Г.Д. ГИНСБУРГ, И.С. ГРАМБЕРГ, В.А. СОЛОВЬЕВ (ВНИИокеанология)

По результатам геолого-геофизических исследований в морях и океанах (в первую очередь, глубоководное бурение, а также сейсморазведка и грунтовый пробоотбор), субмаринные гидраты УВ-газа представляют собой широко распространенное геологическое явление. В настоящее время в литературе описано 43 субмаринных района с наблюдениями газовых гидратов в недрах или их признаков (рис. 1). Сами гидраты обнаружены в кернах 13 глубоководных скважин (на подводном хребте Блейк-Аутер, в Мексиканском заливе, Центрально-Американском желобе у берегов Мексики, Гватемалы и Коста-Рики, в Перуанском желобе), а также в кернах десятков грунтовых станций (в Черном, Каспийском, Охотском морях и Мексиканском заливе). В этих же и других районах фиксировались геохимические и геофизические признаки гидратов (см. рис. 1). Наиболее важный из них специфический сейсмический горизонт BSR (bottom simulating reflector – отражающий горизонт, имитирующий дно), отождествляемый с подошвой гидратоносных отложений. Он наблюдался во всех океанах, а в ряде случаев прослеживался на площадях в тысячи и даже десятки тысяч квадратных километров на поддонных глубинах в сотни метров.

Для образования гидратов газа, как известно, нужны соответствующие термобарические условия: сравнительно низкая температура при относительно высоком давлении. В недрах Земли такие условия существуют на суше в областях с мощной криолитозоной, а в Мировом океане гидратообразование возможно почти повсеместно, кроме шельфов и верхних частей континентальных склонов в умеренных и низких широтах. Исключение составляют лишь некоторые изолированные впадины с теплой водой (Кариакская, Красное море). Нет сомнения, что отсутствие гидратопроявлений в пределах абиссальных равнин и срединно-океанических хребтов и их явная приуроченность к континентальным склонам и подножиям находятся в соответствии с известной циркумконтинентальной зональностью распространения в океане осадочных толщ и связанного с ними ОВ – источника УВ-газов.

Фильтрогенные гидраты выпадают в порах и трещинах из фильтрующихся флюидов – газа и газонасыщенной воды. Есть основания полагать, что в субмаринных условиях широко распространен процесс образования гидратов из газа, растворенного в водах элизионных потоков, формирующихся в результате уплотнения осадочных отложений. Геологическая эффективность такого процесса связана со значительным различием растворимости газа в воде в области создания фильтрационного напора и области разгрузки (зона стабильности гидратов). В области создания напора в периконтинентальных бассейнах (очевидно, в пределах шельфа) растворимость газа в воде лимитируется пластовым (поровым) давлением, а в зоне стабильности гидратов – равновесным давлением гидратообразования при данной температуре, которое может быть гораздо меньше внешнего. Поэтому на континентальных склонах и подножиях, охлажденных водой океана, растворимость газа в воде оказывается более низкой, чем на такой же абсолютной глубине на шельфе и континенте. В результате из фильтрующейся в океан латерально или вверх через зону стабильности гидратов газонасыщенной воды должны выпадать гидраты газа. Возможность накопления гидратов в фильтрующем коллекторе является важной особенностью данной модели. Вероятно, сейсмический горизонт BSR, рассматриваемый как подошва гидратоносных отложений, связан со скоплениями именно фильтрогенных гидратов, формирующихся в соответствии с элизионной моделью. К категории элизионно-фильтрогенных, скорее всего, относится значительная часть гидратов, обнаруженных скважинами глубоководного бурения,– не случайно отмечается приуроченность их к относительно хорошо проницаемым горизонтам [1].

