Top.Mail.Ru
Инженерная защита территорий

Воспламенение подземного метана: выявление новой геологической опасности в Японии после землетрясения на полуострове Ното в 2024 году

Авторы
Эномото Ю.Университет Синсю, г. Уэда, префектура Нагано, Япония
Комацубара Т.Музей озера Бива, г. Кусацу, префектура Сига, Япония
Киясу С.Компания ME-SAI, г. Суита, префектура Осака, Япония


Представляем немного сокращенный адаптированный перевод статьи японских исследователей «Воспламенение подземного метана: выявление новой геологической опасности в Японии после землетрясения на полуострове Ното в 2024 году» (Enomoto et al., 2025). Эта статья была опубликована в 2025 году в журнале npj Natural Hazards («Природные опасности»), который относится к серии онлайн-журналов, выпускаемых издательством Nature Portfolio (Nature Partner Journals, npj). Данная работа находится в открытом доступе по лицензии CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/), которая позволяет распространять, переводить, адаптировать и дополнять ее при условии указания типов изменений и ссылки на первоисточник. В нашем случае полная ссылка на источник для представленного перевода приведена в конце.

1 января 2024 года на полуострове Ното в центральной части Японии произошло землетрясение магнитудой 7,6. Примерно через 50 минут в районе Каваи-мати города Вадзима вспыхнул масштабный пожар. Несмотря на обследования, проведенные Управлением пожарной охраны и ликвидации последствий стихийных бедствий, источник и процесс воспламенения остались неустановленными. В данной статье выдвигается гипотеза о том, что при отсутствии наземного источника возгорания пожар мог возникнуть из-за подземных факторов. При исследовании были проанализированы исторические записи о пожарах, вызванных землетрясениями, видеоматериалы из средств массовой информации, геологическая литература, результаты полевых изысканий и химический анализ газов в подземных водах. Полученные результаты позволяют предположить, что метан, высвободившийся из подземных залежей, вероятно, сыграл ключевую роль в возникновении этого нетипичного пожара.

 

ВВЕДЕНИЕ

 

1 января 2024 года в 16:10 по местному времени на полуострове Ното в Японии произошло землетрясение магнитудой 7,6, интенсивность которого в городе Вадзима достигла 6+ баллов по сейсмической шкале Синдо, или JMA, разработанной Японским метеорологическим агентством (в отличие от привычной в России 12-балльной шкалы MSK, эта японская шкала имеет 10 уровней (0, 1, 2, 3, 4, 5-, 5+, 6-, 6+, 7) и основывается на интенсивности сотрясений, выражаемой в ускорениях грунта; уровень 6+ примерно соответствует 9–10 баллам по 12-балльной шкале MSK, построенной на основе визуальных разрушений. – Ред.). Сильные подземные толчки вызвали образование трещин и разжижение грунтов. Примерно через 50 минут после землетрясения в районе Каваи-мати города Вадзима вспыхнул пожар, охвативший площадь примерно в 49 тыс. м2.

В отчете по результатам обследования, проведенного Управлением пожарной охраны и ликвидации последствий стихийных бедствий, было указано следующее: «Вероятность возгорания от отопительных приборов или аналогичных источников внутри здания, где возник пожар, невелика; и в конечном итоге ни конкретный источник возгорания, ни процесс, приведший к пожару, ни воспламенившийся материал установить не удалось» [1].

Поскольку наземных причин обнаружено не было, мы сосредоточили внимание на потенциальных подземных источниках возгорания, а именно на метане. Наше исследование включило обзор исторических материалов о пожарах при землетрясениях, анализ видеозаписей из средств массовой информации, изучение литературы по геологическому строению региона, полевые геологические изыскания и химический анализ газов, содержавшихся в подземных водах. Результаты этой работы подтвердили высокую вероятность того, что рассматриваемый пожар был вызван выбросом подземного метана при землетрясении и его последующим самовозгоранием.

