Исследователи из Геологического института РАН совместно с китайскими коллегами выяснили, что выбросы газа из грязевых вулканов Северного Тянь-Шаня и Северного Кавказа формируются по0разному в результате сложного взаимодействия глубинных геологических процессов и активности микробных сообществ. Работа помогает понять происхождение газов, оценить природные риски и уточнить роль грязевых вулканов в глобальном круговороте углерода. Работа опубликована в журнале Marine and Petroleum Geology.
Грязевые вулканы часто воспринимаются как медленно «дышащие» геологические структуры, периодически выбрасывающие газ, воду и глинистый материал. Однако анализ показал, что состав выделяющихся газов может сильно меняться из-за жизнедеятельности микроорганизмов, обитающих в глубинных осадках. Именно они преобразуют сложные углеводороды, метан и углекислый газ, влияя на интенсивность и характер выбросов.
Земля и микробы работают вместе
Исследователи отмечают, что источники газов в грязевых вулканах могут быть как глубинными, связанными с разломами и нефтегазоносными слоями, так и биогенными — возникающими в результате микробного разложения органического вещества. Взаимодействие этих процессов создает сложную систему, где микроорганизмы способны усиливать или ослаблять газовыделение.
Такие вулканы служат своеобразными «окнами» в глубинные слои земной коры. Через них на поверхность поступают флюиды и газы, которые иначе невозможно исследовать напрямую. Понимание их состава важно для оценки потенциальной опасности — от выбросов метана до возможных грязевых извержений.
В ходе изысканий были взяты газовые пробы из Джунгарской (Китай) и Кубанской котловин. Анализ стабильных изотопов углерода и водорода показал, что химизм газов в этих регионах резко отличается. Для вулканов Северного Тянь-Шаня характерна явная микробная составляющая. Низкие температуры в глубинах позволяют микроорганизмам активно участвовать в переработке гахов и жидких субстратов. Это оставляет в метане характерный изотопный след. Для северокавказских грязевых вулканов картина оказалась более сложной. Процессы зависят от скорости выхода газа на поверхность. Если газ поднимается быстро, микробы не успевают его перерабатывать.
Почему это важно для климата и безопасности
По словам авторов исследования, химизм выделяемых газов напрямую связан с природными рисками и климатическими процессами. Метан — мощный парниковый газ, и грязевые вулканы могут быть значимым природным источником его поступления в атмосферу. Изучение микробных сообществ позволяет понять, какая часть газа образуется биологическим путем, а какая поступает из глубинных залежей углеводородов.
Дополнительно такие данные помогают уточнять модели формирования месторождений нефти и газа, поскольку грязевые вулканы часто связаны с глубинными углеводородными системами.
Факты из смежных исследований
Грязевые вулканы могут поднимать материал с глубин в несколько километров, выступая естественными каналами переноса веществ из недр Земли.
В некоторых регионах они связаны с залежами углеводородов и используются геологами как индикаторы нефтегазоносности.
Экстремофильные сообщества вулканических систем способны существовать при высоком давлении и почти без кислорода, перерабатывая метан и сернистые соединения — аналогичные процессы рассматриваются как возможные модели для поиска жизни на других планетах.
Наше исследование подчеркивает ценность многопараметрического изотопного анализа. Только глядя на цепочки преобразований метана и двуокиси углерода одновременно, мы смогли различить, где закончилась работа геологии и началась работа биологии.
Георгий Челноков
О бурной (в прямом смысле) жизни водорослей-экстремофилов из горячих источников можно прочитать здесь.
Источник: hi-tech.mail.ru