км.
Эти вспышки были видны даже из Евпатории.
Также из рассказов очевидцев из Феодосии, известно, что в 30 км по направлению к Анапе (то есть по другую сторону от основного очага и также на большом от него удалении), в море, тоже были замечены огненные столбы.

По оценкам специалистов запасы метаногидратиов обнаруженных подо дном Черного моря могут произвести около 100 млрд.м3 газа.
Видимо такие данные и позволяли бывшим украинским лидерам говорить о газовой независимости.

Одним  словом можно точно сказать, в прибрежных водах пока в стабильном состоянии находятся тысячи кубокилометров связанных газов  и нам это равновесие желательно не нарушать.

Роль естественного хранилища газов выполняют природные клатраты, в природе часто выполняющие роль естественного хранилища газов. Так, советскими учеными (А. А. Трофимук и др.) в районах вечной мерзлоты обнаружены на значительной глубине в недрах земли твердые газовые гидраты метана.

Установлено, что образование и распространение газогидратов контролируется соответствующими термобарическими условиями, наличием достаточного количества газа и воды, химическим составом газов, соленостью поровой воды, наличием эффективных миграционных путей для газа и воды, присутствием коллекторов и покрышек.

Гидраты могут стабильно существовать в широком диапазоне давлений и температур. гидрат метана стабилен при температуре 0 °C и давлении порядка 25 бар и выше.
Такое давление имеет место на глубине океана около 250 м.
При атмосферном давлении гидрат метана сохраняет устойчивость при температуре −80 °C.
Чем выше температура, тем большее,будет нужно давление, для его стабильного состояния.

Химические связи между молекулами отсутствуют.

Молекулы воды объединены водородной связью, легко распадающейся при понижении давления или повышении температуры.

В пластах горных пород гидраты могут быть как распределены в виде микроскопических включений, так и образовывать крупные частицы, вплоть до протяжённых пластов многометровой толщины.
При повышении температуры и уменьшении давления гидрат разлагается на газ и воду с поглощением большого количества теплоты. Разложение гидрата в замкнутом объёме либо в пористой среде (естественные условия) приводит к значительному повышению давления.

Образование газогидратов происходит с выделением, а разложение - с поглощением тепла.

 Область их существования приурочена к морским донным осадкам и к областям многолетнемерзлых пород.
Преобладающими природными газовыми гидратами являются гидраты метана и диоксида углерода.

Разгерметизация — наиболее перспективная на сегодняшний день технология разработки газогидратных месторождений.
Ее суть состоит в искусственном понижении давления в пласте вокруг скважины, которое достигается за счет понижения давления в буровой скважине или за счет сокращения давления на газогидраты воды или свободного газа после их частичной откачки.
Когда давление в слое газа ниже, чем фазовое равновесие газогидрата, газогидрат начинает распадаться на газ и воду, поглощая при этом тепловую энергию окружающей среды.
Метод имеет свои сложности, поэтому пока нет массовой добычи газа непосредственно из разлагающихся газовых гидратов.

Вот такие интересные результаты бурения получили канадские бурильщики.
"Главными задачами бурения в прибрежье острова Ванкувер было выяснение природы хорошо развитого здесь отражающего сейсмического горизонта (на глубине около 245 м).
Основные результаты получены на станции 889 и характеристика рассредоточенного потока флюидов из аккреционной призмы.
Бурение проводилось на двух станциях (889 и 890) при глубине воды 1 326 и 1 337 м соответственно.

Ее местоположение было выбрано в стороне от разломных зон, чтобы (в отличие от станции 892 в прибрежье Орегона) исключить влияние концентрированного потока флюидов.
Визуально газовые гидраты на станции 889 не наблюдались, но об их возможном присутствии в разрезе свидетельствуют некоторые признаки.

Во первых, это результаты измерения температуры в керне, сделанные сразу после его подъема – керн с глубины 220 м имел температуру минус 1,4 °С.
Это почти на 10 °С ниже температуры, измеренной в соседних кернах.
Трудно объяснить такое понижение температуры какой либо другой причиной, кроме разложения гидратов.
При этом, по оценке участников рейса, гидраты должны были заполнять не менее 8 % порового пространства".

Зачастую открытия совершаются, как раз при решении совсем иных задач.
Научные изыскания, как правило, имеют узконаправленный формат исследований, занимаясь только теми задачами, которые поставлены.
Попутные результаты, не лежащие в формате исследуемой темы, как правило не анализируются.

По сути наука должна быть выстроена в виде эдакого древа познания.
Где корни и ствол его составляют фундаментальные знания, которые не могут никем быть оспорены.