 

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

 

Анализ исторических сведений о землетрясениях

 

Были изучены записи о возникновении пожаров при подземных толчках из таких японских публикаций, как «Новый сборник сведений по историческим землетрясениям в Японии» («Синсю Нихон Дзисин Сирё» [2]) и «Исследования и материалы о явлениях свечения при землетрясениях» («Дзисин ни томонау хакко гэнсё но кэнкю оёби сирё» [3]). Мы проанализировали распределение прошлых очагов возгорания в районе эпицентра землетрясения, рассматриваемого в настоящей статье. Исследования показали, что эта территория совпадает с зонами залегания газа, растворенного в подземных водах.

 

Анализ видеоматериалов

 

Были проанализированы новостные видеозаписи, запечатлевшие возникновение пожара сразу после землетрясения (например, с YouTube-канала Nippon TV [4]). Особое внимание мы уделяли форме, цвету и поведению пламени, наличию горючих материалов на поверхности земли и распространению огня. Эти признаки сопоставлялись с характеристиками обычных пожаров, выявлялись различия. На этой основе рассматривалась вероятность воспламенения горючих газов, вырывавшихся из-под земли.

 

Геологические изыскания и химический анализ

 

Мы изучили исторические и современные геологические условия на территории города Вадзима. Результаты показали, что там при разложении органических веществ в мелкозалегающих пластах образуются метан и сероводород. Кроме того, химический анализ пузырьков газа в подземных водах подтвердил присутствие в них метана.

 

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

 

Сведения об исторических пожарах, вызванных землетрясениями

 

По данным «Справочника нефтяной промышленности» [5], по всем островам Японии широко распространены залежи газа, растворенного в подземных водах (рис. 1). В таких зонах наличие крутопадающих пластов, сформировавшихся в результате складкообразования и развития активных разломов, может приводить к проникновению природных газов (преимущественно метана) из глубины к поверхности или к их накоплению в зонах несогласного залегания вблизи поверхности. Что же происходит, когда в таких регионах случаются подземные толчки интенсивностью 6+ по японской сейсмической шкале? Ответ можно найти в материалах по историческим землетрясениям, в которых, в частности, приведен ряд сведений о пожарах, вызванных землетрясениями.

 

Рис. 1. Карта примерного распределения залежей газа, растворенного в подземных водах, в центральной части Японии (источники: [5] и Управление геопространственной информации Японии). Условные обозначения: 1–3 – эпицентры исторических землетрясений, при которых зафиксированы случаи возгорания метана; красной пунктирной рамкой обведена зона сейсмогенных разрывов при землетрясении на полуострове Ното 2024 года, цифрой 4 отмечен его эпицентр; голубовато-серым цветом показаны залежи растворенного в воде газа
Рис. 1. Карта примерного распределения залежей газа, растворенного в подземных водах, в центральной части Японии (источники: [5] и Управление геопространственной информации Японии). Условные обозначения: 1–3 – эпицентры исторических землетрясений, при которых зафиксированы случаи возгорания метана; красной пунктирной рамкой обведена зона сейсмогенных разрывов при землетрясении на полуострове Ното 2024 года, цифрой 4 отмечен его эпицентр; голубовато-серым цветом показаны залежи растворенного в воде газа

 

В частности, землетрясение в городе Сандзё 1828 года магнитудой 6,9, землетрясение «Дзэнкодзи» в городе Нагано 1847 года магнитудой 7,4 и землетрясение «Ансэй-Эдо» в городе Эдо (ныне Токио) 1855 года магнитудой около 7 произошли в темное время суток, когда многие местные жители видели, как из-под земли вырывалось пламя, вызывавшее возгорание зданий и приводившее к масштабным пожарам. Эти явления наблюдались ночью или перед рассветом, когда газовые факелы, вырывавшиеся из-под земли, были видны наиболее отчетливо (см. рис. 1). Приведем типичные свидетельства очевидцев [2, 3, 6].

1. В отношении землетрясения в Сандзё 1828 года: «Из трещин в земле вырвалось пламя, распространилось в сторону храмовой кухни и вызвало крупный пожар».

2. По поводу землетрясения «Дзэнкодзи» 1847 года: «В районе храма Дзэнкодзи и в городе Иияма в префектуре Нагано пламя вырывалось прямо из-под домов».

