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

Женщина с иммуносупрессией заразилась кошачьей бактерией Женщина с иммуносупрессией заразилась кошачьей бактерией

Врачи сообщили о редком случае инфекции, вызванной бактерией Mycoplasma arginini

N+1
Нарушение обмена веществ: почему растет вес и портится кожа Нарушение обмена веществ: почему растет вес и портится кожа

Как понять, что с обменом веществ начались проблемы, и что делать потом?

Cosmopolitan
Ответственность за три четверти ожидаемых случаев рака желудка возложили на хеликобактер Ответственность за три четверти ожидаемых случаев рака желудка возложили на хеликобактер

Хроническая инфекция хеликобактер служит основной причиной рака желудка

N+1
Как участнику рейтинга Forbes и его коллегам удалось впервые «поймать» неуловимую черную дыру Как участнику рейтинга Forbes и его коллегам удалось впервые «поймать» неуловимую черную дыру

Ученые подтвердили существование неуловимого прежде вида черных дыр

Forbes
Инфекционный след: что вызывает болезнь Альцгеймера и зачем нужен когнитивный резерв Инфекционный след: что вызывает болезнь Альцгеймера и зачем нужен когнитивный резерв

О вероятных причинах и механизмах развития болезни Альцгеймера

Forbes
Алена Алена

Интервью с универсальной амазонкой нового русского кино Аленой Михайловой

Собака.ru
Василий Алексеев: Что произошло с рынком франчайзинга после пандемии Василий Алексеев: Что произошло с рынком франчайзинга после пандемии

Рынок франчайзинга: за счет чего удалось добиться кратного роста числа партнеров

СНОБ
Сила воли Сила воли

Как перестать искать отговорки и перейти от желаний к действиям

kiozk originals
Как выбрать свитер Как выбрать свитер

Свитер — это обычно то, что первым выпадает на тебя из шкафа

Maxim
Почему люди верят в плоскую Землю Почему люди верят в плоскую Землю

Реальная причина, по которой люди думают, что Земля плоская, может вас удивить

Популярная механика
«Я художник. Что мне делать?»: ответы на 9 важных вопросов об арт-мире и о вашем месте в нем «Я художник. Что мне делать?»: ответы на 9 важных вопросов об арт-мире и о вашем месте в нем

Что делать, если вы решили классифицировать себя как художник? Куда податься?

Esquire
Последний из динозавров Последний из динозавров

Суперкары Lamborghini Huracan Evo должны жить на идеальных гоночных трассах

Популярная механика
Как важно уметь говорить «нет» и делать это правильно Как важно уметь говорить «нет» и делать это правильно

Умение сказать «нет» много значит для психического здоровья и уверенности в себе

Psychologies
Юрий Власов собрал аккумулятор, который конкурирует с продуктами Tesla. Он дорого стоит и долго окупается. Примет ли его рынок? Юрий Власов собрал аккумулятор, который конкурирует с продуктами Tesla. Он дорого стоит и долго окупается. Примет ли его рынок?

История стартапа Юрия Власова Watts Battery

Inc.
Уравнение с переменными. Три мнения о Land Rover Discovery Sport Уравнение с переменными. Три мнения о Land Rover Discovery Sport

Редакторы Autonews — об обновленном Land Rover Discovery Sport

РБК
«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
Выскочки Выскочки

Как Uber, Airbnb и компании-убийцы из новой Кремниевой долины меняют мир

kiozk originals
Наблюдаемое количество гравитационных линз на порядок превысило прогноз симуляций Наблюдаемое количество гравитационных линз на порядок превысило прогноз симуляций

Общепринятые представления о свойствах темной материи отныне под сомнением

N+1
Физика стенопа: удивительные факты о фотоаппарате из мусора Физика стенопа: удивительные факты о фотоаппарате из мусора

Самое интересное о необычном аппарате, созданном из мусора и науки

Популярная механика
15 вопросов о снижении веса 15 вопросов о снижении веса

Мы собрали самые актуальные вопросы, волнующие людей, сидящих на диете

Лиза
Что такое синдром выученной беспомощности и почему им обычно страдают мужчины Что такое синдром выученной беспомощности и почему им обычно страдают мужчины

Как синдром выученной беспомощности мешает жить и как от него избавиться

Maxim
Как разбогател Павел Фукс, девелопер из расследования об утечке из финразведки США, и почему потерял бизнес Как разбогател Павел Фукс, девелопер из расследования об утечке из финразведки США, и почему потерял бизнес

Как Фукс построил одного из самых заметных игроков на рынке недвижимости

Forbes
Какие фигуры нам нравятся на самом деле? Какие фигуры нам нравятся на самом деле?

Что, если на самом деле нам нравятся параметры, далекие от модельных?

Psychologies
Марта Кетро о том, как справляться с чужими страхами, которые тебе навязывают Марта Кетро о том, как справляться с чужими страхами, которые тебе навязывают

Что делать, если тебя запугивают окружающие?

Cosmopolitan
10 самых смертоносных растений мира 10 самых смертоносных растений мира

Растения, от которых не ждешь подвоха

Популярная механика
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
Наш человек Наш человек

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

Glamour
Скучаете ли вы по Москве времен Лужкова? Вопрос дня Скучаете ли вы по Москве времен Лужкова? Вопрос дня

Участники проекта «Сноб» рассказали, скучают ли они по лужковской Москве

СНОБ
Детство, ты куда? Детство, ты куда?

Красота для поколения Z

Tatler
Как заниматься сексом с маленьким членом: лучшие позы и основные нюансы Как заниматься сексом с маленьким членом: лучшие позы и основные нюансы

Коллекция сексуальных поз, подходящих для пениса меньше среднего размера

Playboy
Открыть в приложении