Ямальский кратер | |
---|---|
![]() Сверху: 2015 год, снизу: бугор пучения и образовавшаяся после взрыва воронка | |
Характеристики | |
Диаметр | 0,02 км |
Тип | кратер газового выброса |
Наибольшая глубина | 52 м |
Расположение | |
69°58′16″ с. ш. 68°22′13″ в. д. HGЯO | |
Страна | |
Субъект РФ | ЯНАО |
Район | Ямальский район |
Ямальский кратер — округлое углубление на земной поверхности диаметром 20 м и глубиной более 50 м, обнаруженное осенью 2013 года в центральной части полуострова Ямал[1]. Вокруг воронки расположен «бруствер» из выброшенных из воронки горных пород. Новообразованная воронка быстро заполнилась водой и уже к осени 2016 года превратилась в озеро[2].
Первоначально выдвигались различные гипотезы его происхождения — от военных испытаний до падения метеорита.[3] Впоследствии, в ходе научных исследований большинство ученых пришли к мнению, что кратер образовался в результате так называемого газового выброса — подземного взрыва тающих газогидратов с выбросом на поверхность залегающей выше толщи пород.[4]
Кратер расположен между побережьем Карского моря и долиной реки Морды-Яха, в 30 километрах к югу от Бованенковского газового месторождения и в 4 километрах к западу от газопровода «Бованенково — Ухта». Он находится на равнинной территории тундры в бассейне реки Мяронгъяха (притока реки Морды-Яха), рассечённой озёрами и ручьями.[5][6] Невысокие пологие холмы покрыты кустарниками ивы высотой до 1,5 м. В этом районе повсеместно распространена многолетняя мерзлота со среднегодовой температурой до −7°С и глубиной сезонного протаивания до 1 метра. Материнские породы содержат супеси, глину и торф, а также значительное количество льда, часто сконцентрированного в ледяных линзах (пластовый лёд)[1][7].
При изучении архивных космоснимков отмечалось наличие бугра на месте формирования воронки. Дендрохронологические исследования сохранившихся кустарников, проведённые тюменскими учёными, указывают на продолжительность роста бугра в течение не менее 66 лет[8]. Ширина основания бугра составляла 45-58 метров, высота — около 5-6 метров. Его вершина была покрыта кочками с травянистой растительностью, вдоль подножия произрастали кусты ивы.[5][8] Время образования воронки определялось специалистами по сериям космоснимков различной детализации, но полученные данные оказались неоднозначными: научный коллектив под руководством Кизякова А.И. пришел к выводу, что воронка образовалась в интервале между 09.10.2013 и 01.11.2013[5], тогда как по мнению Сизова О.С.[9] и Богоявленского В.И.[10], извержение произошло в период с 21 февраля по 3 апреля 2014 года.
По-видимому, в тёплый сезон 2014 года в кратере начало образовываться озеро, пополнявшееся талыми водами и материалом обрушения стенок, до конца 2014 года глубина воронки до уреза воды уменьшилась до 25,5 м. К сентябрю 2015 года воронка превратилось в округлое озеро с диаметром 45-55 м и обрывистыми берегами высотой 6 м[11].
Воронка находится на площади распространения IV террасы прибрежно-морского и морского генезиса, слагающей водораздельные поверхности высотой 42-48 м над уровнем моря. Разрез террасы сложен верхнечетвертичными отложениями казанцевской свиты. Поверхность террасы расчленена слабоврезанными речными долинами, в верховьях притоков расположены многочисленные термокарстовые котловины спущенных озёр (хасыреев). В верховье одного из небольших ручьёв расположен небольшой хасырей с высотой 19-22 м над уровнем моря, к поверхности которого и приурочена Ямальская воронка[5].
По данным анализа геоморфологии, космоснимков[12] и геофизических[13] исследований установлены признаки наличия 2 разрывных нарушений с вертикальными и горизонтальными смещениями, на пересечении которых и располагается Ямальский кратер.
