ГАЗОНАСЫЩЕННЫЕ МЕРЗЛЫЕ ПОРОДЫ КРИОЛИТОЗОНЫ 

© 2021 г. А. Н. Хименков^1,*, А. В. Кошурников^2,**, Д. О. Сергеев¹, П. А. Соболев²

¹ Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН, Уланский пер., 13, стр.2, Москва, 101000 Россия

²Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, геологический ф-т, Ленинские горы, 1, Москва, 119991Россия

*E-mail: a_khimenkov@mail.ru 
**E-mail: msu-geophysics@mail.ru 

Поступила в редакцию 19.11.2020 г.

Рассмотрены процессы формирования и разрушения зон повышенного содержания газа в мерзлых породах. В настоящее время теоретическая база изучения данной темы практически не разработана, хотя ее практическая значимость в последние годы резко возросла. Это связано с выбросами газа при бурении скважин в мерзлых породах, выявлением значительной эмиссии парниковых газов в Арктике, обнаружением ранее неизвестных процессов в криолитозоне, например, образование воронок за счет газового выброса. В работе впервые показано, что газонасыщенные зоны в сезонно- и многолетнемерзлых породах имеют все признаки геосистем: локализацию в пространстве, границы, морфологию, индивидуальное строение и свойства, историю развития, иерархию. Рассмотрены основные структурные элементы геосистем газонасыщенных мерзлых пород. Выделено пять типов данных геосистем: деятельного слоя, генетического типа, приуроченных к геологическим структурам; структурно-геологического типа, вторичных, связанных с разложением газогидратов в естественных условиях; и техногенных (за счет теплового или механического воздействия на гидрато- и газонасыщенные мерзлые породы).   

Ключевые слова: мерзлые породы, газовые каналы, фильтрация газа, флюиды, геосистема газонасыщенных пород, диссоциация газогидратов, напорная фильтрация газа, стадии развития

DOI: 10.31857/S0869780921020041 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Агалаков С.Е. Газовые гидраты в туронских отложениях на севере Западной Сибири // Геология нефти и газа. 1997. № 3. С. 16–21.

2. Андреев В.М., Туголесов Д.Д., Хренов С.Н. Грязевые вулканы и нефтегазопроявления российского сектора Черного моря // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2006. № 2. С. 50-59.

3. Аникеев К.А. Прогноз сверхвысоких пластовых давлений и совершенствование глубокого бурения на нефть и газ. М.: Недра, 1971. 168 с.

4. Арэ Ф.Э. Проблема эмиссии глубинных газов в атмосферу // Криосфера Земли. 1998. Т. II. № 4. С. 42-50.

5. Баду Ю.Б. Криогенная толща газоносных структур Ямала. О влиянии газовых залежей на формирование и развитие криогенной толщи. М.: Научный мир, 2018. 232 с.

6. Бембель Р.М., Бембель С.Р., Кашин А.Е., Ласковец Е.Б. Связь очагов активного нефтегазонакопления и глубинных криогенных источников // Итоги фундаментальных исследований криосферы Земли в Арктике и Субарктике. Новосибирск: Наука, 1997. С. 193-199.

7. Беспалова С.Н. Оценка перспектив нефтегазоносности неокомских отложений севера Западной Сибири по геохимическим показателям // Геология нефти и газа. 1984. № 12. С. 22-26.

8. Бондарев В.Л., Миротворский М.Ю., Облеков Г.И. и др. Геохимические методы при обнаружении и локализации залежей углеводородных газов (УВГ) в надпродукгивных отложениях газоконденсатных месторождений полуострова Ямал // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. 2005. № 11. С. 17-22.

9. Валяев Б.М. Приповерхностный интервал нефтегазонакопления: специфика и масштабы утилизации углеводородных флюидов // Геология морей и океанов: матер. XVII Междунар. науч. конф. (школы) по морской геологии. М.: ГЕОС, 2007. Т. 1. С. 92-95.

10. Васильев А.А., Стрелецкая И.Д., Мельников В.П., Облогов Г.Е. Метан в подземных льдах и мерзлых четвертичных отложениях Западного Ямала // ДАН. 2015. Т. 465. № 5. С. 604-607.

11. Горная энциклопедия. М.: Советская энциклопедия, 1986. Т. 2. 575 с.

12. Дурмишьян А.Г. Значение аномально высоких пластовых давлений при поиске газовых и газоконденсатных залежей // Газовая промышленность. 1961. № 7. С. 1-3.

13. Карпенко Ф.С., Кутергин В.Н., Котов П.И., Собин Р.В. Динамика выделения газа из мерзлых грунтов при изменении температуры и давления // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2020. № 4. С. 15-20.