3. Относительно землетрясения «Ансэй-Эдо» в Эдо (ныне Токио) 1855 года: «Пожары, начавшиеся во время землетрясения, были вызваны не только опрокидыванием жаровен, но и пламенем, самопроизвольно вырывавшимся из-под земли и приводившим к возгораниям».

 

Эти рассказы, взятые из архивных материалов по землетрясениям, указывают на причинно-следственную связь между землетрясениями и пожарами, вызванными выбросами природного газа. Как показано на рисунке 1, слои, содержащие природный газ, залегают также вдоль северного побережья полуострова Ното. Следовательно, необходимо выяснить, не явились ли выбросы подземного газа и его последующие самовозгорания причинами пожаров при землетрясении на полуострове Ното в 2024 году по аналогии с вышеупомянутыми историческими событиями.

 

Анализ видеозаписи пожара в районе Каваи-мати города Вадзима

 

Сначала были изучены различные видеозаписи пожаров, представленные в средствах массовой информации.

Особое внимание было уделено материалу с телеканала Nippon TV News Video длительностью 1 мин. 12 с [4] c ценными кадрами видеосъемки рассматриваемого в статье пожара вблизи его очага (рис. 2). Поскольку возгорание было впервые обнаружено в 17:23, запись, сделанная с вертолета примерно через 22 минуты, зафиксировала редкое явление. А именно, в самом начале видеоролика (на кадре с тайм-кодом 0:00/1:12, то есть 0 мин. 0 с. при общей длительности видеозаписи 1 мин. 12 с) виден фонтанообразный горящий факел (см. B на рис. 2, а), вырывающийся из-под земли на некотором расстоянии от интенсивно горящего здания (A). Кроме того, рядом, с правой стороны от факела (B), наблюдается полоса огня (C) (см. рис. 2, а). Отметим, что данный участок включает как мощеную, так и грунтовую парковки.

На первый взгляд, стоп-кадр, представленный на рисунке 2, а, отражает интенсивное горение пропана, вырывающегося из баллона со сжиженным газом, или бензина, выбрасываемого из топливного бака автомобиля. Однако детальное изучение видезаписи показало, что это предположение ошибочно. В частности, неверность такой интерпретации подтвердило изучение увеличенных стоп-кадров в зонах пламени B и C, расположенных в хронологическом порядке (см. рис. 2, а–е).

 

Рис. 2. Стоп-кадры видеосъемки пожара, сделанной с вертолета, в районе Каваи-мати города Вадзима (источники: Nippon TV, YouTube, https://www.youtube.com/watch?v=rKMNYqBqeic). Кадры расположены в хронологическом порядке начиная примерно с 22 минут после начала возгорания: а – стоп-кадр с тайм-кодом 0:00/1:12, то есть 0 мин. 0 с. при общей длительности видеозаписи 1 мин. 12 с (A – интенсивно горящее здание, B – фонтанообразный горящий факел, вырывающийся из-под земли, C – линейная полоса огня); б –ж – дальнейшая хронологическая последовательность стоп-кадров с отмеченными тайм-кодами, показывающая изменения в зонах фонтанообразного факела B и полосы пламени C. Можно увидеть распространение огня от полосы пламени C к баллонам со сжиженным газом и местам утечки топлива из автомобилей. Возгорание в зоне D возникло в результате перехода огня с баллона со сжиженным газом на топливный бак системы отопления. Возгорание в зоне E было вызвано взрывом бензобака автомобиля
Рис. 2. Стоп-кадры видеосъемки пожара, сделанной с вертолета, в районе Каваи-мати города Вадзима (источники: Nippon TV, YouTube, https://www.youtube.com/watch?v=rKMNYqBqeic). Кадры расположены в хронологическом порядке начиная примерно с 22 минут после начала возгорания: а – стоп-кадр с тайм-кодом 0:00/1:12, то есть 0 мин. 0 с. при общей длительности видеозаписи 1 мин. 12 с (A – интенсивно горящее здание, B – фонтанообразный горящий факел, вырывающийся из-под земли, C – линейная полоса огня); б –ж – дальнейшая хронологическая последовательность стоп-кадров с отмеченными тайм-кодами, показывающая изменения в зонах фонтанообразного факела B и полосы пламени C. Можно увидеть распространение огня от полосы пламени C к баллонам со сжиженным газом и местам утечки топлива из автомобилей. Возгорание в зоне D возникло в результате перехода огня с баллона со сжиженным газом на топливный бак системы отопления. Возгорание в зоне E было вызвано взрывом бензобака автомобиля