Верхняя часть воронки представляет собой наклонную воронковидную поверхность, сужающуюся вниз — так называемый «раструб». Его внешний диаметр достигал 25-29 м, а глубина развития 8 м. Внизу раструб переходит в цилиндрический участок воронки, с субвертикальными стенками. Его форма в плане эллиптическая, малая полуось составляет 14 м, большая — 20 м. В ходе первой экспедиции оценки наблюдавшейся глубины уреза воды в озере на дне воронки превышали 50 м от поверхности земли. Внутренняя поверхность стенок цилиндра осложнена неглубоким обширным гротом в нижней части северо-восточной стенки. К ноябрю 2014 года уровень воды во внутреннем озере поднялся до 24-26 м от поверхности. За это же время ширина воронки увеличилась из-за таяния и обрушения стенок, причём активнее всего разрушались склоны раструба[5][14]. Размеры озера могут достигать 70 м[15].
Вокруг воронки исследователями выделяется «бруствер» диаметром 70-72 м, который представляет собой кольцевой навал выброшенных из воронки обломков мёрзлых пород высотой до 4,5 м. На момент измерений объём породы в бруствере сократился в 6 раз за счёт таяния высокольдистых пород в выброшенном материале. Основная масса выброшенных пород в бруствере сконцентрирована на северной окраине воронки[16]. Вблизи кратера сконцентрированы глыбы мерзлых пород и дернины более 1 м в поперечнике, разброс небольших (0,1-0,2 м) фрагментов выброшенных пород достигает 180 м[16][5][17].
Практически весь разрез рыхлых отложений, вскрытый воронкой на глубину до 50-60 м, представлен пластовыми льдами и сильнольдистыми песками и супесями[16][1], характерными для отложений III аллювиально-морской террасы, сменяющимися внизу льдистыми морскими глинами с редкой щебенкой. Исключение составляет лишь приповерхностный слой мощностью около 2 м, состоящий из мёрзлых и талых песчано-глинистых пород. По геофизическим данным на глубине 60-70 м от поверхности установлено наличие слоя с аномально высоким удельным электрическим сопротивлением на глубине 60-70 м, интерпретируемого как выдержанный в плане пластообразный коллектор газогидратов[18][13]. В нижней части стенок воронки отмечается наличие множества каверн и гротов, отождествляемых некоторыми исследователями[17] с зоной диссоциации реликтовых метастабильных газогидратов. В отобранных на дне кратера пробах воздуха неоднократно отмечалось повышенное содержание метана. Во время зимней экспедиции в ноябре 2014 года во льду, покрывающем нижнюю часть стенок кратера, были обнаружены следы многочисленных выделений газовых флюидов[17].
Первое время стенки кратера в основном представляли собой остатки штокообразного тела газонасыщенных пород, сложенных ячеистыми льдами[19]. Для него была характерна субвертикальная слоистость по краям, сохранившаяся в стенках кратера, и наличие многочисленных пустот (каверн) в форме округлых ячеек размером от 2 до 40 см, иногда объединяющихся в вертикальные цепочки, широкое развитие пластических и разрывных деформаций. Многочисленные мелкие ячейки в этих породах указывают на значительную насыщенность газом горных пород именно в пределах этого штока. По предположениям коллектива московских исследователей[17][11], над зоной диссоциации газогидратов в мелкозалегающей пластовой залежи в результате напорной вертикальной миграции флюидов и нараставшего пластового давления сформировался пористый газонасыщенный ледогрунтовый шток цилиндрической формы. Напорная фильтрация флюидов привела к многочисленным пластическим деформациям мёрзлых пород штока[20], в результате чего зона развития ячеистых льдов штока оказалась отделена от вмещающих пород трещиной со смещением и глинками трения[1]. Его движение вверх под давлением разлагающихся газогидратов привело на контактах с окружающей толщей пород к формированию контактового прослоя мёрзлых пород с субвертикальной слоистостью и многочисленными пластическими и разрывными деформациями[17][20]. К июлю 2015 года остатки штока с субвертикальной слоистостью разрушились при оттаивании и обрушении стенок воронки, обнажив ненарушенный массив пород с субгоризонтальной слоистостью.
