Газогеохимические исследования в Охотском море

Вестник ДВО РАН. 2011. № 6

УДК 550.4:553.98:552.578 Ю.А.ТЕЛЕГИН

Газогеохимические исследования в Охотском море

Прослежена история изучения газогидратов в Охотском море начиная с первого обнаружения потока газов в 1982 г. и по настоящее время, когда установлены целые провинции газогидратов.

Ключевые слова: газогидраты, метан, Охотское море.

Gasgeochemical researches in the Sea of Okhotsk. Yu.A.TELEGIN (V.I.Il'ichev Pacific Oceanological Institute, FEB RAS, Vladivostok).

The review of gasgeochemical researches in the Sea of Okhotsk was taken since the first discovery of gas flow in 1982 and up to nowadays when the whole gas hydrate provinces have been found out.

Key words: gas hydrates, methane, the Sea of Okhotsk.

Газогидраты - твердые кристаллические соединения, напоминающие рыхлый лед или снег, которые при определенных термобарических условиях (относительно больших давлениях и низких температурах) образуются из воды и газов с низкой молекулярной массой. В состав газогидратов могут входить метан, этан, пропан, изобутан, азот, диоксид углерода, сероводород, водород и многокомпонентные природные газовые смеси, однако наиболее распространены гидраты метана. Один объем метаногидрата может содержать 160-170 объемов газа.

Интерес к изучению газогидратов вызван тем, что их можно использовать как индикатор поиска нефтегазовых залежей, а сами газогидраты в будущем, после разработки соответствующих промышленных технологий, могут стать еще одним источником углеводородов. В то же время разложение газогидратов в значительной степени влияет на климатическое состояние Земли. Известно, например, что парниковая активность метана в десятки раз больше активности углекислого газа. Между тем количество метана в атмосфере за последние сто лет увеличилось в 2 раза. Положение усугубляется тем, что в районе выходов газа в Охотском море отмечены морфоструктурные нарушения дна, которые грозят оползанием больших масс осадков вниз по шельфовому склону.

История открытия газогидратов в Охотском море началась в 1982 г., с находки рыбаками потоков пузырей метана в районе о-ва Парамушир. В дальнейшем выходы газа и аномальные поля метана в придонном слое воды и верхних слоях донных осадков вблизи этих выходов помогли обнаружить целую провинцию газогидратов.

В 1984 г. к исследованию газогидратов в Охотском море приступила лаборатория газогеохимии Тихоокеанского океанологического института им. В.И.Ильичева ДВО РАН (ТОИ) в сотрудничестве с другими институтами, в том числе зарубежными. Сотрудники ТОИ во главе с А.И.Обжировым изучают распределение газов в придонном слое воды и донных осадках вблизи выходов газа. К настоящему времени проведен большой комплекс геолого-геофизических, гидрологических, гидрофизических, газогеохимических и других исследований. По их данным были составлены газогеохимические схемы районов Охотского

ТЕЛЕГИН Юрий Александрович - аспирант, младший научный сотрудник (Тихоокеанский океанологический институт им. В.И.Ильичева ДВО РАН, Владивосток). E-mail: Telegin@poi.dvo.ru

моря. В 1986 г. Институтом океанологии РАН на НИС «Академик Мстислав Келдыш» газогидраты были обнаружены на склоне о-ва Парамушир [3]. В 1988-1989 гг. лабораторией газогеохимии ТОИ были выявлены новые потоки пузырей газа и аномально высокие концентрации метана на северовосточном шельфовом склоне Сахалина [2]. В придонном слое воды и донных осадках содержание метана превышало фоновые значения в 100 и 10 000 раз, соответственно. Благодаря полученным газогеохимическим данным экспедиция 1991 г., организованная ВНИИОке-ангеология (Санкт-Петербург) с участием лаборатории газогеохимии ТОИ, обнаружила газогидраты и около 10 выходов пузырей газа в северо-восточной части сахалинского склона [1, 3].

п

k

: Ht

ll^Mf

ИГИ1

Гнр

H taal

юпгн »

ПОИ К UTjhji i

Хм-:

4

01Щ11

К HT

Рис. 1. Схема распространения газогидратоносных площадей в северо-восточной части сахалинского шельфа по состоянию на 2006 г.

Эти исследования вызвали интерес иностранных ученых, и практически все дальнейшие работы по поиску газогидратов и изучению влияния метана на окружающую среду велись в рамках международного сотрудничества с Германией, Южной Кореей и Японией. Так, по проектам KOMEX с Германией (1998-2004 гг.) проведены экспедиции, которые помогли понять механизмы образования газогидратов и выявить потенциальные газогид-ратоносные территории. Составленные в ходе реализации этого проекта карты морфологии поверхности морского дна позволили в дальнейшем провести успешные экспедиции совместно с японской и корейской сторонами по проектам CHAOS (2003-2005 гг.). Результатом этих экспедиций было обнаружение еще 6 новых площадей газогидратов в северо-восточной части сахалинского шельфа (рис. 1), две из которых оказались самыми мелководными из известных на сегодняшний день в мире (385 и 390 м) [5, 9]. Таким образом, к 2006 г. количество обнаруженных здесь газогидратных площадей достигло 10, а число выходов пузырей метана превышало 200*.

