Области вечной мерзлоты содержат большие объемы газогидратов — кристаллических соединений воды и природного газа. Ученые из МГУ им. М.В. Ломоносова и Сколтеха впервые исследовали, как их присутствие влияет на сопротивление грунта сдвигу, а также предложили использовать такие наблюдения для поиска газогидратных месторождений. Соответствующая статья опубликована в журнале Cold Regions Science and Technology.
Газовые гидраты могут образовываться при низкой температуре и высоком давлении, например, на дне океанов или в зоне вечной мерзлоты. По современным представлениям, в них «заперты» колоссальные объемы легких углеводородов, которые могут стать новым источником ископаемого топлива. Кроме того, с глобальным ростом температуры газогидраты все активнее распадаются и выделяют в атмосферу метан, мощный парниковый газ, который способен дополнительно ускорить потепление климата.
Само присутствие газогидратов в грунте вечной мерзлоты сильно меняет его механические свойства, причем влияние их остается плохо изученным. Этому вопросу и была посвящена работа Евгения Чувилина и его коллег из Сколтеха и геологического факультета МГУ. Лабораторной моделью для экспериментов стал влажный песок, сквозь который при повышенном давлении и температуре ниже 0 градусов по Цельсию пропускали метан, стимулируя образование газогидратов. Как и можно было ожидать, их присутствие повлияло на сцепление между частицами песка, меняя его сопротивление сдвигу.
Измерения показали, что предел прочности на сдвиг был тем больше, чем выше оказалась насыщенность образца газогидратами, но снижалась по мере их распада. Вместе с тем, ниже критического уровня насыщенности (около 30 процентов) прочность выходила на плато и больше существенно не уменьшалась. Ученые полагают, что поскольку изменения механических свойств грунта коррелируют с содержанием газогидратов, их оценка может использоваться для поиска и мониторинга газогидратных залежей в вечной мерзлоте.