Перекрывающая этот шток кровля мощностью около 8 м[21] из приповерхностных сильнольдистых пород с отрицательной температурой должна была оказать экранирующий эффект, способствуя длительному накапливанию газогидратов в теле штока пород. Под действием нараставших аномально высоких пластовых давлений кровля штока в течение десятков лет деформировалась с образованием крупного бугра. Впоследствии осенью 2013 года, когда в мерзлой кровле штока началось промерзание деятельного слоя, накопленные пластовые давления превысили давление толщи вышележащих пород. На стадии развития взрыва, вызванного резкой декомпрессией, происходит сброс пород перекрывающей кровли, и начинается лавинообразное дробление насыщенных сжатым газом кавернозных пород штока, последовательно развивающееся от поверхности до горизонта диссоциирующих реликтовых газогидратов в подошве штока. Раздробленные продукты выброса переоткладываются на прилегающей местности в виде бруствера[17][22].
С началом активного освоения приполярных территорий на север Западной Сибири было обращено повышенное внимание исследователей и крупных компаний. Подобные воронки обнаруживались и ранее, но они не привлекали к себе внимания[22][15]. Ямальская воронка была обнаружена экипажем Надымского авиаотряда в июле 2014 года[23][24]. Сообщения о находке и опубликование видеоматериалов вызвали интерес во всем мире. Спустя несколько дней после появления видео в сети и распространения новости о необычной воронке в российских и мировых СМИ в район событий отправилась первая рекогносцировочная экспедиция из Института криосферы земли СО РАН[25][26][27]. 25 августа состоялась вторая рекогносцировочная экспедиция[1][28].
13-18 сентября 2014 года комплексная экспедиция ИНГГ СО РАН и «Газпром-ВНИИГАЗ» провела на ямальской воронке комплекс геолого-геофизических и геохимических работ. Большой объём морфометрических работ позволил составить трёхмерную модель воронки[12], и установить значительное сокращение объёма выброшенных пород за счёт таяния, детально изучено глубинное строение местности с помощью методов электротомографии и зондирования становлением поля в ближней зоне, установлено наличие слоя аномально высокого сопротивления на глубине 60-70 м, интерпретируемого как выдержанный в плане пластообразный коллектор газогидратов, проведена радиометрия[13][18].
В начале октября несколько дней сотрудники ИНГГ СО РАН исследовали внутреннее строение воронки, с детальными замерами, геофизическими исследованиями и отбором проб.
При координации некоммерческого партнерства «Российский центр освоения Арктики» были организованы и другие научные экспедиции. Вторая экспедиция состоялась в ноябре 2014 года, в преддверии наступления полярной ночи. Воронка и прилегающая местность была покрыта сетью профилей георадарных[29][30][31], геоэлектрических[32]. Летом 2015 года состоялась четвёртая научная экспедиция РАН[33].
Для систематизации данных о ранее образовавшихся и потенциально опасных воронках газового выброса в ИПНГ РАН было создана геоинформационная система «Арктика и Мировой океан» (ГИС «АМО»)[34][35]. Позднее в эту ГИС были добавлены сведения о 20 тысячах сипов нефти и газа,
В 2015 году были проведены экспедиционные работы, по данным эхолокации и GPS-съемки составлена трёхмерная модель дна новообразованного озера на месте Ямальской воронки[34].
