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

Ген ожирения объединил людей с собаками Ген ожирения объединил людей с собаками

Ученые выявили у собак ген, связанный с развитием ожирения

N+1
Правила жизни Майкла Дугласа Правила жизни Майкла Дугласа

Правила жизни актера Майкла Дугласа

Esquire
Между прошлым и будущим: 5 научных теорий о путешествиях во времени Между прошлым и будущим: 5 научных теорий о путешествиях во времени

Несколько научных гипотез о том, как перенестись в «прекрасное далеко»

ТехИнсайдер
Американская мечта Американская мечта

Сказочный остров или США? Неинкорпорированная территория Америки

Вокруг света
Новое исследование: мат улучшает спортивные результаты Новое исследование: мат улучшает спортивные результаты

Как «матюки» во время физических нагрузок помогают превзойти свои возможности

Maxim
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
Гайд для тех, кто хочет научиться играть на гитаре: ответы на 9 частых вопросов новичков Гайд для тех, кто хочет научиться играть на гитаре: ответы на 9 частых вопросов новичков

Сборник ответов на самые популярные вопросы, возникающие у начинающих гитаристов

Playboy
Зачем собирать современное искусство? Паблик-ток «РБК Стиль» на Cosmoscow Зачем собирать современное искусство? Паблик-ток «РБК Стиль» на Cosmoscow

Мысли участников Cosmoscow об изменениях арт-рынка и художественных стратегий

РБК
Шика-блеска не давай Шика-блеска не давай

Неожиданно скромное жилище топ-модели Кендалл Дженнер

AD
Триумф семян Триумф семян

Как семена покорили растительный мир и повлияли на человеческую цивилизацию

kiozk originals
Илон Маск Илон Маск

Tesla, SpaceX и дорога в будущее

kiozk originals
Просвещение сегодня Просвещение сегодня

В защиту разума, науки, гуманизма и прогресса

kiozk originals
Не болеть: 20 продуктов для повышения иммунитета Не болеть: 20 продуктов для повышения иммунитета

Как помочь иммунной системе бороться с болезнями?

Cosmopolitan
Вызывая улыбку: какие тренды преобладают в косметической стоматологии Вызывая улыбку: какие тренды преобладают в косметической стоматологии

Что такое эстетическая стоматология и какие процедуры вам необходимы

Forbes
Антрополог и исследователь смерти Сергей Мохов о том, как в российском обществе заговорили о смерти, и о том, каково это — профессионально ее изучать Антрополог и исследователь смерти Сергей Мохов о том, как в российском обществе заговорили о смерти, и о том, каково это — профессионально ее изучать

Интервью с главным публиным лицом death studies в России Сергеем Моховым

Esquire
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
Состояние почтового ящика может многое рассказать о личности человека, уверены психологи Состояние почтового ящика может многое рассказать о личности человека, уверены психологи

Три основных стиля ведения электронной почты с точки зрения психологов

Inc.
Нарциссы и созависимые: две стороны одной медали? Нарциссы и созависимые: две стороны одной медали?

Нарцисс и созависимый — крепкая пара

Psychologies
Ароматные лайфхаки: как сделать эфирное масло в домашних условиях Ароматные лайфхаки: как сделать эфирное масло в домашних условиях

Советы для поклонниц натуральной косметики

Cosmopolitan
Якутское Якутское

В кино произошел разворот в сторону то ли большой России, то ли подлинного наива

Esquire
Почему мы боимся того, чего с нами не случалось? Почему мы боимся того, чего с нами не случалось?

Наши страхи порой кажутся совершенно иррациональными

Psychologies
«Люди не знают, что такое инвалидность»: Сэмми Джабраиль о жизни с протезом и детстве в Дагестане «Люди не знают, что такое инвалидность»: Сэмми Джабраиль о жизни с протезом и детстве в Дагестане

Как в России относятся к людям с инвалидностью?

Forbes
110% бодипозитива: как выжать из движения максимум для себя 110% бодипозитива: как выжать из движения максимум для себя

Как бодипозитив можно использовать в свою пользу

Cosmopolitan
Toyota RAV4: за что не надо переплачивать Toyota RAV4: за что не надо переплачивать

2 литра как золотой стандарт

Maxim
Икигай Икигай

Японские секреты долгой и счастливой жизни

kiozk originals
В прошлом крупный девелопер Александр Сенаторов решил делать держатели для смартфонов. Сможет ли он построить успешный бизнес? В прошлом крупный девелопер Александр Сенаторов решил делать держатели для смартфонов. Сможет ли он построить успешный бизнес?

О силе конкурентов и слабости алюминия

Inc.
10 самых смертоносных растений мира 10 самых смертоносных растений мира

Растения, от которых не ждешь подвоха

Популярная механика
Взломанная Взломанная

Насколько защищена "умная" кофемашина?

Популярная механика
Самоорганизация неупорядоченных цепочек внутри стекла сделала его твердым Самоорганизация неупорядоченных цепочек внутри стекла сделала его твердым

Физики показали, как и почему стекло становится твердым при охлаждении

N+1
Алькатрас: 9 самых интересных фактов о всемирно известной тюрьме Алькатрас: 9 самых интересных фактов о всемирно известной тюрьме

Пожалуй, ни одна тюрьма мира не может похвастаться такой популярностью

Популярная механика
Открыть в приложении