 

Прежде всего следует отметить, что дым, поднимающийся от интенсивно горящего здания (A), слегка сносится вправо (см. рис. 2, а). Это говорит о том, что искры от него вряд ли вызвали образование фонтанообразного факела (B) или линейной полосы пламени (C). Даже если бы искры летели в направлении зон B и C, на парковках не видно горючих материалов, способных поддерживать столь интенсивное горение в этих зонах. Следовательно, велика вероятность того, что в них появилось пламя независимо от горящего здания (A). Отсутствие на земле горючих материалов для поддержания огня в зонах B и C наводит на мысль о том, что источником возгорания мог быть метан, скопившийся под землей. Иными словами, вполне возможно, что метан вырвался из-под поверхности и самопроизвольно воспламенился при контакте с воздухом.

Далее рассмотрим изменения во времени горящих зон B и C на рисунках 2, б–ж. На стоп-кадре 2, б, снятом через 12 секунд после кадра 2, a, видно, что горение в зонах B и C продолжается. Спустя еще 3 секунды пламя распространяется по земле от участка C в сторону правого нижнего края кадра и вспыхивает новая зона (D) (см. рис. 2, в). Панорамные снимки Google Street View, сделанные в октябре 2023 года, подтвердили наличие баллона со сжиженным газом и бака с отопительным топливом рядом с горящим участком D. Поэтому можно сделать вывод, что в зоне D сначала загорелся газ, вырывавшийся из указанного баллона (см. рис. 2, г), а затем пламя разрослось и подожгло бак с топливом (см. рис. 2, д, е).

Кроме того, на кадре с таймкодом 0:16/1:12 (см. рис. 2, г) огонь перекидывается на припаркованный автомобиль позади горящей зоны C. Спустя 2 секунды (0:18/1:12) воспламеняется бензин в топливном баке этой машины, что приводит к мощному взрыву (см. рис. 2, д, е).

Эти наблюдения позволяют предположить, что выходы на поверхность пузырьков метана из подземных вод через песчаный грунт вблизи зоны C сформировали путь распространения огня в сторону баллона со сжиженным газом и автомобиля, что в итоге привело к воспламенению пропана и бензина.

Стоит отметить, что в исторических материалах по землетрясениям также содержатся свидетельства, описывающие явления, сходные с фонтанообразным газовым факелом в зоне B (см. рис. 2). Приведем два примера.

1. Момент непосредственно перед землетрясением «Ансэй-Эдо» 1855 года в квартале Ямабукитё района Усигомэ города Эдо (ныне это квартал Ямабукитё района Синдзюку города Токио) описан одним из очевидцев так: «Встревоженный красным подсвечиванием бумаги, обклеивавшей оконную решетку, я открыл окно и увидел на юге, довольно близко, красное пламя толщиной со средний бамбуковый стебель, поднимавшееся вверх на несколько метров, изогнувшись в виде подвесного крюка для котелка. Я с удивлением подумал, не это ли люди называют огненным столбом, и замер в изумлении. В этот самый момент внезапно началось землетрясение» [3].

2. Один из очевидцев Великого землетрясения «Канто» 1923 года (крупного сейсмического события, охватившего всю равнину Канто на острове Хонсю), так описал происходившее на территории от района Хондзё (ныне части токийского района Сумида) до парка Киёсуми города Токио за 77–78 часов до начала подземных толчков: «Огненный столб, появившийся перед Великим землетрясением “Канто”, возник около 8 или 9 часов вечера 28 августа 1923 года и держался примерно 30 минут. Это пламя имело цвет молнии, было совершенно беззвучным и по форме напоминало фейерверк, вырываясь из-под земли вверх и затем расходясь во все стороны веером. Особенно ярким оно выглядело на территории от парка Киёсуми до западной части района Хондзё, освещая окрестности так, словно был день» [7].

