Газовые гидраты мирового океана реферат

Обновлено: 07.07.2024

Актуальность газогидратной тематики обусловлена тем, что в настоящее время потребление всех видов ресурсов (в том числе и энергетических) растет экспоненциально (табл. 1).

The topicality of the gas hydrate theme is based on the current exponential growth of the consumption of all types of resources (including power resources)

По имеющимся прогнозам (табл. 2), несмотря на все продолжающееся развитие исследований по эффективному использованию альтернативных источников энергии (солнечной, ветровой, приливной и геотермальной), углеводородные виды топлива по-прежнему сохранят и, в обозримом будущем, даже существенно увеличат свою и так значительную роль в энергетическом балансе человечества.

Современный мировой энергетический рынок характеризуется следующими показателями.

Разведанные запасы по состоянию на конец 2008 г. составляли: нефть – 169 млрд тонн, газ – 177 трлн м 3 , уголь – 848 млрд тонн. При этом общее содержание метана в газогидратных залежах на два порядка превышает его суммарный объем в традиционных извлекаемых запасах, оцениваемых в 250 трлн м 3 (рис. 1). Иначе говоря, гидраты могут содержать 10 трлн тонн углерода, т. е. в два раза больше, чем вместе взятые мировые запасы угля, нефти и обычного природного газа.

Общемировое производство нефти в 2007 г. составило 3906 млн тонн, продуктов нефтепереработки – 3762 млн тонн, угля – 3136 млн тонн н.э., газа – 2940 млрд м 3 . При этом энергопотребление (primary energy) в мире равнялось 11 099 млн тонн н.э.: включая 3953 млн тонн нефти, 3178 млн тонн н.э. угля, 2922 млрд м 3 (2638 млн тонн н.э.) газа, 709 млн тонн н.э. гидроэнергии и 622 млн тонн н.э. атомной энергии.

Что касается прогноза мирового потребления энергии на 2020 г., то согласно оценкам Международного энергетического агентства (МЭА), ее совокупное потребление составит 13 300 – 14 400 млн тонн н.э.: нефти – 4600 – 5100 млн тонн н.э., газа – 3600 – 3800 млрд м 3 (3250 – 3450 млн тонн н.э.), угля – 2700 – 3200 млн тонн н.э., атомной энергии – 780 – 820 млн тонн н.э. и гидроэнергии – 320 млн тонн н.э.

Одной из основных проблем современной энергетики является неизбежное сокращение в средне- и долгосрочной перспективе запасов основных традиционных ее источников получения (в первую очередь нефти и газа).

При этом продуктивность разрабатываемых месторождений углеводородов неуклонно снижается, новые крупные месторождения открываются все реже, а использование угля наносит существенный ущерб окружающей среде.

Поэтому и приходится разрабатывать труднодоступные залежи нефти и газа в суровых природно-климатических условиях, на больших глубинах и, кроме того, обращаться к неконвенциональным углеводородам (нефтяные пески и горючие сланцы). Все это, значительно увеличивая стоимость получаемой энергии, так и не решает окончательно существующую проблему.

В связи с имеющейся ограниченностью и невосполнимостью традиционных ресурсов природного (горючего) газа, а также с растущим в XXI в. спросом на этот энергоноситель, человечество вынуждено обратить внимание на его значительные ресурсы, заключенные в нетрадиционных источниках, и прежде всего природных газовых гидратах.

Согласно современным геологическим данным, в донных осадках морей и океанов в виде твердых газогидратных отложений находятся огромные запасы углеводородного газа. Так, потенциальные запасы метана в газогидратах оцениваются величиной 2x1016 м 3 .

Однако газовые гидраты являются единственным все еще не разрабатываемым источником природного газа на Земле, который может составить реальную конкуренцию традиционным углеводородам: в силу наличия огромных ресурсов, широкого распространения на планете, неглубокого залегания и весьма концентрированного состояния (1 м 3 природного метан-гидрата содержит около 164 м 3 метана в газовой фазе и 0,87 м 3 воды).

В 1974 г. советские ученые Б.П. Жижченко и А.Г. Ефремова, проводя натурные исследования дна Черного моря, обнаружили образцы газогидратов (в сильно выделяющих газ поднятых колонках донных осадков наблюдали мелкие кристаллы, напоминавшие иней). В этот период такие образования еще не связывали с газогидратами.

