обновлено: 12:04, 17 января 2024
Новости
Ямальские кратеры: где ещё рванёт?
Ямал – родина кратеров с опасным и непредсказуемым характером. Газ может вырваться наружу и устроить немалые разрушения. Поэтому воронки тщательно исследуются учеными. Сейчас при поддержке правительства ЯНАО в регионе проходит восьмой сезон экспедиций Института проблем нефти и газа РАН в Арктику. Предполагается осмотреть центральную часть Ямала в районе реки Сеяха и новые объекты, обнаруженные на космоснимках.
Накануне отъезда заместитель директора, известный ученый Василий Богоявленский рассказал «Ямал-Медиа» о том, сколько сейчас кратеров на Ямале, где может рвануть следующий, какие правила безопасности следует соблюдать и откуда взялось глобальное потепление – сверху или из недр Земли.
Откуда берутся воронки
– Первые упоминания о страшных явлениях, не имевших объяснений, – о выбросах газа и его воспламенении, встречаются в легендах коренных народов, – напомнил Василий Игоревич. – Так что это явление не новое. Но за семь лет мы очень сильно продвинулись. В нашей базе данных около 20 подобных объектов.
Кратеры недолго живут, как и первый, нам известный кратер. Он просуществовал в таком виде только два года и был полностью затоплен, превратившись в бесформенное озеро.
Мы проводим исследования не на всех объектах, но все они так или иначе нами изучены. Из космоса, в первую очередь.
Основные объекты мы не просто посетили, а провели их комплексное геолого-физическое исследование. В том числе, применяя сложные технологии – 2D, 3D и даже 4D. Собрали достаточный объем доказательств генезиса этого явления. Практически нам все ясно, кроме состава газа в ряде случаев. Он может быть бактериальным – из самых поверхностных отложений, может быть глубинный или смешанный.
– Чем объясняется то, что кратеров больше всего на Ямале?
– Ямал и прилегающая к нему акватория Карского моря, Обская губа, Тазовская губа и сопредельная суша – самая богатая газовая провинция в мире. Месторождения Уренгойское, Бованенковское входят в десятку самых крупных в мире. А уж количество мелких месторождений может измеряться тысячами.
– То есть, где больше газа, там больше воронок?
– На море тоже есть множество таких небольших месторождений, но они вряд ли имеют рентабельность.
Так как газ легче, работает гравитационный эффект. Он прорывается, находит легкие для проникновения зоны – разломы, термокарстовые озера, их на Ямале тысячи. Это зоны дегазации.
Кроме кратеров на суше, мы обнаружили свыше 1600 термокарстовых озер, дно которых усеяно кратерами. Там идет очень активная эмиссия газа в атмосферу – или в виде пузырьковых выходов или спонтанная взрывная в виде гигантских кратеров до 10 метров в диаметре и больше. Это могут быть как просто пневматические взрывы, так и взрывы с воспламенением.
Песнь льда и пламени
– Взрывы газа безопаснее на дне озер, чем на суше?
– И да, и нет. Озера распространены на нефтегазовых промыслах. На озерах имеются водозаборы для разных нужд, рядом есть инфраструктура. Зимой в 2019 году на озере, которое мы назвали Открытие, когда лед был толщиной полтора метра, произошел такой подводный выброс, что лед был разбит, и глыбы льда размером с большой автомобиль летели по воздуху. Образовалась полынья 25 метров в диаметре.
То есть даже подводный выброс может обладать колоссальной силой.
Когда на суше образуется кратер, то разлет в 300-400 метров – обычное явление. Однажды разброс кусков мерзлой породы составил до 900 метров. Естественно, если рядом находится магистральный трубопровод, то он может быть разорван. Это, конечно, опасное явление, которое необходимо исследовать, выявлять и мониторить любые изменения.
– А природа образования кратеров одинакова на суше и в воде?
– Все зависит от того, каково строение дна этого озера. Если там талые породы, не отличающиеся от зон, где нет мерзлоты, там газу легче проникать через эту толщу и идет дегазация. И мы видим десятки, сотни и даже тысячи подводных кратеров. Если же есть мерзлота, то газу сложнее через нее проникнуть, он сдерживаем, но при этом растет давление, и за счет этого может быть взрыв гораздо большей силы.
В исследуемых нами наземных 20 кратерах взрыву предшествовало образование бугра пучения. Это не обычное криогенное, а газодинамическое пучение, то есть за счет давления газа. Взрыву под землей может предшествовать длительный процесс – до нескольких десятков лет, а может и достаточно быстрый процесс – в течение десяти лет. Это процесс формирования термокарстовой полости в самом массиве подземного льда. На Ямале таких льдов очень много. Эти массивы достигают иногда многокилометровых размеров – до 10 кв. километров, а по высоте до 30-50 метров.
Северные вулканы
– Термокарстовые озера образуются за счет солнечной энергии или экзогенных процессов сверху. То есть в принципе существует еще возможность локальных тепловых потоков земли. Например, в виде грязевых вулканов, широко распространенных на юге России.