 

Эти свидетельства позволяют предположить, что подобные явления, хотя и редко, могут возникать и в других местах при похожих сочетаниях геологических условий, интенсивности сейсмических толчков и иных факторов.

 

Почему газовый факел (см. зону B на рис. 2) принял форму фонтана? Одно из возможных объяснений заключается в том, что вверх под высоким давлением выбрасывались подземные воды, вынося с собой большое количество пузырьков метана. Эти пузырьки лопались, в результате чего над местом выброса мог возникать положительно заряженный туман (аэрозоль) благодаря так называемому эффекту Бланшара (тонкие водяные пленки, окружавшие пузырьки, при выходе на поверхность дробились на многочисленные микроскопические капли, которые приобретали преимущественно положительные заряды) [8]. Между этим туманом (аэрозолем) и отрицательно заряженной землей могла возникнуть возрастающая разность потенциалов, что приводило к электростатическим разрядам с образованием искр. Если энергия какого-либо разряда превысила 0,3 мДж, то есть минимальную энергию зажигания для смеси метана с воздухом, могло произойти воспламенение этой смеси [9]. Фонтанообразная форма факела, вероятно, возникла из-за совместного воздействия распыления воды и горения метана.

Обоснование этого вывода основано на результатах мелкомасштабного лабораторного эксперимента с потоками пузырьков метана [10]. Пузырьки метана генерировались в морской воде с pH=8 и подвергались ударному давлению (импульсным скачкам давления, имитирующим сейсмические толчки), в результате чего над поверхностью воды образовывался столб тумана (аэрозоля) диаметром примерно 2,2 см и высотой 1,5 м. Измерялись электростатический заряд этого облака и разность электрических потенциалов между ним и поверхностью воды. Сгенерированный заряд (Q) получился равным 6,5x10-7 Кл, а разность электрических потенциалов (V) составила 100 В. На основе этих данных была рассчитана электростатическая энергия: W=QV/2=0,032 мДж. Она составила примерно 1/10 от минимальной энергии электростатического разряда, необходимой для воспламенения метана (0,3 мДж). Поэтому воспламенения в ходе эксперимента не произошло. Однако оцененный диаметр газового факела (B), показанного на рисунке 2, а, составлял примерно 10 см, а его высота – около 3 м. То есть его объем (емкость) был примерно в 42 раза больше, чем в случае лабораторного опыта. Следовательно, электростатическая энергия факела (B) вполне могла превысить порог в 0,3 мДж [9]. А это позволяет предположить, что воспламенение из-за электростатических разрядов было возможно.

При полевом обследовании, проведенном 12 июня, позади сгоревшего автомобиля, взорвавшегося в результате воспламенения бензина (слева на рис. 3, а), была обнаружена полоса черных отложений толщиной около 5 мм, которая совпадала с местом линейно вытянутого горения (C) (рис. 3, б). Мелкий песок, рассеянный (выброшенный) вокруг этого почерневшего участка, навел на мысль о том, что здесь произошло разжижение грунта (см. рис. 3, б). На рисунке 3 видно, что пламя в зоне C имеет оранжевый цвет, вероятно обусловленный неполным сгоранием метана. Кроме того, в мелкозалегающих слоях данного района имеется водоносный слой, содержащий растительные остатки, почерневшие в результате микробиологического разложения (подробнее это будет описано далее). Вероятно, эти разложившиеся растительные остатки, вынесенные на поверхность подземными водами из-за разжижения грунта, подверглись неполному сгоранию, в результате чего образовался обугленный осадок, окрасивший поверхность в черный цвет.

 

Рис. 3. Территория пожаров, показанная на рисунке 2, при обследовании 12 июня 2024 года: а – обугленные остатки фонтанообразного факела B и полосы пламени C; б – увеличенное изображение почерневшей поверхности на месте полосы пламени C (белой штриховой линией обведена зона выброса мелкого песка, вызванного разжижением грунта вокруг почерневшего участка полосы)
Рис. 3. Территория пожаров, показанная на рисунке 2, при обследовании 12 июня 2024 года: а – обугленные остатки фонтанообразного факела B и полосы пламени C; б – увеличенное изображение почерневшей поверхности на месте полосы пламени C (белой штриховой линией обведена зона выброса мелкого песка, вызванного разжижением грунта вокруг почерневшего участка полосы)

 

При этом в месте возникновения фонтанообразного факела (B) находился U-образный бетонный водоотводный лоток, засыпанный обломками. Поскольку установить владельца данного участка не удалось, его расчистка от завалов при обследовании не проводилась.