В последующем газогидраты были найдены в Атлантическом и Тихом океане, в Охотском и Каспийском морях, на Байкале и т. д.

Эти, хотя зачастую разрозненные и не всегда планомерные, исследования ученых различных стран в прилегающих акваториях (Атлантический и Тихий океан, Черное, Каспийское, Охотское, Баренцовое и Северное море, Мексиканский залив и т. д.), проведенные в последние два десятилетия, позволили сделать обоснованный вывод о практически повсеместном наличии крупных скоплений аквальных залежей газогидратов, из которых можно будет извлечь в промышленных масштабах метан.

В частности, по прогнозным оценкам российских ученых Г.Д. Гинзбурга (1994 г.) и В.А. Соловьева (2002 г.), общее количество метана в аквальных залежах газогидратов оценивается в 2х1010 м 3 , т. е. его объемы на порядки превышают запасы углеводородов в традиционных месторождениях.

К настоящему времени установлено, что около 98% залежей газогидратов являются аквамаринными и сосредоточены на шельфе и континентальном склоне Мирового океана (у побережий Северной, Центральной и Южной Америки, Северной Азии, Норвегии, Японии и Африки, а также в Каспийском и Черном морях), на глубинах воды более 200 – 700 м, и только всего 2% – в приполярных частях материков (рис. 2). Сегодня установлено свыше 220 залежей газогидратов.

Самые крупные из (залежей) месторождений газогидратов:

а. Глубоководные залежи:

1. Глубоководная впадина близ побережья Коста-Рики — одно из крупнейших месторождений в мире. Правда, метановый лед на дне Тихого океана плотно спаян с вулканическим пеплом. Глубина залегания — 3100 – 3400 м.

2. Центральноамериканский глубоководный желоб (Гватемала). Тихий океан. Глубина залегания гидратов — 2100 – 2700 м.

3. Мексиканский район центральноамериканского глубоководного желоба. Тихий океан. Здесь сразу три месторождения: Mexico-1 (глубина — 1950 м), Mexico-2 (3100 м) и Mexico-3 (2200 м).

5. Тихоокеанская впадина, Орегон (США). Тихий океан. Глубина залегания — 2400 м.

6. Шельф Сахалина, Охотское море (Россия). В районе восточного побережья острова — в глубинных разломах — сосредоточены самые большие разведанные запасы газогидратов — более 50 месторождений.

7. Курильская гряда, Охотское море (Россия). Здесь были проведены первые в СССР поиски гидратосодержащих отложений. К настоящему времени ресурсы газогидратов в этом районе Охотского моря оцениваются в 87 трлн м 3 . Глубина залегания — 3500 м.

8. Побережье Японии. В Стране восходящего солнца газогидратами начали заниматься в 1995 г., когда была принята национальная программа по исследованию и освоению этих месторождений. К 2004 г. геофизики у побережья Японских островов нашли более 18 месторождений.

Желоб Нанкай в Японском море — одно из самых первых разведанных месторождений газогидратов в мире, расположено на глубине свыше 600 м. Здесь, во впадине Нанкай (находящейся всего в 60 км от берегов Японии параллельно японскому архипелагу с глубиной моря в районе работы судна, равной 950 м), между полуостровом Кий и Сикоку (рис. 3), с 1995 г. по 2000 г. были проведены фундаментальные исследования по поиску гидрата метана.

Рис. 3. Зона аквальных залежей метана около Японского архипелага

Проведенные ультразвуковые исследования показали, что под морем вокруг Японии прогнозируемые запасы метана в гидратах могут составлять от 4 до 20 трлн м 3 . Промышленную разработку месторождения предполагается начать в 2017 г.

9. Глубоководная Перуанская впадина, Тихий океан. Здесь газогидраты расположены на глубине свыше 6000 м, протяженность месторождения превышает 1500 км.

