Основы криогенеза литосферы - Романовский Н.Н.
ISBN 5—211—02379—X
Скачать (прямая ссылка):
В северной геокриологической зоне во всех типах криогид-рогеологических структур питание подземных вод глубокого стока осуществляется за счет поверхностных вод водоемов и водотоков, чаще всего через горизонты грунтовых вод в аллювии, пролювии, озерных и других отложениях, приуроченных к таликам и служащих промежуточными коллекторами. В таликах под большинством малых и средних рек питание осуществляется только в теплый период года, поскольку зимой поверхностный сток вод в них практически отсутствует. Это важная особенность гидрологии рек северной геокриологической зоны. Температура воды в реках меняется от 0° (в начале весны и осенью) до 12—14°С (в середине лета), составляя в среднем 2—60C Именно воды с такими температурами идут на питание подземных вод глубокого подмерзлотного стока. В нижних и средних течениях этих рек, особенно в горах, происходит разгрузка вод, сопровождающаяся наледеобразовательиыми процессами (см. III.11). Крупные реки как транзитные (Обь, Енисей, Лена), так и целиком находящиеся в пределах этой зоны (Хатанга, Яна, Индигирка и др.) являются основными дренами подземных вод. Они имеют круглогодичный поверхностный сток только в среднем и нижнем течениях, где зимняя разгрузка вод осуществляется субаквально. Зимой расход в низовьях этих рек сокращается на одии-два порядка по сравнению с летними расходами.
В местах разгрузки подземных вод подмерзлотного стока как субаэральной, приводящей к наледеобразованию, так и субаквальной температура вод на выходе не превышает 0—2°С. Таким образом, в региональном плане повсеместно фиксируется отдача тепла водами подмерзлотного стока в пределах крио-гидрогеологических структур северной геокриологической зоны. Поэтому в указанных зонально-региональных условиях происходит привнос тепла в верхние горизонты литосферы в процессе формирования подземного стока. Исключение составляют нисходящие потоки вод по крупным открытым новейшим или омоложенным разломам глубокого заложения, которые опускаются на большие глубины и, нагреваясь до температуры 6—80C и более, отбирают тепло горных пород. Подземные воды повсеместно оказывают отепляющее влияние на геокриологическую обстановку, которое всегда проявляется локально в виде сокра
217
щения мощности мерзлоты над разломами, выходами водоносных пластов на поверхность, а также образования сквозных напорно-фильтрационных таликов (см. V.5).
V.6. ГАЗЫ ПОДЗЕМНОЙ ГИДРОСФЕРЫ
НЕФТЕГАЗОНОСНЫХ СТРУКТУР И ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С КРИОЛИТОЗОНОЙ
На большей части нефтегазоносных провинций и областей, где существует криолитозона мощностью 200—300 м и более, в недрах структур имеются благоприятные термобарические (P—T) условия для существования природных газов метанового ряда в гидратной форме. Такие же условия могут быть под ледниковыми покровами; они существуют на огромных площадях в пелагической области Мирового океана, на материковом склоне, а также на внешней части Арктического шельфа, где распространена океаническая криолитозона (VIII). Интервал в верхних горизонтах литосферы, где выполняются термобарические условия существования гидратов газов (ГГ) с учетом солености подземных вод, выделяют как зону гидратооб-р азов ан и я (ЗГО). Зона гидратообразования так же, как и криолитозона, постоянно эволюционирует при изменении природных условий. В условиях континента эволюция ЗГО так же, как и субаэральной криолитозоны, связана главным образом с дл и н н о п ер иод н ы м и колебаниями на поверхности, обусловливающими изменения температур в недрах Земли. Под ледниковыми покровами на динамику ЗГО влияет изменение как температур, так и давления, а на периферии Арктического шельфа воздействуют преимущественно изменения давления, обусловленные регрессиями и трансгрессиями моря. Приуроченность ЗГО на континентах к территории распространения глубокого промерзания литосферы в настоящем и геологическом прошлом, единство причин, приводящих к их формированию и деградации, сходство происходящих при этом процессов способствовали развитию представлений о взаимодействии криолитозоны и гидратов природных газов в недрах нефтегазоносных структур (Романовский, 1986, 1988).
Кратко остановимся на характеристике гидратов газов как криогенных образований. Гидраты газов (клатраты) представляют собой кристаллические соединения, образующиеся из воды и газа, с низкой молекулярной массой при определенных P—Т-условиях. Это нестихиометрические соединения, т. е. образования переменного состава, описываемые общей формулой M- п •H2O, где M—молекула газа гидр атообразователя, п — число, характеризующее среднее число молекул воды в составе ГГ и зависящее от условий их получения. В ГГ молекулы воды образуют полиэдрический каркас, подобный решетке льда, с полостями, заполненными молекулами газов. Поэтому ГГ являются клатратами — соединениями включений.
218
Гидраты образует большая часть газов, размер молекул которых не превышает 6,9 A; CO2, H2S, N, О, CH4, C2H6, C3H3; Z-=C4Hi0 и др. Для газов, молекулы которых имеют максимальный диаметр dmax>0,52 нм (Ar, CH4, H2S и др.), и полном заполнении полостей молекулами газов идеальная формула гидрата: M-5,75 H2O. Если 0,52<dmax<0,59 нм, то идеальная формула гидрата M-7,66 H2O. При размерах молекул газов 0,59< <dma\<0,60 нм образуются ГГ, идеальная формула которых M-17 H2O (Макагон, 1985).
