Геолог Богоявленский рассказал, в чём опасность подземного льда

Насколько карстовые подземные пустоты опасны для человека; кто виноват в их появлении; почему гигантские захороненные массивы льда опаснее вечной мерзлоты; почему воспламеняется газ, который выбрасывается из провалов, рассказал доктор технических наук, член-корреспондент РАН и замдиректора по научной работе Института проблем нефти и газа Василий Богоявленский.

Фото: Flickr by Jason Auch, CC BY 2.0

— Василий Игоревич, в мире активно обсуждают серьёзную геологическую проблему — проседание земли. В почве образуются пустоты, которые иногда заполняются водой. Проседание земли грозит обрушением различных строений. Что влияет на этот процесс?

— Проблема проседания (а ещё хуже — провалов) земли очень давняя. Она, в частности, связана с карстовыми явлениями, которые широко распространены на всей планете. К сожалению, иногда это приводит к жертвам: когда люди спят, а дом разрушается. Но обычно эти явления можно предвидеть, в том числе в регионах с карстующимися породами.

В некоторых случаях образуется не только провал и кратер, но происходит выброс газа, как правило, метана. Метан, к сожалению, может воспламеняться. Это связано с электризацией пространства, электростатическим разрядом — мы к такому выводу пришли не так давно, так что это достаточно новая информация.

Страшные явления провалов мы начали исследовать в 2014 году. На полуострове Ямал и сопредельных территориях в Арктике были обнаружены гигантские кратеры. Туда хоть на вертолёте можно залететь.

Известняки — это карстующиеся породы. Они представляют большую проблему. Но песчаники, особенно рыхлые, как правило, обводнены. Города часто используют эту воду для своих нужд, выкачивают её. Происходит то же самое, что и с нефтяными месторождениями:

• снижение давления,
• уплотнение резервуара,
• проседание.

Но эти проседания относительно медленные. А карстовые явления более опасны, там могут быть мгновенные провалы на большие глубины.

— Вечная мерзлота сейчас тает. Значит, тенденция провалов грунта будет нарастать?

— Убывать она точно не будет. Такие провалы в Арктике происходили и раньше. Коренное население, с которым мы постоянно общаемся, нам сообщает, что нередко происходит выброс и воспламенение газа. У них в легендах это передаётся и уходит на сто и больше лет назад. Добыча углеводородов и изменение экосистемы могут способствовать учащению таких явлений.

Природа этого явления понятна: в некоторых зонах происходит вытаивание подземных льдов. Не все знают, что существует не только вечная мерзлота, а ещё и погребённые большие массивы льда. Их площадь около 10 квадратных километров, высота более 55 метров.

— Получается, когда-то земля накрыла ледник, и он в замороженном состоянии сохраняется под этим земляным пластом. А сейчас начинает таять?

— Да. Важно, что погребённых массивов льда очень много. В отдельных зонах подземный тепловой поток протапливает этот лёд. Плюс там существуют пластовые воды, которые очень сильно газонасыщены. Газ выделяется и заполняет эту полость. Это называется "термокарст" — пещера, заполненная газом.

Дальше возникают газодинамические процессы, которые приводят к пучению. В данном случае не криогенному пучению, а газодинамическому пучению почвы. Возникают бугры пучения. Потом наступает предел упруго-прочностных свойств, бугор разрывается, из него вырываются газ и куски мёрзлой породы. Они могут взлетать на высоту до километра.

В 2019 году мы зафиксировали случай, когда лёд толщиной полтора метра был разбит и глыбы льда размером с большой джип летели по воздуху. Важно, что в четырёх случаях были очевидцы из коренного населения и во всех случаях выходящий газ самовоспламенялся.

Хотя и в легендах у ненцев есть воспоминания, как из озера вдруг поднималось пламя.

Мы с 2014 года провели 15 экспедиций на Ямале, в этом году будут очередные экспедиции. Очень рады, что нас поддерживают правительство ЯНАО, "Газпром" и "Новатэк", а сейчас с "Роснефтью" наладился контакт. Они понимают эти угрозы и важность наших научных исследований.

— Насколько опасно находиться в таких зонах?

— В первую очередь угроза существует для промыслов, которые сейчас строятся. В 2017 году чуть не погибла женщина из коренного населения — ненцев. Она каждое утро поднималась на бугор и наблюдала, где пасутся олени. В какой-то момент она почувствовала движение этого бугра, сотрясения почвы. Она испугалась, побежала, и вслед раздался взрыв.

Но всё-таки эти события происходят главным образом в безлюдных местах. Проблема в том, что нефтегазовые промыслы теперь уже захватывают и безлюдные места. На этих объектах существует угрозы:

• для персонала,
• инфраструктуры.

Мы исследуем эти опасные явления, пытаемся их купировать, снизить риск от них.

Смотрите видеоверсию интервью