б. Шельфовые залежи:

1 — Мексиканский залив, побережье штатов Техас и Луизиана (США). Атлантический океан. Разведаны запасы газогидратов в нефтеносных районах Грин-каньон, Миссисипском подводном каньоне (именно здесь произошла утечка нефти с буровой платформы Deepwater Horizon) и национальном парке Флауэр Гарден Бэнкс — это уникальная цепочка рифов.

2. Наиболее известная аквальная газогидратная залежь расположена в районе Блейк Ридж к востоку от морской границы США, в зоне океанической гряды Блейка, у Атлантического побережья США. Здесь в виде единого протяженного поля на глубине 1,5 – 3,5 км залегает около 30 трлн м 3 метана. Глубина залегания — 400 м, мощность гидратоносного слоя — 200 м.

3. Грязевой подводный вулкан Хакон Мосби (Норвегия). Северный Ледовитый океан. Газогидраты, обнаруженные еще в 1990 г., залегают на глубине 250 – 1000 м.

4. Шельф дельты Нигера (Нигерия) в Атлантическом океане — самый богатый нефтью регион в Африке. Его еще называют страной нефтяных рек.

в. Континентальные залежи:

1. На дне Черного моря есть около 15 месторождений газогидратов. Прогнозируемый объем — 20 – 25 трлн м 3 . Более точный расчет выполнен для двух наиболее перспективных участков – Центрального и Восточного (рис. 4), площадь которых составляет, соответственно, 60,6 и 48,5 тыс. км 2 .

Рис. 4. Карта перспектив газоносности зоны гидратообразования черноморской впадины: Зоны: 1 – высокоперспективные, 2 – перспективные, 3 – малоперспективные, 4 – бесперспективные

Ресурсы метана в аквальных залежах газогидратов только акваториях, прилегающих к Крыму, оцениваются в 20 – 25 трлн м 3 . Общее количество метана во всем Черном море шельфа СССР, по оценкам экспедиций МинГео АН СССР и Минвузов СССР (1988 – 1989 гг.) по результатам разбуривания и подъема образцов грунта морского дна более чем в 400 кернах, – не менее 100 трлн м 3 .

Основная масса газогидратов в Черноморском регионе приходится на Украину и Румынию, в меньшем объеме – на Турцию, Болгарию и Россию, месторождения есть в Абхазии, Казахстане.

2. Каспийское море – здесь месторождения газогидратов обнаружены на наименьшей глубине в 300 – 480 м.

4. Подводные горы Анаксимандра, Средиземное море. Газовые гидраты залегают на глубине 0,3 – 1,5 км. Как установили ученые, залежи напоминают слоеный пирог из гидратов и осадков пепла вулканического происхождения, что затрудняет разработку месторождения.

5. Побережье района Кула (Турция), Средиземное море. Здесь газогидраты формируются при участии многочисленных грязевых вулканов.

г. Арктические залежи:

1. Район у дельты Маккензи (Канада), Северный Ледовитый океан. Самое северное из всех разведанных месторождений. Объем газогидратов уточняется.

Газогидратные месторождения в России распространены на северо-западе ее европейской части, а также в Сибири и на Дальнем Востоке – на площади 2,4 млн км 2 . Зоны гидратообразования в морях, омывающих территорию Россию, распространены на площади 3 – 3,5 млн км 2 .

При оценке ресурсов метана в гидратосодержащих осадках Охотского моря площадь протяженности гидратосодержащей зоны оценивается в 100 тыс. км 2 , а ее мощность – в среднем в 200 м. Согласно формуле Д. Лаберга, запасы метана (при коэффициенте содержания 0,1) составляют более 2x1012 м 3 .

Установлено, что основная часть гидратов сосредоточена на материковых окраинах, где глубина вод составляет примерно 500 м. В этих районах вода выносит органический материал и содержит питательные вещества для бактерий, в результате жизнедеятельности которых выделяется метан.

Комментарии посетителей сайта

Автор, вы читаете то, что пишите?
. "В частности, по прогнозным оценкам российских ученых Г.Д. Гинзбурга (1994 г.) и В.А. Соловьева (2002 г.), общее количество метана в аквальных залежах газогидратов оценивается в 2х1010 м3, т. е. его объемы на порядки превышают запасы углеводородов в традиционных месторождениях.".
2х1010 м3 - 20 млрд. м3 - вы это серьезно?! Хоть не позорьте уважаемых ученых ссылками на них в своих опусах!
ЗЫ. А с каких пор залежи газогдратов в акваториях Черного, Каспийского и т.д. морей, а также оз. Байкал относятся к континентальному типу?

