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

«Немцы после войны: Как Западной Германии удалось преодолеть нацизм» «Немцы после войны: Как Западной Германии удалось преодолеть нацизм»

Как тяготы послевоенного периода заставили немцев чувствовать себя жертвами

N+1
Как избавиться от замкнутости: 7 способов разрушить психологические барьеры Как избавиться от замкнутости: 7 способов разрушить психологические барьеры

Сейчас расскажем, как похоронить застенчивость и забыть про стеснительность

Playboy
В Белизе обнаружили гробницу майяского правителя В Белизе обнаружили гробницу майяского правителя

Что археологи обнаружили в царском захоронении древних майя

N+1
Истории внутри нас Истории внутри нас

Истории о женском теле и здоровье от победительниц конкурса #ИсторииVнутриНас

Grazia
Терапия бездельем: что такое бедроттинг и почему зумеры полюбили валяться в постели Терапия бездельем: что такое бедроттинг и почему зумеры полюбили валяться в постели

Bed rotting: обычная лень или способ восстановить силы?

Forbes
Как ходить на свидания, когда тебе стукнуло 30: самые важные нюансы Как ходить на свидания, когда тебе стукнуло 30: самые важные нюансы

Свидания в 30 лет немного отличаются от свиданий в 20

Playboy
В будущее возьмут не всех В будущее возьмут не всех

Кому и как разрешат генетическую редактуру детей

N+1
Черно-белое кино Черно-белое кино

Блейк Лайвли – о том, как била Джуда Лоу и боролась против голливудских клише

Cosmopolitan
MAXIM рецензирует «Таинственный сад» MAXIM рецензирует «Таинственный сад»

Экранизация фэнтези эдвардианской эпохи, когда драконы еще не вошли в моду

Maxim
Тайны, яды и немного психологии: жизнь и книги Агаты Кристи Тайны, яды и немного психологии: жизнь и книги Агаты Кристи

Главные факты из жизни великой писательницы Агаты Кристи

Psychologies
Кто изобрел компьютерную мышь Кто изобрел компьютерную мышь

История создания компьютерной мыши, которая вдохновила Стива Джобса

Популярная механика
5 ошибок в интерьере детской комнаты 5 ошибок в интерьере детской комнаты

Не воспроизводим собственные детские мечты и создаем пространство для ребенка

Psychologies
«Всем успеха, а нам — победы!» «Всем успеха, а нам — победы!»

Регина Тодоренко и Роман Костомаров — о своем участии в шоу «Ледниковый период»

OK!
В развитии туберкулеза нашли вторую латентную стадию В развитии туберкулеза нашли вторую латентную стадию

Благодаря этому врачи смогут точнее подбирать лекарства для пациентов

N+1
История одной песни: «Арабески» — «Midnight Dancer», 1980 История одной песни: «Арабески» — «Midnight Dancer», 1980

Расскажем про песню «Midnight Dancer» и про «Штаны Монтана»

Maxim
Быстрый рост деревьев отрицательно сказался на продолжительности их жизни Быстрый рост деревьев отрицательно сказался на продолжительности их жизни

Чем быстрее растут деревья, тем раньше они умирают

N+1
Духовный мир животных Духовный мир животных

Как научиться лучше понимать природу и жить в гармонии с ней

kiozk originals
Родители хотели мальчика: несчастливое детство принцессы Дианы Родители хотели мальчика: несчастливое детство принцессы Дианы

Детство Дианы Спенсер не отличалось множеством счастливых моментов

Cosmopolitan
«Бери и делай»: мы можем менять наше будущее «Бери и делай»: мы можем менять наше будущее

Менять мир проще, чем кажется

Psychologies
4 причины, почему стоит начать вставать в 5 утра (это поможет стать успешнее) 4 причины, почему стоит начать вставать в 5 утра (это поможет стать успешнее)

У нас есть веские аргументы в пользу ранних подъемов

Playboy
Не мешайте себе жить: 7 типичных моделей саморазрушительного поведения Не мешайте себе жить: 7 типичных моделей саморазрушительного поведения

Как перестать мешать самому обрести любовь или достичь успеха?

Forbes
Не ПП, а ППП! 5 «толстых» привычек и 4 «стройных» лайфхака, чтобы их преодолеть Не ПП, а ППП! 5 «толстых» привычек и 4 «стройных» лайфхака, чтобы их преодолеть

Избавляемся от «лишних» пищевых привычек и лишнего веса

Cosmopolitan
Семь главных шагов к вершине власти Семь главных шагов к вершине власти

На пути к положению принцепса Октавиан использовал хитрость и коварство

Дилетант
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
Игра в молчанку Игра в молчанку

Что такое синдром FOSO и как с ним жить

GQ
«Я работаю на два или три года вперёд и очень редко бываю в сегодняшнем дне». Джефф Безос — о фокусе на клиентах, а не конкурентах, и безусловной любви «Я работаю на два или три года вперёд и очень редко бываю в сегодняшнем дне». Джефф Безос — о фокусе на клиентах, а не конкурентах, и безусловной любви

Джефф Безос — о связи инноваций с долгосрочным планированием

Inc.
Худеем, улучшая метаболизм Худеем, улучшая метаболизм

Пять простых правил для ускорения метаболизма

Здоровье
Семь навыков высокоэффективных людей Семь навыков высокоэффективных людей

Мощные инструменты развития личности

kiozk originals
Материнство раннее и позднее: в чем разница? Материнство раннее и позднее: в чем разница?

Что лучше: родить в юности или завести ребенка в зрелом возрасте?

Psychologies
Объяснить необъяснимое: кто подпадает под действие британского закона о неочевидных источниках благосостояния Объяснить необъяснимое: кто подпадает под действие британского закона о неочевидных источниках благосостояния

Как доказать британским властям юридическую чистоту источника денежных средств

Forbes
Открыть в приложении