ГЕОЭКОЛОГИЯ


ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ

Обратная связь
Thank You. Your Message has been Submitted
Геоэкология, 2020, № 3, С. 23-35

ХАРАКТЕРИСТИКА ИЗОТОПНОГО И ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ГАЗОВ, ВЫБРАСЫВАЕМЫХ ГРЯЗЕВЫМИ ВУЛКАНАМИ ИЗ РАЗНЫХ РЕГИОНОВ МИРА

© 2020 г. В. В. Ершов1,*, Д. Д. Бондаренко1,**

1 Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН, ул. Науки, 1Б, Южно-Сахалинск, 693022 Россия

*E-mail: valery_ershov@mail.ru

**E-mail: bondarenko_dasha@mail.ru

Поступила в редакцию 19.06.2019 г.
После доработки 03.02.2020 г.
Принята к публикации 17.02.2020 г.

Выполнено обобщение и анализ данных об изотопном и химическом составе газов наземных грязе­вых вулканов мира (около 700 проб из более 270 вулканов). Показано, что для большинства грязе­вых вулканов в составе выделяемых газов преобладает метан — его медианная концентрация около 92.5 об. %. Однако встречаются также грязевые вулканы, выбрасывающие, в основном, углекислый газ или азот. Как правило, азот присутствует в качестве примеси — его медианная концентрация около 2 об. %. Угловой коэффициент линейной зависимости между концентрациями азота и кисло­рода равен 3.5, что близко к отношению азот/кислород в атмосферном воздухе (3.7). Поэтому мы полагаем, что азот в этих газовых пробах преимущественно является атмогенным. Из соотношения объемных концентраций CO2/CH4 в грязевулканических газах следует, что поток диоксида углерода из грязевых вулканов можно оценить в 1.1—10.5 млн т в год. Всего в грязевулканических резервуарах содержится по нашим оценкам около 10 млрд т углерода (в форме CO2 и CH4). Исходя из изотопного состава углерода, метан в большинстве случаев (около 92% проб) — термогенный. Изотопные дан­ные позволяют предположить также, что углекислый газ в некоторых грязевых вулканах (около 10% проб) может иметь мантийное происхождение. Более трети всех проб содержат углекислый газ, об­разующийся в результате анаэробной биодеградации нефти. Установлено, что газогеохимические показатели в разных регионах мира имеют определенные отличия, что можно связать с разными геодинамическими обстановками. В регионах, приуроченных к зонам субдукции и проявлениям современной активности магматических вулканов, метан в грязевулканических газах, как правило, имеет более тяжелый изотопный состав (значения §13C—CH4 от —35 до —25%о PDB). Здесь же гря­зевые вулканы часто выделяют углекислый газ, предположительно имеющий мантийный или мета­морфический генезис. Этому сопутствует высокая концентрация диоксида углерода в составе грязевулканических газов. Показано, что по изотопному составу углерода метан из грязевых вулка­нов во многом идентичен антропогенному метану, поступающему в атмосферу при добыче ископа­емого топлива. Это способствует большой неопределенности в оценках антропогенных выбросов при анализе глобального бюджета метана.

Ключевые слова: грязевые вулканы, метан, углекислый газ, газогеохимия, стабильные изотопы углеро­да, генезис грязевулканических газов, географическое распределение

DOI: 10.31857/S0869780920030029

                СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Валяев Б.М., Гринченко Ю.И., Ерохин В.Е. и др. Изо­топный облик газов грязевых вулканов // Литоло­гия и полезные ископаемые. 1985. № 1. С. 72—87.

2.Войтов Г.И. О химических и изотопно-углеродных нестабильностях грифонных газов грязевых вулка­нов // Геохимия. 2001. № 4. С. 422—433.

3.Галимов Э.М. Геохимия стабильных изотопов угле­рода. М.: Недра, 1968. 226 с.

4.Гулиев И.С., Фейзуллаев А.А., Алиев А.А., Мовсу­мова У.А. Состав газов и органического вещества пород-выбросов грязевых вулканов Азербайджана // Геология нефти и газа. 2005. № 3. С. 27—30.

5.Дадашев А.А., Зорькин Л.М., Блохина Г.Г. Новые данные об изотопном составе углерода метана природных газов грязевых вулканов Азербай­джана // Доклады Академии наук СССР. 1982. Т. 262. № 2. С. 399-01.