По способу происхождения их делят на технические и природные. Технические газовые гидраты, обычно возникают в местах добычи природного газа – в стволах скважин, трубопроводах, призабойных зонах и так далее. Это не очень хорошо для технологических процессов, поскольку образование гидратов, в, скажем, трубопроводе, может привести к его закупориванию, и как следствие, аварии. В то же время, они могут использоваться для разных технических нужд, вроде опреснения морской воды, очистки и разделения газа, его хранения в больших объемах и других операций. Природные газовые гидраты образуются вне технических объектов, в местах с низкими температурами и одновременно высоким давлением – в зонах вечной мерзлоты, в озерах, морях и океанах, на глубине от 300 до 1500 метров.

Более подробно про это можно прочитать здесь.

Кристаллы газовых гидратов состоят из молекул газа, впаянных в каркас из молекул воды. Фото: О. Хлыстов, Наука из первых рук

Залежи газовых гидратов огромны. Как отмечает доктор геолого-минералогических наук, профессор Владимир Якушев:

Как источник минеральных ресурсов они очень перспективны, поскольку по своему объему превышают запасы других полезных ископаемых. С одной стороны, из одного кубометра гидрата можно добыть более 160 куб. м метана. С другой, в них можно хранить парниковые выбросы.

Первые пробы

Сейчас на них обратили внимание те страны, у которых нет серьезных запасов углеводородов. До конца 2000-х годов все они проводили исследования в этой области и только потом приступили к практическим шагам.

Следом за Канадой и Японией двинулись Южная Корея и Китай. В 2018 году Южная Корея приступила к разработке залежей ПГГ в Японском море, в 135 км к северо-востоку от порта Пхохан. В мае 2017 года китайский государственный телеканал CCTV сообщил, что в течение 10 дней в Южно-Китайском море китайские газовики добыли из отложений гидрата 120 тыс. м3 метана. А в первом квартале 2020 года они добыли уже в 3 раза больше - 861,4 тыс. кубометров газа. По оценкам специалистов из КНР, запасы газовых гидратов в Китае оцениваются в 80 млрд тонн.

Испытание добычи гидрата метана на шельфе у побережья Японии. Фото: Research Consortium for Methane Hydrate Resources in Japan

Индия создала свою национальную исследовательскую программу по газогидратам в середине 1990-х годов. Главным объектом ее исследований является месторождение Кришна-Годавари в Бенгальском заливе. Своя программа по ПГГ есть и у США. Там уже известно о газогидратных ресурсах, найденных недалеко от юго-западного побережья США, по оценкам специалистов, с их помощью может быть удовлетворена 100-летняя потребность страны в газе. Наблюдается интерес к ним и в Турции: сейчас Анкара ведет геологоразведочные работы к югу от острова Кастеллоризо, где обнаружено одно из крупнейших месторождений ПГГ в Восточном Средиземноморье.

На сегодняшний день обнаружено уже более 220 месторождений газогидратов: вблизи берегов США, Канады, Коста-Рики, Гватемалы, Мексики, Японии, Южной Кореи, Индии и Китая, а также в Средиземном, Черном, Каспийском, Южно-Китайском морях. Специалисты предполагают, что скопления ПГГ есть в Аравийском море, вблизи западного побережья Африки, у берегов Перу и Бангладеш.

Но пока их добыча идет в сравнительно небольших масштабах, главным образом из-за постоянно возникающих, не до конца решенных проблем. Так, китайцы были вынуждены бурить скважины на очень большой глубине, а это оказалось не только неудобно, но и пришлось использовать очень дорогие технологии. В целом, стоимость промышленной разработки месторождений газогидратов оценивается в $175–350 за 1000 куб. м., что пока существенно дороже других известных способов добычи природного газа.

