Тайну гигантских кратеров на Ямале разгадали российские ученые. Изучив в 2020 году дно загадочного углубления при помощи беспилотника, они впервые обнаружили там подходящие к кратеру горизонтальные каналы. Мы первыми узнал подробности у заместителя директора по науке Института проблем нефти и газа РАН, главного научного сотрудника, члена-корреспондента РАН Василия Богоявленского.
Напомним, что первый кратер был обнаружен в 2014 году на полуострове Ямал, недалеко от Бованенковского газового месторождения. Это была гигантская воронка диаметром по брустверу (насыпь, образовавшаяся в результате взрыва) около 40 метров и глубиной больше 50 метров, с вертикальными стенками. Ее случайно обнаружили в безлюдной степи летчики местных авиалиний и выложили фотографии и видео в Интернет.
— В тундру, к кратеру, расположенному между побережьем Карского моря и долиной реки Морды-Яха, сразу выехала первая группа ученых из Ямало-Ненецкого автономного округа, потом прибыла группа нашего института, — говорит Василий Игоревич. — Какие только версии не выдвигались сначала: от падения метеорита, ракетной шахты — до НЛО!
Но, когда мы прибыли к кратеру, для нас сразу стала понятна причина его образования — это был мощный выброс газа. Мы давно занимались подобными объектами, только в Мировом океане, где они называются покмарками, а теперь столкнулись с аналогичным, но на суше.
По словам Богоявленского, газ как на воде, так и на суше, чаще всего выходит постепенно, как сипы — газовые просачивания сквозь поверхность дна или земной коры. На море или других водоемах такой выход газа более заметен — по поднимающимся со дна пузырям, а вот на суше зарегистрировать его сложнее.
— У меня на даче, в пруду, бывает, всплывают такие пузыри, на Истринском водохранилище их — целые «поля», — приводит пример геолог. — Но самые большие, конечно, можно встретить в Арктических морях и озерах, а также на Байкале, где ученые либо находят их при помощи эхолотов, либо они сами предстают перед нами в виде красивых застывших многоэтажных газовых включений в кристально чистом льду.
Самые большие подводные газовые кратеры, по словам моего собеседника, находятся в Баренцевом море, некоторые из них достигают километра в диаметре. В 1963 году в Северном море в результате ошибочного бурения образовался техногенный кратер — покмарка диаметром около 400 м и глубиной более 30 м. За двадцать лет этот кратер наполовину заполнился осадками, а еще через несколько десятков лет его можно будет найти только со специальным геофизическим оборудованием.
Справка «МК»: "В прошлом было много катастроф из-за ошибок при бурении скважин по вине человека. Специалисты выделяют кратер Дарваза в Туркмении — месторождение было обнаружено более полувека назад возле деревни Дарваза. Однако при бурении они наткнулись на подземную каверну (пустоту), из-за чего земля провалилась и образовалась большая дыра, наполненная газом.
Буровая вышка со всем оборудованием и транспортом провалилась в образовавшуюся дыру, люди при этом инциденте, к счастью, не пострадали. Геологи предполагали, что пожар через несколько дней потухнет, но ошиблись. Около полувека природный газ, выходящий из кратера, непрерывно горит днем и ночью.
Кто «готовит» взрывы под землей
Что же касается природы образования гигантских кратеров на земле Ямала, ученые до последнего времени спорили. С одной стороны располагались сторонники выброса большого объема мерзлой почвы и льда под действием усиления таяния верхней части вечной мерзлоты под действием аномального потепления, с другой, и к ним относится Василий Богоявленский, — была выдвинута другая гипотеза. Она связана с естественным газодинамическим механизмом, толкающим газ из области высоких давлений в область низких, то есть к поверхности земли.
— С использованием данных наблюдений из космоса мы обнаружили на Ямале более полутора тысяч озер, дно которых усеяно кратерами выбросов газа, а также более 7 тысяч бугров, большинство из которых это классические булгунняхи, как называют их местные жители, а за рубежом их называют пинго.
Булгунняхи образуются из-за криогенного механизма пучения, который достаточно хорошо изучен и описан во многих научных публикациях, и мы его не опровергаем. Эти бугры иногда тоже взрываются, и куски льда и мерзлой породы откидываются от бугра на 10–20 метров, при этом образуются очень неглубокие воронки (до 3–5 м).
Но я настаиваю на том, что есть разные бугры пучения и кратеры, — поясняет Богоявленский. — Самые крупные и глубокие (многие десятки метров) кратеры, по моему глубокому убеждению, образовались именно из-за взрывообразного выброса газа с разбросом льда и породы на сотни метров. При этом сами бугры сформировались за счет давления газа — газодинамического механизма. Их правильно называть буграми газодинамического пучения.
Справка «МК»: "Самые большие бугры пучения — пинго-булгунняхи обнаружены в Канаде. Их диаметр достигает 150 метров, а высота — 30 метров. Это криогенные бугры"
— Почему такие огромные воронки образуются именно на Ямале?