6.Ерохин В.Е., Титков Г.А. Первые результаты изуче­ния изотопного состава водорода в ментане газов грязевых вулканов Азербайджана и Туркмении // Доклады Академии наук СССР. 1983. Т. 271. № 3. С. 715-717.

7.Ершов В.В., Шакиров Р.Б., Обжиров А.И. Изотоп­но-геохимические характеристики свободных га­зов Южно-Сахалинского грязевого вулкана и их связь с региональной сейсмичностью // Доклады Академии наук. 2011. Т. 44. № 2. С. 256-261.

8.Киквадзе О.Е., Лаврушин В.Ю., Покровский Б.Г., Поляк Б.Г. Изотопный и химический состав грязе­вулканических газов Таманского полуострова и проблемы их генезиса // Литология и полезные ис­копаемые. 2014. № 6. С. 525-538.

9.Лаврушин В.Ю., Поляк Б.Г., Покровский Б.Г. и др. Изотопно-геохимические особенности газов гря­зевых вулканов восточной Грузии // Литология и полезные ископаемые. 2009. № 2. С. 203-218.

10.Лаврушин В.Ю., Поляк Б.Г., Прасолов Э.М., Камен­ский И.Л. Источники вещества в продуктах грязе­вого вулканизма (по изотопным, гидрохимиче­ским и геологическим данным) // Литология и по­лезные ископаемые. 1996. № 6. С. 625-647.

11.Лагунова И.А. О генезисе СО2 в газах грязевых вул­канов Керченско-Таманской области // Геохимия. 1974. № 11. С. 1711-1716.

12.Лагунова И.А., Гемп С.Д. Гидрогеохимические осо­бенности грязевых вулканов // Советская геоло­гия. 1978. № 8. С. 108-124.

13.Прытков А.С., Василенко Н.Ф., Ершов В.В. Модели­рование извержения Южно-Сахалинского грязе­вого вулкана в 2011 г. по данным GPS наблюдений // Тихоокеанская геология. 2014. № 3. С. 78-86.

14.Сирык И.М. Нефтегазоносность восточных скло­нов Западно-Сахалинских гор. М.: Наука, 1968. 248 с.

15.Челноков Г.А., Жарков Р.В., Брагин И.В. и др. Геохи­мические характеристики подземных флюидов южной части Центрально-Сахалинского разлома // Тихоокеанская геология. 2015. № 5. С. 81—95.

16.Baciu C., Ionescu A., Etiope G. Hydrocarbon seeps in Romania: Gas origin and release to the atmosphere // Marine and Petroleum Geology. 2018. V. 89. P. 130­143.

17.Baylis S.A., Cawley S.J., Clayton C.J., Savell M.A. The origin of unusual gas seeps from onshore Papua New Guinea // Marine Geology. 1997. V. 137. P. 109-120.

18.Burton M.R., Sawyer G.M., Granieri D. Deep Carbon Emissions from Volcanoes // Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 2013. V. 75. P. 323-354.

19.Capozzi R., Picotti V. Fluid migration and origin of a mud volcano in the Northern Apennines (Italy) - the role of deeply rooted normal faults // Terra Nova. 2002. V. 14. P. 363-370.

20.Chao H.-G., You C.-F., Sun C.-H. Gases in Taiwan mud volcanoes: Chemical composition, methane carbon isotopes, and gas fluxes // Applied Geochemistry. 2010. V. 25. P. 428-436.

21.Chiodini G., D'Alessandro W., Parello F. Geochemistry of gases and waters discharged by the mud volcanoes at Paterno, Mt. Etna (Italy) // Bulletin of Volcanology. 1996. V. 58. P. 51-58.

22.Dai J.X., Wu X.Q., Ni Y.Y. et al. Geochemical charac­teristics of natural gas from mud volcanoes in the southern Junggar Basin // Science China Earth Scienc­es. 2012. V. 55. P. 355-367.

23.Deville E., Battani A., Griboulard R. et al. The origin and processes of mud volcanism: New insights from Trini­dad // Geological Society. 2003. V. 216. P. 475-490.

24.Etiope G., Baciu C.L., Schoell M. Extreme methane deuterium, nitrogen and helium enrichment in natural gas from the Homorod seep (Romania) // Chemical Geology. 2011. V. 280. P. 89-96.

25.Etiope G., Feyzullayev A., Baciu C.L. Terrestrial meth­ane seeps and mud volcanoes: A global perspective of gas origin // Marine and Petroleum Geology. 2009. V.26. P. 333-344.

26.Etiope G., Feyzullayev A., Milkov A.V. et al. Evidence of subsurface anaerobic biodegradation of hydrocarbons and potential secondary methanogenesis in terrestrial mud volcanoes // Marine and Petroleum Geology. 2009. V. 26. P. 1692-1703.

27.Etiope G., Klusmann R.W. Geologic emissions of meth­ane to the atmosphere // Chemosphere. 2002. V. 49. P.777-789.

28.Etiope G., Martinelli G., Caracausi A., Italiano F. Meth­ane seeps and mud volcanoes in Italy: Gas origin, frac­tionation and emission to the atmosphere // Geophys­ical Research Letters. 2007. V. 34. https://doi.org/10.1029/2007GL030341

29.Etiope G., Milkov A.V. A new estimate of global methane flux from onshore and shallow submarine mud volca­noes to the atmosphere // Environmental Geology. 2004. V. 46. P. 997-1002.

30.Etiope G., Nakada R., Tanaka K., Yoshida N. Gas seep­age from Tokamachi mud volcanoes, onshore Niigata Basin (Japan): Origin, post-genetic alterations and CH4-CO2 fluxes // Applied Geochemistry. 2011. V.26. P. 348-359.

31.Falkowski P., Scholes R.J., Boyle E. et al. The global car­bon cycle: A test of our knowledge of Earth as a system // Science. 2000. V. 290. P. 291-296.

32.Feyzullayev A.A. Mud volcanoes in the South Caspian basin: Nature and estimated depth of its products // Natural Science. 2012. V. 4. P. 445-453.

33.Grassa F., Capasso G., Favara R., Inguaggiato S. Molec­ular and isotopic composition of free hydrocarbon gas­es from Sicily, Italy// Geophyslcal Research Letters. 2004. V. 31. https://doi.org/10.1029/2003GL019362

34.Kikvadze O., Lavrushin V., Pokrovskii B., Polyak B. Gas­es from mud volcanoes of western and central Caucasus // Geofluids. 2010. V. 10. P. 457-594.

35.Mazzini A., Svensen H., Planke S. et al. When mud vol­canoes sleep: Insight from seep geochemistry at the Dashgil mud volcano, Azerbaijan // Marine and Petro­leum Geology. 2009. V. 26. P. 1704-1715.

36.Mazzini A., Svensen H., Etiope G. et al. Fluid origin, gas fluxes and plumbing system in the sediment-hosted Salton Sea Geotermal System (California, USA) // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2011. V. 205. P. 67-83.

37.Ray J.S., Kumar A., Sudheer A.K. et al. Origin of gases and water in mud volcanoes of Andaman accretionary prism: implications for fluid migration in forearcs. // Chemical Geology. 2013. V. 347. P. 102-113.

38.Saunois M., Bousquet P., Poulter B. et al. The global methane budget: 2000-2012 // Earth System Science Data. 2016. V. 8. P. 697-751.

39.Sherwood O.A., Schwietzke S., Arling V.A., Etiope G. Global inventory of gas geochemistry data from fossil fuel, microbial and burning sources, version 2017 // Earth System Science Data. 2017. V. 9. P. 639-656.

40.Sun C.-H., Chang S.-C., Kuo C.-L. et al. Origins of Tai­wan's mud volcanoes: Evidence from geochemistry // Journal of Asian Earth Sciences. 2010. V. 37. P. 105­116.

41.Wan Z., Shi Q., Guo F. et al. Gases in Southern Junggar Basin mud volcanoes: Chemical composition, stable carbon isotopes, and gas origin // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2013. V. 14. P. 108-115.

42.Yang T. F., Yeh G.-H., Fu C.-C. et al. Composition and exhalation flux of gases from mud volcanoes in Taiwan // Environmental Geology. 2004. V. 46. P. 1003-1011.

43.Zheng, G., Ma, X., Guo, Z. et al. Gas geochemistry and methane emission from Dushanzi mud volcanoes in the southern Junggar Basin, NW China. Journal of Asian Earth Sciences, 2017, vol. 149, pp. 184-190.