Кроме того, есть опасность для окружающей среды и людей. При разработке месторождений ПГГ велика вероятность неконтролируемых утечек метана, которые могут нанести не только экологический ущерб, но и привести к куда более тяжелым последствиям. Хороший пример тому – гибель 11 человек после взрыва на буровой платформе Deepwater Horizon в 2010 году. По словам профессора Калифорнийского университета в Беркли Роберта Би, это произошло из-за того, что проходчики неаккуратно вскрыли донные залежи газогидратов, в результате чего сдетонировал находившийся в них метан.

Отдельно стоит проблема их транспортировки. На данный момент в качестве основной используется японская технология перевозки гидратов в замороженном состоянии. Гидраты замораживаются в специальной установке, далее разделяются на блоки, которые затем грузятся в специальные контейнеры и отправляются в рефрижераторах к месту назначения. Если речь идет про Арктику, то их можно перевозить, как уголь, в открытых вагонах или любых емкостях.

На непосвященный взгляд газовые гидраты представляют собой обычные грязноватые комочки льда. На самом деле это – уникальная твердая смесь, в которой молекулы газа "впаяны" в каркас из молекул воды. В природе газогидраты образуются в районах вечной мерзлоты и в глубоководных осадках морей и океанов, в условиях высокого давления и низких температур. Количество органического углерода, запасенного в виде газогидратов метана, больше, чем во всех остальных залежах планеты, вместе взятых!

Все результаты, опубликованные в этой статье, были получены международной командой ученых, работавших по российско-бельгийскому проекту при поддержке INTAS, СО РАН и РФФИ (1998—2004 гг.).

Руководители проектов:
член-корреспондент Бельгийской Королевской академии морских наук, почетный профессор СО РАН Ян Клеркс (г. Тервюрен, Бельгия);
профессор морской геологии, седиментологии и геодинамики Марк Де Батист (г. Гент, Бельгия);
кандидат биологических наук, ученый секретарь и старший научный сотрудник лаборатории микробиологии Лимнологического института СО РАН Тамара Ивановна Земская (г. Иркутск, Россия);
кандидат географических наук, заведующий лабораторией гидрологии и гидрофизики Лимнологического института СО РАН Николай Григорьевич Гранин (г. Иркутск, Россия).

В природе газогидраты образуются в глубоководных осадках морей и океанов и в районах вечной мерзлоты – главным образом из углеводородных газов, чаще всего метана. Присутствие газогидратов в вечной мерзлоте было предсказано по данным каротажа скважин и затем обнаружено во многих арктических районах Азии, Северной Америки и Европы, где мерзлые породы распространяются на глубину более 250 метров. Подавляющее же большинство скоплений газогидратов находится в глубоководных акваториях морей и океанов, в основном на континентальных склонах и подводных поднятиях, в условиях высокого давления и низких температур.

Газогидраты образуются в консолидированных и рыхлых осадках в пределах зоны, где они могут находиться в состоянии термодинамической устойчивости. Это так называемая зона стабильности гидратов (ЗСГ), которая в морских донных отложениях на средних и низких широтах прослеживается на глубинах свыше 500 м, а на высоких широтах – начиная с глубины около 200 м или глубже, в зависимости от местных температурных условий.

В районах вечной мерзлоты Аляски, Канады и России гидраты метана формируются при невысоком давлении и низких температурах, образуя сложные криогенные образования из обычного льда и собственно гидратов. Зона стабильности льда в этих районах начинается непосредственно от поверхности земли (около 0 °C). Зона же стабильности гидратов находится ниже: верхняя ее граница определяется средней температурой поверхности, внешним давлением и температурным градиентом, нижняя – опускается ниже границы зоны стабильности льда.

Наказание или Благо?

Интерес к природным гидратам метана в последнее время значительно возрос в связи с исследованиями в области климата и природной среды, а также по ряду экономических причин.

Подавляющее большинство скоплений газогидратов было найдено в глубоководных акваториях внутренних и окраинных морей, в условиях высокого давления и низких температур

Но это не единственная опасность, которая может исходить от газогидратов. Дестабилизация газогидратов на континентальных склонах, спровоцированная изменениями температуры придонных вод или падением уровня моря, может стать причиной подводных оползней. Последние, в свою очередь, могут вызвать цунами и катастрофическое затопление прибрежных районов. И хотя процесс возникновения подводных оползней под влиянием газогидратов понят еще не до конца, они, тем не менее, представляют собой источник геологической опасности в морях и океанах.

