активно передвигались по поверхности дна.
Важнейшим фундаментальным открытием, сделанным во время работ в 2009 году, стало обнаружение в этом районе большого поля холмов, состоящих из твердых ледоподобных газогидратов, слегка припорошенных осадками. Грязевой вулкан нашли ученые из Лимнологического института в 2002 году. Однако в течение семи лет никто и не подозревал о существовании там монолитных газогидратов. Это открытие выходит далеко за рамки исследования собственно Байкала. Газовые гидраты – кристаллические соединения метана с водой – емкий резервуар энергетического сырья. В одном кубометре гидрата содержится до 162 м3 газа. По современным оценкам, ресурсы метана в природных газовых гидратах Мирового океана могут превышать ресурсы всех горючих полезных ископаемых на суше. В 2010 году мы продолжили работу вблизи грязевого вулкана Санкт-Петербург. Был обозначен газогидратный район размером 100×100 метров, на территории которого располагались три больших и множество мелких газогидратных холмов. Кроме того, под небольшим слоем осадка там практически везде залегают монолитные газогидраты, в том числе и на относительно ровном дне у подножия холмов. Наблюдались и струйные высачивания метана из осадка. Именно они формировали на экране эхолота специфический газовый факел. При многочисленных погружениях «Миров» были отобраны пробы грунта, воды и бентосных животных. Во многих местах разгрузки глубинных флюидов встречались пленочные бактериальные маты, покрывающие газогидраты. Здесь же были обнаружены желеподобные органические образования, представляющие собой небольшие комочки размером 1–3 сантиметра. Изотопный анализ, сделанный в ЛИНе, показал, что и бактериальные маты, и желеподобные комочки существуют здесь за счет метанотрофии. Геотермическими исследованиями установлено лишь небольшое превышение геотермического градиента над фоном, что нетипично для активного грязевого вулканизма. Это очень важная информация, которая позволяет сделать вывод о преимущественной роли фазового состояния метана, формирующего газогидраты. На полигоне получены данные о высоком потоке метана непосредственно из осадка в воду и незначительном потоке кислорода в осадок.
В экспедициях 2008–2009 годов под руководством А. Н. Рожкова (Физический институт РАН) разрабатывалась методика поиска газогидратов по аномалиям метана в воде с помощью датчика, установленного на ГОА «Мир». Так был обнаружен первый газогидратный холм. При погружениях провели ряд экспериментов по формированию и разложению газогидратов из пойманных ловушкой пузырей метана по методике, разработанной А. В. Егоровым (ИО РАН). Впервые наблюдалось формирование твердой газогидратной пены из пойманных пузырей и ее разрушительное действие при подъеме аппарата – несколько ловушек разрушились на глубине 700 метров (существенно ниже положения фазовой границы устойчивости газогидратов). Мы также обнаружили, что газогидратно-ледяные пробки образуются выше положения фазовой границы. Эти результаты очень важны для разработки будущих технологий доставки и транспортировки метана с больших глубин.
Район Большой Голоустный. Здесь мы тоже встретились с газогидратами. Это поле, расположенное на глубине 420 метров, – самое мелководное газогидратное поле в мире. Оно характеризуется исключительно мощным потоком метана из осадков, достигающим поверхности воды. Нам удалось проследить за газовыми пузырями до самого дна, где была обнаружена геологическая структура в виде каньона с вертикальными стенками, связанная, по-видимому, с интенсивным выбросом газа из осадка. Борта этого каньона образованы рыхлыми отложениями. Среди них отмечен полупрозрачный горизонтальный пропласток мощностью до 20 сантиметров и длиной до 5–6 метров, похожий на газогидрат. Здесь отобраны пробы газа, выходящего со дна, осадки и образцы бентосных организмов. Изотопный состав последних показал, что они, так же как и на поле Санкт-Петербург, существуют за счет метанотрофии.
Посольская банка. В этом районе, расположенном вблизи мощного осадочного образования – Селенгинской авандельты, – в 2009–2010 годах проводились интересные исследования разгрузки газа. Посольская банка представляет собой потенциально нефтегазоносный район, что подтверждается ранее выявленными аномалиями в содержании углеводородных газов и в воде, и в осадках. Все аномалии при этом имели общую черту – высокий уровень этана по отношению к метану. Здесь в наших экспедициях впервые на Байкале были обнаружены необычные цветные бактериальные маты. Судя по анализам, проведенным биологами ЛИНа, сообщества бактерий из этих образцов существовали как за счет метанотрофии, так и за счет хемосинтеза. Под слоем осадка мы нашли газогидрат. Его небольшие фрагменты, отломанные манипулятором, мелькали перед иллюминатором, устремляясь вверх и обгоняя аппарат при всплытии.