А дальше каждая ветвь представляет свое направление науки, которая не противоречит фундаментальным принципам,  дополняя своими изысканиями и укрепляя ствол дерева, ветки это отделы занимающиеся более углубленно исследованиями, а листочки это сотрудники, которые  приращивают само дерево, которые опадают, но оставляя само неизменным, но привнося новое и углубляя познания.
И каждый желающий мог подойти к этому дереву и получить от него, понятным языком изложенные знания, в хронологическом порядке.

Современная же наука это огромный терновый куст, где все конкурируют друг с другом, стараясь при том, побольнее уколоть соседа, где не поймешь, что откуда растет и пока докопаешься до настоящего, всю рубаху изорвешь.
Но это конечно - лирика:)

Расчёты показывают, что процессы глобального потепления океанских вод могли привести к разрушению газовых гидратов на многие десятки метров за 100-200 лет (но в нашем случае разрушение газовых гидратов произошло из-за снижения давления стаявшего ледника).
Так что опасность существует реальная.

 Существует гипотеза о метангидратном ружье  — обобщённое наименование для серии гипотез о том, что растущая температура океана (и/или падение его уровня) может запустить внезапное высвобождение метана из отложений гидратов метана под морским дном, что, ввиду того, что метан является сильным парниковым газом, в свою очередь приведёт к дальнейшему росту температур и дальнейшей дестабилизации гидратов метана — в результате запуская самоусиливающийся процесс, в той же мере неостановимый, как уже начавшийся выстрел из ружья.
Предполагается , что подобная катастрофа в прошлом послужила причиной вымирания 96% животного мира, в период так называемого пермского вымирания.

Клатраты в природе часто выполняют роль естественного хранилища газов.
Так, советскими учеными (А. А. Трофимук и др.) в районах вечной мерзлоты обнаружены на значительной глубине в недрах земли (при 200 атм и до 25°С) твердые газовые гидраты метана. 

Гипотеза глубинного метана требует серьезной проработки термодинамики процесса гидратообразования (что совершенно не учитывалось геологическими моделями).

При образовании метано-гидратной системы энергия выделяется, процесс гидратообразования экзотермический, что в определенной мере сближает гидратообразование с процессами гидратации, сопровождающимися выделением значительного количества тепловой энергии.
Гидратация — это химическая реакция вхождения одного моля Н2О в структуру минерала с выделением 38 кДж тепла (2100 Дж/г).

Теплота гидратообразования равна сумме работы сжатия газа при переходе из газообразного в кристаллическое состояние и работы по изменению параметров кристаллической решетки воды (увеличивается удельная плотность воды на 23—25 %).

Иными словами процесс образования газовых гидратов, с выделением тепла и подтапливал ледник снизу образуя подледниковые озера, которые позже после того как процесс гидратации заканчивался и могли быть охлаждены увеличивающейся массой ледника, так как газовые гидраты обладают низкой теплопроводностью, то поступающее тепло от   гидратации новых слоев образующихся снизу, перекрывались образованным слоем.

Мерзлые толщи формируются при промерзании обычно сверху вниз, но могут промерзать и снизу, если внизу имеется источник холода.

Среднегодовая температура пород по глубине слоя не остается постоянной, а повышается с глубиной слоя за счет тепла поступающего из недр Земли на величину геотермического градиента.
Величина, обратная геотермическому градиенту называется геотермической ступенью.
Она показывает, на каком расстоянии по вертикали температура пород изменится на один градус и на континентах в среднем составляет 33 метра на 1гр.С.
Путем несложных расчетов можно увидеть, что для формирования мерзлоты в 1000 метров необходимо каких-то 700 тыс. лет, имея температуру на поверхности не выше -30 гр. С, а для образования полутора километровой мерзлоты температура должна опускаться – до -50 гр. С.

Можно возразить, что в Антарктике зарегистрированы температуры до -88 гр.С, да и в Якутии морозы за 60 градусов не редкость, но нужно учитывать, что речь идет о необходимых средних многолетних температурах, действующую на поверхность, не защищенную снежным или растительным покровом, сильно утепляющим земную поверхность, еще и периодически оттаивающую, да еще и равномерную на протяжении тысячелетий.

В Антарктике низкие температуры в основном на поверхности ледника, тогда как в теле ледника температура повышается и у ложа ледника температура во многих местах близка к нулевой.
И ни о какой тысячеметровой толщи многолетнемерзлых пород под ледником не
может быть и речи.

 и карту распространения вечной мерзлоты на территории СССР

то можно заметить, что они во многом совпадают, из чего можно сделать выводы, что ледяной щит мог каким то образом повлиять на  причины ее образования, но температуры у ложа ледника были явно недостаточными для ее образования.

А вот давление у основания ледника было весьма значительным, и точка равновесного состояния воды находилась вблизи границы льда и ложа.
Нечто подобное мы видим в подледном озере на станции Восток в Антарктике. 