Но в любом деле есть и свои светлые стороны. Ведь метан является источником органического углерода, а его общее расчетное количество в виде в гидрата превышает 10 19 г – больше, чем во всех залежах планеты вместе взятых. Поэтому газогидраты рассматриваются как возможный альтернативный источник энергетического сырья, потенциальное топливо будущего. Причем самого ближайшего будущего, что предполагает промышленное освоение запасов газовых гидратов в Мировом океане уже в следующие десятилетия.

Байкальские Открытия

Косвенные признаки присутствия газогидратов в осадках можно обнаружить по данным непрерывного сейсмопрофилирования методом отраженных волн. Поскольку осадки, содержащие газогидраты, отличаются по физическим свойствам от нижележащих слоев, на профиле возникает кажущаяся отражающая граница, соответствующая по форме контурам поверхности дна*.

Из Бельгии и Санкт-Петербурга – на Байкал

Внимание исследователей байкальских донных осадков привлекла необычная форма границы ЗСГ. Уже А. Гольмшток заметил, что на сейсмических профилях она, против обыкновения, не повторяет в точности рельефа дна. Граница имела неровную форму и местами прерывалась вблизи разломов. Гольмшток предположил, что в этих местах устойчивость гидратов нарушена, газогидратный слой прерывается и метан прорывается на поверхность дна озера.

Чтобы получить точное изображение рельефа дна, коллективом российских и бельгийских ученых было решено провести сейсмопрофилирование донных отложений с высоким пространственным разрешением в сочетании с локацией бокового обзора. Проект был профинансирован фондом INTAS, а экспедицию под руководством профессора Марка Де Батиста (университет г. Гента) организовал Лимнологический институт СО РАН (г. Иркутск).

Летом 1999 года были получены детальные разрезы ЗСГ в Южно-Байкальской котловине южнее дельты Селенги, на которых хорошо видны участки нарушенного слоя газогидратов и вертикальные каналы, по которым газ поднимается вдоль разломов к поверхности дна. На снимке, сделанном с помощью локатора бокового обзора специалистами из ВНИИ океанологии (г. Санкт-Петербург), видна цепочка газовыделяющих структур, очень похожих на грязевые вулканчики. Эта цепочка, около 2 км шириной, тянется вдоль зоны разломов, где глубина воды достигает 1350 метров.

Грязевые вулканы – это донные структуры, напоминающие по форме обычные вулканы. Они появляются, когда вода, газ и ил выталкиваются из нижележащих слоев на поверхность дна моря под действием напряжения, накопленного на глубине. Во время извержений и даже в период затишья такие грязевые вулканы выбрасывают большие количества жидкости и газа. Их можно часто увидеть в тектонически активных районах или в зонах быстрого осадконакопления. Грязевых вулканов особенно много в Черном и Каспийском морях.

Грязевые вулканы по форме очень напоминают обычные. Но, чтобы убедиться в этом, нужно запастись специальным оборудованием или опуститься под воду. Выбрасывая струи жидкости и газа высотой до 25 метров, они проявляют себя на поверхности воды лишь лопающимися пузырьками газа

На сонограммах байкальских грязевых вулканов видны струи длиной около 25 м, направленные от источников газа. Химический анализ воды действительно показал повышенное содержание метана в этих струях. Это открытие очагов разгрузки газа на дне Байкала позволило предположить, что внутри грязевых вулканов могут находиться приповерхностные газогидраты, как, например, в Черном море.

Из одного грязевого вулкана, с глубины от 15 до 40 см ниже дна, удалось извлечь слой газогидратов мощностью 10 см, состоящий из крупных кристаллов размером до 7 см. Очевидно, что мелкие кристаллики газогидратов содержались в керне и других местах, судя по строению осадочной толщи и другим показателям. Однако они, к сожалению, разрушились во время подъема колонок на поверхность.

