ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ГАЗО-ГИДРОТЕРМАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ БАЙКАЛЬСКОГО РИФТА НА АКВАТОРИЮ ОЗЕРА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ЧИСЛЕННОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

Байкальский рифт характеризуется повышенным тепловым потоком, сейсмической активностью и мощной толщей осадочных пород, через которые в водную толщу озера идет интенсивная разгрузка газов и гидротерм. Известно, что при землетрясениях в начале XX в. на Южном Байкале наблюдались «водяные столбы» высотой в несколько метров. Это говорит о возможном подъеме со дна озера и выбросе в атмосферу значительных объемов газа и подтверждает связь между сейсмичностью и выбросами метана. Кроме того, во многих районах озера Байкал наблюдались достаточно сильные газовыделения, с которыми связывают пропарины, формирующие участки воды с кипящей поверхностью. В последние годы при изучении поверхности Земли из космоса на весеннем льду Байкала космонавтами международной научной станции были обнаружены таинственные кольца диаметром 5–7 км. Причины и механизм их образования пока детально не изучены. Было установлено, что кольцевая структура образуется при подъеме в ее центре глубинных вод, которые формируют вихревые течения, направленные по часовой стрелке. Подъем глубинных вод может быть связан с выбросами больших объемов природного горючего газа (метана) из осадочной толщи, активизацией термальных источников или деятельностью газоводогрязевых вулканов дна Байкала.

Для определения причины и условия этих явлений проведен численный эксперимент с помощью трехмерной модели тепломассопереноса в вязких средах, разработанной автором. Анализ результатов показал, что кольцевые структуры на льду озера формируются за счет восходящего конвективного потока (струи) торообразного вида, образованного горизонтальным и вертикальным градиентом плотности, центральная часть которого вращается против часовой стрелки (циклонический вихрь), а периферийная – по часовой стрелке (антициклонический вихрь). Источником восходящих струй могут быть как гидротермы, так и газовые выбросы. При температуре гидротерм в источнике 30–50 °С во льду может образоваться пропарина, действующая в течение всего времени работы источника. Для выброса газа в атмосферу до 15 м высотой время работы источника должно быть не менее времени подъема (добегания) струи газа до раздела вода – воздух при 100%-ной концентрации газа в источнике. Формирование области с выделением газа в виде пузырьков (грифон) может произойти при концентрациях газа в источнике 1–20 % от объема (газоводяная смесь) и длительной его работе.

1. Bulletin of the Irkutsk Scientific Centre, Siberian Branch of RAS, 2011 (71), February 2011 (in Russian) [Вестник Иркутского научного центра СО РАН, выпуск № 71, февраль 2011].

2. Granin N.G., Granina L.Z., 2002. Gas hydrates and gas emissions at Lake Baikal. Geology and Geophysics 43 (7), 629–637 (in Russian) [Гранин Н.Г., Гранина Л.З. Газовые гидраты и выходы газов на Байкале // Геология и геофизика. 2002. Т. 43. № 7. С. 629–637].

3. Gunin V.I., 2011. New information technology and its capacities for modeling of geosystems. Geodynamics & Tectonophysics 2 (4), 356–377. http://dx.doi.org/10.5800/GT-2011-2-4-0050.

4. Mishon V.M., 1983. Applied Hydrophysics. Hydrometeoizdat, Leningrad, 173 p. (in Russian) [Мишон В.М. Практическая

5. гидрофизика. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 173 с.].

6. Petrov E., 2011. The dark rings. The World of Baikal (5), 64–66 (in Russian) [Петров Е. Темные кольца // Мир Байкала.

7. № 5 (29). С. 64–66].

8. Radziminovich Ya.B., Shchetnikov A.A., 2008. Mass emissions of methane at Baikal? Priroda (11), 45–48 (in Russian) [Радзиминович Я.Б., Щетников А.А. Массовые выбросы метана на Байкале? // Природа. 2008. № 11. С. 45–48].