При снижении нагрузки при таянии ледника точка равновесного состояния неизбежно должна была смещаться в глубину ложа, а значит, температура внутри грунта понижаться, а вместе с этим должна была увеличиваться и глубина промерзания, но не за счет теплопроводности, а всего лишь за счет необычных свойств воды.

Давайте обсудим свойства удивительного природного образования - мерзлой породы.

Основные компоненты рыхлых отложений - минеральные частички и вода, содержащая растворенные вещества в виде естественных примесей.
Ясно, что химический состав компонентов мерзлой породы совпадает с составом исходной талой, из которой она образовалась.

Первая неожиданность возникает при анализе физического состояния воды в мерзлой породе.
Оказывается, такой грунт не вполне мерзлый: помимо льда в нем (вплоть до очень низких температур ” –70°С) всегда содержится определенное количество незамерзшей воды.
Она находится в термодинамическом равновесии с внутригрунтовым льдом и способна течь, как обычная жидкость.
Этот факт обнаружен в конце прошлого века шведским ученым П.Холмквистом и имеет фундаментальное значение для понимания очень многих природных явлений, происходящих в мерзлой толще.

На первый взгляд, объяснить его можно наличием растворенных солей в поровой жидкости, понижающих температуру ее замерзания.
Однако многочисленными исследованиями доказано, что присутствие солей имеет второстепенное значение.

Даже в хорошо отмытых и заполненных дистиллированной водой грунтах значительная часть ее остается незамерзшей.
Главная причина ее существования - действие особых сил взаимодействия молекул воды с минеральной поверхностью, причем не малую роль играет и кривизна последней.

Незамерзающие Голубые озера, Алтай.

Чем более дисперсна порода, тем более развита ее внутренняя поверхность и тем большее количество незамерзшей воды остается в породе при данной отрицательной температуре.

При формировании сегрегационных льдов происходит миграция воды из более глубоких слоев грунта к фронту промерзания.
Таким образом, мерзлый грунт как бы обогащается льдом сверх того количества воды, которое было в нем до промерзания.

При промерзании массивов твердых коренных пород лед образуется за счет воды, циркулирующей по тектоническим и иным трещинам, а также водяного пара, который, сублимируясь на холодных стенках трещин, образует ледяные щеточки и другие формы.

Это чем-то напоминает поведение жидкости, переохлажденной при повышенном давлении, которая быстро замерзает при снятии давления.
Думаю, только необычными свойствами воды можно объяснить образование "вечной" мерзлоты, без привлечения температур в -200 градусов.

Самые крупные включения льда в толще вечной мерзлоты представлены не повторно-жильными льдами, а так называемыми пластовыми льдами. 

Они представляют собой преимущественно горизонтально или субгоризонтально ориентированные пласты льда, простирающиеся на многие сотни метров.
Их вертикальная мощность колеблется от первых метров до десятков метров.

Пластовый лед встречается преимущественно в верхних горизонтах мерзлых толщ (до 40-50 м), но известны пластовые льды и на больших глубинах до 100-150 м.
В некоторых случаях они имеют горизонтальную слоистость, согласную с их общим простиранием, иногда пластовые льды сильно деформированы, смяты в складки так же, как и вмещающие их мерзлые грунты.

Но вы скажете, что таяние ледника происходило медленно и снять резко давление не получится.
Но это не совсем так

Ученые доказали, что в основании мощных ледниковых щитов имеется более 120 пресноводных озер различной глубины и конфигурации (по другим источникам их число приближается к 280).
Озера возникли в результате донного таяния льда под нагрузкой 250 - 300 атм., которую создает мощная ледяная толща.

Наиболее крупное подледниковое озеро Восток открыли российские исследователи в 90-х годах прошлого столетия по прогнозу сотрудника Института географии РАН И.А.Зотикова.
Оно расположено на глубине 4000 м и имеет длину 280 км, ширину 60 км и глубину до 1200 м (объем воды около 5400 км3)

Так происходит сегодня , так было и тогда, когда Сибирь была покрыта ледниковыми шапками.
При образовании ледника, на поверхность ложа будет давить вся масса ледника.
При толщине ледника в 3 км на каждый квадратный дециметр будет давить почти 30000 килограмм, или 300 кг/см2.
На глубине в 100 м под поверхностью земли породы будут сжаты еще на высоту столба грунта умноженного на его плотность.
Но, если лед давит с давлением в 300 атмосфер, с такой же силой Земля сопротивляется и давит на столб льда.

Таким образом, породы на глубине в 100 метров будут испытывать давление 300 кг/см2 + (1000 дм х 2,6/100) = 326 кг/см2 при гранитном ложе ледника. Если ледник растает, то давление внутри пород на глубине 100 м под ложем будет равно 26 кг/см2.
Таким образом, разница давлений внутри пород на глубине 100 метров после и до таяния ледника будет отличаться почти на порядок.