Мыс Толстый. Работая в этом районе, мы получили неожиданные результаты. Первые же погружения ГОА «Мир» не подтвердили сделанных ранее прогнозов о наличии там разгрузок газа и нефти. Местное подводное поднятие рассматривалось как грязевой вулкан. А так как здесь не удавалось поднять осадки геологическими трубками, которые ударялись о твердое дно и приходили пустыми, предполагалось, что на дне находятся такие же массивные газогидраты, как и на грязевом вулкане Санкт-Петербург. Визуальные наблюдения из «Миров» показали, что на дне отсутствуют мелкомасштабные морфологические признаки выноса глубинных флюидов, типичных для грязевых вулканов. Желтоватый цвет верхнего слоя осадка свидетельствовал о его окисленности. Под тонким слоем залегали древние породы. Содержание газа в воде и осадках и геотермический градиент оказались близкими к фоновому. Таким образом, осмотр, проведенные инструментальные измерения и анализ отобранных образцов позволили однозначно утверждать, что данное поднятие не грязевулканическое образование, а небольшая подводная банка. Подобные структуры весьма характерны для восточного борта Байкала.
Бухта Фролиха. Довольно обширные покровы бактериальных матов мы встретили и в северной части озера. На одном из маршрутов «Миров», на глубине около 400 метров, нам удалось выйти на большое гидротермальное поле, которое тянулось вверх по склону более чем на 2 километра. Здесь впервые были проведены масштабные геотермические исследования. Внутри поля при измерениях получены высокие значения геотермического градиента – в среднем для данного полигона они достигали 2–4 °C/м, что приблизительно в 100 раз выше средних величин для Байкала. Мы установили связь термической активности с плотностью поселений бентосных организмов. Обширные белые пятна бактериальных матов маркировали максимальный тепловой поток. По изотопному анализу установлено, что бактерии существуют здесь и за счет хемосинтеза, и за счет метанотрофии. Характерная черта этого гидротермального поля – многочисленные и разнообразные скопления губок и полосы амфипод. В области максимальных значений теплового потока на границе вода – осадок зафиксирован и высокий поток метана из осадка в воду. Анализ многочисленных проб придонной воды, взятых с помощью специально изготовленных пробоотборников, показал высокое содержание метана в придонном слое.
Средний и западный Байкал. Наши исследования районов разгрузок нефти и газа, наличие твердых газогидратов и гидротермальных проявлений, характеризующихся эндемизмом фауны, подтверждают, что Байкал представляет собой водоем, близкий к океанической экосистеме. Об этом свидетельствует и геологическая структура озера, для которой характерны основные признаки океанических рифтовых зон. Байкальская котловина образовалась в результате изгибовых деформаций земной коры, сопровождающихся разломами. Перемещения по ним отдельных блоков имело основное рельефообразующее значение. По западному борту Байкальской котловины мы наблюдали ступенчатые террасы, а в районе Ольхонских Ворот – развитие разрывных нарушений сбросового типа, которые наиболее четко прослеживаются в подводной глубоководной части острова. Горизонтальные поверхности террас чередуются с обрывистыми стенками высотой до 160 меторов, образуя мощные ступени. На глубине около 1400 метров дно выполаживается. В этой глубоководной части Байкальского рифта накапливается толща тонких илистых осадков. Коренные горные породы сверху покрыты пленкой трансформированных (гипергенных) образований, а в скальных обнажениях они хрупкие, выветрелые. Местами сохранились кварцевые жилы и прожилки причудливых форм. На участке дна среднего Байкала локально распространены глинистые образования с пористой текстурой. Они формируют на склонах «потоки» корок мощностью 3–40 сантиметров. Мы исследовали зону контакта западного борта Байкальского рифта с днищем средней котловины на глубинах 1450–1580 м. Здесь дно имеет довольно ровный рельеф и покрыто мощным слоем тонкодисперсных илистых осадков. Наши работы уточнили строение рифтообразующего (Обручевского) разлома на западном склоне центральной части Байкальской впадины. Комплексный анализ отобранных образцов позволит получить новые данные о возрасте последних подвижек в земной коре и даст возможность достоверно оценить соотношение между их горизонтальной и вертикальной составляющими.
В районе о. Ольхон, Обручевского, Северобайкальского и других крупных северо-восточных разломов раскрытие рифта происходило при доминирующем влиянии сбросовых перемещений. На западном борту наблюдается довольно крутой склон, сложенный коренными породами с большим количеством слабоокатанного валунного и галечного материала. Гребни склона покрыты железистыми корками. На обследованных участках в диапазоне глубин 1313–1017 метров крутизна склона изменяется от 40 до 15–20°. Дно микроканьонов покрыто пелитовым илом с небольшим количеством свалившегося с бортов обломочного материала. На малых глубинах (около 570 м) коренные породы пронизаны порами размером до 3 сантиметров. Террасы склона населены глубоководными эндемичными беспозвоночными, принадлежащими к разным группам (нескольким видам амфипод и губок), а также голомянками и коттоидными рыбами. С помощью манипулятора «Миров» собрано много животных, ранее отсутствовавших в коллекциях, полученных при глубоководных тралениях. В этом районе впервые проводились визуальные глубоководные биологические наблюдения таксономического разнообразия и вертикального распределения эндемичных видов животных, определялись диапазоны их обитания. На двух полуразрезах среднего Байкала в интервале глубин от 36–40 до 1450–1580 метров наши биологи изучали распределение представителей древнейшей байкальской фауны – голубых губок. Были определены места их скоплений, взято несколько видов для проведения морфологического и молекулярно-биологического анализов. Впервые своими глазами можно было проследить за распределением абиссальных видов байкальских коттоидных рыб в присклоновой и склоновой зонах, а также донных глубоководных видов амфипод в придонном слое. Собрана обширная коллекция глубоководных планарий.