2. Геология месторождений природных газогидратов

Газовые гидраты природных газов могут образовываться под дном глубоких озер, морей и океанов, в осадочных отложениях материков и островов при определенном сочетании термобарических и геохимических условий. На равновесные условия гидратообразования в пористых средах, помимо состава газа-гидратообразователя, дополнительно влияет ряд фак­торов: минералогический, гранулометрический и микроагрегатный состав грунтов, их влажность и плотность, минерализация перового раствора, на­личие глинистых частиц и органических примесей.

Обычно интервал распространения в разрезе земной коры термодина­мических условий гидратообразования различных природных газов называ­ется зоной стабильности гидратов (ЗСГ). Иногда под этим термином пони­маются несколько разные интервалы в зависимости от набора параметров среды, где может иметь место гидратообразование. Под термином “зона стабильности газогидратов” (ЗСГ) целесообразно пони­мать “часть литосферы и гидросферы Земли, термобарический и геохимиче­ский режим которой соответствует условиям устойчивого существования гидратов природных газов определенного состава” (рис. 2.1, 2.2).

На континентах области распространения ЗСГ большинства природ­ных газов тесно связаны с областями распространения многолетне мерз­лых пород и ледников, а также с зонами низких или отрицательных гео­термических градиентов. Это связано с тем, что лишь при длительном и глубоком охлаждении литосферы возникают необходимые предпосылки для формирования в разрезах пород условий гидратообразования. При этом мощность ЗСГ пропорциональна мощности криолитозоны – чем глубже залегает нулевая изотерма, тем больше мощность ЗСГ (рис. 2.1).

В последнее время в связи с появлением новых данных о реликто­вых газогидратах в многолетнемерзлых отложениях, залегающих сущест­венно выше кровли современной ЗСГ, появилась необходимость введения нового термина – “зона метастабильности газогидратов” (ЗМГ). Под ЗМГ следует понимать часть разреза многолетнемерзлых пород выше кровли зоны стабильности гидратов, в которой температурный режим по­род соответствует условиям существования эффекта самоконсервации га­зовых гидратов при отрицательных температурах (рис. 2.1), то есть ЗМГ представляет собой некую геологическую область, часть многолетнемерзлого разреза, где газовые гидраты не могут образовываться, но могут су­ществовать в законсервированном состоянии геологически длительное время при условии сохранения льда в разрезе. Соответственно, в разрезе сплошность ЗМГ прерывается таликовыми зонами и криопэгами – участ­ками, где, несмотря на отрицательные температуры, породы находятся в “безледном” охлажденном состоянии.

Использование данных экспериментального моделирования условий существования гидратов метана в дисперсных породах (а не в системе “вода-газ”, как показано на рис. 2.1), смещает вниз по разрезу кровлю и под­нимает подошву ЗСГ. Смещение условий существования гидратов в область более высоких давлений и низких температур будет определяться факторами, отличающими дисперсные системы от условий свободного объема: составом, строением и свойствами вмещающих пород.

Рис. 2.1. Графоаналитический метод выделения зоны стабильности газовых гидратов и зоны метастабильности газовых гидратов в континентальных условиях

1 - кривая равновесных условий гидратообразования метана, 2 - распределение температур по разрезу.

В субаквальных условиях (рис. 2.2) ведущую роль в изменении мощ­ности ЗСГ будет играть не температура, как для континентальной ЗСГ, а давление, создаваемое столбом воды. Это связано с тем, что в морях и океанах температура на глубинах 400-600 м, где распространены ЗСГ большинства природных газов, приблизительно постоянна и редко пре­вышает 5-6°С. Таким образом, в субаквальных условиях наблюдается закономерность изменения мощности ЗСГ, аналогичная высотной поясно­сти на суше, которую здесь можно назвать глубинной поясностью, так как мощность ЗСГ увеличивается в соответствии с увеличением глубины во­доема – от шельфовых областей к абиссальным глубинам океана.

Рис. 2.2. Графоаналитический метод выделения зоны стабильности газовых гидратов в субаквальных условиях

1 - кривая равновесных условий гидратообразования метана; 2 - распределение температур по разрезу.