Донные отложения Байкала представляют собой чередующиеся слои глин и темно-серого ила, насыщенного остатками диатомовых водорослей. Обнаружилось, что диатомовые слои вблизи грязевых вулканов содержат виды, вымершие почти 3 млн лет назад. В обычной последовательности осадочных слоев горизонт, содержащий эти водоросли, должен находиться на глубине около 300 метров. Но, как это обычно бывает в грязевых вулканах, флюиды, образующиеся на такой глубине, поднимаются к поверхности и во время извержений выносят осадочный материал наверх. Неудивительно, что и глубоко захороненные диатомовые водоросли были подняты к поверхности по каналам вулканов.

Метан и Качество Байкальской Воды

Когда было обнаружено, что из донных осадков через подводящие каналы в воду Байкала поступает метан, возник вопрос: как метан влияет на качество байкальской воды и строение водной толщи?

Изучением этого вопроса активно занялись в последние годы. На дне вблизи источников газа было отмечено лишь небольшое повышение содержания метана, а наиболее высокие концентрации обнаружились в верхних 25—50 м воды. Выяснилось, что метан из донных очагов разгрузки оказывает гораздо меньшее влияние на химический состав воды, чем метан из поверхностных источников. Распределение метана по площади в поверхностных водах наглядно свидетельствует о связи его поступления с речным стоком.

С другой стороны, данные многолетних исследований вертикального распределения физических свойств воды указывают на существование аномального слоя глубинных вод в Южно-Байкальской котловине, температура в котором возрастает с глубиной. В пробах воды из этого слоя иногда обнаруживаются повышенные концентрации метана и реже – немного сниженные концентрации кислорода. Происхождение аномального слоя связывают с перемешиванием воды под воздействием разгрузки метана из донных источников. Таким образом, метан, существенно не меняя химический состав байкальской воды, тем не менее, оказывает влияние на строение водной толщи.

Детальные исследования рельефа дна озера и строения осадочной толщи различными дистанционными методами продолжаются. Выявляются все новые выходы метана, другие участки нарушения газогидратного слоя и очаги разгрузки метана помимо тех, что были найдены в Южной котловине. Выяснилось, что гидраты метана содержатся в верхнем слое осадков на обширных площадях Среднего и Южного Байкала. Остается, однако, один важный вопрос: почему слой газогидратов в Байкале нестабилен? Почему метан там просачивается на поверхность дна, в то время как в морях и океанах газогидратный слой, как правило, устойчив?

Байкал – Уникален во Всем

Предположительно существует несколько причин нестабильности газогидратов. Это – быстрое накопление осадочной толщи, тектоническое поднятие земной коры, миграция флюидов, локальное растяжение коры, оползневые явления. Например, когда осадочная толща быстро нарастает, подошва зоны стабильности гидратов смещается вверх, а газогидраты в нижней части слоя разрушаются. В результате происходит накопление свободного газа.

История изучения выходов газа на Байкале насчитывает около полутораста лет. Выходы газа в Байкале отмечали уже первые побывавшие там путешественники. В 1868 году для изучения явления была организована специальная экспедиция.

В начале ХХ века академик В. Обручев писал: «Еще задолго до полного взламывания льда появляются на Байкале голые места, носящие у местных жителей характерное название пропарин и образующиеся, по их мнению, вследствие действия теплых подводных ключей … сейчас же после покрытия озера льдом, когда лед еще очень тонок, на местах будущих пропарин подо льдом собираются большие пузыри воздуха (газа).

Движение флюидов по каналам разломов, так же как и их направленная миграция, характерная для обстановок сжатия, оказывает дестабилизирующее влияние на газогидраты. Хотя в целом в Байкальской впадине преобладает напряжение растяжения, на локальных участках имеются признаки сжатия осадочной толщи. Это может приводить к дегидратации с высвобождением воды и формированию флюидных потоков. В условиях быстрого осадконакопления в районе дельты Селенги флюиды движутся в направлении минимального сжатия и накапливаются под подошвой зоны стабильности гидратов. Нижняя граница стабильности благодаря действию более высокой температуры смещается кверху. В конце концов в ней появляются нарушенные участки. В результате метансодержащие флюиды поднимаются по разломам в тектонически-активном районе Байкала и выходят на поверхность дна озера.

Dе Batist M., Klerkx J., van Rensbergen P., Vanneste M., Poort J., Golmshtok A., Kremlev A., Khlystov O. & P. Krinitsky. Active Hydrate Destabilization in Lake Baikal, Siberia // Terra Nova. 2002. 14(6). P. 436—442.

