Итоги № 12 (2012)

Вышибло пробки / Парадокс

Вышибло пробки

/ Парадокс

Новосибирский ученый раскрыл загадку возникновения удивительного Патомского кратера

В 2005 году «Итоги» совместно с сибирскими геологами пытались раскрыть тайну появления Патомского кратера на границе Иркутской области с Якутией. Он был открыт еще в 1949 году геологом Вадимом Колпаковым и позже классифицирован как «кольцевая структура центрального типа». Считается, что этот природный объект является уникальным для нашей планеты, и потому его часто называют Патомским феноменом. Каких только предположений о появлении гигантского земляного конуса с диаметром около 160 метров и с четко выраженным вторым конусом диаметром около 40 метров мы тогда не услышали. Высказывались самые разные гипотезы: о вулканическом, о метеоритном происхождении кратера, о том, что 220 тысяч кубометров породы весом более миллиона тонн выдавила замерзшая вода и даже что кратер образован неким инопланетным болидом. Во время той экспедиции исследователям так и не удалось подтвердить ни одну из гипотез. В каждой что-то да не вязалось. Мы решили, что все домыслы рассеют только дальнейшие исследования и время. Но в данном случае, похоже, ждать долго не пришлось. Феномену Патомского кратера, кажется, нашлось интересное и довольно-таки правдоподобное объяснение. Свою гипотезу выдвинул заведующий лабораторией механики сыпучих сред Института горного дела Сибирского отделения РАН доктор технических наук Станислав Стажевский. Изучив все полученные ранее данные о структуре загадочного объекта, его геофизических свойствах, химическом составе, динамике изменений, исследователь предположил, что Патомский кратер образовался в результате одного из наиболее активных геологических процессов на Земле — водородной дегазации.

Рана на теле Земли

Патомский кратер представляет собой насыпной с крутыми откосами усеченный конус. Образован он порядка 300 лет тому назад на заросшем хвойным лесом горном склоне. Вершина кратера обрамлена кольцевым валом и имеет центральную куполообразную горку. Вал непостоянен по высоте и разделен надвое глубоким рвом. Сложена загадочная кольцевая структура различными горными породами, присутствуют в ней песчаники, сланцы, но в основном известняк. В целом — и это очень важно — кратер состоит из сыпучих пород. Ранее геофизическими и геохимическими исследованиями под новообразованием была обнаружена область, напоминающая цилиндр или эллипсоид диаметром 35—40 метров и уходящая на глубину 700 метров. Кроме того, она обладает повышенной электропроводностью, а породы, слагающие ее, богаты стронцием, метаном, в них присутствуют также окисленные флюиды — вода и углекислота, и газы — водород и окись углерода. Этих особенностей, как полагает ученый, достаточно, чтобы однозначно определиться с моделью образования кратера. Он считает, что Патомская кольцевая структура — специфичный результат таких пока еще недостаточно изученных явлений, как дефлюидизация и дегазация, происходящие на нашей планете уже миллионы и миллионы лет.

Формирование кратера — процесс длительный и непрерывный. Для удобства ученый представил его в виде четырех стадий. На первой из них, очевидно, весьма продолжительной, в геологическом пространстве будущей природной аномалии происходил эффект так называемого трубообразования. В результате процессов, происходивших в мантии, в склоне сопки Патомского нагорья сформировалась труба, или канал, диаметром около 40 метров. В какой-то момент в ней произошло повышение давления. А далее идет второй этап в формировании кольцевой структуры. В трубе возникает скачкообразный рост флюидного давления порядка нескольких десятков мегапаскалей. Речь идет о взрыве газа. Под его действием породы, оказавшиеся в канале над эпицентром взрыва, фактически спрессовались в пробку. Она заткнула канал выхода флюидов, и там создалось гигантское давление, которое и вытолкнуло пробку на земную поверхность. Так на склоне сопки возник конический навал.

Что же происходило на третьем этапе? Раздробленная горная порода обрушилась в пустую, разгруженную от избыточного давления часть канала. Таким образом коническая насыпь трансформировалась в кольцевую структуру.

Ну, и четвертый этап исследователь обозначает как финальный. Он является своеобразным «залечиванием раны», появившейся в земной коре. Этот этап очень растянут по времени. Он происходит сейчас: кратер медленно осыпается.

Таким образом, как полагает исследователь, Патомская кольцевая структура представляет собой не что иное, как результат постепенного выхода газов из глубин Земли.

Взрывная природа

Многие отечественные и зарубежные исследователи ранее заявляли, что одним из самых значимых процессов на планете является ее водородная дегазация. Что имеется в виду и какое отношение это имеет к Патомскому кратеру?

Водород представляет собой наиболее подвижную составляющую флюидов и отличается от других химических элементов очень высокой проникающей способностью. На базе водорода и углерода в недрах планеты возникают соединения с кислородом, серой, хлором, фтором, азотом. Водородные флюиды, поднимаясь из глубин к поверхности, превращаются в водные и углекисло-водные. Так, вероятно, и было в случае с Патомским кратером. Немаловажно, что скорость взаимодействия водорода и кислорода под землей при образовании воды сильно зависит от температуры. Когда она приблизительно равна 700 градусам, процесс протекает фактически одновременно со взрывом. Кроме того, при нагревании водород энергично реагирует с серой, с углеродом. Так под землей образуется метан, который при соединении с воздухом, как известно, представляет взрывоопасную смесь. При наличии замкнутого объема, то есть глубоко под землей, развивается давление силой в 1 мегапаскаль. Таким образом, отмечает ученый, водородная дегазация Земли является потенциально взрывоопасной.

В границах Патомского кратера есть признаки наличия и водорода, и метана, и сероводорода. Это явно указывает на то, что породы, из которых составлена кольцевая структура, были частью мантии. Из этого, как полагает ученый, следует, что аномальная область, обнаруженная под кратером геофизическими методами, в действительности распространяется на глубину гораздо большую, чем 700 метров. Это доказывает, что возникновение подземной «трубы» открыло глубинным флюидам путь для их подъема сквозь земную кору к поверхности. Результатом встречи взрывоопасной смеси с атмосферным воздухом и стал взрыв. В случае с Патомским кратером, скорее всего, такой гремучей смесью стала воздушно-метановая.

Далее — везде

Эта версия, безусловно, интересна для ученых, но что это открытие несет человечеству? Дело в том, что исследователь, подробно описавший механизм рождения Патомского кратера, утверждает: его открытие дает ключ к объяснению механизма появления и других подобных объектов. Среди них рождение вулкана Мон-Пеле на острове Мартиника в 1902 году, появление знаменитого мексиканского вулкана Парикутин 20 февраля 1943 года и совсем свежий случай — образование 12 апреля 1991 года гигантской воронки в районе села Сасово Рязанской области. Все они, по словам исследователя, имеют одну и ту же природу, а именно являются следствием процессов естественной дегазации Земли. Более того, они появились нежданно-негаданно или в зонах с невысокой вулканической активностью, или там, где о вулканах вообще никогда не слышали, например, на той же Рязанщине.

Получается, что подобное может произойти в любой точке планеты, в том числе под атомными реакторами, хранилищами химических и биологических отходов или же просто под многоэтажным жилым домом. Стоит, видимо, надеяться, что гипотеза Стажевского окажется верной и он или другие исследователи возьмут ее на вооружение, чтобы заранее определять места, где может возникнуть такое вот чудо природы.