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

Миниатюрный орнитоптер стал одноногим прыгуном Миниатюрный орнитоптер стал одноногим прыгуном

Как инженеры создали робота-прыгуна массой меньше грамма

N+1
Самое сухое место на Земле — песчаные дюны Антарктиды Самое сухое место на Земле — песчаные дюны Антарктиды

Сухие долины — место, где вот уже два миллиона лет не было никаких осадков

Maxim
Клопы использовали химическую сигнализацию пчел для охоты на них самих Клопы использовали химическую сигнализацию пчел для охоты на них самих

Клопы-хищнецы научились обманывать жертв, заманивая их в ловушку

N+1
Как очистить жирную кожу лица: советы косметолога Как очистить жирную кожу лица: советы косметолога

Как держать под контролем жирную кожу с помощью правильного ухода

Cosmopolitan
Эмоциональный интеллект Эмоциональный интеллект

Новое представление о том, что значит быть «умным»

kiozk originals
Очереди в мастерскую, неземные краски и сделка с дьяволом Очереди в мастерскую, неземные краски и сделка с дьяволом

Тайна создания и судьба картины Архипа Куинджи «Лунная ночь на Днепре»

Культура.РФ
Модель для сборки: в чем заключается феномен LEGO Модель для сборки: в чем заключается феномен LEGO

Почему LEGO лидеры по производству игрушек и кто такие AFOL?

GQ
Загадки письма Фиески Загадки письма Фиески

В 1327 году в замке Беркли внезапно скончался английский король Эдуард II

Дилетант
Почему негативные заголовки работают лучше Почему негативные заголовки работают лучше

Почему наш мозг запрограммирован быстрее реагировать на негативную информацию

Psychologies
Не хочу идти в школу: три истории с комментариями Не хочу идти в школу: три истории с комментариями

Три ситуации, связанные с трудностями в школе

Psychologies
Занимательная критика Занимательная критика

Остатки древней цивилизации: встреча с настоящими минойцами на острове Крит

Вокруг света
Как правильно ухаживать за кожей лица в домашних условиях Как правильно ухаживать за кожей лица в домашних условиях

Каждая кожа имеет особенные потребности

Cosmopolitan
«Она меркантильная!»: почему женские амбиции всех раздражают «Она меркантильная!»: почему женские амбиции всех раздражают

Мы привыкаем заталкивать свои амбиции поглубже и оставаться "хорошими девочками"

Cosmopolitan
Люди спасли от вымирания не менее 28 видов птиц и млекопитающих с 1993 года Люди спасли от вымирания не менее 28 видов птиц и млекопитающих с 1993 года

Меры по охране природы позволили предотвратить исчезновение 28–48 видов

N+1
Тренируем грацию: 3 элемента pole dance для Тренируем грацию: 3 элемента pole dance для

Танцы на пилоне заменяют не только спортзал, но и – отчасти – походы к психологу

Cosmopolitan
Как объяснить детям, что с деньгами сейчас туго Как объяснить детям, что с деньгами сейчас туго

Надо ли детям знать о том, что финансовые обстоятельства изменились?

Psychologies
Сам себе MBA Сам себе MBA

Самообразование на 100%

kiozk originals
Как советский летчик подарил США секретный самолет-перехватчик: история самого громкого авиаугона времен холодной войны Как советский летчик подарил США секретный самолет-перехватчик: история самого громкого авиаугона времен холодной войны

История советского летчика-перебежчика, повлиявшая на историю военной авиации

Maxim
10 зданий, построенных в рекордные сроки 10 зданий, построенных в рекордные сроки

Сегодня даже самые большие и помпезные здания строятся буквально в мгновение ока

Популярная механика
Наши в Голливуде: Козловский, Хабенский и другие звезды, покорившие Запад Наши в Голливуде: Козловский, Хабенский и другие звезды, покорившие Запад

Смотри наш список знаменитых русских актеров и режиссеров в Голливуде

Cosmopolitan
Уральская гора Ямантау, которой еще с 1990-х опасаются американцы Уральская гора Ямантау, которой еще с 1990-х опасаются американцы

Российская гора с плохой международной репутацие

Maxim
Поток Поток

Психология оптимального переживания

kiozk originals
Почему в XIX веке фермеры заказывали парадные портреты своих толстых коров, свиней и овец Почему в XIX веке фермеры заказывали парадные портреты своих толстых коров, свиней и овец

Толстый скот хорош во все времена. Портреты с ним — удовольствие не из дешевых

Maxim
Джентльмен-драйвер Джентльмен-драйвер

Интервью с бизнесменом, который выступает в Российской серии кольцевых гонок

Robb Report
Вернитесь в зону комфорта Вернитесь в зону комфорта

«Сделано в Италии» — очаровательная история и личный проект Лиама Нисона

СНОБ
Сохнет длина? 8 ошибок при выборе шампуня, которые ты наверняка совершаешь Сохнет длина? 8 ошибок при выборе шампуня, которые ты наверняка совершаешь

Выбор шампуня — задача не из легких, даже если ты уже знаешь свой тип волос

Cosmopolitan
Боровиха и журавлиха Боровиха и журавлиха

Брусника — один из растительных символов осени

Наука и жизнь
Как спаниэль спас карьеру будущего президента США Ричарда Никсона Как спаниэль спас карьеру будущего президента США Ричарда Никсона

«Речь про Чекерса» стала самым проникновенным обращением к нации в прямом эфире

Maxim
Пес с тобой Пес с тобой

Лучший друг человека может быть и лучшим фитнес-тренером

GQ
Лепит, творит, ворует Лепит, творит, ворует

Амбиции этого человека вышли за все существующие рамки

GQ
Открыть в приложении