Все о геологии :: на главную страницу! Геовикипедия 
wiki.web.ru 
Поиск  
  Rambler's Top100 Service
 Главная страница  Конференции: Календарь / Материалы  Каталог ссылок    Словарь       Форумы        В помощь студенту     Последние поступления
   Геология >> Инженерная геология | Популярные статьи
 Обсудить в форуме  Добавить новое сообщение

ГАЗОВЫЕ ГИДРАТЫ

Ю. А. Дядин, А. Л. Гущин. Новосибирский Государственный Университет
Опубликовано в Соросовском Образовательном Журнале, N3, 1998, cтр.55-64

Оглавление


ГАЗОВЫЕ ГИДРАТЫ И КЛИМАТ ЗЕМЛИ

    Основные компоненты воздуха, азот и кислород, прозрачны для излучений, преобладающих в атмосфере Земли. В то же время многие другие атмосферные газы активно поглощают волны инфракрасного диапазона, испускаемые земной поверхностью. Это явление называется парниковым эффектом. Благодаря ему средняя температура земной поверхности повышена на 33°С и на Земле существует жизнь.
В настоящее время ежегодно сжигается такое количество топлива, для создания которого природе потребовалось полмиллиона лет. С начала индустриальной революции (примерно с 1850 года) концентрация в атмосфере углекислого газа, который вносит основной вклад (после паров воды) в потепление, увеличилась на 25%. К середине XXI века ожидается увеличение этой концентрации еще на 50%, что соответствует повышению приповерхностной температуры Земли на 1,5-4,5°C.   

Р, T-фазовая диаграмма системы метан - вода...
Рис. 7. Р, T-фазовая диаграмма системы метан - вода...

    Следующий по величине вклад в потепление вносит метан - основной неводный компонент природных газогидратов, концентрация которого в атмосфере примерно в 200 раз ниже, чем концентрация СО2. Однако, во-первых, как мы уже отмечали, радиационная активность метана примерно в 21 раз выше, чем углекислого газа. Во-вторых, в ближайшие 50-60 лет ожидается удвоение его концентрации. В середине прошлого века парниковый эффект от метана составлял 6% по отношению к эффекту, даваемому углекислым газом, сейчас он составляет уже 10%, а через полвека достигнет 14%. Анализ воздуха, захватываемого полярными льдами, показывает, что современный прирост концентрации метана в атмосфере беспрецедентен за последние 160 тыс. лет. Источники этого прироста неясны. Весьма возможно, что одним из источников служат наблюдаемые и скрытые выбросы метана при разложении природных газовых гидратов.
    Во всяком случае ясно одно - потепление происходит. Проблема, над которой сейчас задумывается все большее число исследователей, - когда и как отзовутся на это потепление крайне чувствительные к параметрам среды ГГ. Количество метана, которое таят в себе природные ГГ, в 3 тыс. раз превосходит его количество в атмосфере ((6-7)*1012 м3). Освобождение этого парникового потенциала имело бы страшные последствия для человечества. Потепление может вызвать разложение гидратов, а освобождающийся при этом метан приведет к дальнейшему потеплению. Таким образом, может начаться самоускоряющийся процесс [6].
    Имеющиеся на сегодня упрощенные оценки изменения температурных профилей земной коры приводят к следующим заключениям. Субмаринные ГГ, расположенные в пределах акватории Мирового океана, внутренних морей и озер, опасений пока не вызывают. При любом развитии событий они останутся стабильными по меньшей мере в ближайшую тысячу лет. Наибольшую опасность представляют гидраты, которые уже сейчас находятся в метастабильном состоянии (в зонах вечной мерзлоты). Особенно подвержены изменению климата газогидратные отложения континентальных арктических шельфов. Благодаря поднимающемуся уровню моря они омываются водами Северного Ледовитого океана и испытывают повышение поверхностных температур на 10° и более в последние 10 тыс. лет. Количество метана, освобождающегося из этого источника, уже сегодня составляет около 5,6*109 м3/год [6], то есть около 1% всех известных источников атмосферного метана. Для этого источника газовых гидратов критической является температура - 2-0°C, выше которой перестает действовать эффект самоконсервации и начинается обвальное разложение газовых гидратов. Выдвинута интересная и достаточно хорошо аргументированная гипотеза [6], согласно которой периодические потепления и оледенения на Земле вызваны разложением и образованием газовых гидратов. В целом решение проблемы взаимосвязи климат - ГГ находится сегодня в зачаточном состоянии. Компьютерное моделирование не дает однозначного прогноза развития климата. Имеющиеся гипотезы весьма спорны, оценки приблизительны, расчеты дают большой разброс результатов.

