Поиск - новости науки и техники

Тундра в дырах. Деградация вечной мерзлоты угрожает газовым промыслам

В прошлом году военные, пролетая над ямальской тундрой, обнаружили уникальное геологическое “новообразование” – зияющую цилиндрическую “дыру” в земле, окруженную ледяными стенами. Появление такого объекта не могло не вызвать опасений – в 6 километрах от него проходит газопровод, а в 36 км находится Бованенковское месторождение.
Гигантская воронка, известная ныне как Ямальский кратер, потребовала комплексного геолого-геофизического и геохимического исследования, которое и организовали ученые Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН в ходе первой экспедиции. Тогда были получены данные о размерах аномалии и проведены геофизические исследования внутреннего строения территории, где она образовалась. Как установили геологи, вследствие взрыва возникла воронка с внешним диаметром 40 метров и внутренним 28 метров. Год назад ее глубина составляла 34 метра, на дне скапливалась вода.

Новосибирские исследователи сошлись во мнении, что своим появлением Ямальский кратер обязан лавинному выбросу метана в результате разрушения реликтовых газогидратов на глубине 60-80 метров. При этом многократно возросло пластовое давление, что и привело к выбросу грунта со льдом и образованию воронки, формой напоминающей пробку от шампанского.
Газогидраты потеряли стабильность в результате повышения температуры в этом участке земной коры – либо из-за глобального потепления климата, либо благодаря “подогреву” тепловым потоком, идущим из глубины (например, от находящейся ниже крупной нефтегазовой залежи). Выброс метана произошел, очевидно, в самом уязвимом участке территории – в месте пересечения тектонических разломов.
Анализ местности и снимков со спутника показал: аномалия случилась в пределах хасырея – территории, где ранее существовало озеро. На этом месте до взрыва располагался бугор пучения – положительная замкнутая форма криогенного рельефа диаметром около 45 м, возникающая в криолитозоне.
Для объяснения механизма появления кратера было сформулировано две гипотезы: глубинная и газогидратная. Согласно первой, он образовался в узле пересечения тектонических нарушений. Это произошло из-за миграции глубинного газа из залежи и его скопления в подозерном талике – участке незамерзающей породы среди вечной мерзлоты. Избыточное давление и сформировало на поверхности бугор пучения. В результате глобального потепления прочностные свойства мерзлых пород и льда, перекрывающих область высокого давления, уменьшились. В итоге произошел выброс газа и воды.
По второй гипотезе, в результате повышения температуры мерзлых пород случилось лавинообразное разрушение реликтовых газогидратов. В подозерном талике сформировалась локальная область высокого давления – именно оно и привело к пневматическому выбросу воды и льда.
Заместитель директора ИНГГ доктор технических наук Игорь Ельцов и старший научный сотрудник лаборатории геоэлектрики кандидат геолого-минералогических наук Владимир Оленченко представили журналистам итоги второй экспедиции на Ямальский кратер. В ней кроме ИНГГ, участвовали научно-производственное предприятие геофизической аппаратуры “ЛУЧ” (Новосибирск), Институт криосферы Земли СО РАН (Тюмень) и МГУ им. М.В.Ломоносова. Логистическую поддержку и обеспечение экспедиционным снаряжением осуществлял Российский центр освоения Арктики (Салехард).
По утверждению геологов, на данный момент зафиксировано шесть подобных объектов – пять на территории Ямала, один на Таймыре, причем таймырский образовался сразу после ямальского, однако воронка у него меньше диаметром. Но изучен из них только один.
Игорь Ельцов подчеркнул, что в зоне потенциальной угрозы выбросов метана находится 33% территории России – там, где есть вечная мерзлота. Конечно, не везде зоны таяния льдов совпадают со скоплениями газогидратов. Более того, есть территории, где газогидраты ведут себя стабильно, так как находятся в защищенном температурном режиме: они начинают разлагаться при температуре не ниже 0ºС.
Ученые посчитали: чтобы грянул взрыв, в газообразное состояние должно перейти 12,5 кубического метра гидрата метана. Места, где идет деградация мерзлоты, известны: в ИНГГ создан электронный термический атлас Сибири. Если потепление будет продолжаться сегодняшними темпами, в зоне риска оказываются все газовые города Ямала – Новый Уренгой, Надым, Салехард. Необходим мониторинг таких зон: элементарный технологический контроль зафиксировал бы ямальский взрыв, но, увы, сейсмологических станций поблизости нет.
Успех газовой индустрии зависит от инфраструктурного обустройства территории. Оно должно сопровождаться и созданием сети станций для экспериментальных наблюдений. Необходимо также задействовать космические спутники и дистанционно следить за образованием подобных объектов. Экспедиции, подобные ямальской, требуют значительных ресурсов. Так, час аренды вертолета в условиях Ямала обходится в полмиллиона рублей. Без поддержки “Газпрома” научный институт не смог бы “потянуть” такие расходы.
 Для изучения мерзлотного слоя и захороненных в нем гидратов метана, по мнению Игоря Ельцова, необходим системный научный проект, основой которого станет междисциплинарный подход. Так, специалисты по изучению взрыва из Института гидродинамики СО РАН уже подсказали геологам, что для обычного взрыва воронка в форме пробки от шампанского не характерна. Следовательно, ее геометрия была подготовлена длительными процессами вытаивания.
Теперь сотрудники ИНГГ пытаются с помощью снимков из космоса восстановить историю образования ямальского “провала”, чтобы рассчитать, сколько времени занимает нагрев до взрыва. Эти расчеты помогут прогнозировать взрывоопасность нередких в тундре “бугров пучения”.
Вторая экспедиция показала, что кратер постепенно превращается в озеро. В прошлом году глубина воды составляла около 10 метров, а сейчас она увеличилась более чем в два раза. Из-за оттаивания мерзлоты по периметру воронки происходит обрушение стенок, в результате чего вырос диаметр ее верхней части. Это очень важное наблюдение: до сих пор считалось, что большинство водоемов на Ямале имеют термокарстовое происхождение – появились вследствие вытаивания пластового льда и льдистых пород. Теперь можно предположить, что часть из них может быть следами воронок газового выброса. Более того, зафиксированы наблюдения пилотов самолета, видевших небольшие озера с воронками на дне.
– Мы уже занимаемся выявлением озер небольших размеров и аномальной глубины, – добавляет Владимир Оленченко. – У нас есть редкая возможность посмотреть, каким станет новый водоем – будет ли он обладать аномальной глубиной, или в нем образуется ледяная пробка, а глубина составит всего лишь 2,5 метра, как у большинства озер Ямала. Это уникальный природный эксперимент.
По словам Владимира Оленченко, возвращаясь из нынешней экспедиции, ученые с вертолета заметили в тундре бугор пучения больших размеров и необычной формы. Координаты объекта сохраняются в тайне, дабы избежать наплыва любопытствующих – бугор может взорваться в любую минуту.

Ольга КОЛЕСОВА

На снимках: Ямальский кратер вскоре после взрыва и сейчас

Фотоснимки предоставлены
Владимиром Оленченко

Нет комментариев