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

Губки на роструме снизили эффективность эхолокации афалин Губки на роструме снизили эффективность эхолокации афалин

Почему афалины редко охотятся с губками на роструме?

N+1
Пушкинская речь Пушкинская речь

Идейные антагонисты — Иван Тургенев и Фёдор Достоевский

Дилетант
Большое плавание Большое плавание

Экскурсия по «Планете Океан»

Weekend
Богатый папа, бедный папа Богатый папа, бедный папа

Чему учат детей богатые родители – и не учат бедные

kiozk originals
Как нас обманывает Disney: чем на самом деле заканчиваются популярные детские сказки Как нас обманывает Disney: чем на самом деле заканчиваются популярные детские сказки

Почти у каждой сказки, которую вы читали в детстве, есть версия 18+...

ТехИнсайдер
Алекс и я Алекс и я

Как ученый и попугай открыли ранее неизвестные способности животных

kiozk originals
Что выдает мужчину-невротика? Рассуждает Михаил Лабковский Что выдает мужчину-невротика? Рассуждает Михаил Лабковский

Как распознать мужчину с неврозом и избежать токсичных отношений с ним

Cosmopolitan
Любимая дочь Григория Распутина: ссылка, цирк и кабаре Любимая дочь Григория Распутина: ссылка, цирк и кабаре

Жизнь Марии Распутиной ничуть не менее интересна, чем судьба ее знаменитого отца

Cosmopolitan
6 идеальных осенних фильмов от Алисы Таёжной 6 идеальных осенних фильмов от Алисы Таёжной

Какие фильмы обязательно стоит посмотреть уютной осенью

Cosmopolitan
«Я будто все та же юная девушка с огоньком в глазах». Марион Котийяр — о начале карьеры, Каннах и сотрудничестве с Chopard «Я будто все та же юная девушка с огоньком в глазах». Марион Котийяр — о начале карьеры, Каннах и сотрудничестве с Chopard

Марион Котийяр о сотрудничестве с Chopard, любимых украшениях и Каннах

Forbes
Культурный код Культурный код

Секреты чрезвычайно успешных групп и организаций

kiozk originals
Женский живот: полезно или опасно качать пресс? Женский живот: полезно или опасно качать пресс?

Как состояние пресса сказывается на женском здоровье?

Psychologies
«Мiр и война». Глава из новой книги Бориса Акунина «Мiр и война». Глава из новой книги Бориса Акунина

Глава из седьмого тома проекта «История Российского государства» Бориса Акунина

СНОБ
Калифорния: Краткая история суши Калифорния: Краткая история суши

Книга, которая в деталях рассматривает классическое японское блюдо

kiozk originals
10 невероятных изобретений древних греков 10 невероятных изобретений древних греков

Что первым приходит на ум, когда речь заходит о древней Греции?

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
Яд в истории. Чем политические отравления отличаются от «простых» убийств Яд в истории. Чем политические отравления отличаются от «простых» убийств

Яды как оружие в борьбе с противниками — прием, известный с древних времен

СНОБ
Женское здоровье: культура посещения гинеколога Женское здоровье: культура посещения гинеколога

Как начать заботиться о своем здоровье и регулярно посещать «женского врача»

Psychologies
«Я же говорила!»: как распознать мнимую уверенность «Я же говорила!»: как распознать мнимую уверенность

Все мы слышали фразы вроде «А ведь я предупреждал!»

Psychologies
Почему у дятла не болит голова? Почему у дятла не болит голова?

Как дятлы долбят по дереву со скоростью 7 метров в секунду без травм

Наука и жизнь
С чистого холста С чистого холста

Интерьер для художницы, где может жить искусство

AD
10 книг, заслуживших 10 книг, заслуживших

Подборка произведений, заслуживших престижную литературную премию "Локус"

Популярная механика
5 мест, которые страны запрещают показывать на картах Гугла 5 мест, которые страны запрещают показывать на картах Гугла

В некоторые места не возбраняется съездить, но вот смотреть на картах нельзя

Maxim
Очаровательный кишечник Очаровательный кишечник

Как самый могущественный орган управляет нами

kiozk originals
Голубая мечта Голубая мечта

Вилла, где корсиканские виноградники видны из каждой комнаты

AD
В кадре и за кадром В кадре и за кадром

Женщины в кинопроизводстве уже давно не исключение

OK!
11 лайфхаков для заботливого автовладельца 11 лайфхаков для заботливого автовладельца

Пусть машина и впрямь служит долго

Maxim
Что такое DivorceCore и почему этот музыкальный жанр возвращается в моду Что такое DivorceCore и почему этот музыкальный жанр возвращается в моду

Проводники этого жанра — средневозрастные рок-звезды, поющие о меланхолии

Esquire
Иметь или быть? Иметь или быть?

Как современное общество стало материалистическим

kiozk originals
5 диких способов использования животных на войне 5 диких способов использования животных на войне

Оказывается, животных можно не только есть, гладить и бояться

Maxim
Открыть в приложении