Режим формирования, близкий фильтрогенным, присущ подводногрязевулканическим скоплениям. Отличие здесь заключается в том, что в зоне гидратообразования происходит не только фильтрация флюида, но и движение флюидизированной породы. Подводногрязевулканические скопления изучались в специально предпринятых экспедициях в Каспийское [4] и Черное [3] моря. Обнаруженные включения гидратов в породе имели размер до 12 см и различную форму: субизометричную, пластинчатую (рис. 2) и мелкоигольчатую. По-видимому, пластинчатые агрегаты образовались при фильтрации флюидов по трещинам, субизометричные имеют более сложный генезис и связаны с катаклазом пластинчатых.

Возможность образования фильтрогенных и седиментогенных гидратов в осадочных бассейнах окраин материков наглядно иллюстрирует рис. 3: часть разреза континентального склона, ограниченная снизу горизонтом BSR, является областью газогидратонакопления из элизионных потоков подземных вод, разгружающихся в океан; отчетливо различимые оползневые образования могут вмещать скопления седиментогенных гидратов.

С позиций теоретической геологии представляет интерес роль газогидратообразования в тех процессах, которые происходят в субокеанических осадочных бассейнах при участии воды и газа. Образование гидратов, как весьма энергоемкий процесс, не может не оказывать влияние на геотермический режим. Нельзя не отметить, наконец, что явная приуроченность гидратов газа к континентальным окраинам связывает их исследование с такой фундаментальной областью геологии, как тектоника плит.

1. Гинсбург Г.Д., Иванов В.Л., Соловьев В.А. Гидраты природного газа в недрах Мирового океана // В кн.: Нефтегазоносность Мирового океана.– Л.: Изд. ПГО “Севморгеология”.– 1984.– С. 141 – 158.
2. Гинсбург Г.Д., Соловьев В.А. Геологические модели газогидратообразования // Литология и полезные ископаемые.– 1990.– № 2.– С. 76–87.
3. Кремлев А.Н., Гинсбург Г.Д. Первые результаты поиска субмаринных газовых гидратов в Черном море // Геология и геофизика.– 1989.– № 4.– С. 110–111.
4. Подводногрязевулканический тип скоплений газовых гидратов / Г.Д. Гинсбург, И.С. Грамберг, И.С. Гулиев и др. // Доклады АН СССР.– 1988.– Т. 300.– № 2.– С. 416–418.
5. Grantz A., May S.D. Rifting history and structure development of the continental margin North of Alaska. // Studies in continental margin geology. AAPG Memoir.– N 34.– 1982. – P. 77–100.

Fourty three submarine regions are known, with gas hydrates and their indications being observed. Almost all of them are located within continental and island slopes and feet and are, as a rule, confined to the sedimentary basins sharacterized by a comparatively thick and young cover. The formation of hydrates on the continental margins is being realized essentially by filtration and sedimentation models. In order to solve the problem of theoretical and practical importance, purposeful investigations, including deep-water drilling, must be carried out.

Непосредственные наблюдения гидратов в керне 1 – глубоководных скважин 2 – грунтовых станции геохимические признаки 3 – аномальный состав поровых вод 4 – газосодержащий керн геофизические признаки 5 – каротаж скважин (на шельфе) 6 – данные сейсморазведки

Рис. 2. Пластинчатые выделения газовых гидратов из трещины в слоистых алевропелитах, дислоцированных вблизи контакта с глиняным диапиром. Черное море, прикрымское континентальное подножие. Экспедиция ВЦ СО АН СССР и ВНИИокеангеология [3]. Фото М.Н. Григорьева.

Рис. 3. Меридианный сейсмопрофиль через северную континентальную окраину Северной Америки (море Бофорта) [5]:

1 – дизьюнктивы, 2 – границы литологических и стратиграфических комплексов, 3 – сейсмический горизонт BSR, 4 – стратиграфические отражающие горизонты Отложения t_s – дельтовые третичного регрессивного цикла, Т_k – меловые и нижнетретичные I – арктическая платформа, II – ротационный мегаоползень (зона конседиментационных разломов)