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

У бонобо нашли вокальные диалекты У бонобо нашли вокальные диалекты

Ученые сравнили вокализации бонобо из трех разных зоопарков

N+1
Роман с тираном и откровенные фото: победы и поражения Марины Александровой Роман с тираном и откровенные фото: победы и поражения Марины Александровой

Самые интересные моменты из жизни талантливой актрисы Марины Александровой

Cosmopolitan
Искусственный белок поменял конформацию в ответ на повышение концентрации ионов кальция Искусственный белок поменял конформацию в ответ на повышение концентрации ионов кальция

Как искусственный белок реагирует на повышение концентрации ионов кальция

N+1
Ездит сам и угадывает желания: все о новом Mercedes S-Class W223 Ездит сам и угадывает желания: все о новом Mercedes S-Class W223

Новый Mercedes S-класса перезапускает цифровую эпоху в автоиндустрии

РБК
Женщины выбирают вокал: как гендер влияет на музыкальные предпочтения Женщины выбирают вокал: как гендер влияет на музыкальные предпочтения

Влияет ли пол на музыкальные предпочтения?

Forbes
Секс-символ и мать-кукушка: удивительная история актрисы Брижит Бардо Секс-символ и мать-кукушка: удивительная история актрисы Брижит Бардо

Вспоминаем самые интересные моменты биографии Брижит Бардо

Cosmopolitan
Оставайся тверже камня! Что делать, если он потерял эрекцию Оставайся тверже камня! Что делать, если он потерял эрекцию

Что делать, если у него «грустный слоник» и как спасти положение

Cosmopolitan
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
Интернет все помнит. Публичный образ Лукашенко по системе Станиславского Интернет все помнит. Публичный образ Лукашенко по системе Станиславского

Кинокритик Юрий Богомолов размышляет о психофизике Лукашенко

СНОБ
Как приготовить идеальное мясо на открытом огне. Инструкция Как приготовить идеальное мясо на открытом огне. Инструкция

Что делать, чтобы приготовленные на огне блюда получились выше всех похвал

РБК
Одна вокруг света. Золотой треугольник, где сходятся границы трех стран — Мьянмы, Тайланда и Лаоса Одна вокруг света. Золотой треугольник, где сходятся границы трех стран — Мьянмы, Тайланда и Лаоса

87-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко и ее собаки

Forbes
Симптомы будущей жены Симптомы будущей жены

Какими качествами должна обладать твоя будущая жена?

Maxim
От слов к действиям: как доводить все дела до конца и не бросать их на полпути От слов к действиям: как доводить все дела до конца и не бросать их на полпути

Полезное руководство, которое поможет прийти к реализации самых смелых идей

Playboy
6 странных вещей, которые люди делали в МРТ-сканере 6 странных вещей, которые люди делали в МРТ-сканере

Чем только учёные не заставляют заниматься своих подопытных

Популярная механика
Дисциплина без драм Дисциплина без драм

Как помочь ребенку воспитать характер

kiozk originals
Как понять свои сексуальные желания: советы экспертов Как понять свои сексуальные желания: советы экспертов

Иногда мы сами не до конца понимаем, что нас действительно возбуждает

Psychologies
Таможня отбирает добро: 12 провалов контрабандистов Таможня отбирает добро: 12 провалов контрабандистов

Опытный таможенник даже тюбик зубной пасты открывает с большой осторожностью

Maxim
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
Давать свободу, доверять и наплевать на оценки. Мэй Маск и Эстер Войжитски — о том, как воспитать ребенка, который попадет в список Forbes Давать свободу, доверять и наплевать на оценки. Мэй Маск и Эстер Войжитски — о том, как воспитать ребенка, который попадет в список Forbes

О принципах воспитания нескольких участников списков Forbes из первых уст

Forbes
Элементы для сердца Элементы для сердца

Работа нашего сердца во многом зависит всего от нескольких макроэлементов

Здоровье
Поле чудес Поле чудес

Как сберечь свои деньги?

Лиза
«Я многим пожертвовала, чтобы в 35 лет попасть в список Forbes». Екатерина Варнава — о том, как женщины отвоевывают свое место в юморе и жизни «Я многим пожертвовала, чтобы в 35 лет попасть в список Forbes». Екатерина Варнава — о том, как женщины отвоевывают свое место в юморе и жизни

Екатерина Варнава о том, почему женщине-миллионеру задают вопросы о личной жизни

Forbes
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
9 научных фактов о пользе и вреде какао 9 научных фактов о пользе и вреде какао

За что какао ценят диетологи и как правильно его пить

РБК
Энергия солнца. Оскар Хартманн — о том, как заставить деньги приносить счастье Энергия солнца. Оскар Хартманн — о том, как заставить деньги приносить счастье

Приносят ли деньги счастье?

Forbes
Ученые впервые клонировали лошадь Пржевальского Ученые впервые клонировали лошадь Пржевальского

В качестве генетического материала использовались замороженные клетки

N+1
Средство от похмелья: научный взгляд на народную проблему Средство от похмелья: научный взгляд на народную проблему

Может ли современная медицина создать средство от похмелья

Популярная механика
Ладан для народа Ладан для народа

Благовония как национальное достояние Йемена

Вокруг света
«Энергоэлемент»: история создания космических батарей для земных погрузчиков «Энергоэлемент»: история создания космических батарей для земных погрузчиков

Александр Логинов о том, как он придумал и разработал космические батареи

Inc.
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
Открыть в приложении