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

«Ким Ир Сен: Вождь по воле случая» «Ким Ир Сен: Вождь по воле случая»

Как будущий правитель КНДР стал партизаном

N+1
Невероятный ВВА-14: вертикально взлетающая амфибия из СССР Невероятный ВВА-14: вертикально взлетающая амфибия из СССР

Экзотический гидросамолет талантливого конструктора

Популярная механика
«Алхимики» на БАК все-таки превратили свинец в золото, но получилось очень мало «Алхимики» на БАК все-таки превратили свинец в золото, но получилось очень мало

Мечта средневековых алхимиков сбылась: ученые трансмутировали свинец в золото

ТехИнсайдер
«Чем сложнее мир вокруг, тем выше спрос на Баха». Ляля Кандаурова о моде на классику «Чем сложнее мир вокруг, тем выше спрос на Баха». Ляля Кандаурова о моде на классику

Ляля Кандаурова доказывает, что классическая музыка может быть актуальной

СНОБ
Млечный Путь и Андромеда прямо сейчас мчатся навстречу друг другу — космический апокалипсис или слияние галактик? Млечный Путь и Андромеда прямо сейчас мчатся навстречу друг другу — космический апокалипсис или слияние галактик?

Млечный Путь и Андромеда сейчас стремительно движутся навстречу друг другу

Inc.
Британская сеть кофеен обучает заключенных навыкам бариста. Это помогает им найти работу и вернуться к нормальной жизни Британская сеть кофеен обучает заключенных навыкам бариста. Это помогает им найти работу и вернуться к нормальной жизни

В Великобритании заключенных обучают, как обжаривать зерна и варить кофе

Inc.
Отчеты, пожары, сервисы: как не пожалеть о покупке битой машины Отчеты, пожары, сервисы: как не пожалеть о покупке битой машины

Что надо знать об автомобиле, побывавшем в ДТП, и как не ошибиться при покупке

РБК
Не болеть: 20 продуктов для повышения иммунитета Не болеть: 20 продуктов для повышения иммунитета

Как помочь иммунной системе бороться с болезнями?

Cosmopolitan
Наш человек Наш человек

Тео Хатчкрафт из Hurts — о любви к осьминогам и к фильмам с Николасом Кейджем

Glamour
«Долой Баффета, теперь я ваш папа!»: почему финтех-стартап Robinhood может стать дорогой в никуда для миллионов инвесторов «Долой Баффета, теперь я ваш папа!»: почему финтех-стартап Robinhood может стать дорогой в никуда для миллионов инвесторов

Стартап Robinhood уже привлек на фондовый рынок миллионы непрофессионалов

Forbes
MAXIM рецензирует «Таинственный сад» MAXIM рецензирует «Таинственный сад»

Экранизация фэнтези эдвардианской эпохи, когда драконы еще не вошли в моду

Maxim
Слишком хорошая погода: что делать при солнечном ударе Слишком хорошая погода: что делать при солнечном ударе

Как не допустить солнечного удара и что делать, если он все же случился?

Cosmopolitan
Астрономы объявили о начале нового солнечного цикла Астрономы объявили о начале нового солнечного цикла

Начался 25-ый цикл солнечной активности

N+1
Оставайся тверже камня! Что делать, если он потерял эрекцию Оставайся тверже камня! Что делать, если он потерял эрекцию

Что делать, если у него «грустный слоник» и как спасти положение

Cosmopolitan
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 легально приобрести себе кусочек Луны Как легально приобрести себе кусочек Луны

Приобрести упавшие на Землю лунные метеориты реально, но стоить это будет дорого

Популярная механика
Проверка на прочность Проверка на прочность

Маршруты для экстремальных путешествий на автомобилей

Robb Report
Пушкинская речь Пушкинская речь

Идейные антагонисты — Иван Тургенев и Фёдор Достоевский

Дилетант
Правила жизни Мишель Уильямс Правила жизни Мишель Уильямс

Мишель Уильямс: конфуз — мой любимый тип юмора

Esquire
Доноры нашлись! Расторгуев, Гомес и другие звезды, которым пересадили органы Доноры нашлись! Расторгуев, Гомес и другие звезды, которым пересадили органы

Селебрити, которым пришлось пережить трансплантацию, чтобы вылечиться

Cosmopolitan
Рано сдулись: Калкин, Лохан и другие звезды, не выдержавшие испытание славой Рано сдулись: Калкин, Лохан и другие звезды, не выдержавшие испытание славой

Они были в зените славы, но их жизнь чаще всего была трагичной

Cosmopolitan
Все о наращивании ресниц: 6 технологий — выбери свою Все о наращивании ресниц: 6 технологий — выбери свою

Все плюсы и минусы различных техник наращивания ресниц

Cosmopolitan
Искусственный интеллект написал статью о безопасности ИИ Искусственный интеллект написал статью о безопасности ИИ

Может ли искусственный интеллект писать тексты

Популярная механика
Тарантино, Ди Каприо, Уилл Смит и Клинт Иствуд вспоминают школу Тарантино, Ди Каприо, Уилл Смит и Клинт Иствуд вспоминают школу

Герои обложек Esquire делятся школьными воспоминаниями

Esquire
Незвездные болезни: гепатит, диабет, псориаз, астма - с чем борются знаменитости Незвездные болезни: гепатит, диабет, псориаз, астма - с чем борются знаменитости

Многие звезды не боятся открыто говорить о проблемах со здоровьем

Cosmopolitan
По тонкому льду По тонкому льду

Как глобальное потепление повлияет на Россию

N+1
«Отказываться от транспортного налога нельзя». Что будет с ценами на АЗС «Отказываться от транспортного налога нельзя». Что будет с ценами на АЗС

Что сегодня влияет на стоимость топлива и стоит ли ждать роста цен

РБК
«Чанъэ-4» измерила уровень радиации на поверхности Луны «Чанъэ-4» измерила уровень радиации на поверхности Луны

Благодаря эксперименту впервые измерен уровень радиации в зависимости от времени

N+1
Мне двадцать два года Мне двадцать два года

Елена Смолина об «Облаке в ее комнате», уверенном черно-белом дебюте о юности

Weekend
Доставляя счастье Доставляя счастье

От нуля до миллиарда: история создания выдающейся компании из первых рук

kiozk originals
Открыть в приложении