ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2014, том 454, № 3, с. 340-342
ОКЕАНОЛОГИЯ
УДК 553.98:550.84
УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ГАЗОГИДРАТОВ В ОХОТСКОМ МОРЕ
© 2014 г. Академик В. А. Акуличев, А. И. Обжиров, Р. Б. Шакиров, Е. В. Мальцева, А. И. Гресов, Ю. А. Телегин
Поступило 04.09.2013 г.
БО1: 10.7868/80869565214030165
В 1988 г. в экспедиции на нис "Морской геофизик", рейс № 34 сотрудниками ТОИ ДВО РАН был открыт первый выход пузырей метана из донных отложений в воду на северо-восточном склоне о. Сахалин (Охотское море) [1]. Данное открытие послужило началом детальных исследований этого региона как для поиска потоков пузырей метана из донных отложений в воду, так и газогидратов [1, 2]. Начиная с 1998 г. экспедиции выполняли по международным проектам: российско-германскому (КОМЕКС, 1998-2004 гг.), российско-японско-корейскому (ХАОС, 2003-2006 гг. и САХАЛИН, 2007-2012 гг., 2013-2017 гг.). Основной целью работы является изучение условий формирования и разрушения газогидратов в Охотском море как научной базы для внедрения новых технологий поиска субмаринных гидратов и добычи из них метана [3, 4].
Методика работ заключается в выполнении комплекса геологических, геофизических, гидроакустических, газогеохимических, океанологических, батиметрических исследований [1] и анализе имеющихся и полученных в экспедициях новых данных, на основе которых осуществляются поиск газогидратсодержащих площадей, оценка объема газогидратов и потока метана в воду и атмосферу, определение гидратобразующего источника метана, разработка научной основы его извлечения.
Мониторинг исследований потоков метана и газогидратов в западной части Охотского моря с 1988 по 2012 гг. показал, что с каждым годом их количество увеличивалось [1]. В 1988 г. был обнаружен первый поток метана, в 1991 г. в этом районе было открыто 10 потоков, в настоящее время обнаружено более 500 выходов пузырей метана из донных отложений в воду (рис. 1а). Пример гидроакустической записи потоков метана на северо-
Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской Академии наук, Владивосток
восточном шельфе о. Сахалин (Охотское море) показан на рис. 1б. В этот же период отмечена сейсмотектоническая активизация в Охотском и других дальневосточных морях, которая сопровождалась землетрясениями (Кунаширским (1994 г.), Неф-тегорским (1995 г.), Углегорским (2001 г.), Хоккайдским (2003 г.), Невельским (2007 г.), Фуку-симским (2011 г.), Охотским (2012 г.)) магнитудой 6-8 баллов по Рихтеру [2]. Предположительно наибольшее выделение метана происходит во время эпизодов землетрясений [1, 2, 5].
Метан, который образует газогидраты, в основном является термогенным газом нефтегазсо-держащих пород и других источников недр (угольный метан, глубинный метан литосферы). Термогенный метан проникает к поверхности по зонам разломов и в условиях низкой температуры и высокого давления формирует газогидраты [1]. При этом на поверхности метан частично перерабатывается микробами, в связи с чем изотопный состав углерода метана облегчается [6] и в районе исследований его 513С меняется от -35 до -65%о [1]. В этот диапазон входит как угольный метан северосахалинских угленосных толщ, так и метан нефтегазсодержащих отложений. Сцементированные гидратами осадочные слои являются непроницаемыми покрышками и консервантами метана. В связи с тем, что формирование газогидратов происходит в основном за счет термогенного метана, его запасы в гидратоносных структурах могут быть значительными. Это подтверждается, например, изучением газогидратов на Аляске [7]. В восточных арктических морях также наблюдаются потоки пузырей метана из донных отложений в воду [8]. Авторы работы [8] считают, что метан высвобождается в зонах, где мощность мерзлых пород уменьшается в связи с оттайкой мерзлоты и носит "массированный" характер. Если следовать этому утверждению, то тогда по всей площади, где идет оттайка мерзлоты, должна наблюдаться аномалия метана. Однако повышенные значения метана и его потоки имеют локальное распространение. Мы считаем, что именно
УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ГАЗОГИДРАТОВ
341
Глубина, м (б)
Рис. 1. а — карта-схема расположения обнаруженных выходов метана (а) на северо-восточном склоне о. Сахалин (Охотское море); б — гидроакустическая запись потока пузырей метана из донных отложений в воду в районе зоны разлома и залежи нефти и газа; в — газогидрат (белые слои) в илистых осадках.