Этот раздел статьи ещё не написан. |
Этот раздел статьи ещё не написан. |
Уже в первый год научных исследований ученые отказались от всех версий образования Ямальской воронки от внешних причин — по полученным данным формирование воронки связано с близповерхностными процессами в толще многолетнемёрзлых пород, которые привели к выбросу мощной толщи пород на поверхность. Большинство учёных связывают образование воронок с концентрацией газовых флюидов в верхней части разреза в определённых участках. Источник газовых флюидов остаётся дискуссионным — он может быть глубинной природы, мигрировавший к поверхности, так и сформироваться при массовой диссоциации пластовых газогидратов в мелкозалегающих коллекторах. Физико-химические модели процессов формирования воронки пока не могут воспроизвести образование воронок с именно такой морфологией[36]. Некоторые научные сотрудники разрабатывают криовулканическую гипотезу образования кратера.
Известно, что верхние 130 метров разреза Ямала загазованы. Как правило, повышенная газация связана с разрезами, содержащими пластовые подземные льды и криопэги. В совместной работе сотрудников Института криосферы Земли СО РАН и МГУ предположено, что повышение температуры воздуха и мерзлоты в течение последнего десятилетия (в особенности положительный пик лета 2012 года) привело к высвобождению газа из мерзлых пород и подземного льда, в том числе и из газогидратных скоплений. Этот процесс сопровождался резким повышением порового давления. Подобный механизм описан в субаквальных условиях и приводит к образованию покмарков[en].[1]
На Ямале широко распространены круглые озера с переуглублением в центре. Считается, что эти озера имеют термокарстовое происхождение и связаны с вытаиванием пластов подземного льда. Поскольку обрушение стенок Ямальской воронки в верхней части привело к расширению кратера, уменьшению его глубины и в конечном итоге к возникновению озера, возможно, что и другие озера Ямала, образовавшиеся в климатический оптимум голоцена, представляют собой следствие процесса газового выброса. На это указывает специфическое строение дна таких озёр: глубокая центральная часть и мелкий шельф, хорошо различимые на снимках с воздуха.[1]
Подобные погодные, геологические и мерзлотные условия вероятны в будущем, поэтому следует ожидать появления аналогичных кратеров и в других местах. Таким образом, можно говорить о новом виде геологического риска. Обнаружение бугров пучения может считаться наиболее вероятным признаком образования будущих воронок, и районы их встречаемости должны исследоваться в первую очередь. В будущем такие воронки можно будет предсказывать и картировать.[1]
В сентябре 2018 года группа исследователей из МГУ опубликовала статью в авторитетном научном журнале Scientific Reports[en], в которой утверждается, что Ямальский кратер — первый обнаруженный на Земле криовулкан.[37] В условиях низких температур вместо расплавленных скальных пород криовулканы извергают воду, аммиак, метан — как в жидком состоянии (криолаву), так и в газообразном. В земной криолитозоне главным породообразующим веществом является лед[2]. Согласно гипотезе ученых, подобные кратеры образуются следующим образом: в глубоком талике под термокарстовым озером накапливается газ биогенного происхождения — так появляется бугор пучения. Затем под действием гидростатического давления, возникающего из-за замерзания и оттаивания льда мерзлоты углекислый газ взрывается, и начинается извержение воды и талых пород, которое может длиться до суток. После взрыва образуется кратер, окруженный валом. Похожие объекты известны на Церере, где криовулканом считается самая большая гора, Энцеладе, Плутоне и других небесных телах. Ранее криовулканы ещё не были обнаружены на Земле, но специалисты не исключают, что они могут быть не только в Арктике, но и по всей планете[3][38].
Но не все исследователи согласны с этой точкой зрения. Ученые из Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН считают, что природа Ямальского кратера остается дискуссионной. Они утверждают, что полевые исследования похожих воронок, говорят о других причинах их возникновения. Так, через 30 часов после образования воронки на реке Сёяха в смеси летучих компонентов метана было обнаружено более 90 %. При этом в июле 2014 года над Ямальским кратером также наблюдалось повышенное содержание метана. Кроме того, по свидетельствам очевидцев, некоторые кратеры на Ямале взрывались с воспламенением. Сам факт воспламенения противоречит криовулканической гипотезе[36].
Этот раздел статьи ещё не написан. |
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .