Откуда в ямальской тундре берутся воронки газовых выбросов

N+1Наука

Взрывная мерзлота

Откуда в ямальской тундре берутся воронки газовых выбросов

Юлия Кузнецова

В 2014 году на полуострове Ямал был обнаружен 25-метровый кратер, похожий на след падения метеорита, а в последующие годы в регионе было найдено еще несколько таких воронок. Разбираемся откуда они берутся, появятся ли они в будущем в других районах Арктики, и могут ли они быть опасны для промышленной инфраструктуры.

«Невероятная воронка»

Эта история, как и многие другие, начинается с фразы «в сети появилось видео». Так вот, в июле 2014 года в интернете появился короткий ролик, озаглавленный «Ямал. Невероятная воронка», который был снят, судя по звуку и тряске, с борта вертолета (его копии здесь и здесь). В нем в иллюминаторе за бортом был виден кратер, окруженный валом.

Самая первая воронка газового выброса на Ямале. Пресс-служба МГУ

Скоро ямальская пресса выяснила подробности: «невероятную воронку» сняли вертолетчики Надымского авиаотряда примерно в 30 километрах к югу от Бованенковского газового месторождения. В версиях недостатка не было: телевизионные эксперты, глядя на фотографии, допускали и падение метеорита, и антигравитационный «антиболид», и взрыв газа. Некоторые подозревали, что в этой точке могут быть кимберлитовые трубки, а значит — и алмазы.

Первые ученые оказались на месте уже через несколько дней после находки, им удалось определить, что в воздухе повышено содержание метана, а радиационный фон был в норме. Осенью специалисты Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН провели геофизические исследования, которые позволили описать конфигурацию и свойства пород вокруг воронки.

Схематический разрез кратера (размеры указаны в метрах), 1 – супеси и суглинки; 2 – пластовый лед. В.В. Оленченко и др. / Криосфера Земли

Ямальский кратер стал сенсацией: в 2016 году прошла научная конференция, посвященная ему, в 2018 году появилась статья о нем в журнале Scientific Reports. Однако история на этом не закончилась: с тех пор в среднем раз в один-два года в ямальской тундре находят новые воронки, последняя из них была обнаружена совсем недавно — летом 2020 года. Продолжают множится гипотезы об их происхождении и вопросы: почему мы раньше не находили такие кратеры? Как именно они возникают? Связано ли их появление с климатическими изменениями и деятельностью человека? Несут ли они угрозу для арктической инфраструктуры? Пока очевидно, что воронки связаны с процессами в вечной мерзлоте, но с какими именно? Чтобы выяснить это, нужно сначала рассказать, как устроена мерзлота.

Чем живет мерзлота?

Если начать копать яму в любой точке почти 65 процентов территории России, то очень скоро вы наткнетесь на слой промерзшего грунта, который никогда не оттаивает. Эта мерзлая порода сцементирована льдом, доля которого (так называемая льдистость) может достигать 90 процентов общего объема породы. Однако вечная мерзлота не остается в вечном покое, в ней протекает множество природных процессов.

Над собственно вечномерзлым слоем расположен так называемый деятельный слой, который оттаивает летом и вновь промерзает зимой. Его глубина обычно не превышает двух метров и зависит от климатических условий и погоды, от характера почвы и растительности сверху.

Но даже в слое вечномерзлых грунтов нередко встречается вода в жидком виде. Она бывает надмерзлотной, то есть циркулирует в деятельном слое, межмерзлотной — это так называемые «талики», линзы оттаивания внутри вечной мерзлоты — и подмерзлотной, то есть расположенной ниже нижней границы мерзлоты. Именно талая вода — главный двигатель множества разнообразных процессов в мерзлоте.

В частности, вытаивание подземных льдов может происходить неравномерно, и тогда в какой-то области начинается проседание грунта. Если это случается в замкнутой бессточной области, возникает термокарстовый провал, заполненный водой — термокарстовое озеро. Если вытаивание идет на склоне, излишки воды вместе с переувлажненными породами стекают вниз по склону (процесс термоденудации), в результате образуются полузамкнутые вогнутые понижения — термоцирки.

