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

Вторую межзвездную комету заподозрили в рекордной старости Вторую межзвездную комету заподозрили в рекордной старости

Какие свойства у открытого межзвездного объекта — кометы 3I/ATLAS

N+1
Планета нервных Планета нервных

Как жить в мире процветающей паники

kiozk originals
900 запусков ракет в космос выдержит атмосфера Земли. Далее – разрушение озонового слоя 900 запусков ракет в космос выдержит атмосфера Земли. Далее – разрушение озонового слоя

Сколько запусков ракет происходит ежегодно и как это воздействует на атмосферу?

ТехИнсайдер
Правила жизни Мишель Уильямс Правила жизни Мишель Уильямс

Мишель Уильямс: конфуз — мой любимый тип юмора

Esquire
«Тратить — очень круто»: как зумеры ведут себя с деньгами «Тратить — очень круто»: как зумеры ведут себя с деньгами

Как молодые взрослые ищут баланс между тратами и накоплениями

РБК
Нам всем нужен феминизм Нам всем нужен феминизм

Дискуссия о равенстве полов

kiozk originals
«Я многим пожертвовала, чтобы в 35 лет попасть в список Forbes». Екатерина Варнава — о том, как женщины отвоевывают свое место в юморе и жизни «Я многим пожертвовала, чтобы в 35 лет попасть в список Forbes». Екатерина Варнава — о том, как женщины отвоевывают свое место в юморе и жизни

Екатерина Варнава о том, почему женщине-миллионеру задают вопросы о личной жизни

Forbes
Можно ли оружием из видеоигр убивать настоящих людей? Можно ли оружием из видеоигр убивать настоящих людей?

9 прототипов самого смертоносного оружия из классических игр

Maxim
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
Родители хотели мальчика: несчастливое детство принцессы Дианы Родители хотели мальчика: несчастливое детство принцессы Дианы

Детство Дианы Спенсер не отличалось множеством счастливых моментов

Cosmopolitan
10 самых безумных грузов, перевезенных по воздуху 10 самых безумных грузов, перевезенных по воздуху

Авиаперевозки, не поддающиеся никакой классификации.

Популярная механика
Отмойте это немедленно: что в вашем доме гораздо грязнее унитаза Отмойте это немедленно: что в вашем доме гораздо грязнее унитаза

Самые грязные места вашего дома — готовьте санитайзеры

Популярная механика
Как очистить жирную кожу лица: советы косметолога Как очистить жирную кожу лица: советы косметолога

Как держать под контролем жирную кожу с помощью правильного ухода

Cosmopolitan
Правила жизни Фредди Меркьюри Правила жизни Фредди Меркьюри

Правила жизни вокалиста культовой рок-группы Queen

Esquire
Духовный мир животных Духовный мир животных

Как научиться лучше понимать природу и жить в гармонии с ней

kiozk originals
Преждевременную смерть 31 миллиона китайцев в XXI веке связали с пыльным воздухом Преждевременную смерть 31 миллиона китайцев в XXI веке связали с пыльным воздухом

Ранняя смерть в Китае связана с длительным вдыханием частиц мелкодисперсной пыли

N+1
Пункт назначения Пункт назначения

Что можно разглядеть в «Звездной ночи» Ван Гога

Вокруг света
Кто за главного? Кто за главного?

Свобода воли с точки зрения нейробиологии

kiozk originals
Калифорния планирует запретить автомобили с бензиновым двигателем к 2035 году Калифорния планирует запретить автомобили с бензиновым двигателем к 2035 году

Калифорния переходит на электрические пассажирские автомобили и грузовики

GQ
Гормоны стресса — виновники лишнего веса! Как «приручить» кортизол и адреналин? Гормоны стресса — виновники лишнего веса! Как «приручить» кортизол и адреналин?

Как работают гормоны стресса и как сохранить здоровье и красоту?

Cosmopolitan
Не компьютерной графикой единой: как делают спецэффекты в кино Не компьютерной графикой единой: как делают спецэффекты в кино

Без спецэффектов сегодня не обходится ни один блокбастер

Популярная механика
Как укротить гнев и не срываться на близких Как укротить гнев и не срываться на близких

Как перестать срываться на самых близких

РБК
Спорт для тех, кто не хочет худеть Спорт для тех, кто не хочет худеть

Топ спортивных активностей для полных людей

Psychologies
Злые вы все Злые вы все

Переводим внимание с ответственного потребления на осознанное поведение

GQ
10 пришлых видов, которые приносят пользу экосистеме 10 пришлых видов, которые приносят пользу экосистеме

Иногда инвазивные организмы приносят пользу на новом месте

Популярная механика
Алесь Адамович Алесь Адамович

Опыт, пережитый Адамовичем во время войны, определил его мировоззрение

Дилетант
Как научиться водить машину с нуля Как научиться водить машину с нуля

Стереотипы о женщинах за рулём отправляем на свалку. Как легко научиться водить

Cosmopolitan
Ученые впервые клонировали лошадь Пржевальского Ученые впервые клонировали лошадь Пржевальского

В качестве генетического материала использовались замороженные клетки

N+1
Алгоритм распознал одиноких пожилых людей по речи Алгоритм распознал одиноких пожилых людей по речи

Алгоритм помог выделить гендерные различия в выражении чувства

N+1

Как изменилась жизнь известных ведущих новостей?

Cosmopolitan
Открыть в приложении