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

«История Земли в 25 камнях: Геологические тайны и люди, их разгадавшие» «История Земли в 25 камнях: Геологические тайны и люди, их разгадавшие»

Кто разрешил спор о природе лавы

N+1
Это важнее IQ Это важнее IQ

Что такое эмоциональный интеллект и как его измерить?

Лиза
Собаки могут предупредить о распространении опасной «лихорадки долины» Собаки могут предупредить о распространении опасной «лихорадки долины»

Ученые показали, что собаки также как и человек страдают от лихорадки долины

ТехИнсайдер
Таинственные звезды и что они производят Таинственные звезды и что они производят

Элементы, которые появляются в результате смерти звезд

Популярная механика
6 признаков глупого человека 6 признаков глупого человека

Как понять, кого нужно избегать? Да и нужно ли на самом деле?

Psychologies
Кому нужно тело Ленина на Красной площади Кому нужно тело Ленина на Красной площади

Почему мумия вождя мирового пролетариата осталась на главной столичной площади?

СНОБ
Операция «Возмездие»: как три женщины убили палача Белоруссии Вильгельма Кубе Операция «Возмездие»: как три женщины убили палача Белоруссии Вильгельма Кубе

Мина для Вильгельма Кубе сработала 22 сентября 1943 года в 00.40

Maxim
Мельницы богов Мельницы богов

Как технологии обработки персональных данных перевернули мир

Вокруг света
Богатый папа, бедный папа Богатый папа, бедный папа

Чему учат детей богатые родители – и не учат бедные

kiozk originals
Нам всем нужен феминизм Нам всем нужен феминизм

Дискуссия о равенстве полов

kiozk originals
По тонкому льду По тонкому льду

Как глобальное потепление повлияет на Россию

N+1
Поставить атлант на место: кому это надо и зачем? Поставить атлант на место: кому это надо и зачем?

Сейчас многие клиники наперебой предлагают «поставить атлант на место»

Psychologies
Как не заболеть простудой и гриппом: простые правила Как не заболеть простудой и гриппом: простые правила

Основные методы противостояния простудным заболеваниям и вирусам

РБК
Не думайте о покупателе: как вырастить стартап, который купит Apple Не думайте о покупателе: как вырастить стартап, который купит Apple

Что необходимо учитывать при создании стартапа, чтобы заинтересовать Apple

Forbes
У птиц обнаружили сознание и схожую с млекопитающими архитектуру мозга У птиц обнаружили сознание и схожую с млекопитающими архитектуру мозга

Архитектура паллиума образована поперечными и продольными волокнами

N+1
6 самых сложных компьютерных игр 6 самых сложных компьютерных игр

Cколько джойстиков, мониторов и мышек было разбито во время прохождения этих игр

Maxim
6 случаев, когда людям пришлось умереть, чтобы добиться своего 6 случаев, когда людям пришлось умереть, чтобы добиться своего

Целеустремленность, которая зашла слишком далеко!

Maxim
Соседние группы бонобо предпочли охотиться на разную дичь Соседние группы бонобо предпочли охотиться на разную дичь

Корень отличий среди групп бонобо лежит в их культурных особенностях

N+1
Лайфхаки для Windows: создаем идеальную систему Лайфхаки для Windows: создаем идеальную систему

Windows 10 хоть и далека от совершенства, но предлагает много возможностей

CHIP
Лигнин защитил древесину от статического электричества Лигнин защитил древесину от статического электричества

Древесина не электризуется благодаря лигнину

N+1
Серый кардинал принципата Серый кардинал принципата

Имя Гая Цильния Мецената стало нарицательным

Дилетант
Психологический портрет Психологический портрет

Как стресс влияет на кожу и почему в XXI веке от воспалений лечат психотерапевты

Glamour
Как дети иммигрантов из России и Израиля создали в США сервис доставки продуктов стоимостью в $3 млрд Как дети иммигрантов из России и Израиля создали в США сервис доставки продуктов стоимостью в $3 млрд

Получится ли у сервиса доставки еды GoPuff выйти за пределы американского рынка?

Forbes
Почему Т-34 считают лучшим танком Второй мировой, если его легко пробивали «Тигр» и «Пантера» Почему Т-34 считают лучшим танком Второй мировой, если его легко пробивали «Тигр» и «Пантера»

Почему советский Т-34 однозначно считается лучшим танком самой страшной войны

Maxim
Против гигантов: как Spotify удалось завоевать авторитет в мировой поп-культуре Против гигантов: как Spotify удалось завоевать авторитет в мировой поп-культуре

Отрывок из книги Свена Карлcсона и Юнаса Лейонхуфвуда об истории успеха Spotify

Forbes
9 иностранных видеоклипов, которые потрясли зрителей СССР 9 иностранных видеоклипов, которые потрясли зрителей СССР

Видеоклип в Стране Советов считался чуждым разлагающим продуктом

Maxim
Миф о красоте Миф о красоте

Стереотипы против женщин

kiozk originals
Как NXIVM заставил голливудских звезд и влиятельную элиту Америки стать частью жестокого Как NXIVM заставил голливудских звезд и влиятельную элиту Америки стать частью жестокого

Как была устроена преступная организация NXIVM

Esquire
Все 11 фильмов Кристофера Нолана от худшего к лучшему Все 11 фильмов Кристофера Нолана от худшего к лучшему

Рейтинг фильмов Кристофера Нолана. Где в этом списке находится «Довод»?

Maxim
«Отдых для слабаков»: почему нам трудно остановиться и расслабиться «Отдых для слабаков»: почему нам трудно остановиться и расслабиться

Зачем мы загружаем себя работой и почему заветный отдых так и не наступает?

Psychologies
Открыть в приложении