Термоцирк. Фото Ю.А Дворникова / Природа

Обратный процесс — замерзание талой воды — порождает не впадины, а «холмы» — бугры пучения. В Якутии их называют «булгунняхи», а в Северной Америке они известны под инуитским названием «пинго». Бугры пучения имеют форму купола, а внутри них — ледяное ядро, которое образуется при промерзании водонасыщенных отложений или горизонтов подземных вод.

Карта распространения бугров пучения в районах вечной мерзлоты (красный цвет – многолетние, оранжевый – сезонные). В.И. Богоявленский / Бурение и нефть

Картину взаимодействия грунта, воды и льда осложняет природный газ, который присутствует в толще пород во многих «мерзлых» регионах. В частности, для севера Западной Сибири, где расположены все достоверно описанные «кратеры», газонасыщенность — является главной региональной особенностью. Газ встречается в коллекторах месторождений под слоем многолетнемерзлых пород, внутри самой мерзлой толщи (в том числе в форме газогидратов — молекулярных соединений воды и метана, которые существуют при низких температурах и высоком давлении и разрушаются в ходе таяния вечной мерзлоты). Кроме того, метан накапливается и в приповерхностных грунтах в результате разложения органики и просачивания газа снизу.

Воронки газового выброса, найденные на севере Западной Сибири по состоянию на начало 2019 года. Хименков и др. / Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология

С точки зрения химии природный газ в мерзлоте состоит в основном из метана (до 99 процентов), могут встречаться примеси угарного газа, углекислого газа, водорода, сероводорода. В одном кубометре грунта может быть до 50 граммов метана. По каналам из подземных ловушек, а также из приповерхностного слоя газ просачивается на поверхность, что порой сопровождается резкими выбросами газа и катастрофическими взрывами (в случае, если газ воспламеняется).

Техногенные выбросы газа нередко возникали в процессе разведки и разработки месторождений, но еще в 1930-х годах ученые описали естественные выбросы газа, связанные с буграми пучения. Ненцы рассказывали о случаях оглушительного треска, сопровождающего взрывы бугров.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Российские химики создали самый маленький флуороген-активирующий белок Российские химики создали самый маленький флуороген-активирующий белок

Российские ученые изучили структуру одного флуороген-активирующего белка

N+1
Отечественная «карусель» коровам удобнее Отечественная «карусель» коровам удобнее

Агрохолдинг «ЭкоНива» выводит на рынок роторные доильные залы для молочных ферм

Эксперт
О вкусных и здоровых мутантах. Как перестать бояться и полюбить продукты с ГМО О вкусных и здоровых мутантах. Как перестать бояться и полюбить продукты с ГМО

Современная еда вовсе не страшная и не вредная

Maxim
Они сошлись Они сошлись

О чудной парочке — баклажане и соусе, с которым вкусно все

Огонёк
Размеры дождевых капель могут указать на потенциально обитаемые экзопланеты Размеры дождевых капель могут указать на потенциально обитаемые экзопланеты

На любой пригодной для жизни планете обязательно будет дождь

National Geographic
Правила жизни Джонни Кэша Правила жизни Джонни Кэша

Правила жизни американского музыканта Джонни Кэша

Esquire
«Голодная степь: Голод, насилие и создание Советского Казахстана» «Голодная степь: Голод, насилие и создание Советского Казахстана»

Что мешало казахам перейти к оседлой жизни?

N+1
По тонкому льду По тонкому льду

Как глобальное потепление повлияет на Россию

N+1
Философские устройства Бенджамина Каудена Философские устройства Бенджамина Каудена

Бенджамин Кауден посвятил себя необычному искусству — кинетическому

Популярная механика
6 фактов о Метро-2 — системе тайных тоннелей под Москвой 6 фактов о Метро-2 — системе тайных тоннелей под Москвой

Существование тайных тоннелей под Москвой — одна из популярных городских легенд

Maxim
Как крупнейший строитель жилья в России в кризис нарастил прибыль вдвое Как крупнейший строитель жилья в России в кризис нарастил прибыль вдвое