Каждый катастрофический прорыв подготавливался с двух сторон – со стороны ледниковой плотины и подпрудного озера.
Плотина становилась все более уязвимой благодаря донному таянию ледниковых щитов и накоплению на их ложе воды.
А Арктическое озеро, наращивая массу и уровень, усиливало свое давление на плотину с севера.

Поэтому коллапсы "морских" ледниковых щитов происходили вместе с прорывами подпрудного бассейна, оба катастрофических процесса сливались воедино, и их эффекты суммировались.
Это значит, что вместе с "потопной" водой в океан и на сушу извергались огромные массы ледникового льда, и эпизоды быстрого подъема океанского уровня совпадали с событиями Хайнриха, т. е. с сёрджами крупнейших выводных ледников и выбросами в океан айсберговых армад.

Прорывы подледных озер происходили и в сторону Евраазийского океана, порождая ледяные валы, состоящие из переохлажденной воды и ледниковой массы, все что попадало под такие волны мгновенно замерзало, мамонты в том числе. 

Как к примеру эта лиса, которая вмерзла в лед.

Все это сбрасывало давление под толщами ледника и приводило буквально к моментальному промораживанию воды подледной толщи.
По принципу как это происходит в переохлажденной жидкости, при сбрасывании давления.

Видео мгновенно замораживающейся воды
Такие события получили название йокульлаупов.

Выбросы могли порождать огромные волны, а также разрушенной ледниковой массы, по принципу цунами, в подпрудных озерах.

Фонтан льда из под земли.
https://www.youtube.com/watch?...

Более значительные объемы и расходы сейчас связывают с катастрофами второго рода.
По оценке Дж. Шоу, объемы талой воды, которые повторно вырывались из-под Лаврентьевского ледникового щита, измерялись десятками тысяч кубокилометров, а ее расходы были близки к мизульским. 

Так, объемы "разовых" выбросов воды, задействованных в катастрофах Ливингстон-Лейк (Саскачеван и Альберта, Канада) и Джорджиан-Бей (Онтарио), имели величину 80-90 тыс. км3, а ее краткосрочные расходы доходили до 106-107 м3/с 

Отсутствие мерзлоты на месте Скандинавского ледяного щита можно объяснить отепляющим действием Гольфстрима, разрушившего не только ледник, но и слой многолетнемерзлых пород на его большей территории.

Вечномерзлые толщи распространены не только на суше.
Они были обнаружены в морях Восточно-Сибирском и Лаптевых.
Эти острова являются остатками огромной древней равнины, соединявшей Азию и Северную Америку и разрушенной наступающим морем в последние 10 тыс. лет.
На мелководьях шельфов морей Бофорта, Лаптевых, Восточно-Сибирского, Карского вечная мерзлота залегает на разной глубине и простирается от берега на многие десятки и сотни километров.

Мощность шельфовой мерзлоты достигает нескольких сотен метров. Шельфовая мерзлота получила название субаквальной.
В этой связи возникает вопрос о механизме формирования мерзлой толщи на дне морей, которую трудно объяснить существующими теориями.
Даже если допустить длительный период морской регрессии, вряд ли это удастся без применения аномально низких температур.

Попробуем  рассмотреть возможный механизм формирования многолетнемерзлых пород на месте Панарктического ледника.

Суть предлагаемой идеи состоит в следующем.
В формировании вечной мерзлоты принимали участие также газогидраты, вернее их разложение.
Как мы помним из начала статьи, газовые гидраты образуются при высоких давлениях, которое и создавал ледник, способствоваший их образованию.
Когда давление начало падать при деградации ледника гидраты начали распадаться с поглощением теплоты, промораживая не только шельфовые участи  но и территории нынешней зоны  вечной мерзлоты.

При помощи метаногидратов была также образована прибайкальская вечная мерзлота, метаногидратные пласты там обнаружены и в прибрежных областях, но так как глубина промерзания там не глубокая, вполне возможно, что в образовании участвовала также переохлажденная вода.

Байкал – единственный пресноводный водоем на планете, где найден этот потенциальный источник топлива. Первые выходы газа на Байкале были отмечены около полутораста лет назад, однако сами кристаллы газогидратов были обнаружены при глубоководном бурении только в 1997 году.

Таким образом, можно сделать вывод, что «вечная» мерзлота образуется только в межледниковые периоды, при содействии распада газогидратов, переохлажденной воды и климата, который и создает влияние огромных масс промерзлых грунтов и механизм ее возникновения несколько иной, чем предлагает классическая теория.

ПРЕДЫДУЩИЕ СТАТЬИ ПО ЭТОЙ ТЕМАТИКЕ.
Эх потоп, потоп... не топи меня, моего коня, а...!
https://cont.ws/@Migg/1397276

Гранд Каньон... по следам Всемирного Потопа.
https://cont.ws/@Migg/1398962