Исследованы причины образования ямальского кратера в вечной мерзлоте

Результаты исследования, выполненного при поддержке компании Total, опубликованы в двух статьях в журнале Geosciences. Зона вечной мерзлоты, которая занимает в общей сложности две трети территории России, является гигантским природным резервуаром одного из мощных парниковых газов — метана.

В условиях общего потепления в арктическом регионе и постепенной деградации вечной мерзлоты вследствие изменения климата серьезное беспокойство ученых вызывает угроза попадания больших количеств метана в атмосферу, что может привести к дальнейшему усугублению процесса глобального потепления.

Метан способен не только постепенно выделяться из криогенных толщ арктических территорий, но и поступать в атмосферу в виде мощного взрывного выброса. Подобным образом мог образоваться обнаруженный в 2014 году в 42 километрах от Бованенковского газового месторождения знаменитый «Ямальский кратер», гигантская воронка диаметром 40 метров. Такие мощные выбросы оставляют в прямом смысле слова «шрамы» на поверхности Земли, однако ученые пока не пришли к единому мнению относительно источников газа, вызывающих подобные явления.

«Кратеры в Арктике — достаточно редкое явление, возникающее, как правило, в труднодоступных районах арктической тундры. Вспучивание поверхности, которое предшествует возникновению кратера газового выброса, происходит достаточно быстро, часто в течение 1-2 лет, и стремительный рост образующегося бугра сложно зафиксировать. Практически все кратеры были обнаружены уже после их формирования.

Имеются лишь отрывочные свидетельства местных жителей, которые говорят, что слышали шум или видели дым и пламя. Следует также иметь в виду, что образовавшиеся кратеры достаточно быстро, всего за 1-2 года, превращаются в озера, которые со временем сложно отличить от обычных термокарстовых озер в арктической тундре», − отметил ведущий научный сотрудник Центра Сколтеха по добыче углеводородов Евгений Чувилин, возглавляющий авторский коллектив.

Группа ученых Сколтеха исследовала кратер газового выброса в пойме реки Еркута-яха на полуострове Ямал, который летом 2017 года случайно обнаружили биологи, изучающие места гнездования сокола в этом регионе. По мнению Евгения Чувилина, ученым Сколтеха очень повезло: они смогли добраться до малоизвестного Еркутинского кратера и исследовать его в первый же год с момента образования, поскольку на следующий год он уже заполнился водой и превратился в озеро. Таким образом, команда Сколтеха, оказалась, вероятно, единственной, кому удалось провести на Еркутинском кратере научные исследования.

В декабре 2017 года во время экспедиции на Ямал исследователи отобрали образцы мерзлых пород, подземного льда и воды из Еркутинского кратера, а спустя полгода провели наблюдения при помощи дронов. В образцах подземного льда было обнаружено характерное для биогенных углеводородов очень низкое отрицательное значение δ¹³C (соотношение между количествами стабильных изотопов углерода ¹³C и ¹²C). В то же время отношение количества метана к общему количеству его гомологов − этана и пропана — указывало на возможность поступления термогенного газа из более глубоких слоев.

На основе результатов исследований ученые построили модель образования Еркутинского кратера, который сформировался на месте одного из высохших озер, оставшихся от старицы − бывшего палеорусла реки Еркута-яха. Под этим озером ранее мог существовать талик – участок незамерзшей газонасыщенной породы, который после высыхания озера начал постепенно промерзать со всех сторон, в результате чего в нем создалось сильное напряжение, которое впоследствии и привело к мощному взрыву.

«Образование кратера газового выброса в мерзлоте − это малоисследованный и практически не описанный ранее мерзлотно-геологический процесс, который представляет собой взрывной выброс смеси, состоящей из пород, льда, воды и газов. Некоторые исследователи называют этот процесс криовулканизмом. Такие природные процессы с образованием крупных воронок могут представлять опасность для жизнедеятельности человека в Арктике.

В этой связи возникает необходимость прогнозирования подобных процессов на основе результатов изучения источников газа, прежде всего метана, механизмов их аккумуляции в верхних горизонтах мерзлоты и условий возникновения взрывных газовых выбросов. Подобные выбросы могут вносить вклад и в увеличение парниковых газов в атмосфере. А с другой стороны, климатические изменения могут быть одной из причин возникновения кратеров. Однако эту взаимосвязь и взаимное влияние исследователям еще предстоит изучить», − сказал Чувилин.

Исследование проводилось при участии французской энергетической компании Total, Департамента по науке и инновациям Ямало-Ненецкого автономного округа (ЯНАО) и Научного центра изучения Арктики ЯНАО.

Сколтех

453 статей

Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.

Показать больше