Многократное увеличение выходов метана за относительно небольшой период связано, видимо, с сейсмотектонической активизацией исследуемого региона. Предполагается, что при сейсмотектонической активизации газ (метан) мигрирует по разломам из-под подошвы газогидратосодержащих отложений. Сами слои газогидратов являются своего рода покрышкой для нижележащих свободных газов, которые при тектонической активизации по разломам устремляются вверх. Часть газа попадает в воду и затем в атмосферу, а часть, при определенных термобарических условиях, образует газогидраты в верхних слоях осадков [7].

В настоящее время исследования на сахалинском шельфе продолжаются по новому совместному проекту России, Японии и Южной Кореи (SSGH 2007-2012). В экспедициях 2007-2009 гг. проведены детальные гидроакустические и геофизические исследования на

'Комплексные геологические, гидрологические, газогеохимические и геофизические исследования в районе распространения газовых гидратов в Охотском море: отчет по результатам экспедиционных исследований по проекту «СНА08-3» в 39-м рейсе НИС «Академик Лаврентьев» 24 мая-19 июня 2006 г. / ТОИ ДВО РАН; руководитель А.И.Обжиров. Владивосток, 2006. 62 с.

Рис. 2. Распределение выходов метана (показаны точками), обнаруженных в северо-восточной части сахалинского шельфа. 1 - северная площадь; 2 - южная площадь

Рис. 3. Выход пузырей метана, зафиксированный во время 43-го рейса НИС «Академик Лаврентьев» в 2007 г. [8]

новом участке, который располагается южнее исследуемого ранее (рис. 2). В результате обнаружено около 500 новых потоков пузырей метана [4].

В экспедициях 2007-2009 гг. газогидратов на южной площади обнаружено не было из-за их более глубокого залегания. Поэтому основной задачей следующей экспедиции, проведенной в 2010 г., был поиск газогидратов в данном районе. Во время этой экспедиции изучено около 200 выходов газов, из них примерно половина выявлены впервые. С применением газогеохимических методов изучено распределение метана в придонной воде и осадках, где содержание метана превышало фоновые значения в 100 и более раз и 1 000-10 000 раз, соответственно. Геофизической съемкой были выделены структуры с потоками газа и изменением поверхности дна (рис. 3). Неровности дна сформированы, вероятно, газофлюидными потоками, поднимающимися из глубоких слоев осадочного чехла [6]. И, наконец, основным результатом экспедиции 2010 г. было обнаружение 3 новых участков со слоями газогидратов (рис. 4).

В настоящее время поиск газогидратов и исследования по оценке влияния выходов метана на окружающую среду продолжаются, сотрудниками лаборатории газогеохимии ТОИ ДВО РАН активно развивается гипотеза о сопряженности газогидратов с нижележащими нефтегазовыми залежами.

ЛИТЕРАТУРА

1. Матвеева Т.В., Соловьев Т.А. Газовые гидраты Охотского моря: закономерности формирования и распространения // Журн. Рос. хим. о-ва им. Д.И.Менделеева. 2003. Т. 47, № 3. С. 101-111.

2. Обжиров А.И. Газогеохимические поля придонного слоя морей и океанов. М.: Наука, 1993. 139 с.

3. Обжиров А.И. История открытия газогидратов в Охотском море // Подводные исследования и робототехника. 2006. № 2. С. 72-82.

4. Обжиров А.И., Шакиров Р.Б., Пестрикова Н.Л., Яновская О.С., Коровицкая Е.В., Веникова А.Л., Гре-сов А.И., Калягин А.Н., Николаева Н.А., Окулов А.К., Яцук А.В., Салиенко И.В., Саломатин А.С. Формирование и разрушение газогидратов в донных осадках Охотского моря // Дегазация Земли: геодинамика, геофлюиды, нефть, газ и их парагенезы: материалы Всерос. конф., Москва, ИПНГ РАН, 22-25 апреля 2008 г. М.: ГЕОС, 2008. С. 363-366.

5. Соловьев В.А., Мирчинк И.М. Гидраты природного газа континентальных окраин России // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. Спец. вып. Минеральные ресурсы российского шельфа. 2006. С. 72-76.

6. Шакиров Р.Б., Обжиров А.И. Морфотектонический контроль потоков метана в Охотском море // Подводные исследования и робототехника. 2009. № 1 (7). С. 31-39.

7. Obzhirov A., Shakirov R., Salyuk A. et al. Relations between methane venting, geological structure and seismo-tectonics in the Okhotsk Sea // Geo-Marine Lett. 2004. Vol. 24. P. 135-139.

8. Salomatin A.S., Yusupov V.I. Gas "flares" of the Sea of Okhotsk // 5-th Annual Meeting AOGS. 16-20 June 2008, Busan, Korea. Busan, 2008. CD ROM.

9. Shoji H., Soloviev V., Matveeva T., Mazurenko L., Minami H., Hachikubo A., Sakagami H., Hyakutake K., Kaulio V., Gladysch V., Logvina E., Obzhirov A., Baranov B., Khlystov O., Biebow N., Poort J., Jin Y., Kim T. et al. Hydrate-bearing structures in the Sea of Okhotsk // EOS. 2005.Vol. 86, N 2. P. 13-24.

Рис. 4. Слои газогидратов (белый цвет) в донных осадках южной площади восточного сахалинского склона Охотского моря