14. Краев Г.Н. Закономерности распространения метана в многолетнемерзлых породах на Северо-Востоке России и прогноз его поступления в атмосферу: автореф. дисс… канд. геогр. наук. М.: ЦЭПЛ РАН, 2010. 20 с.

15. Краев Г.Н., Шульце Э.Д., Ривкина Е.М. Криогенез как фактор распределения метана в горизонтах мерзлых пород // ДАН. 2013. Т. 451. № 6. С. 684-687.

16. Краев Г.Н., Ривкина Е.М. Накопление метана в промерзающих и мерзлых почвах криолитозоны // Arctic Environmental Research. 2017. Т. 17. № 3. С. 173-184.

17. Курасов И.А., Ступакова А.В. Тектоническое строение северной части Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна // Вестник Московского университета. Серия 4: Геология. 2014. № 4. С. 56-64.

18. Курчиков А.Р. Гидрогеотермический режим углеводородных скоплений Западной Сибири // Геология и геофизика. 2001. Т. 42. № 11-12. С. 1846-1853.

19. Мельников П.И., Мельников В.П., Царев В.П., Дегтярев Б.В. и др. О генерации углеводородов в толщах многолетнемерзлых пород // Известия АН СССР. Серия геологическая. 1989. № 2. С. 118-128.

20. Миронюк С.Г., Отто В.П.  Газонасыщенные морские грунты и естественные газовыделения углеводородов: закономерности распространения и опасность для инженерных сооружений // Геориск. 2014. № 2. С. 8-18.

21. Обжиров А.И., Телегин Ю.А., Окулов А.К.  Газогеохимические поля и распределение природных газов в дальневосточных морях // Подводные исследования и робототехника. 2018. № 1(25). С. 66-74.

22. Попов А.И. Криолитология. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1985. 239 с.

23. Сергиенко В. И., Лобковский Л. И., Семилетов И. П. и др. Деградация подводной мерзлоты и разрушение гидратов шельфа морей восточной Арктики как возможная причина "метановой катастрофы": некоторые результаты комплексных исследований 2011 года // ДАН. 2012. Т. 446. № 3. С. 330-335.

24. Стрелецкая И.Д., Ванштейн Б.Г., Васильев А.А., Облогов Г.Е. Содержание и генезис метана в мерзлых отложениях и подземных льдах на побережье и шельфе Карского моря // Актуальные проблемы нефти и газа. 2018. №. 4(23). С. 67-72. DOI 10.29222/ipng.2078-5712.2018-23.art67

25. Хименков А.Н. Геосистемный подход в геокриологии // Криосфера Земли. 2013. Т. 17. № 2. С. 74-82.

26. Хименков А.Н., Станиловская Ю.В. Феноменологическая модель формирования воронок газового выброса на примере Ямальского кратера // Арктика и Антарктика. 2018. № 3. С. 1-25. DOI: 10.7256/2453-8922.2018.3.27524

27. Хименков А.Н., Власов А.Н., Волков-Богородский Д.Б., Сергеев Д.О., Станиловская Ю.В. Флюидодинамические геосистемы в криолитозоне. Ч. 2. Криолитодинамические и криогазодинамические геосистемы // Арктика и Антарктика. 2018. №2. С. 48-70. DOI: 10.7256/2453-8922.2018.2.26377

28. Хименков А.Н., Кошурников А.В., Соболев П.А. Лабораторное моделирование фильтрации газа в многолетнемерзлых породах // Арктика и Антарктика. 2019. № 4. С. 52-73. DOI: 10.7256/2453-8922.2019.4.30997

29. Шахова Н.Е. Метан в морях Восточной Арктики: автореф. дисс. ……докт. геол.-мин. наук. М.: ИО РАН, 2010. 44 с.

30. Шумский П.А. Основы структурного ледоведения. М.: Изд-во АН СССР, 1955. 492 с.

31. Якушев В.С. Природный газ и газовые гидраты в криолитозоне. М.: ВНИИГАЗ, 2009. 192 с.

32. Kraev G., Schulze E-D., Yurova A., Kholodov A., Chuvilin E., Rivkina E. Cryogenic Displacement and Accumulation of Biogenic Methane in Frozen Soils // Atmosphere. 2017. 8 (6). DOI: 10.3390/atmos8060105

33. Leibman M.O., Hubberten H.‑W., Lein A.Yu., Streletskaya I.D., Vanshtein B.G. Tabular ground ice origin in the Arctic coastal zone: cryolithological and isotopegeochemical reconstruction of conditions for its formation // Proc. of the 8th Int. Conf. on Permafrost (Zurich, Switzerland). Lisse, Netherlands: A.A. Balkema Publishers, 2003. V. 1. P. 645-650.