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

Третий межзвездный объект оказался слабоактивной кометой Третий межзвездный объект оказался слабоактивной кометой

Астрономы подтвердили обнаружение третьего межзвездного объекта

N+1
Суперпозиция порядка помогла получить информацию из шума Суперпозиция порядка помогла получить информацию из шума

Классические каналы с этой задачей справиться не могут

N+1
Оцелоты подружились с опоссумами Оцелоты подружились с опоссумами

На чем держится межвидовая дружба между опоссумами и оцелотами?

N+1
Целуй кольцо Целуй кольцо

Виктория Шелягова прислала «Татлеру» собственную версию Золотого кольца

Tatler
11 способов становиться немного умнее каждый день 11 способов становиться немного умнее каждый день

Интеллект, как и тело, требует правильного питания и регулярных тренировок

Psychologies
Основательница компании «Cозвездие PI» — о лидерстве на бьюти-рынке Основательница компании «Cозвездие PI» — о лидерстве на бьюти-рынке

Как за пять лет сделать из стартапа успешный бьюти-бизнес

РБК
Почему стартапам выгодно запускаться в 2020 году Почему стартапам выгодно запускаться в 2020 году

Запуск в период кризиса — лучшая школа выживания для стартапа

СНОБ
10 советов популярных психологов, за которые их хочется треснуть 10 советов популярных психологов, за которые их хочется треснуть

Популярная психология стала такой популярной, что психологии в ней не осталось

Cosmopolitan
Аллергия - ошибка иммунитета Аллергия - ошибка иммунитета

Вряд ли в наше время можно найти человека, который ничего не слышал про аллергию

Популярная механика
10 необычных Mercedes-Benz 10 необычных Mercedes-Benz

Исключительно необычные автомобили компании Mercedes-Benz

Популярная механика
Убийственный «гипер» Убийственный «гипер»

Все об аэродинамике самого перспективного оружия

Популярная механика
Дом веселых и находчивых Дом веселых и находчивых

Модернистский дом 1960‑х годов в идеальном состоянии

AD
Иван Сорокин: Смена правил игры, или Почему высшее образование не гарантирует успех Иван Сорокин: Смена правил игры, или Почему высшее образование не гарантирует успех

Как изменились представления об успехе и почему стремиться нужно к счастью

СНОБ
Почему негативные заголовки работают лучше Почему негативные заголовки работают лучше

Почему наш мозг запрограммирован быстрее реагировать на негативную информацию

Psychologies
На злобу дня На злобу дня

Как перестать плакать по пустякам и научиться справиться с паническими атаками

Vogue
Время Кассиопеи. Осеннее небо Время Кассиопеи. Осеннее небо

Что можно наблюдать на звездном небе осенью

Наука и жизнь
18 ляпов, попавших на киноафиши 18 ляпов, попавших на киноафиши

Даже на афишах блокбастеров порой достаточно ошибок и ляпов

Maxim
Приказано вышить Приказано вышить

Кто в ответе за вышивку на кутюрных платьях модных домов России

Vogue
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
Что такое эффект Манделы и 10 лучших его примеров Что такое эффект Манделы и 10 лучших его примеров

Все ли события, которые ты помнишь, происходили в реальной жизни?

Maxim
«Это экзит, а не инвестиции»: зачем основатели продали «Кухню на районе» и что получат «Сбербанк» и Mail.ru Group «Это экзит, а не инвестиции»: зачем основатели продали «Кухню на районе» и что получат «Сбербанк» и Mail.ru Group

Краткая история сервиса «Кухню на районе» и мнения участников рынка

VC.RU
Перинатальные андрогены спасли самцов мышей от аллергии Перинатальные андрогены спасли самцов мышей от аллергии

Мужчины оказались устойчивее к анафилаксии

N+1
Маленькие дети использовали оба полушария для понимания речи Маленькие дети использовали оба полушария для понимания речи

Для понимания речи здоровые дети используют оба полушария мозга

N+1
Энергия солнца. Оскар Хартманн — о том, как заставить деньги приносить счастье Энергия солнца. Оскар Хартманн — о том, как заставить деньги приносить счастье

Приносят ли деньги счастье?

Forbes
Почему Кремль боится санкций США и не боится Евросоюза Почему Кремль боится санкций США и не боится Евросоюза

Неуступчивость в отношениях с Евросоюзом работает

СНОБ
Новые авианосцы Китая станут больше похожи на американские Новые авианосцы Китая станут больше похожи на американские

Информацию о развитии китайского флота и армии приходится собирать по крупицам

Популярная механика
Правила жизни Гая Ричи Правила жизни Гая Ричи

Гай Ричи: «У меня есть кличка. Но я вам ее ни за что не скажу.»

Esquire
Принципы здоровых зубов Принципы здоровых зубов

Почему полость рта нуждается в тщательном уходе

Здоровье
7 способов отличить реальную новость от фейка 7 способов отличить реальную новость от фейка

Количество фейков в Интернете достигло критической массы

Maxim
Духовные скрепы Октавиана Духовные скрепы Октавиана

Октавиан Август строил храмы, но сам не мог служить образцом строгой морали

Дилетант
Открыть в приложении