Мы доказали, что некоторые кратеры Ямала имеют вулканический генезис. Но есть своя специфика за счет наличия мерзлоты – происходит выброс не грязи, жидкости и газа, а кусков мерзлой породы, льда и газа.
Сеяхинский кратер, образовавшийся в 2017 году в русле реки, мы мониторили четыре года. И сейчас отправляем туда очередную экспедицию, чтобы его доисследовать. Все четыре года из него выходил газ. Кратер уже затоплен, газ выходит в воду, с помощью эхолотов и невооружённым глазом мы видим пузырьки. Размер большой – до 3 и 5 сантиметров. Идут мощные потоки, значит, есть каналы, которые формируют новые подводные кратеры внутри большого. Может произойти накапливание энергии, повторные мощные выбросы.
Такое явление было в кратере ЦТ-3 и в кратере на озере Открытие. Мы были там в 2019 и 2020 годах и убедились, что под водой есть несколько кратеров. А с помощью наблюдения из космоса увидели, что там выбросы были и в предыдущие годы. Там возникали пробоины во льду в течение нескольких лет. В 60-70% выбросов происходит воспламенение. Газ воспламеняется даже из воды. Так было в 1927 году в Крыму при землетрясении, тогда газ выходил через водную толщу в атмосферу и самовозгорался, стены огня достигали высоты до 500 метров и в ширину до нескольких километров.
Что-то подобное с точки зрения природы происхождения наблюдается и на Ямале.
– Но эти явления стали очень частыми на Ямале. Связано ли это с потеплением климата?
– Я бы не сказал, что они учащаются. У нас нет мониторинга прошлых лет, но мы поднимаем ретроспективные данные нынешних исследуемых объектов из космоса. В том числе, космоснимки 60-х годов. Это бывшие американские секретные съемки. Количество озер примерно сохранилось тем же, но мы видим, что их геометрия меняется. Какие-то высохли, какие-то наоборот образовались. Конечно, не каждое озеро образовалось за счет выброса газа. Но часть – точно!
Потепление не главная, но косвенная причина. Процессы дегазации идут повсеместно в мире. Они в какой-то степени тормозятся теми или иными биологическими условиями, в том числе мерзлотой.
Если вытаивает полость во льдах, то она заполняется газом, продолжает расширяться за счет тепловых процессов, но снизу, а не сверху. Мы эту гипотезу сформулировали еще летом 2014 года.
– В научных статьях вы пишите, что морская вода тоже встречается в кратерах. Она как-то влияет на выбросы?
– Практически любая суша в какие-то периоды истории геологического прошлого была неоднократно и сушей, и морем. Какие-то пласты могут по-прежнему содержать морские воды. Есть даже морские террасы на Ямале.
За последние 15 тысяч лет уровень мирового океана поднялся на 110-120 метров. Та суша Ямала сейчас стала мелководной зоной Карского моря, многие термокарстовые озера оказались под водой. И это явление необходимо исследовать, активно в этом продвигаются наши норвежские коллеги. Они исследуют Баренцево и Карское моря.
Путешествие к центру Земли, где тает лед
– Василий Игоревич, кратер образуется после появления бугра. Его можно увидеть из космоса и предсказать, что в этом месте будет взрыв?
– Здесь как раз проблема и заключается. Дело в том, что только на одном Ямале мы идентифицировали более 7300 бугров пучения. Они имеют разное происхождение. Некоторые подходят под классические бугры криогенного пучения, они расположены в низинах, котлованах высохших озер. Есть бугры, расположенные на возвышенностях, на морских террасах. Например, в прошлом году произошел выброс газа в районе Бованенково именно на морской террасе.
Обычные бугры криогенного пучения гораздо менее опасны, чем бугры газодинамические. Но бугры криогенного пучения тоже могут преобразовываться: в силу изменения подземных процессов туда стали поступать теплые флюиды, и они сформировали полость, заполняющуюся газом и приводящую к взрыву.
– В чем особенность кратера, обнаруженного в 2020 году?
– Выброс там произошел где-то с 15 мая по 9 июня. Конечно, космоснимков всегда не хватает. Обычно в трех четвертях случаев мешает и облачная погода. К сожалению, съемки наших аппаратов хоть и качественны, но очень редкие. Если бы съемка велась каждый день, и не было бы облачности, мы бы с точностью до одного дня фиксировали эти явления.
Мы достаточно оперативно получили о кратере информацию – директор Российского центра освоения Арктики Андрей Умников пролетал над ним, увидел, сфотографировал и передал нам координаты.
Мы провели экспедицию, кратер не был затоплен водой – колоссальная удача. То есть мы достаточно быстро приехали после взрыва, провели съемку с беспилотного летательного аппарата. Стоя на краю объекта, мы видели, что там есть каналы, уходящие в разные стороны. Но при съемке сверху был эффект черной дыры, не хватало света. И тогда мы направили беспилотный аппарат внутрь кратера, рискуя его потерять, два раза терялась связь. Наш оператор Игорь Богоявленский лежал на краю кратера, свесив руки и опустив пульт управления до 15 метров. Впервые в мире мы провели подземную съемку! Было сделано 80 фотоснимков, мы построили трехмерную модель, а по ней построили модель из пластика на 3D- принтере.