 

Геологические условия территории города Вадзима

 

Центральная часть города Вадзима, включая район Каваи-мати, расположена на аллювиальной низменности, сформировавшейся вдоль рек Фугэси и Каварада (рис. 4). Около 10 тыс. лет назад в связи с повышением уровня моря в конце последнего ледникового периода (в начале голоцена) эта аллювиальная низменность превратилась в узкий морской залив. В тот период там происходило накопление морских мелкозернистых отложений, богатых органикой (включая остатки биоты и окаменелости), наряду с песчаными слоями, включавшими растительные остатки и другие органические материалы, принесенные реками и вынесенные с пляжей при паводках [11]. В последующем, 6 тыс. лет назад, масштабные тектонические движения вызвали три цикла поднятия земной коры (по 2–3 м на каждом), в результате чего данная территория опять стала сушей [12].

 

Рис. 4. Аэрофотоснимок города Вадзима (источник: Управление по геопространственной информации Японии). Буквенные обозначения: А – территория крупномасштабного пожара в районе Каваи-мати города Вадзима; B – место бурения скважины глубиной 30 м у здания мэрии города Вадзима (рис. 5, а); С – участок гидрогеологических изысканий (рис. 5, б). На врезке: красным цветом показаны места расположения трещин в грунте (источник: Управление по геопространственной информации Японии); черной штриховой рамкой примерно обведена оцененная зона сейсмогенных разрывов при землетрясении на полуострове Ното
Рис. 4. Аэрофотоснимок города Вадзима (источник: Управление по геопространственной информации Японии). Буквенные обозначения: А – территория крупномасштабного пожара в районе Каваи-мати города Вадзима; B – место бурения скважины глубиной 30 м у здания мэрии города Вадзима (рис. 5, а); С – участок гидрогеологических изысканий (рис. 5, б). На врезке: красным цветом показаны места расположения трещин в грунте (источник: Управление по геопространственной информации Японии); черной штриховой рамкой примерно обведена оцененная зона сейсмогенных разрывов при землетрясении на полуострове Ното

 

Как видно из геологической колонки [13] (см. рис. 5, а), построенной для участка В (см. рис. 4) вблизи места крупного пожара в районе Каваи-мати (см. зону А на рис. 4), слои на глубине от 5 до 20 м представлены слабыми грунтами от текучепластичных органических глин до илистых грунтов с тонкими прослоями песков с остатками раковин и разложившимся растительным материалом. Эти аллювиальные слои, вероятно, находятся в анаэробной среде, где метан и сероводород, образующиеся в результате деятельности микроорганизмов, могут мигрировать и накапливаться вблизи поверхности в слоях песка, имеющих высокую проницаемость. Наличие многочисленных трещин в грунте, возникших на территории города Вадзима при землетрясении (см. врезку на рис. 4), позволяет предположить, что метан вполне мог выходить на поверхность.

 

Рис. 5. Геологические условия территории города Вадзима (источник: Управление по геопространственной информации Японии): а – геологическая колонка, построенная для точки B, показанной на рисунке 4 (синей рамкой обведена толща слабых илистых грунтов с высоким содержанием органических веществ [12]); б – геологическая колонка, построенная для точки C, показанной на рисунке 4; в – результаты газохроматографического анализа (вверху – для эталонного образца; внизу – для пузырьков газа, содержащихся в подземных водах в точке C)
Рис. 5. Геологические условия территории города Вадзима (источник: Управление по геопространственной информации Японии): а – геологическая колонка, построенная для точки B, показанной на рисунке 4 (синей рамкой обведена толща слабых илистых грунтов с высоким содержанием органических веществ [12]); б – геологическая колонка, построенная для точки C, показанной на рисунке 4; в – результаты газохроматографического анализа (вверху – для эталонного образца; внизу – для пузырьков газа, содержащихся в подземных водах в точке C)