— Во-первых, из-за наличия гигантских месторождений газа Ямал — крупнейший в мире газоносный регион. Во-вторых, как я уже говорил, из-за особенностей газ стремится на поверхность. Чаще всего это происходит за счет сипинга (постепенной его утечки). А в арктической зоне, к которой относится Ямал, есть так называемая «покрышка» — практически непроницаемая для газа вечная мерзлота, которая имеет толщину в несколько сот метров, а в отдельных местах распространяется вглубь на километр и более. Под ней и в отдельных межмерзлотных прослоях газ скапливается до высоких давлений. Из области высокого давления газ стремится вырваться в область низкого давления (в атмосферу), находит слабые зоны — талики, прорывается, и происходит пневматический выхлоп — взрыв, иногда с самовоспламенением газа.
— Что толкает газ на поверхность из недр и формирует гигантские кратеры?
— Мы провели ряд исследований и сформулировали свои выводы во многих публикациях, в том числе в самой первой в 2014 году (журнал «Бурение и нефть», 2014 г., №9), в которой мы отмечали, что газ выброшен из неглубокой залежи, сформировавшейся в полости на месте постепенного вытаивания подземного льда с замещением пространства газом.
При этом, согласно одной из моделей, в формировании подземной полости во льду основную роль играют глубинные тепловые потоки Земли. Там, где есть разломы и их перекрестия, идет миграция жидких и газообразных флюидов — носителей тепловой энергии Земли. Если они встречают на своем пути лед, они его протапливают. Иными словами, таяние происходит не по причине внешнего воздействия от солнечной энергии, как утверждают многие геокриологи, а из Земли.
В процессе подтока газа в полости газ увеличивает давление и начинает деформировать вышележащую толщу (6–10 метров), а потом, набрав силу до примерно 12–15 атмосфер, пробивает корку вечной мерзлоты и вырывается наружу. Как я уже говорил, эта модель была впервые нами сформулирована в 2014 году в виде наиболее вероятной гипотезы, но за последующие шесть лет эта гипотеза получила все необходимые подтверждения, выверенные на ряде объектов мощных выбросов газа, а также при проведенном нами математическом и физическом моделированиях.
— Почему огромные кратеры появились только сейчас?
— Они образовывались и раньше, но ввиду того, что большая часть тундры — необжитая земля, о них долгое время не было информации. Но все же коренное население знает о подобных явлениях. Мы проводили расследования и говорили с местными жителями Ямала. Оказалось, что информация о «горящих озерах» или выбросах огня из земли передается у них из рода в род, как легенды. Они связывают эти события с судьбоносными знаками из потустороннего мира.
— Где-то еще в мире образовывались подобные кратеры на суше?
— Похоже, они образуются только в нашей части Арктики. По словам американского профессора Университета Аляски Владимира Романовского, в западной арктической зоне, на территории Канады и на Аляске таких кратеров нет.
Загадка №17
— Расскажите, что нового вы узнавали о ямальских кратерах по мере их изучения?
— Сначала следует отметить большую поддержку, без которой нам было бы трудно или даже невозможно работать. Ее оказывает Некоммерческое партнерство «Российский центр освоения Арктики», которое было создано в 2014 году по инициативе губернатора ЯНАО Дмитрия Кобылкина, при поддержке президента страны Владимира Путина. Большую поддержку нам оказывают также РАН и РФФИ — Российский фонд фундаментальных исследований.
Итак, Ямальский кратер №1, который в нашей цифровой базе данных получил индекс С1. Его глубину сначала пытались измерить при помощи эхолота, но он не пробивал до дна, не хватало чувствительности прибора. В итоге померили обычной веревкой, так и выяснили, что глубина кратера — не менее 50 метров.
Стоит отметить, что кратер быстро заполнялся водой, а потому нужно было срочно проверить еще одну гипотезу — есть ли под ним разлом в земной коре?
Как только вода замерзла, в ноябре по ледяным стенам кратера в него опустились альпинисты. Первым был Владимир Пушкарев, профессиональный альпинист, покоривший все вершины мира, сейчас он депутат Госдумы. За ним последовали еще три человека. Георадаром было доказано наличие под дном кратера почти вертикального, видимо, проницаемого канала.
Не менее важным для исследований стал Сеяхинский кратер, образовавшийся в июне 2017 года. Замечу, что во время экспедиций мы основное внимание уделяем наиболее свежим кратерам с имеющимися следами разброса породы. В нашей индексации Сеяхинский имеет номер С11. Образовался он прямо под руслом реки Мюдрияха.
Бугор «зрел» около 4 лет. Его взрыв очень ярко описала одна местная жительница. В тот день она поднялась на его вершину посмотреть издалека на пасущихся оленей. В какой-то момент ей показалось, что земля под ногами «задышала». Женщина испугалась и побежала прочь. Примерно через минуту позади нее раздался страшный взрыв с разлетом породы более чем на 300 метров, она просто чудом не пострадала. Очевидцы из коренного населения рассказали нам потом, что в течение полутора часов после взрыва наблюдали, как выделяющийся газ горел на воде.