Расстояние, км
Рис. 2. Примеры гидроакустической записи потоков пузырей метана: а — в северной части моря Лаптевых (глубина моря 68 м; запись сделана А.С. Саломатиным при малой скорости судна [8]); б — в Охотском море на северо-восточном шельфе о. Сахалин (глубина моря 110 м; запись сделана А.С. Саломатиным при скорости судна 10 узлов [1]).
поток теплого газа из недр по зонам разломов ускоряет процесс оттайки мерзлоты, что подтверждается результатами исследований, выполненных на угольных месторождениях северных районов Дальнего Востока [9]. Эти же процессы происходят и в Восточной Арктике.
Нами изучалось распределение метана в донных осадках Восточно-Сибирского моря на меридиональном профиле длиной 480 км [10]. На рас-
стоянии 270 км от берега на глубине 41 м профиль пересек широтную зону разлома, где на горизонте 85 см от поверхности дна была обнаружена аномалия метана 0.9 ммоль/л. На других станциях этого профиля (пробы осадков отбирали на станциях через 10 км), где разломы отсутствовали, концентрации метана были на 3 порядка меньше.
В работе [8] декларируется, что в северной части моря Лаптевых были обнаружены самые мощные
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 454 № 3 2014
342
АКУЛИЧЕВ и др.
потоки метана в Мировом океане (рис. 2а). Однако ранее на шельфе Охотского моря нами [1] обнаружены выходы пузырей метана гораздо большего масштаба, которые связаны с поступлением его по зонам разломов из недр (рис. 2б).
Таким образом, формирование газогидратов в Охотском море связано с потоками метана из нижележащих углеводородных скоплений, включая свободный газ, накапливающийся под непроницаемыми газогидратсодержащими отложениями. Поток метана усиливается в периоды сейсмо-тек-тонической активизации. Когда газ мигрирует по разлому к поверхности и попадает в условия низкой температуры и высокого давления, в верхних слоях донных осадков вновь образуются газогидраты. В результате проведенных исследований на восточном склоне о. Сахалин (Охотское море) на глубине моря 396 м и глубже обнаружено 17 площадей газогидратов. В районе потоков пузырей метана из донных отложений в воду отмечаются нарушения поверхности дна, образование карбонатных конкреций в осадках, развитие бен-тосной фауны. Общий поток метана из Охотского моря в атмосферу составляет 9.6 • 1011 г СН4 в год, что может способствовать усилению парникового эффекта [11].
Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, соглашение 8319 "Нетрадиционные ресурсы метана Дальнего Востока России: распределение, генезис, промышленное значение, экология", гранта Президента РФ (МК-332.2011.5); ФЦП "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009-2013 гг. (№ 02.740.11.0022, 16.740.11.0625,
14.132.21.1377); грантов ДВО РАН (№ 11-Ш-В-07-030, 11-Ш-Д-07-012, 12-Ш-А-07-126).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Обжиров А.И. и др. Мониторинг метана в Охотском море. Владивосток: Дальнаука, 2002. 250 с.
2. Obzhirov А., Shakirov R., Salyuk A., Suess E, Biebow N, Salomatin A. // Geo-Marine Lett. 2004. V. 24. № 3. P. 135-139.
3. Обжиров А.И., Саломатин А.С., Юсупов В.И. Газогидроакустический комплекс для оценки сейсмо-акустической активизации. Пат. RU 78333 U1 // Бюл. 2008. № 32.
4. Обжиров А.И., Тагильцев А.А. Технологический комплекс для разработки газогидратных залежей в Охотском море. Пат. № RU 2386015 C1 // Бюл. 2010. № 10.
5. Обжиров А.И. // Тихоокеан. геология. 2013. Т. 32. № 2. С. 86-89.
6. Лейн А.Ю., Иванов М.В. Биогеохимический цикл метана в океане. М.: Наука, 2009. 576 с.
7. Thomas D. Loranson, Timothy S. Collet, Robert B. Hunter // Mar. and Petrol. Geol. 2011. V. 28. P. 343-360.
8. Сергиенко В.И., Лобковский Л.И., Семилетов И.П. и др. // ДАН. 2012. Т. 446. № 3. С. 330-335.
9. Гресов А.И. Метаноресурсная база угольных бассейнов Дальнего Востока России и перспективы ее промышленного освоения. Т. 2. Углеметановые бассейны Республики Саха (Якутия) и Северо-Востока. Владивосток: Дальнаука, 2012. 468 с.
10. Шакиров Р.Б., Сорочинская А.В., Обжиров А.И. // Регион. пробл. 2012. Т. 15. № 1. С. 33-40.
11. Мишукова Г.И., Обжиров А.И., Мишуков В.Ф. Метан в пресных и морских водах и его потоки на границе вода - атмосфера в Дальневосточном регионе. Владивосток: Дальнаука, 2007. 159 с.
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 454 № 3 2014
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.