Учёные исследовали причины образования кратера в вечной мерзлоте
Зона вечной мерзлоты, которая занимает примерно две трети территории России, является гигантским природным подземным хранилищем метана. В условиях глобального потепления в Арктике и постепенной деградации вечной мерзлоты серьёзное беспокойство учёных вызывает угроза больших выбросов этого парникового газа в атмосферу, что может привести к дальнейшему потеплению климата.
Метан способен не только постепенно выделяться из криогенных толщ в небольших количествах, но и поступать в атмосферу посредством мощных выбросов. Подобным образом мог образоваться обнаруженный в 2014 году в 42 км от Бованенковского газового месторождения знаменитый Ямальский кратер — гигантская воронка диаметром 40 м. Однако в научном сообществе пока нет единого мнения относительно причин, 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 одного-двух 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 превращаются в озёра, которые со временем сложно отличить от обычных термокарстовых озёр арктической тундры», — отметил ведущий научный сотрудник центра Сколтеха по добыче углеводородов Евгений Чувилин, возглавляющий коллектив исследователей, занимающихся изучением одного из таких объектов.
Кратер газового выброса в пойме реки Еркута-яха на полуострове Ямал был случайно обнаружен летом 2017 года группой биологов, которые изучали места гнездования сокола в этом регионе. На момент обнаружения кратер имел глубину 20 м и такую же ширину.
По мнению Чувилина, учёным очень повезло, что 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, члены команды Сколтеха оказались, вероятно, единственными, кому удалось провести научные исследования в Еркутинском кратере. В декабре 2017 года во время экспедиции на Ямал исследователи отобрали образцы мёрзлых пород, подземного льда и воды, а спустя полгода провели наблюдения при помощи дронов.
На основе результатов исследований специалисты построили модель образования Еркутинского кратера, который сформировался на месте одного из высохших озёр в границах бывшего палеорусла реки Еркута-яха. По мнению учёных, под озером ранее мог существовать талик — участок незамёрзшей газонасыщенной породы, который после высыхания озера начал постепенно промерзать со всех сторон. В результате создалось сильное напряжение внутри породы, которое впоследствии и привело к мощному взрыву. Созданная модель описывает возможные процессы формирования подобных кратеров и может быть использована в геокриологии и исследованиях изменения климата.
«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 ещё предстоит изучить», — сказал Чувилин.
Исследование проводилось при участии французской энергетической компании Total, департамента по науке и инновациям Ямало-Ненецкого автономного округа и Научного центра изучения Арктики ЯНАО. Результаты опубликованы в двух статьях в журнале Geosciences.