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

В гроте Мандрен обнаружили 48 обломков костей архаичных людей В гроте Мандрен обнаружили 48 обломков костей архаичных людей

Ученые проанализировали больше тысячи фрагментов костей из грота Мандрен

N+1
Мутантные белки волосковых клеток сделали землекопов почти глухими Мутантные белки волосковых клеток сделали землекопов почти глухими

Голые землекопы очень плохо слышат.. Биологи объяснили, с чем это связано

N+1
Ученые обнаружили, что на самом деле сделало Марс красным Ученые обнаружили, что на самом деле сделало Марс красным

Краснота Марса вызвана не сухим ржавоподобным гематитом, как считалось ранее

Inc.
Военные и смешные: самая чудная форма армий мира Военные и смешные: самая чудная форма армий мира

Как выглядит военная форма в разных странах мира?

Maxim
Психологический портрет: что такое сейфтизм Психологический портрет: что такое сейфтизм

Сейфтизм: что это такое и чего в нем больше — пользы или вреда?

Forbes

Как изменилась жизнь известных ведущих новостей?

Cosmopolitan
Непоколебимый Непоколебимый

Ваш сценарий финансовой свободы

kiozk originals
Психологический портрет Психологический портрет

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

Glamour
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
Дом веселых и находчивых Дом веселых и находчивых

Модернистский дом 1960‑х годов в идеальном состоянии

AD
Познакомьтесь с брендом Paria Farzaneh Познакомьтесь с брендом Paria Farzaneh

Дизайнер из Ирана Пария Фарзане, вещи которой уже обожают Фрэнк Оушен и Pusha T

GQ
Почему мы не находим внеземной разум Почему мы не находим внеземной разум

Исследователи еще не нашли ни единого признака инопланетного разума

Популярная механика
10 шокирующих суперспособностей у людей 10 шокирующих суперспособностей у людей

Некоторым из нас дарованы удивительные свойства

Популярная механика
Чтение выходного дня: отрывок из резонансного романа «Американская грязь» о жизни мигрантов в эпоху Дональда Трампа Чтение выходного дня: отрывок из резонансного романа «Американская грязь» о жизни мигрантов в эпоху Дональда Трампа

Отрывок из книги о мигрантах, заставившей спорить всю Америку

Esquire
Пять трюков, которым можно научить кошку Пять трюков, которым можно научить кошку

Кошек можно дрессировать, если найти к ним правильный подход

Популярная механика
Ученые открыли новый биомаркер расстройств аутистического спектра у дошкольников Ученые открыли новый биомаркер расстройств аутистического спектра у дошкольников

Выявлена взаимосвязь между РАС и концентрацией одного из белков в плазме крови

N+1
Чувство жажды Чувство жажды

Разбираемся в причинах обезвоженности кожи

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
Марафон «Цифровой детокс»: возможно, вам не захочется его бросить Марафон «Цифровой детокс»: возможно, вам не захочется его бросить

Как же побороть цифровой гипноз и начать наслаждаться моментом «здесь и сейчас»?

РБК
Зависимость от компьютерных игр: признаки, профилактика и методы лечения Зависимость от компьютерных игр: признаки, профилактика и методы лечения

Список основных признаков игровой зависимости, а также способы решения

Playboy
Стереохимические фантазии Вант-Гоффа Стереохимические фантазии Вант-Гоффа

Ученые, которые первыми дали верное объяснение оптической изомерии

Наука и жизнь
Как позаботиться о здоровье печени? 5 умных шагов Как позаботиться о здоровье печени? 5 умных шагов

Как снизить риск возникновения проблем с печенью?

Playboy
«Летали по одному загранпаспорту»: почему близнецы-рестораторы Березуцкие строят бизнес вместе и как открыли один из 20 лучших ресторанов в мире «Летали по одному загранпаспорту»: почему близнецы-рестораторы Березуцкие строят бизнес вместе и как открыли один из 20 лучших ресторанов в мире

Как братья Березуцкие открыли ресторан из топ-20 The World’s Best Restaurants

Forbes
Долг Долг

Первые 5000 лет истории

kiozk originals
Бальзам на сердце Бальзам на сердце

Когда еда становится лекарством, а лекарство — едой

Вокруг света
Обожает бургеры и ненавидит себя без бороды: неожиданные факты о Джейми Дорнане Обожает бургеры и ненавидит себя без бороды: неожиданные факты о Джейми Дорнане

Джейми Дорнан — успешная модель в прошлом и популярный актер в будущем

Cosmopolitan
12 фотографий самых любопытных мест человеческого тела 12 фотографий самых любопытных мест человеческого тела

Воистину красота человеческого тела безгранична!

Maxim
Многообразие религиозного опыта Многообразие религиозного опыта

Исследование человеческой природы

kiozk originals
Апокалипсис, Путин, наркотики, иконы и секс в новом альбоме Хаски Апокалипсис, Путин, наркотики, иконы и секс в новом альбоме Хаски

Хаски, ну за что ты так с нами?

GQ
Парадокс дней рождения и его наглядное объяснение Парадокс дней рождения и его наглядное объяснение

Как у сотрудников в одном офисе могут совпадать дни рождения?

Maxim
Открыть в приложении