Основы криогенеза литосферы - Романовский Н.Н.
ISBN 5—211—02379—X
Скачать (прямая ссылка):
ство которых заполнено ГГ, обладают меньшей теплоемкостью и большей теплопроводностью, чем насыщенные водой. На этапе потепления при деградации мерзлой толщи в месте существования залежи ГГ возникает положительная температурная аномалия, связанная с различием свойств пород и процессов в ее границах и вне их (рис. V.21).
Таким образом, положение залежи газа (ГГ) по отношению к мерзлой толще (находится всегда ниже или включается в нее на максимум промерзания) ^ по-разному влияет на динамику ее нижней границы во времени при длиннопер йодных колебаниях. Результаты моделирования динамики нижней границы мерзлых толщ при периодических колебаниях температур на поверхности, проведенные с учетом наличия газовой залежи, периодически переходящей в гидратную, и без нее, показали следующее (Типенко и др., 1990). Наличие переходов (вода-газ) ч±ГТ в такой залежи сокращает амплитуду колебаний нижней границы мерзлой толщи, которая тем меньше, чем ближе к ней залегает газовая залежь. Таким образом, наличие залежей газа вблизи подошвы мерзлой толщи увеличивает инерционность последних. Это ведет к уменьшению размеров зон криогенной дезинтеграции обводненных пород с жесткими кристаллическими связями, а при их включении в мерзлые толщи — к сокращению мощности высокольдистых горизонтов с расширенными криотекстурами.
Анализ термобарических условий под ледниковыми щитами, перекрывающими нефтегазоносные структуры платформ в период материковых оледенений, показывает, что под ними существовали мощные ЗГО, связанные главным образом с высокими ледниковыми нагрузками (Царев, 1976). Снятие этих нагрузок при деградации ледниковых щитов даже в условиях понижения пластовых температур, обусловленного увеличением мощности мерзлых толщ (V.8), приводило к сокращению мощностей ЗГО. При этом часть газогидратных залежей попадала в Р—Т-условия, при которых ГГ должны были разлагаться по так называемому барическому типу. Разложение ГГ сопровождается при этом понижением пластовых температур за счет поглощения энергии диссоциации. При пластовых температурах, близка к 0°, термодинамически возможен переход образующейся" воды в лед. В связи с этим была высказана гипотеза о возможном формировании мерзлых пород при барическом разрушении залежей ГГ, находившихся под ледниковыми щитами (Трофимук, Макагон, Якушев, 1936). Барический тип разрушения газогидратных залежей возможен и на периферии шельфа Арктического бассейна в периоды его регрессий. При отрицательных температурах барическое разложение ГГ может приводить к эффекту их самоконсервации за счет образования на кристаллах гидрата ледяных оболочек (Ершов и др., 1989). Этот эффект обнаружен в лабораторных условиях, и вопрос о длительности существования таких систем из ГГ и льда в не-
S Н. H. Романовский
225
д Б—ПОХОЛОДАНИЕ—»~В Г
^3 ШШ EIiEJ5 ЕЭ5 t 16
Рис. V.21. Схема взаимодействия мерзлой толщи и газовой (газогидратной) залежи
при периодических изменениях температуры на поверхности Земли. Буквы на кривой изменения температур на поверхности SeMvTH во времени (верхняя часть рисунка) соответствуют номерам схем (нижняя часть рисунка): / — слои
пород глинистого состава; 2 — слои песчаников; 3 — газ в породе; 4 — ГГ в породе; 5 — нижняя граница ММП (а) и положение нулевой геоизотермы (б); 6 — направление смещения подошвы мерзлой толщи (нулевой геоизотермы), размер стрелки показывает относительную скорость смещения границы
равновесных условиях остается открытым.
Необходимо подчеркнуть ряд важных положений.
1. Влияние образования (разложения) гидратов природных газов на температурный режим пород и мощности ММП в чехле платформ несомненно проявляется очень широко. Он связан не только с газовыми залежами промышленного значения, но и с небольшими скоплениями углеводородов в различных структурных ловушках, влияющими на геотемпературное поле.
2. Газогидратные залежи (и скопления) трудно обнаруживаются при стандартных методах опробования скважин. Часть локальных структур в условиях криолитозоны содержит гидрат-ные залежи, повлиявшие в геологическом прошлом и, возможно, влияющие и в настоящее время на распределение мощностей ММП. Применение специального комплекса методов опробования скважин американскими и канадскими исследователями позволило выявить к 1983 г. на севере Северной Америки около 20 газогидратных месторождений, залегающих на глубинах до 1600 м.
3. Причина многолетнего промерзания и протаивания пород и динамики системы (природный газ+ подземные воды) ^гидраты газов едина. Это направленные повышения и понижения температур поверхности и периодические колебания климата. Развитие последней системы происходит с запаздыванием по отношению к динамике криолитозоны. Ее наличие обусловливает повышение инерционности криолитозоны, в том числе сохранение аномально малых и аномально больших мощностей ММП над локальными структурами осадочного чехла платформы.
4. Газовые (и газогидратные) залежи занимают различное зональное положение в криолитозоне и находятся на разных глубинах от поверхности. На них воздействуют разные по периодам и стадиям динамики температурные длинно- и средне-периодные колебания. В силу этого они могут находиться на различных стадиях развития системы (подземные воды-Ьприродный газ)ч=*гидрат газа и оказывать в настоящее время самое разнообразное влияние на геотемпературное поле и мощности криолитозоны.