Гранин Н. Г., Гранина Л. З. Газовые гидраты и выходы газов на Байкале // Геология и Геофизика (Russian Geology and Geophysics). 2002. Т. 43. № 7. С. 629—637 (589—597).

Van Rensbergen P., De Batist M., Klerkx J., Hus R., Poort J., Vanneste M., Granin N., Khlystov O. & Krinitsky P. Sublacustrine mud volcanoes and methane seeps caused by dissociation of gas hydrates in Lake Baikal // Geology. 2002. 30(7). P. 631—634.

Клеркс Я., Земская Т. И., Матвеева Т. В., Хлыстов О. М., Грачев М. А., Намсараев Б. Б., Дагурова О. П., Голобокова Л. П., Воробьева С. С., Погодаева Т. П., Гранин Н. Г., Калмычков Г. В., Пономарчук В. А., Шоджи Х., Мазуренко Л. Л., Каулио В. В., Соловьев В. А. Гидраты метана в поверхностном слое глубоководных осадков озера Байкал // ДАН. 2003. Т. 393. № 6. С. 822—826.

В своей курсовой работе я раскрываю понятие о газовых кристаллогидратах, даю их краткую характеристику, обобщаю географию распространения газогидратных залежей, особенности их формирования, привожу некоторые оценки запасов газа в гидратном со-стоянии, а так же рассматриваю вопрос о влиянии газовых гидратов на окружающую сре-ду. В своей работе я постарался обобщить научные труды такихученых, как Ю. Ф. Мако-гон, Ю. А. Дядин, А. А. Трофимук и других. Для наглядного представления информации я включил в работу: рисунков – 4, в которых также приведены две схемы и одна гистограмма.

Терминологический словарь…………………………………………………………………..
Введение…………………………………………………………………………………………..
Глава 1. Структура гидратов и определяющие её факторы………………………………
Глава 2.Формирование газогидратных залежей……………………………………………
Глава 3. Распространение природных газогидратов………………………….
Глава 4. К вопросу о ресурсах газа в гидратном состоянии и освоении газогидратных залежей……………………………………………………………………………….
Глава 5. Газовые гидраты и климат Земли………………………………………………….
Глава 6. Другие возможные проявления…………………………………………………….Заключение……………………………………………………………………………………….
Литература……………………………………………………………………………………….

ГГ – газовый гидрат
ГГЗ – газогидратная залежь

Газовая промышленность является одной из наиболее молодых отраслей народного хозяйства нашей страны. Однако, проблема выявления и освоения газогидратных залежей сегодня весьма актуальна. Структура баланса потребляемой энергии быстроменяется в зависимости от уровня развития цивилизации. В первой половине прошлого столетия превалировало использо¬вание угля, во второй половине - нефти и природного газа. Следует ожидать, что потребление ядерной энергии и гидроэнергии постепенно будет снижаться.
Уже сегодня в ряде стран импорт энергии превышает 98% (Япония, Корея и др.) и число стран-импортеров энергии будет возрастать. В такой ситуацииэнергетическая про-блема может быть решена за счет природных газовых гидратов. В недрах Земли и в аква-ториях Мирового океана существуют практически неограниченные ресурсы природного газа в твердом гидратном состоянии, доступные большинству стран мирового сообщества. Потенциальные ресурсы гидратированного газа оцениваются специалистами в 1,5•1016 м3.
Ряд стран имеют Национальные программы поизучению и промышленному освое-нию природных газогидратов. Разработка ресур¬сов природных газогидратов будет спо-собствовать не только экономическому развитию отдельных стран, но и политической стабильности в мире. Исчезнет необходимость борьбы за источники энергии, не потребу-ются огромные затраты на транспорт импортируемой энергии. Открытие природных газогидратов и освое¬ние энергии, заключенной в них,будет способствовать развитию цивилизации на более мирных основах.

Глава 1. Структура гидратов и определяющие ее факторы

Гидраты газов представляют собой кристаллические соединения – включения (клат-раты), характеризующиеся строго определенной структурой для различных газов.

Читайте также: