Подземные врата Ямала

Вторник, 18 апреля 2017 16:19 Опубликовано в Наука
Подземные врата Ямала

За ямальскими воронками ученые теперь следят из-под земли и из космоса

У воронки-кратера газового выброса на Ямале и естественных источников огня в Азербайджане, на которых строили свои древние храмы огнепоклонники, оказывается, есть немало общего. Необычные природные явления возникли в результате выделения газа из недр земли. Но если в Азербайджане это происходило и происходит в виде постоянного небольшого струйного выхода метана из глубоких горизонтов, то на Ямале дегазация недр может иметь куда более экстремальный и разрушительный эффект. Хотя при мощных извержениях грязевых вулканов на суше и шельфе Южно-Каспийского региона нередко возникают горящие факелы высотой более 400-500 метров.

В этом году исследования природы возникновения ямальской воронки выходят на новый этап. Группа исследователей Единой геофизической службы РАН, Института проблем нефти и газа РАН, Института криосферы Земли СО РАН при поддержке департамента по науке и инновациям ЯНАО и межрегионального экспедиционного центра «Арктика» в апреле 2017 года установила сейсмодатчики в важнейших районах полуострова Ямал: на Южно-Тамбейском месторождении в поселке Сабетта, Бованенковском и Харасавэйском месторождениях. Регистрация колебаний земли обеспечит ученых оперативной информацией о появлении новых кратеров и, возможно, в будущем поможет прогнозировать их.

18042017 2

Кратер газового выброса С1 на Бованенковском участке

(фото с края бруствера В.И.Богоявленского, 25.08.14)

- Время жизни таких объектов очень короткое, - говорит член-корреспондент РАН, заместитель директора по научной работе Института проблем нефти и газа РАН Василий Богоявлений. - Наиболее известный из них - кратер С1, расположенный в 30 километрах южнее района Бованенковского месторождения, уже через полтора года оказался практически полностью затоплен водой. Мы прогнозировали, что это произойдет за два-три года. Сейчас это ничем не примечательное озеро, не представляющее никакого интереса, не знай мы историю его происхождения. Поэтому для науки очень важно вовремя выявлять такие объекты.

Нам повезло, что вертолетчики компании «Ямал-Авиа» весной 2014 года обнаружили кратер и некоммерческое партнерство «Российский центр освоения Арктики» сразу же подключилось к его изучению. Правительство Ямало-Ненецкого автономного округа и лично губернатор Дмитрий Кобылкин активно поддерживают представителей науки в проведении исследований. В 2014-2017 годах было организовано около десяти экспедиций, в ходе которых мы собрали необходимую первичную информацию о кратере С1 и других опасных объектах. В ноябре 2014 года группа исследователей спустилась в кратер газового выброса С1 и обследовала его изнутри. Первым в мире специалистом, спустившимся в такой кратер, был директор центра, альпинист Владимир Пушкарев, сейчас он депутат Госдумы России. Оказалось, что вертикальные стены кратера высотой около 30 метров состоят изо льда. Геофизические исследования георадаром на дне кратера позволили увидеть уходящий в глубину вертикальный канал, который приурочен, видимо, к разлому.

18042017 3

Кратер газового выброса С1 на Бованенковском участке

(фото с края бруствера В.И.Богоявленского, 25.08.14)

 - Понятна ли сегодня науке природа возникновения этого кратера до конца?

- То, что происхождение кратера связано с выбросами газа, с самого начала не вызывало сомнений. Мы давно изучаем подобные объекты в Мировом океане, где их многие тысячи и даже миллионы. Открытым остается вопрос - является ли этот газ биогенным или глубинным? Находился он в газогидратной форме, а, может быть, пришел из-под мерзлотных залежей, находящихся на глубине 200 метров, или из более глубоких горизонтов, в частности, сеноманских? Однозначного ответа на поставленные вопросы пока нет. Вполне вероятно, что у разных объектов разный генезис.

На территории автономного округа наиболее изучено и обследовано пять кратеров. Они появились в результате взрыва, под которым мы понимаем пневматический выхлоп. При этом выхлопы происходят такой силы, что разлет породы достигает до 160 - 900 метров. Такую величину разлета может обеспечить только сжатый газа, вероятнее всего пришедший по каналам из более глубоких горизонтов. Хотя математическое моделирование, проведенное нами совместно с ИФЗ РАН, показало, что для образования кратера С1 достаточно было давления всего около 12-15 атмосфер. Есть информация, что, когда образовалась антипаютинская воронка, местные жители видели всполох огня и дым, после чего ощутили землетрясение. Такое может происходить, если газ образует так называемую гремучую смесь и в ряде случаев самовоспламеняться. При мощных выбросах газа из грязевых вулканов Азербайджана, в частности, из Локбатана, воспламенение происходит в 58-60 процентов случаев. Хотя, чаще всего, газ просто выходит на поверхность и улетучивается в атмосферу.

Одновременно мы анализируем целый ряд аналогичных объектов в других регионах и акватории Мирового океана, включая Мексиканский залив, арктические шельфы Аляски, Канады и так далее. Это так называемые покмарки - углубления в рельефе дна, вызванные подводным выбросом газа. Вокруг них нередко наблюдаются брустверы - выброшенные породы. Многие ведущие специалисты изучают такие явления, есть масса российских и зарубежных публикаций на эту тему.

 

– То есть на Ямале происходят процессы аналогичные тем, что вы изучаете в Мировом океане?

- Граница между морем и сушей достаточно условна. Пять-семь тысяч лет назад в результате потепления климата и таяния ледников произошло повышение уровня Мирового океана (трансгрессия моря) более чем на сто метров. Низменные части Евразии и Северной Америки оказались затопленными. Образовался мелководный шельф в Арктике, на котором нередко находят останки древних деревьев и животных, в том числе бивни мамонтов.

Совершенно другую конфигурацию имел до трансгрессии моря Ямал. Это была куда более обширная территория суши. Изменения береговой линии происходят до сих пор. В результате сокращения площади льда в Северном Ледовитом океане происходит размывания берегов, в некоторых районах до 10 метров в год. И если мы видим газопроявления на дне океана, то почему бы им не происходить на суше? Поэтому многие округлые озера на Ямале, сформировавшиеся десятки-сотни и тысячи лет назад, имеют, вполне вероятно, аналогичное происхождение.

 

- Техногенный фактор вы полностью исключили?

- Техногенный фактор тоже исключать нельзя, поскольку за счет бурения скважин нарушается сплошность верхней части разреза (первые сотни метров). Газу становится легче проникать из глубоких горизонтов в зону развития многолетнемерзлых пород, преодолевать её в районах развития таликов или по заколонному пространству и выходить на поверхность в виде обособленных разовых или многоразовых газовых выхлопов или постоянного небольшого струйного выделения газа, что также наблюдается в ряде регионов мира - на суше и на море.

Есть такие многочисленные явления, носящие природный характер. Так зародилось огнепоклонничество в Азербайджане. На месте выхода газа древние жители строили храмы, где «вечный огонь» горел столетиями. В некоторых местах это продолжается до сих пор. А есть и другие примеры. В центре Туркмении более полувека непрерывно горит газ в кратере Дарваза. Провал образовался, когда геологи бурили поисково-разведочную скважину и наткнулись на подземную пустоту, в которую провалилась буровая установка и другое сопутствующее оборудование. Этот случай является примером того, как из-за несовершенства предшествующих геофизических исследований и, возможно, недостаточного опыта буровой бригады, вмешательство человека может привести к катастрофическим для экологии региона последствиям и потере огромных объемов ценного углеводородного сырья.

 

- Могут ли такие огромные выбросы газа внести свою лепту в глобальное потепление на планете?

- В случае больших масштабов они могут оказывать влияние на климатические изменения, поэтому и представляют колоссальный интерес для фундаментальной науки. В то же время мы наблюдаем, как под влиянием глобального потепления и затопления части суши происходит постепенное оттаивание субаквальной палеомерзлоты, мощность которой на Ямале достигает сотни метров, а в Якутии доказано доходит до 1200 метров. Происходит постепенное прогревание снизу и сверху, многолетнемерзлые породы протаивают и перестают выполнять функцию покрышки. Залежи как свободного газа, так и находящегося в газогидратном состоянии, постепенно освобождаются и активно выходят на поверхность, что наблюдается во многих зонах акватории Арктики. В ряде случаев вода визуально буквально кипит из-за постоянно выходящих на поверхность пузырей газа.

На суше потепление климата также оказывает свое влияние. На Ямале и Гыдане находятся десятки тысяч термокарстовых озер, в которых существуют талики - протаявшая мерзлота, уходящая на разную глубину. Не существует мерзлых пород и под крупными реками, включая Обь. Сквозные талики являются хорошими каналами для выхода глубинного газа из недр. В течение трех лет мы выявили 250 термокарстовых озер с признаками сильной дегазации - с кратерами и брустверами на дне (покмарками), активной береговой эрозией. На дне некоторых озер видны сотни и даже тысячи покмарок. К признакам дегазации можно также отнести аномально голубой цвет воды и наличие следов газовых скоплений в сезонном ледовом покрове. Зимой газ вмерзает в лед, а когда в мае-июне начинает таять, оставляет сквозные отверстия на поверхности, которые мы фиксируем при дистанционном зондировании из космоса.

18042017 4

Озеро с кратерами газовых выбросов на севере полуострова Ямал

(фото из вертолета В.И. Богоявленского, 17.08.15)

- Я правильно поняла, что газовые выбросы встречаются и в других регионах, и Ямал в этом случае не является исключением?

- Если говорить о подводных кратерах и термокарстовых озерах, то они встречаются как во многих акваториях Мирового океана, так и на Аляске, в Канаде и многих регионах суши. А вот что касается мощных взрывов бугров пучения - булгунняхов, один из которых был на месте ставшего известным на весь мир ямальского кратера С1, то пока кроме полуостровов Ямал и Гыданский мы не имеем однозначных подтверждений о подобных событиях в других зарубежных арктических регионах. Хотя это не значит, что такие явления не могут там происходить. Аляска и Канада - это такие же малонаселенные территории как Ямал, где кратеры газового выброса могут остаться незамеченными. Напомню, что ямальский кратер был случайно обнаружен с вертолета благодаря тому, что активно проводились работы по обустройству Бованенковского месторождения и туда стал часто летать воздушный транспорт. Некоторые другие объекты, например, кратеры С3 и С4, были обнаружены коренным населением, с представителями которого мы стараемся поддерживать связь и просим их и впредь информировать нас обо всех аномальных явлениях.

Ведущие ученые из Норвегии, США и Канады проявляют большой интерес к нашим исследованиям, внимательно следят за публикациями и пока со своей стороны не приводят информацию о подобных выбросах газа в арктических зонах этих стран, из чего я делаю вывод, что они с такими явлениями пока не сталкивались.

18042017 5

Булгуннях на полуострове Ямал (фото из вертолета В.И. Богоявленского, 17.08.15)

 - Предприятия ТЭК проявляют интерес к геоэкологическим исследованиям?

- Проявляют и собственными силами мониторят экологическое состояние своих лицензионных участков. Мы проводим исследования при поддержке правительства ЯНАО, департамента по науке и инновациям ЯНАО, некоммерческого партнерства «Российский центр освоения Арктики», понимающих важность нашей работы. Ничего хорошего дегазация недр не несет не только в зоне промышленного освоения, но и для арктических поселков и городов. Метан не является ядовитым газом, но может нанести серьезный вред здоровью, а при гремучей смеси с воздухом создает взрывоопасную обстановку. Но о зонах с опасной для жизнедеятельности человека загазованностью на Ямале нам не известно. Угрозы возникновения газовых выхлопов в районах населенных пунктов мы не обнаружили, хотя исследования нужно расширить.

На сегодняшний день при дешифровании данных аэрокосмических снимков в тундре Ямала и Гыдана выявлено несколько тысяч булгунняхов, абсолютное большинство которых также не представляет опасности ни для людей, ни для объектов инфраструктуры. Однако в районе развития инфраструктуры нефтегазовых промыслов все такие объекты должны быть под наблюдением. Я знаю точно, что такая работа ведется на территории Ямбургского месторождения ПАО «Газпром» и, надеюсь, что она также налажена на других важных объектах. Используя методы дистанционного зондирования Земли и сейсмологического мониторинга, мы рассчитываем выстроить надежные прогнозы газовой эмиссии в арктическом регионе.

 Татьяна Константинова.