 

Гидрогеологические изыскания

 

После землетрясения на полуострове Ното были выведены из строя системы водоснабжения в регионе. Поэтому примерно через полтора месяца после этого сейсмического события на расстоянии около 500 м к востоку от места пожара в районе Каваи-мати города Вадзима была пробурена временная скважина. Первая порция подземных вод, отобранная в процессе ее обустройства, была слегка мутной и пахла сероводородом. Анализ образцов керна, полученных при бурении, выявил наличие слоя глины с высоким содержанием органических веществ на глубине более 4 м (см. рис. 4, б). Такие геологические условия соответствуют стратиграфической колонке, показанной на рисунке 5, а, и они предположительно широко распространены по всей территории района Каваи-мати.

Кроме того, неоднократно случались сбои в работе насоса из-за попадания в водозаборное устройство подземных газов, что временно препятствовало отбору воды. После его регулировки работа возобновлялась. Тем не менее в августе 2024 года потребовалась дополнительная наладка насоса, в ходе которой были собраны пузырьки газа, содержавшиеся в подземных водах. Газохроматографический анализ собранных газовых проб (см. рис. 5, в) подтвердил наличие в них метана. Отсутствие этана в этих пробах указывало на то, что метан образовался в результате микробиологического разложения в мелкозалегающих слоях.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В представленной работе исследовались причины крупномасштабного пожара в районе Каваи-мати города Вадзима, вызванного землетрясением на полуострове Ното в 2024 году. Видеоматериал подтвердил наличие пламени, вырывавшегося из-под земли, что послужило основанием для различных детальных обследований и анализа их результатов. Примечательно, что данный видеоролик стал бесценным доказательным материалом. Это была, вероятно, первая в истории непосредственная видеозапись пожара неантропогенного происхождения, который произошел в результате выброса метана из подземных слоев.

Полученные результаты позволяют предположить, что первопричина пожара заключалась в следующем. Под районом Каваи-мати и прилегающими территориями на глубине 5–20 м залегает аллювиальная толща, состоящая из песчаных и глинистых грунтов с примесью органических веществ и остатков раковин. В этой анаэробной среде в результате деятельности микроорганизмов образовались метан и сероводород, которые накопились в проницаемых песчаных слоях. Сильные сейсмические толчки интенсивностью 6+ по японской шкале JMA (что примерно соответствует 9–10 баллам по используемой в России 12-баллльной шкале MSK) вызвали образование трещин и разжижение грунта, что позволило метану подняться и выйти на поверхность вместе с подземными водами.

Воспламенение этого метана, вероятно, было обусловлено или электростатическими разрядами между положительно заряженным туманом (аэрозолем) над поверхностью и отрицательно заряженным грунтом, или эффектами фрикционного нагрева/электризации при сейсмических движениях. Следует отметить, что всего за 2 минуты до обнаружения пожара, то есть в 17:21:30 в районе Каваи-мати города Вадзима был зафиксирован афтершок интенсивностью 4 по японской шкале JMA (что примерно соответствует 6–7 баллам по используемой в России шкале MSK). После воспламенения метана огонь перекинулся на близлежащие строения, что привело к крупномасштабному пожару.

Геологические несогласия, сформировавшиеся в ходе прошлых поднятий земной коры в данном регионе, могли способствовать локальным накоплениям метана, что также внесло свой вклад в рассматриваемое событие.

Анализ исторических материалов показывает, что примерно за последние 500 лет на территории района Каваи-мати ранее не было зафиксировано подобных пожаров в результате землетрясений. Однако, учитывая повторяемость сейсмических событий в данном регионе, нельзя исключить возможность возникновения аналогичных явлений в будущем.

Продемонстрированный риск крупномасштабных пожаров, вызванных выбросами подземного метана (как в рассмотренном случае, так и при других сильных землетрясениях), подчеркивает насущную необходимость усиления мер по предупреждению и ликвидации последствий стихийных бедствий для объектов инфраструктуры, расположенных над толщами с признаками газоносности.

