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

«Почему мы помним. Как раскрыть способность памяти удерживать важное» «Почему мы помним. Как раскрыть способность памяти удерживать важное»

Как гиппокамп участвует в работе памяти

N+1
Плоская металинза дала эффект рыбьего глаза Плоская металинза дала эффект рыбьего глаза

Угол обзора мегалинзы превышает 170 градусов

N+1
Перепрошивка памяти: новая модель памяти, которая работает как мозг Перепрошивка памяти: новая модель памяти, которая работает как мозг

Ученые создали модель памяти, устойчивую к шуму и забыванию

ТехИнсайдер
Как читать книги Как читать книги

Руководство по чтению великих произведений

kiozk originals
Сменила балет на «Игрушки»: как Агния Барто стала одной из главных детских поэтесс Сменила балет на «Игрушки»: как Агния Барто стала одной из главных детских поэтесс

История Агнии Барто, одной из главных детских поэтесс в России

Forbes
Масочный режим: за что любить тканевые маски Масочный режим: за что любить тканевые маски

Чем тканевые маски выгодно отличаются от масок в тюбиках и баночках

Psychologies
Интерьер для коллекционеров Интерьер для коллекционеров

Квартира как музей современного искусства

SALON-Interior
Секс на первом свидании Секс на первом свидании

Секс на первом свидании или только после долгих ухаживаний?

СНОБ
Артизаны не сдаются Артизаны не сдаются

Станет ли нынешнее поколение мастеров последним в истории материальной культуры

Robb Report
Высокогорный колибри остыл до 3,26 градуса Цельсия Высокогорный колибри остыл до 3,26 градуса Цельсия

Рекордно низкую температуру тела зафиксировали у высокогорного колибри

N+1
Русская планета: почему «Роскосмос» решил искать на Венере жизнь Русская планета: почему «Роскосмос» решил искать на Венере жизнь

На Венере обнаружены вещества, ассоциируемые с жизнью

Esquire
Ножи для сыра: как правильно выбрать Ножи для сыра: как правильно выбрать

Рассказываем, какими ножами и как резать сыр, чтобы его вкус раскрывался

Популярная механика
10 актеров, по глупости отказавшихся от культовых ролей 10 актеров, по глупости отказавшихся от культовых ролей

О чем жалеют Том Хэнкс, Уилл Смит и Шон Коннери

Maxim
Ом, бином и палиндром Ом, бином и палиндром

Об эффекте «Довода», самого долгожданного фильма нынешнего момента

Weekend

Самый добрый и умиротворяющий сериал года: «Тед Лассо»

Esquire
Дисциплина без драм Дисциплина без драм

Как помочь ребенку воспитать характер

kiozk originals
Курортный роман: как к нему относиться и правильно завершить Курортный роман: как к нему относиться и правильно завершить

Как провести незабываемый курортный роман и закончить его без вреда для психики

Psychologies
Как подтянуть ягодицы и удлинить ноги с помощью джинсов — 7 хитрых приёмов Как подтянуть ягодицы и удлинить ноги с помощью джинсов — 7 хитрых приёмов

На что обратить внимание в магазине и какие джинсы выбрать по твоим параметрам

Cosmopolitan
Незвездные болезни: гепатит, диабет, псориаз, астма - с чем борются знаменитости Незвездные болезни: гепатит, диабет, псориаз, астма - с чем борются знаменитости

Многие звезды не боятся открыто говорить о проблемах со здоровьем

Cosmopolitan
Любимые рецепты Лали Чочия: фаршированные перцы Любимые рецепты Лали Чочия: фаршированные перцы

Ностальгируем по Одессе и делимся рецептом фаршированных перцев

Seasons of life
Тайная жизнь деревьев Тайная жизнь деревьев

Что они чувствуют, как они общаются – открытие сокровенного мира

kiozk originals
Бисмарк: коварный циник и создатель единой Германии Бисмарк: коварный циник и создатель единой Германии

Немцы редко гордятся методами, которые Бисмарк использовал для достижения целей

Дилетант

Используй имеющуюся косметику необычным способом

Cosmopolitan
Искусство успокаивать детей Искусство успокаивать детей

Опытный педиатр отвечает на вопрос, почему дети плачут

kiozk originals
10 самых безумных грузов, перевезенных по воздуху 10 самых безумных грузов, перевезенных по воздуху

Авиаперевозки, не поддающиеся никакой классификации.

Популярная механика
Нашу реальность поставили под сомнение Нашу реальность поставили под сомнение

Парадокс, который ставит под сомнение представления о физической реальности

Популярная механика
Золотое масло Золотое масло

Как выбрать качественный крем с аргановым маслом

Здоровье
Одна из девчат Одна из девчат

Вспоминаем главные роли и интересные факты из биографии Надежды Румянцевой

Лиза
Кипрская газета назвала более 20 россиян с «подозрительными» «золотыми паспортами» Кипрская газета назвала более 20 россиян с «подозрительными» «золотыми паспортами»

Больше 20 россиянин числятся обладателями подозрительных «золотых паспортов»

Forbes
В гостях — хорошо? В гостях — хорошо?

Почему критиковать отечество — естественно и необходимо

GQ
Открыть в приложении