Обнаружилась подземная полость вытянутой формы 61 на 14 м. Мы пришли к выводу, что тут первоначально формировались две полости, но по мере роста они объединились в одну. А по направлению разреза проходил разлом, по которому шел аномальный тепловой поток и формировал подземную полость.
Здесь почти 30 метров чистого льда, в котором и образовалась полость, вытаивание шло снизу, а не сверху.
– А сколько времени бугор пучения готовится к взрыву? Можно это предсказать?
– Мы проанализировали доступные по времени космоснимки, в том числе с американских спутников-шпионов, не так давно они стали открыты. Убедились, что в 60-х годах он уже существовал, рос медленно. Другой картер на Сеяхе вырос буквально за 4 года – до 80 см в год. Это еще раз доказывает, что нет единого процесса выброса газа. То есть газ, мигрируя в недрах земли, встречает разные препятствия и с ними по-разному борется.
– Можно ли регулировать этот процесс, менять сценарий? По типу «воздушный шарик прокололи и газ вышел».
– Один из способов борьбы с такими буграми в этом и заключается. Предварительно изучив бугор и поняв, что там формируется газовая полость, а рядом расположена важная инфраструктура, то этот объект можно подвергнуть дегазации. То есть пробурить со всеми предосторожностями наклонную скважину и выпустить газ. Не стравливать в атмосферу – это недопустимо, а утилизировать этот газ. Такой газ можно загружать в баллоны и предоставлять их коренному населению.
Это заменит людям дрова, и это самый щадящий способ получения энергии для кочующих представителей коренного населения.
– А через заброшенные скважины на территории Арктики газ выходит?
– Без сомнения, выходит. И мы этой темой тоже занимаемся, даже более семи лет. К сожалению, в советские времена в нашей стране и во всем мире происходили аварии и даже катастрофы. В ряде случаев скважины горели годами. Например, Кумжинское месторождение в Ненецком округе, в 60 км на север от Нарьян-Мара, горело около семи лет. Чтобы погасить скважину, применяли даже взрыв атомной бомбы! Не там, где надо, взорвали, поэтому получилось еще хуже – вот и длилось семь лет.
Грозное соседство
– Когда коренное население сможет воспользоваться таким газом в бытовых условиях?
– Теоретически все готово для этого. Но нужно административное решение, нужны дополнительные технические проработки. Газа в Арктике не меряно! Это прекрасная альтернатива для дорогого завозного дизтоплива, мазута и т. п. Можно проанализировать архивные материалы и отыскать маленькие месторождения вблизи Сеяхи и других поселков. Газа для местных жителей может хватить там на сотни лет.
– Василий Игоревич, вы в своей научной статье определяете риски как высокие и экстремальные. Можете пояснить, какая территория Ямала относится к высоким, а какая – к экстремальным рискам?
– Мы выявили свыше 7300 бугров пучения, свыше 1600 озер с кратерами на дне. Используя спектрометры из космоса, убедились, что именно эти озера дают основную эмиссию метана в атмосферу. Мы составили карты плотности распространения как бугров пучения, так и термокарстовых озер. Наибольшая плотность и тех, и других – это восточный Ямал, тот, что прилегает к Обской губе. Это Сеяха, но не сам поселок, не надо волноваться, там ничего нет. А вот в сопредельных территориях, в нескольких километрах от Сеяхи, мы видим такие опасные явления. Если там пока нет опасности, то это не значит, что она не появится завтра. Поэтому населенным пунктам необходим мониторинг. Опасна зона порта Саббета – там очень много и бугров, и термокарстовых озер.
Вызывайте учёных!
– Какие меры будут приняты в случае катастрофы? Нужно будет эвакуировать людей?
– Все-таки эти объекты точечные. Мы работаем с Газпромом, в этом году планируем провести исследование на Бованенково. Мы выделили наиболее опасные объекты по близости к инфраструктуре. Мы также отдаем предпочтение объектам, которые расположены на возвышенностях, на морских террасах или склонах, руслам рек уделяем внимание – там тоже бывают выбросы. Если в исследовании мы обнаружим газовые полости, то дальше будем решать, что с ними делать, нужно ли приступать к стравливанию газа или подождать.
Мы можем предвосхитить возможное образование и разрядить подземную газовую мину, как я это называю, как саперы. Любые аномальные объекты вблизи населенных пунктов или инфраструктуры нефтегазовых и других промыслов подлежат обследованию и последующему мониторингу.
А если вы увидите, что в пределах вашего населенного пункта начинают расти бугор или полыньи во льду термокарстовых озер, надо срочно информировать представителей науки!
Авторы
Светлана Кошкарова
Журналист
Евстолия Таранда
Журналист
обновлено: 12:04, 17 января 2024