ДРУГИЕ ВОЗМОЖНЫЕ ПРОЯВЛЕНИЯ

    ГГ - важное вещество приповерхностной геосферы. В отличие от большинства других это вещество крайне чувствительно к изменениям внешних параметров среды. Небольшое изменение температуры или давления может привести к превращению прочно сцементированных гидратосодержащих пород в разжиженную массу и к освобождению огромных количеств газа, делающего этот процесс необратимым. Инициаторы таких процессов могут быть самые разнообразные. Это вулканическая деятельность, понижение уровня Мирового океана, повышение температуры у основания зоны стабильности за счет продолжающегося процесса седиментации и, наконец, деятельность человека. В природе эти процессы наблюдаются и могут послужить разгадкой многих до сих пор непонятных явлений [6].
    Газогидраты подвергают опасности основания прибрежных структур. С процессами диссоциации гидратов теперь связывают наблюдающиеся во многих районах Земли подводные оползни, осадочные блоки и обвалы. Этим же объясняют действие подводных грязевых вулканов в Каспийском море и прибрежье Панамы. Еще одно проявление гидратов - выбросы газа в окрестностях острова Беннетта (Новосибирские острова) и в Охотском море. В последнем случае выбросы обусловлены газовым фонтаном, бьющим на глубине 770 м. Исследования с подводных обитаемых аппаратов "Пайсис" обнаружили в районе фонтана характерные формы аномального поля: провальные воронки и ямы, поддонные ниши и пещеры, целую систему сообщающихся гротов.
    Идея гидратного объяснения тайны Бермудского треугольника получила недавно поддержку. Согласно этой гипотезе, разложение находящихся в этом районе гидратов приводит к освобождению огромных объемов газа. Поднимаясь вверх, они превращают водную поверхность в пузырящуюся пену, мгновенно поглощающую любой корабль, и создают восходящее в небо облако метана, приводящее к гибели самолета за счет потери управления в этом мощном потоке.
    Недавно предложено объяснение еще одной катастрофы. В ночь 21 августа 1986 года внезапный выброс газов из озера Ниос (площадью 1,48 км2 и глубиной 208 м), расположенного в кратере потухшего вулкана Камерун, привел к гибели более 1700 человек и 3000 голов скота. Сероводород, сернистый газ, углекислый газ, метан и другие газы, выделившиеся в результате разложения гидратов, создали смертельное облако объемом 4-6*107 м3.
    Примером последствий вмешательства человека в мир природных гидратов служат крупнейшие аварии в ходе научно-исследовательских экспедиций, послужившие даже причиной запретов на бурение в водах океана. Так, например, в 1989 году компания "Сага петролеум АС" понесла убытки в размере 90 млн долларов при бурении скважины на севере Норвежского моря.
    Природа подсказывает, что процессы газогидратообразования могут быть широко использованы в различных отраслях человеческой деятельности, в частности для хранения больших объемов газа (в том числе неустойчивых и взрывоопасных), в технологиях очистки и разделения газов, бескомпрессорном создании высоких давлений (см. рис 7, б ). Имеются предложения применения газогидратов для опреснения морской воды, а в 1961 году Л. Полинг предложил теорию анестезии, основанную на образовании микрокристаллов газовых гидратов в нервных волокнах. Выдвинуты также идеи о захоронении парниковых и токсичных газов в форме газогидратов на дне Мирового океана с целью оздоровления экологической ситуации на Земле.

Назад| Следующая страница


 См. также
ДиссертацииРазработка методики картирования зон распространения газовых гидратов на основе спектрального анализа морских сейсмических данных: Разработка методики картирования зон распространения газовых гидратов на основе спектрального анализа морских сейсмических данных
ДиссертацииРазработка методики картирования зон распространения газовых гидратов на основе спектрального анализа морских сейсмических данных
ТезисыЭкспериментальное изучение искусственно гидратонасыщенных дисперсных пород: Экспериментальное изучение искусственно гидратонасыщенных дисперсных пород
ДиссертацииКриолитозона арктического шельфа Восточной Сибири (современное состояние и история развития в среднем плейстоцене - голоцене):
ДиссертацииКриолитозона арктического шельфа Восточной Сибири (современное состояние и история развития в среднем плейстоцене - голоцене): Работы по теме диссертации, опубликованные в периодических изданиях, рекомендованных ВАК.
Календарь событийОткрытый международный студенческий вебинар Современные осадочные системы, нефтегазоносность и экология озера Байкал

Проект осуществляется при поддержке:
Геологического факультета МГУ,
РФФИ
   
TopList Rambler's Top100