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

Жидкий свет сымитировал черную дыру Жидкий свет сымитировал черную дыру

Как ученые заставили поток поляритонов вести себя подобно черной дыре

N+1
У спорта на рогах: 4 истории создания экстремальных фотографий У спорта на рогах: 4 истории создания экстремальных фотографий

Люди с камерой подчас рискуют ничуть не меньше, чем их модели. Как им удается

Maxim
Мухи распространили украденные у муравьев семена мирмекохорных растений Мухи распространили украденные у муравьев семена мирмекохорных растений

Как двукрылые насекомые распространяют семена

N+1
Непоколебимый Непоколебимый

Ваш сценарий финансовой свободы

kiozk originals
Лекарство от уныния: как философия помогает бороться с тревогой и внутренней пустотой Лекарство от уныния: как философия помогает бороться с тревогой и внутренней пустотой

Почему в мире бесконечных возможностей мы все чаще чувствуем тревогу, пустоту?

Forbes
Тест-драйв Porsche Panamera GTS Sport Turismo Тест-драйв Porsche Panamera GTS Sport Turismo

Этот автомобиль — фактически первый «универсал» от Porsche

СНОБ
Оксана Карас: «Мне только ленивый не позвонил перед съемками и не сказал:«Оксана, беги!» Оксана Карас: «Мне только ленивый не позвонил перед съемками и не сказал:«Оксана, беги!»

Оксана Карас, режиссер: мы все чокнутые, постоянно говорим про кино

Grazia
9 фактов о Византийской империи, которые вы наверняка не знали 9 фактов о Византийской империи, которые вы наверняка не знали

О наследии великой Византии

Популярная механика
10 фактов о реальных пиратах 10 фактов о реальных пиратах

10 фактов о «хищниках», державших в страхе моря и океаны

Популярная механика
6 новых фотографий глубокого космоса от NASA 6 новых фотографий глубокого космоса от NASA

Эти картинки — не только красивые обои не телефон, но и ценнейшие научные данные

Maxim
Убийственный «гипер» Убийственный «гипер»

Все об аэродинамике самого перспективного оружия

Популярная механика
Хотите наладить отношения с мужем? Позаботьтесь об интерьере! Хотите наладить отношения с мужем? Позаботьтесь об интерьере!

Дом — зеркало вашего мира, в нем можно разглядеть отражение проблем с партнером

Psychologies
Хотите перестать тратить время впустую — научитесь говорить «нет» Хотите перестать тратить время впустую — научитесь говорить «нет»

У вас бывает ощущение, что день прошел совершенно зря?

Psychologies
Человек и железо Человек и железо

«Жаворонки на нити» — комедия о классовом перевоспитании, снятая в 1969 году

Weekend
110% бодипозитива: как выжать из движения максимум для себя 110% бодипозитива: как выжать из движения максимум для себя

Как бодипозитив можно использовать в свою пользу

Cosmopolitan
Гений места Гений места

Элегантный пентхаус в Южном Китае

SALON-Interior
Шелковый Путь Шелковый Путь

Дорога тканей, рабов, идей и религий

kiozk originals
Не на тех напали: звезды, которых Не на тех напали: звезды, которых

Джонни Депп, Шер, Бритни Спирс и другие знаменитости, ставшие жертвами слухов

Cosmopolitan
Как ходить на свидания, когда тебе стукнуло 30: самые важные нюансы Как ходить на свидания, когда тебе стукнуло 30: самые важные нюансы

Свидания в 30 лет немного отличаются от свиданий в 20

Playboy
Красоты мира. Тест-драйв Volkswagen Arteon и Kia Stinger Красоты мира. Тест-драйв Volkswagen Arteon и Kia Stinger

У особых машин свой рынок, в котором не работают привычные правила конкуренции

РБК
Перинатальные андрогены спасли самцов мышей от аллергии Перинатальные андрогены спасли самцов мышей от аллергии

Мужчины оказались устойчивее к анафилаксии

N+1
«Мам, я беременна»: как быть, если подросток поделился с вами тайной «Мам, я беременна»: как быть, если подросток поделился с вами тайной

Научиться спокойно реагировать на откровения и сформировать близкие отношения

Psychologies
Сера: из отходов в материал будущего Сера: из отходов в материал будущего

В мире ежегодно производится почти 80 миллионов тонн серы

Наука и жизнь
Неуловимый «средний класс»: ученые доказали существование странных черных дыр Неуловимый «средний класс»: ученые доказали существование странных черных дыр

Обнаружены гравитационные волны от столкновения черных дыр рекордной массы

Forbes
Это важнее IQ Это важнее IQ

Что такое эмоциональный интеллект и как его измерить?

Лиза
Как контролировать ребенка и не дать ему попасть в зависимость от гаджетов Как контролировать ребенка и не дать ему попасть в зависимость от гаджетов

Как уберечь ребенка от плохого контента и не позволить сидеть с гаджетом 24/7?

CHIP
Тельняшки, бикини и мини: как Брижит Бардо задала стиль Французской Ривьеры Тельняшки, бикини и мини: как Брижит Бардо задала стиль Французской Ривьеры

Топ стильных образов главной кинозвезды Франции

Esquire
Вынужденная моногамия: зачем бабочкам “пояс” верности Вынужденная моногамия: зачем бабочкам “пояс” верности

К чему приводит противостояние полов у бабочек?

Популярная механика
Искусство успокаивать детей Искусство успокаивать детей

Опытный педиатр отвечает на вопрос, почему дети плачут

kiozk originals
Хочу или должна: 5 честных вопросов себе Хочу или должна: 5 честных вопросов себе

Не потеряла ли ты себя среди бесконечных «надо» и «должна»?

Psychologies
Открыть в приложении