11.3. О цвете первичных микрокристаллов газогидратов

Обычно исследователи получают гидрат белого цвета или прозрачные монокристал­лы достаточно крупного размера. Гидрат белого цвета - это масса массивных микрокристаллов или колонии вискерных крис­таллов, как правило полученных при боль­шом переохлаждении. Монокристаллы обыч­но прозрачны. Такие кристаллы растут при малом переохлаждении в статических ус­ловиях. Однако нами впервые получены наряду с прозрачными кристаллы газогидрата черного цвета.

В природных условиях широко распро­странены монокристаллы различного цве­та, что обычно обусловлено присутстви­ем примесей других минералов. Гидраты, содержащиеся в кернах, отобранных из газогидратных залежей, иногда имеют жел­товатый или даже бурый цвет, что вызвано присутствием различных сорбированных включений из пластовых флюидов. Цвет гидрата может указывать на наличие не­фтяных залежей под газогидратными.

При образовании вторичного гидрата наиболее распространены микрокристал­лы в форме тонких 3-гранных пластин, которые, развиваясь, трансформируются в 6-гранники и далее в 4-8-гранные пира­миды. Трехгранные пластины в начальный период формирования обычно имеют чер­ный цвет. При этом в исходных компонен­тах (вода и газ) отсутствуют какие-либо примеси. Черный цвет - результат транс­формации света при прохождении через кристаллические структуры решеток гид­рата. Цвет кристаллов как в проходящем, так и в отраженном свете не изменяется.

И газ, и вода являются прозрачными для электромагнитных волн в интервале частот видимого света (390-760 нм). Фор­мирующиеся первичные стабильные 3-гранные кристаллы толщиной до 275 нм имеют черный цвет. Со временем при пе­рестройке кристаллов они становятся про­зрачными. Этот феномен достаточно про­сто объясняется законами оптики. Изве­стно, что световой луч, проходи через прозрачный слой любого твердого веще­ства, на границе сред частично отража­ется от его поверхности, а частично пре­ломляясь, проходит через слой пленки и вновь, отражаясь от нижней поверхнос­ти, проходит через пленку и, преломив­шись на границе фаз, отражается в ис­ходную среду под углом, равным входя­щему. При этом, в зависимости от длины волны и толщины кристалла, когерент­ные лучи либо усиливаются, либо унич­тожаются. При толщине пластины рав­ной 1/2 длины световой волны амплиту­ды колебаний входящих и выходящих (ко­герентных) световых волн накладывает­ся одна на другую и самоуничтожаются (т. е цвет кристаллов становится чер­ным). Это свойство света позволяет оце­нить размер первичных гидратных моно­кристаллов, а также критический размер ядер кристаллизации без использования специального оборудования.

При указанной интерпретации цвета кристаллов остается без ответа факт вы­деления газа из микрокристаллов при из­менении их цвета. Изменение цвета крис­талла связано с измене­нием структуры, а следовательно, и тол­щины пластин монокристаллов. Уменьше­ние толщины кристаллов, уплотнение ячеек сопровождаются высвобождением клатрированных молекул газа, что и наблюдает­ся при изменении цвета кристаллов. Оценки показали, что при изменении цвета крис­талла происходит уплотнение структуры с выделением примерно 10 % клатрированного газа. Данный феномен требует до­полнительных исследований с привлече­нием теории и современных инструмен­тов измерений.