Как группа компаний ПИК оптимизировалась под условия кризиса

Forbes
«Думаю, как все закончить» — новый фильм культового сценариста Чарли Кауфмана. Даже не пытайтесь его понять «Думаю, как все закончить» — новый фильм культового сценариста Чарли Кауфмана. Даже не пытайтесь его понять

«Быть Джоном Малковичем» — фильм одного из самых сложных современных режиссеров

Esquire
Омолаживающие нити: какой эффект, кому нужны и мифы вокруг них — мнение эксперта Омолаживающие нити: какой эффект, кому нужны и мифы вокруг них — мнение эксперта

Самые популярные вопросы о нитях

Cosmopolitan
«Вар! Верни легионы!» «Вар! Верни легионы!»

Одно из самых унизительных поражений римской армии

Дилетант
Все, что следует помнить о финансовом кризисе 2008 года Все, что следует помнить о финансовом кризисе 2008 года

Когда-то небо было голубее, нефть была по 140 долларов, а доллар — по 24 руб.

Maxim
Клюворыл провел под водой рекордные три часа сорок две минуты Клюворыл провел под водой рекордные три часа сорок две минуты

Киты клюворылы поставили новый рекорд по погружению для морских млекопитающих

N+1
Чувство жажды Чувство жажды

Разбираемся в причинах обезвоженности кожи

Лиза
Самцы и самки леопардов выбрали разный режим дня Самцы и самки леопардов выбрали разный режим дня

Самцы леопардов охотятся ночью, а самки предпочитают утренние часы

N+1
Семейный совет Семейный совет

Саша Новикова делится секретами счастливой (и вкусной!) жизни своей семьи

Elle
«Война за звёздочки»: Financial Times рассказала, как разработчики манипулируют оценками пользователей iOS-приложений «Война за звёздочки»: Financial Times рассказала, как разработчики манипулируют оценками пользователей iOS-приложений

Как разработчики манипулируют оценками пользователей iOS-приложений

VC.RU
Теория везения Теория везения

Практическое пособие по повышению вашей удачливости

kiozk originals
Просвещение сегодня Просвещение сегодня

В защиту разума, науки, гуманизма и прогресса

kiozk originals
В честь кого «Мерседес» назвали «Мерседесом»? В честь кого «Мерседес» назвали «Мерседесом»?

История появления названия автомобильной марки Mercedes

Maxim
Никаких ограничений Никаких ограничений

Три автодрома, которые со всех точек зрения подойдут читателям Robb Report

Robb Report
ДНК-тест не нужен! Звездные дочки, которые выросли точными копиями отцов ДНК-тест не нужен! Звездные дочки, которые выросли точными копиями отцов

Эти дочки так похожи на своих знаменитых пап!

Cosmopolitan
Манипуляторы настроением: как разработчики заставляют пользователей ставить приложениям для Apple максимальный рейтинг Манипуляторы настроением: как разработчики заставляют пользователей ставить приложениям для Apple максимальный рейтинг

Разработчики приложений используют хорошее настроение владельцев iPhone

Forbes
Not So White: «Оскар» вводит новые требования для фильмов-номинантов, касающиеся инклюзивности, гендера и расы. Что это значит для кино? Not So White: «Оскар» вводит новые требования для фильмов-номинантов, касающиеся инклюзивности, гендера и расы. Что это значит для кино?

Зачем Киноакадемии США новый правила и окажет ли это влияние на качество фильмов

Esquire
Интервью с инвестиционным директором РВК Алексеем Басовым Интервью с инвестиционным директором РВК Алексеем Басовым

Интервью с инвестиционным директором РВК Алексеем Басовым

СНОБ
Как побороть опухоль мозга и создать крупнейший инвестфонд в сфере выращивания морепродуктов Как побороть опухоль мозга и создать крупнейший инвестфонд в сфере выращивания морепродуктов

Сейчас в портфеле Эми Новогратц — 19 компаний, а на радаре — еще полторы тысячи

Forbes
Воробьи научили друг друга бесстрашию Воробьи научили друг друга бесстрашию

Домовые воробьи могут учить друг друга не бояться новых объектов

N+1
Открыть в приложении