69°58′16″ с. ш. 68°22′13″ в. д.HGЯO
Эта статья выставлена на рецензию

Ямальский кратер

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Это старая версия этой страницы, сохранённая Стакист (обсуждение | вклад) в 09:29, 19 октября 2019 (→История образования кратера: стилевые правки). Она может серьёзно отличаться от текущей версии.
Перейти к навигации Перейти к поиску
Ямальский кратер
Сверху: 2015 год, снизу: бугор пучения и образовавшаяся после взрыва воронка
Сверху: 2015 год, снизу: бугор пучения и образовавшаяся после взрыва воронка
Характеристики
Диаметр0,02 км
Типкратер газового выброса 
Наибольшая глубина52 м
Расположение
69°58′16″ с. ш. 68°22′13″ в. д.HGЯO
Страна
Субъект РФЯНАО
РайонЯмальский район
Ямало-Ненецкий автономный округ
Ямало-Ненецкий автономный округ
Красная точка
Ямальский кратер

Ямальский кратер — округлое углубление на земной поверхности диаметром 20 м и глубиной более 50 м, образовавшееся в период с осени 2013 года по весну 2014 года в центральной части полуострова Ямал. Вокруг воронки расположен «бруствер» из выброшенных горных пород. Новообразованная воронка быстро заполнилась водой и уже к осени 2016 года превратилась в озеро[1].

Первоначально выдвигались различные гипотезы его происхождения — от военных испытаний до падения метеорита[2]. Впоследствии в ходе научных исследований большинство учёных пришли к мнению, что кратер образовался в результате так называемого газового выброса — подземного взрыва тающих газогидратов с выбросом на поверхность залегающей выше толщи пород[1].

Географическое положение

Кратер расположен между побережьем Карского моря и долиной реки Морды-Яха, в 30 км к югу от Бованенковского газового месторождения и в 4 км к западу от газопровода «Бованенково — Ухта». Он находится на равнинной территории тундры в бассейне реки Мяронгъяха (притока реки Морды-Яха), рассечённой озёрами и ручьями[3][1]. Невысокие пологие холмы покрыты кустарниками ивы высотой до 1,5 м. В этом районе повсеместно распространена многолетняя мерзлота со среднегодовой температурой до −7 °C и глубиной сезонного протаивания до 1 метра. Материнские породы содержат супеси, глину и торф, а также значительное количество льда, часто сконцентрированного в ледяных линзах[4].

История образования кратера

На архивных снимках из космоса виден бугор на месте формирования воронки. В ходе дендрохронологических исследований сохранившихся кустарников выяснилось, что бугор рос в течение не менее 66 лет[5]. 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[3][5]. Время образования воронки определялось по сериям снимков из космоса различной детализации, но полученные данные оказались неоднозначными: часть исследователей считает, что воронка образовалась в октябре 2013 года[3], тогда как другие полагают наиболее вероятным извержение в период с 21 февраля по 3 апреля 2014 года[6][7].

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[8], а к осени 2016 вода полностью заполнила воронку[1].

Строение

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[3]. По данным анализа геоморфологии, космоснимков[9] и геофизических[10] исследований установлены признаки наличия двух разрывных нарушений с вертикальными и горизонтальными смещениями, на пересечении которых и располагается Ямальский кратер.

Морфология воронки

Верхняя часть кратера 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[3][11].

Вокруг воронки выделяется «бруствер» диаметром 70-72 м, который представляет собой кольцевой навал выброшенных обломков мёрзлых пород высотой до 4,5 м. На момент измерений объём породы в бруствере сократился в 6 раз за счёт таяния высокольдистых пород. Основная масса выброшенных пород сконцентрирована на северной окраине воронки[12]. 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[12][3][13].

Геологическое строение

Практически весь разрез рыхлых отложений, вскрытый воронкой на глубину до 50-60 м, представлен пластовыми льдами и сильнольдистыми песками и супесями[12][4], характерными для отложений III аллювиально-морской террасы, сменяющимися внизу льдистыми морскими глинами с редкой щебёнкой. 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[14][10]. В нижней части стенок воронки отмечается наличие множества каверн и гротов, отождествляемых некоторыми исследователями[13] 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[13].

Первое время стенки кратера в основном представляли собой остатки штокообразного тела газонасыщенных пород, сложенных ячеистыми льдами[15]. Для него была характерна субвертикальная слоистость по краям, сохранившаяся в стенках кратера, и наличие многочисленных пустот 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[13][8], 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[16], в результате чего зона развития ячеистых льдов штока оказалась отделена от вмещающих пород трещиной со смещением и глинками трения[4]. 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[13][16]. К июлю 2015 года остатки штока с субвертикальной слоистостью разрушились при оттаивании и обрушении стенок воронки, обнажив ненарушенный массив пород с субгоризонтальной слоистостью[13].

Научные исследования

Ямальская воронка была обнаружена экипажем Надымского авиаотряда в июле 2014 года[17]. Подобные воронки обнаруживались и ранее, но они не привлекали к себе внимания[18][19]. Однако в этот раз, 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 августа состоялась вторая рекогносцировочная экспедиция[4][20][21].

