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

Ингибитор тирозинкиназы помог при хронической крапивнице в третьей фазе испытаний Ингибитор тирозинкиназы помог при хронической крапивнице в третьей фазе испытаний

Ученые сообщили об успехе испытаний ремибрутиниба при хронической крапивнице

N+1
Курс на Луну Курс на Луну

Космическая гонка и необычное путешествие «Аполлона-11»

kiozk originals
Исследование показало, что подростки, которые рано ложатся спать, обладают более острым мозгом Исследование показало, что подростки, которые рано ложатся спать, обладают более острым мозгом

Подростки, которые ложатся спать раньше, как правило, обладают более острым умом

Inc.
Маховик времени: как выглядеть моложе своих лет Маховик времени: как выглядеть моложе своих лет

Как выглядеть моложе после 40 лет?

Cosmopolitan
Особый взгляд: 10 культовых фильмов, которые нам подарил Каннский кинофестиваль Особый взгляд: 10 культовых фильмов, которые нам подарил Каннский кинофестиваль

По случаю открытия 78-го смотра — десятка лучших фильмов в истории Канн

Правила жизни
Скульптор, актер и «Мисс Россия»: талантливые дети певца Федора Шаляпина Скульптор, актер и «Мисс Россия»: талантливые дети певца Федора Шаляпина

Природа определенно не отдохнула на детях великого оперного певца.

Maxim
Когда разум молчит: зачем предприниматели обращаются к таро и гипнокоучам Когда разум молчит: зачем предприниматели обращаются к таро и гипнокоучам

Так ли бессмысленно обращаться к таро и гороскопам?

РБК
Пять компьютерных розыгрышей: как безобидно насолить другу Пять компьютерных розыгрышей: как безобидно насолить другу

Способы избавиться от офисной скуки

Популярная механика
Ближе к природе Ближе к природе

Респектабельный минимализм с космическими мотивами в апартаментах

SALON-Interior
Сайгачьи будни Сайгачьи будни

В России можно наблюдать весь цикл жизни степной антилопы

Наука и жизнь
«Надеялись, что я потеряю документы»: странная история с Европротоколом «Надеялись, что я потеряю документы»: странная история с Европротоколом

Нашей героине предъявили регрессионный иск спустя полтора года после аварии

РБК
Китайское исследование Китайское исследование

Один из самых масштабных анализов связи между пищевыми привычками и болезнями

kiozk originals
Шесть лет споров: зачем Microsoft сделала Android-смартфон с двумя экранами в мире, где все устройства одинаковые Шесть лет споров: зачем Microsoft сделала Android-смартфон с двумя экранами в мире, где все устройства одинаковые

И что о Surface Duo говорят обозреватели

VC.RU
Вес попутал Вес попутал

Удержание хорошей формы после пятидесяти похоже на компьютерную игру

Tatler
Алгоритм распознал одиноких пожилых людей по речи Алгоритм распознал одиноких пожилых людей по речи

Алгоритм помог выделить гендерные различия в выражении чувства

N+1
Темные начала: как Кристофер Нолан перевернул с ног на голову вселенную Бэтмена Темные начала: как Кристофер Нолан перевернул с ног на голову вселенную Бэтмена

Вдумчиво рассматриваем трилогию «Темный рыцарь» от Кристофера Нолана

Esquire
Без паники! Почему несовершенства снова в моде Без паники! Почему несовершенства снова в моде

Почему чрезмерный перфекционизм вреден

Cosmopolitan
Интерьер для коллекционеров Интерьер для коллекционеров

Квартира как музей современного искусства

SALON-Interior
7 вещей, которые нужно сделать в Сочи 7 вещей, которые нужно сделать в Сочи

Адлерский рынок, чайные плантации и еще 5 вещей, которые нужно увидеть в Сочи

Лиза
Какого цвета ваш парашют? Какого цвета ваш парашют?

Практическое руководство для тех, кто ищет работу или хочет ее сменить

kiozk originals
Одни и те же грабли: как перестать на них наступать Одни и те же грабли: как перестать на них наступать

Человека, который дважды не наступал на одни и те же грабли, не существует

Cosmopolitan
Солнцестояние на острове проклятых: о чем новый сериал «Третий день» с Джудом Лоу Солнцестояние на острове проклятых: о чем новый сериал «Третий день» с Джудом Лоу

«Третий день» — оккультный триллер про альтернативную историю и Брекзит

Esquire
Каким получился сериал Романа Волобуева «Просто представь, что мы знаем» Каким получился сериал Романа Волобуева «Просто представь, что мы знаем»

Кинокритик о сериале Романа Волобуева «Просто представь, что мы знаем»

РБК
Коучинг-лидерство Коучинг-лидерство

Говори меньше, спрашивай больше и навсегда измени свой стиль управления

kiozk originals
Игры, секстинг, кружевное белье: вернут ли они страсть паре? Игры, секстинг, кружевное белье: вернут ли они страсть паре?

Кружевное белье и игрушки не помогут раскрыть душу партнеру

Psychologies
Четвертая промышленная революция Четвертая промышленная революция

Новая трансформация технологии и промышленности

kiozk originals
10 фактов, которые делают хищников еще опаснее 10 фактов, которые делают хищников еще опаснее

Удивительные и пугающие черты хищников

Популярная механика
Интервью Cosmo: Ани Айс о новом клипе, своем псевдониме и хобби Интервью Cosmo: Ани Айс о новом клипе, своем псевдониме и хобби

Певица Ани Айс рассказала о новом клипе и дальнейших творческих планах

Cosmopolitan
Реквизит-эффект Реквизит-эффект

Проверенный временем винтаж даёт фору творениям современных дизайнеров

Robb Report
5 закрученных фактов об усах 5 закрученных фактов об усах

Из истории усов: во время Первой мировой усы могли стоить солдату жизни

Maxim
Открыть в приложении