Для таких территорий рекомендуются следующие меры:

  • создание дегазационных скважин для безопасного рассеивания скопившегося метана;
  • мониторинг концентраций метана в замкнутых пространствах на первых и цокольных этажах зданий;
  • внедрение подходящих систем принудительной или естественной вентиляции.

 

Эти действия позволят значительно снизить риск возникновения в будущем пожаров, вызванных выбросами метана.

-

Авторы хотели бы выразить благодарность доктору Т. Ямабэ и господину И. Муро за помощь в изысканиях на полуострове Ното.


ИСТОЧНИК ДЛЯ ПЕРЕВОДА

Enomoto Y., Komatsubara T., Kiyasu S. Ignition of subterranean methane: unveiling a new geohazard in Japan following 2024 Noto Peninsula earthquake // npj Natural Hazards. 2025. Vol. 2. Article 31.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ, ИСПОЛЬЗОВАННОЙ АВТОРАМИ ПЕРЕВЕДЕННОЙ СТАТЬИ

  1. Fire cause investigation report by the director general of the Fire and Disaster Management Agency on the large-scale urban fire in Wajima City, Ishikawa Prefecture, triggered by the 2024 Noto Peninsula earthquake. Tokyo, Japan: Fire and Disaster Management Agency, 2024. May 28. P. 1–66 (in Jap.).
  2. Shinshū Nihon Jishin Shiryō (historical documents on earthquakes in Japan, new collection, in 25 volumes). Tokyo, Japan: Earthquake Research Institute, University of Tokyo, University of Tokyo Press, 1981–1994 (in Jap.).
  3. Musya K. Investigation into the Luminous Phenomena Accompanying Earthquakes. Tokyo, Japan: Iwanami-Shoten, 1932. P. 49–66 (in Jap.).
  4. Footage of the fire in Wajima City during the 2024 Noto Peninsula earthquake // YouTube. Tokyo, Japan: Nippon TV News, 2024. The last accessed date: January 10, 2024. URL: https://www.youtube.com/watch?v=rKMNYqBqeic (in Jap.).
  5. Petroleum Industry Handbook. Tokyo, Japan: Japanese Association for Petroleum Technology, 1983. P. 710 (in Jap.).
  6. Enomoto Y. et al. Fire disaster derived from natural gas field noted in historical earthquake literature // Rekishi Jishin. 2023. Vol. 38. P. 165–174 (in Jap.).
  7. Rikitake T. Earthquake Precursor Phenomena: a Database for Prediction. Tokyo, Japan: University of Tokyo Press, 1986. P. 161–163 (in Jap.).
  8. Blanchard D.C. The electrification of the atmosphere by particles from bubbles in the sea // Prog. Oceanogr. 1963. Vol. 1. P. 71–202.
  9. Pratt T.H. Separation and Accumulation of Charge, Electrostatic Ignitions of Fires and Explosions. Ch. 2. New York, USA: American Institute of Chemical Engineers, 2000. P. 18–29.
  10. Enomoto Y., Yamabe T., Sugiura S., Kondo H. Possible mechanism for the tsunami-related fires that occurred at Aonae Harbor on Okushiri Island in the 1993 Hokkaido Nansei-Oki earthquake // Geosciences. 2019. Vol. 9. P. 253.
  11. Sato Y. Subsurface conditions of Wajima urban area and the surrounding plain // J. Hokuriku Geotech. Assoc. 1994. Vol. 4. P. 30–60 (in Jap.).
  12. Shishikura M., Echigo T., Namegaya Y. Activity of the off-shore active faults along the northern coast of the Noto Peninsula deduced from the height distribution of the lower marine terraces and emerged sessile assemblage // Katsudantsu Kenkyu (Active Fault Res.). 2020. Vol. 53. P. 33–49 (in Jap.).
  13. Geological column diagram of the new Wajima City Hall // Wajima City History. Wajima, Japan: Wajima City Hall, 1973. P. 64–65 (in Jap.).
 

 


Журнал остается бесплатным и продолжает развиваться.
Нам очень нужна поддержка читателей.

Поддержите нас один раз за год

Поддерживайте нас каждый месяц