— Вода заполнила чашу кратера так быстро?
— Да, кратер глубиной более 50 метров образовался прямо на реке, и она в течение часа затопила его и превратила в озеро. Пламя, по словам наших знакомых ненцев, было размером с чум, то есть приблизительно 4 на 4 метра. Сейчас диаметр образовавшегося в итоге озера составляет больше 100 метров, а глубина, согласно нашим исследованиям, — до 15 метров. За четыре летних экспедиции мы исследовали это озеро вдоль и поперек, изучили при помощи эхолокации и георадиолокации, сделали множество снимков с беспилотника и в итоге получили великолепные трехмерные модели не только кратера, но и нижележащих отложений. Особенно важно отметить, что уже более трех лет из кратера активно выделяется газ.
— Расскажите, чем привлек вас кратер, образовавшийся в этом году?
— Во-первых, расположением. Точного места я вам не скажу из соображения безопасности, разве что обозначу, что находится самый свежий, 17-й по счету, кратер севернее Салехарда в центральной части полуострова Ямал. Недалеко от него расположена инфраструктура нефтегазового промысла. Кстати, самый первый кратер (С1) вообще возник в 3,5 км от газопровода высокого давления, а девятый (С9) — в одном километре от железной дороги. А ведь теоретически мог образоваться и в 50–100 метрах, а мог и под самим газопроводом, что могло бы привести к колоссальной аварии.
Итак, кратер С17... Его обнаружили в июле специалисты «Росцентра», облетая территорию на вертолете. Из-за пандемии коронавируса мы и сами задержались с его исследованием на полтора месяца — пришлось соблюсти все необходимые противоэпидемические меры. В итоге прибыли в тундру в августе. Было принято решение обследовать 35-метровый кратер, быстро заполняемый подземными водами, при помощи беспилотного летального аппарата (БПЛА).
У нас, конечно, уже были к тому времени снимки этого образования из космоса, но они не дают полной картины, — гораздо ценнее сделать прямые снимки стен и дна кратера с расстояния 4–5 метров. Однако дело это непростое — опустить беспилотник на несколько десятков метров под землю. До августа 2020 года наши коллеги потеряли два дорогих аппарата, и мы понимали, что операторам для полетов вглубь земли требуется специальная подготовка.
В итоге нашему молодому сертифицированному специалисту (и по совместительству моему сыну — Игорю Богоявленскому) удалось филигранно опустить БПЛА на половину глубины кратера №17 и сделать там уникальные снимки. Чтобы осуществить этот полет, Игорю пришлось лежать практически на краю пропасти и, вытянув руки, управлять дроном, чтобы не допустить потерю связи с ним. Иначе мы могли бы потерять не только БПЛА, но и все ценные снимки.
— Что же «увидела» камера БПЛА?
— Главное достижение той съемки — каналы, уходящие в разные стороны от кратера. Мы и раньше, в других кратерах, видели некие небольшие углубления в ледовых стенах, но они больше походили на каверны или гроты. Кратеры очень быстро заполнялись водой, и мы теряли возможность изучения этих боковых углублений. А тут впервые сфотографировали каналы, уходящие достаточно далеко в разные стороны. Это первое фото-доказательство. Но не только фото, при специальной обработке ряда фотографий строится трехмерная модель подземного пространства.
— Это пути подхода газа в полость кратера?
— Отчасти, да. Есть у нас еще ряд открытий, но пока мы о них не будем говорить до выхода научной статьи. Дополнительно отмечу, что в связи с особой значимостью открытия кратера С17 ему было присвоено имя «Росцентровский».
— Учитывая образовывавшиеся ранее подобные газовые кратеры, меня терзает сомнение: не являются ли причиной их множественного образования на Ямале именно мероприятия по добыче газа?
- Мы этой темой давно и серьезно занимаемся. На территории Арктики, и не только там, нами обнаружен ряд гигантских техногенных кратеров, связанных с ошибками бурения поисково-разведочных скважин во времена СССР. Такие кратеры есть практически во всех странах, где велась добыча нефти и газа, в том числе в канадской Арктике.
Эти кратеры образуются около аварийной скважины или на относительно небольших расстояниях. Кратеры, о которых мы с Вами говорили (С1, С9 и С17), расположены на больших (многокилометровых) расстояниях от скважин, и поэтому, наиболее вероятно, что они природные. Повторю, что местное население упоминало о выбросах газа, происходивших в Арктике задолго до начала бурения первых скважин.
Из 7 тысяч имеющихся сейчас на Ямале бугров, по мнению ученых, по-настоящему опасными для жизнедеятельности человека могут быть лишь несколько десятков, которые расположены недалеко от нефтегазовых промыслов и мест проживания людей. По словам Богоявленского, следует также продолжать исследования образовавшихся кратеров, поскольку на нескольких из них уже были зафиксированы повторные выбросы. Никто не исключает повторных выбросов из уже вскрытых подземных «бутылок с шампанским». Кстати, по этой причине повторные спуски альпинистов в них пока прекращены.