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[9], 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, проведена радиометрия[10][14]. В начале октября несколько дней сотрудники ИНГГ СО РАН исследовали внутреннее строение воронки, с детальными замерами, геофизическими исследованиями и отбором проб.

Были организованы и другие научные экспедиции. Вторая экспедиция состоялась в ноябре 2014 года. Воронка и прилегающая местность была покрыта сетью профилей георадарных[22], геоэлектрических[23]. Летом 2015 года состоялась четвёртая научная экспедиция РАН[24]. Также в этом году 2015 по данным эхолокации и GPS-съёмки составлена трёхмерная модель дна новообразованного озера на месте Ямальской воронки. 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»). Позднее в эту ГИС были добавлены сведения о 20 тысячах сипов нефти и газа[25][26].

Гипотезы формирования

Уже в первый год научных исследований учёные 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. 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[27]. Некоторые научные сотрудники разрабатывают криовулканическую гипотезу образования кратера.

Гипотеза образования воронки газового выброса

Основная статья: Воронки газового выброса

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[4]. Наличие перекрывающей кровли мощностью около 8 метров[28] из приповерхностных сильнольдистых пород с отрицательной температурой оказывало экранирующий эффект, способствуя длительному накапливанию газогидратов под поверхностью. Под действием нараставших высоких пластовых давлений кровля штока в течение десятков лет деформировалась с образованием крупного бугра. Впоследствии, когда в мерзлой кровле штока началось промерзание деятельного слоя, накопленные пластовые давления превысили давление толщи вышележащих пород. На стадии развития взрыва, вызванного резкой декомпрессией, произошёл сброс пород перекрывающей кровли, и началось лавинообразное дробление насыщенных сжатым газом кавернозных пород штока, последовательно развивающееся от поверхности до горизонта диссоциирующих реликтовых газогидратов в подошве штока. Раздроблённые продукты выброса переоткладываются на прилегающей местности в виде бруствера[13][18]. Подобный механизм описан в условиях подводного рельефа и приводит к образованию покмарков[англ.][4]

На Ямале широкое распространение получили круглые озёра с углублением в центре. Считается, что эти озёра 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 озёра 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[4].

Гипотеза о криовулкане

Схема криовулканизма на Земле

В сентябре 2018 года группа исследователей из МГУ опубликовала статью в журнале Scientific Reports[англ.], в которой утверждается, что Ямальский кратер — первый обнаруженный на Земле криовулкан. 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. Согласно гипотезе учёных, 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, окружённый 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[1].

Примечания

  1. ↑ 1 2 3 4 5 Sergey N. Buldovicz, 2018.
  2. ↑ Воронка на Ямале признана криовулканом — National Geographic Россия. Nat-geo.ru. Дата обращения: 13 февраля 2019.
  3. ↑ 1 2 3 4 5 6 Кизяков А.И., Сонюшкин А.В., Лейбман М.О., Зимин М.В., Хомутов А.В. Геоморфологические условия образования воронки газового выброса и динамика этой формы на Центральном Ямале // Криосфера Земли. — 2015. — Т. XIX, № 2. — С. 15—25. — ISSN 1560-7496.
  4. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Лейбман М.О., Кизяков А.И. Новый природный феномен в зоне вечной мерзлоты // Природа. — 2016. — № 2.
  5. ↑ 1 2 Арефьев С.П., Хомутов А.В., Ермохина К.А., Лейбман М.О. Дендрохронологическая реконструкция процесса формирования газового бугра на месте Ямальской воронки // Криосфера Земли. — 2017. — Т. 21, № 5. — С. 107—119. — ISSN 1560-7496.
  6. ↑ Сизов О.С. Дистанционный анализ последствий поверхностных газопроявлений на севере Западной Сибири // Геоматика. — 2015. — № 1. — С. 53 – 68. — ISSN 2410-6879.
  7. ↑ Gas Blowouts on the Yamal and Gydan Peninsulas. GEO ExPro (24 декабря 2015). Дата обращения: 13 февраля 2019.
  8. ↑ 1 2 Стрелецкая И.Д., Лейбман М.О., Кизяков А.И., Облогов Г.Е., Васильев А.А., Хомутов А.В., Дворников Ю.А. Подземные льды и их роль в формировании воронки газового выброса на полуострове Ямал // Вестник Московского университета. Серия 5 - География. — 2017. — № 2. — С. 91—99.
  9. ↑ 1 2 Кожина Л.Ю., Микляева Е.С., Перлова Е.В., Синицкий А.И., Ткачёва Е.В., Черкасов В.А. Опасные современные проявления криоактивности — основные результаты исследования Ямальского кратера // Научный вестник Ямало-Ненецкого автономного округа. — 2015. — № 2. — С. 19—28.
  10. ↑ 1 2 3 Оленченко В.В., Синицкий А.И., Антонов Е.Ю., Ельцов И.Н., Кушнаренко О.Н., Плотников А.Е., Потапов В.В., Эпов М.И. Результаты геофизических исследований территории геологического новообразования "Ямальский кратер" // Криосфера Земли. — 2015. — Т. XIX, № 4. — С. 94—106.
  11. ↑ Власов А.Н., Хименков А.Н., Волков-Богородский Д.Б., Левин Ю.К. Природные взрывные процессы в криолитозоне // Наука и технологические разработки. — 2017. — Т. 96, № 3. — С. 41—56. — ISSN 2079-5165. — doi:10.21455/std2017.3-4.
  12. ↑ 1 2 3 Перлова Е.В., Микляева Е.С., Ткачёва Е.В., Ухова Ю.А. Ямальский кратер как пример быстроразвивающегося криогенного процесса в условиях потепления климата в Арктике // Научно-технический сборник "Вести газовой науки". — 2017. — № 3 (31). — С. 292—297. — ISSN 2306-8949.
  13. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Хименков А.Н., Станиловская Ю.В., Сергеев Д.О., Власов А.Н., Волков-Богородский Д.Б., Мерзляков В.П., Типенко Г.С. Развитие взрывных процессов в криолитозоне в связи с формированием Ямальского кратера // Арктика и Антарктика. — 2017. — № 4. — С. 13—37. — doi:10.7256/2453-8922.2017.4.25094.
  14. ↑ 1 2 Ельцов И.Н. и др. (2014-11-28). "Бермудский треугольник Ямала". Наука из первых рук. Vol. 59. ISSN 2310-2500.
  15. ↑ Хименков А.Н., Станиловская Ю.В. Феноменологическая модель формирования воронок газового выброса на примере Ямальского кратера // Арктика и Антарктика. — 2018. — 26 октября (№ 03). — С. 1—25. — ISSN 2453-8922. — doi:10.7256/2453-8922.2018.3.27524.
  16. ↑ 1 2 Хименков А.Н., Власов А.Н., Волков-Богородский Д.Б., Сергеев Д.О., Станиловская Ю.В. Флюидодинамические геосистемы в криолитозоне. 2 Часть. Криолитодинамические и криогазодинамические геосистемы // Арктика и Антарктика. — 2018. — 18 июля (№ 2). — С. 48—70. — doi:10.7256/2453-8922.2018.2.26377.
  17. ↑ Елена Кудрявцева. В эпицентре ледяного взрыва // Огонёк. — 2018. — 17 сентября (№ 35). — С. 39.
  18. ↑ 1 2 Богоявленский В.И. Выбросы газа и нефти на суше и акваториях Арктики и Мирового океана // Бурение и нефть. — 2015. — Июнь (№ 6).
  19. ↑ Сизов О.С. Дистанционный анализ последствий поверхностных газопроявлений на севере Западной Сибири // Геоматика. — 2015. — № 1. — С. 53 – 68. — ISSN 2410-6879.
  20. ↑ Татьяна Бучинская (2014-08-26). "Ученые разгадали тайну ямальских «дыр»". Российская газета.
  21. ↑ "Giant hole appears in Siberia: Huge crater emerges in the 'End of the world'". DailyMail. 2014-07-15.
  22. ↑ Волкомирская Л.Б. и др. Исследование воронки на полуострове Ямал 10 ноября 2014г георадарами ГРОТ 12 и ГРОТ 12н // Научный вестник Ямало-Ненецкого автономного округа. — Салехард, 2015. — № 2. — С. 81—89.
  23. ↑ Первухина Е.А. Геоэлектрическое строение участка образования воронки газового выброса на полуострове Ямал по данным электротомографии // Материалы 54-й международной научной студенческой конференции МНСК-2016: Геология. — Новосибирск, 2016. — С. 54.
  24. ↑ Завершилась четвёртая экспедиция к ямальской воронке. Новости сибирской науки (13 июля 2015). Дата обращения: 2 февраля 2019.
  25. ↑ Богоявленский В.И., Богоявленский И.В., Никонов Р.А. Результаты аэрокосмических и экспедиционных исследований крупных выбросов газа на Ямале в районе Бованенковского месторождения // Арктика: экология и экономика. — 2017. — № 3 (27). — doi:10.25283/2223-4594-2017-3-4-17.
  26. ↑ Богоявленский В.И., Мажаров А.В., Богоявленский И.В. Выбросы газа из криолитозоны полуострова Ямал. Предварительные результаты экспедиции 8 июля 2015 г. // Бурение и нефть. — 2015. — Июль-август (№ 7).
  27. ↑ Сибирские учёные: природа Ямальского кратера дискуссионна. Новости сибирской науки (17 декабря 2018). Дата обращения: 2 февраля 2019.
  28. ↑ Богоявленский В.И., Гарагаш И.А. Обоснование процесса образования кратеров газового выброса в Арктике математическим моделированием // Арктика: экология и экономика. — 2015. — № 3 (19). — С. 12—17.

Литература


Источник — https://ru.wikipedia.org/ruwiki/w/index.php?title=Ямальский_кратер&oldid=102810634