5.3. Метан бактериального и термогенного происхождения, полученный при разложении газовых гидратов

В рамках проекта “Байкал-бурение” изучены изотопный состав углерода метана и со­держание этана в газе, свободно выделяющемся из осадка, по всему разрезу донных отложений, вскрытому глубоководными скважинами (макси­мальная глубина разреза 600 м, скв. BDP-98). В результате проведенных работ удалось зафик­сировать лишь метан бактериального происхож­дения. Однако говорить о генезисе байкальского метана в целом на основании данных, характери­зующих лишь три локальные точки озера, где бы­ли пройдены глубоководные скважины, нельзя. Поэтому в 2003-2005 гг. проведено системати­ческое изучение содержания метана.

Работы проводились по всей акватории озера (рис. 5.3). Особое внимание было уделено местам разгрузки газа со дна озера, как в мелководной, так и в глубоководной его части.

Рис. 5.3. Схема расположения станций отбора проб газа

В прибрежной, мелководной части Байкала ис­следован газ из ряда так называемых пропарин, ко­торые представляют собой участки свободной воды (полыньи) в ледовом покрове озера, образующиеся обычно в конце марта начале апреля за счет интенсивного выделения газа со дна озера. Глубина воды здесь обычно не превышает 30-40 м.

Изучение газопроявления в глубоководной ча­сти Байкала началось в конце 1990-х годов после обнаружения сейсмоакустических признаков раз­грузки газов со дна. В результате комплексных геофизических работ в Южной котловине озера на глубинах около 1400 м обнаружено несколько морфологически выраженных структур в виде небольших возвышенностей высотой до 40 м и диаметром, достигающим 800 м, с подводящими к ним газовыми каналами и повышенным тепло­вым потоком. Позднее было установлено, что в осадках здесь присутствует грязевулканическая брекчия. Этот факт позволил классифици­ровать обнаруженные структуры как подводные грязевые вулканы.

Подробно исследованы вулканы Малень­кий и Большой в Южной котловине Байкала, а также грязевой вулкан К-2 в районе подводного Кукуйского каньона (Средняя котловина). На всех этих структурах в приповерхностных слоях осадка были обнаружены газовые гидраты (ГГ).

Объектом исследований был газ, выде­ленный из осадка, газ, полученный при разложе­нии ГГ, а также газ, выделяющийся в виде пу­зырьков из пропарин и термальных источников, расположенных на побережье озера.

Для отбора донных отложений использова­лись бентосные донные трубки (BGC), позволяю­щие получать керны с ненарушенным верхним слоем осадка, а также гравитационная трубка (GC), которая дает возможность поднимать ко­лонки донных отложений длиной до 3 м.

Газ из осадка выделялся методом фазово-равновесной дегазации. Содержание метана и его гомологов в газовой фазе определялась хромато-графически (ХПМ-2 с пламенно-ионизационным детектором).

Проведенные исследования показывают, что на Байкале имеется метан всех трех известных генетических типов (бактериальный, термогенный и эндогенный).

Наиболее характерен для Байкала, как, впрочем, и для любого водоема, метан бактериального происхождения.

Первая область с относительно высоким содержанием преимущественно этана характеризует образцы свободного газа, отобранные из кернов глубоководных скв. BDP-96 и BDP-98, пробуренных на подводном Академическом хребте (интервал опробывания 11,4-600 м).

Во вторую область попадает газ, отобранный в местах его разгрузки со дна озера, как в мелководной части Байкала (пузырьки газа из пропарина), так и в глубоководной (подводные грязевые вулканы Маленький, Большой, газ, выделенный из осадка, а так же полученный при разложении ГГ).

Третья область характеризует газ из спокойных частей Байкала, где не зафиксировано заметного газовыделения со дна озера.

Различия в составе углеводородных газов определяются природой органического вещества, участвующего в процессе генерации метана, что в конечном счете зависит от конкретных условий осадконакопления в различных районах Байкала.

Определенную роль видимо играют процессы смешения газов, образующихся в различных условиях.

Метан термогенного происхождения на Байкале впервые обнаружен в образце газа, полученного при разложении ГГ, который был найден в осадках грязевого вулкана К-2, расположенного в районе подводного Кукуйского каньона.

Следует отметить, что байкальские газовые гидраты, которые были впервые обнаружены при бурении глубоководной скв. ИВЗ-97 на глубине 121 и 161 м, а затем и в приповерхностном слое осадка, имели структуру КС-1 и содержали незначительные примеси тяжелых углеводородов. Аномальные высокое, по крайне мере для Байкала, содержание этана в ГГ с Кукуйского каньона может служить косвенным признаком того, что газовые гидраты здесь имеют структуру КС-2.

Метан термогенного генезиса зафиксирован так же в газе, выделенном из осадка на станции Ver 05-01 St 16. Эта станция при глубине воды 900 м характеризуется наличием нефтепроявлений со дна и мощным газовым факелом, четко фиксируемым на экране эхолота. Бентосной донной трубкой в районе газового факела отобраны два керна донных отложений длиной 70 см. Поднятые на поверхность осадки визуального обладали признаками высокой газонасыщенности. Отличительной особенностью ст. Ver 05-01 St 16 является высокая доля пропана и бутана в составе гомологов метана, в то время как для всех остальных станций их содержание ничтожно мало по сравнению с этаном.

В Кукуйском каньоне термогенный метан присутствует лишь в осадках, отобранных в непосредственной близости от центра грязевого вулкана. Уже при незначительном удалении (50-100 м) от него метан имеет смешанный (бактериальный + термогенный) генезис. Такой метан характеризуется более низким содержанием тяжелых углеводородных газов и более легким изотопным составом углерода.

Кроме Кукуйского каньона метан смешанного генезиса обнаружен в газе, выделяющемся в виде пузырей со дна озера в районе города Бабушкин.

Эндогенный метан зафиксирован лишь в свободном газе из термального источника, расположенного у самого уреза воды в бухте Змеиная. Отмечается, что это источник азотного типа и содержание метана в газе здесь не превышает 2%.

Обращает на себя внимание бухта Фролиха, расположенная на севере озера. Полученные результаты могут свидетельствовать о том, газ содержит примеси термогенного или даже эндогенного метана.

Таким образом, на Байкале имеются все три известных генетических типа метана. Наиболее распространенным является метан бактериального происхождения. Он зафиксирован в большинстве исследованных образцов газа. Метан термогенного генезиса присутствует в местах разгрузки газа со дна озера. Эндогенный метан зафиксирован лишь в термальных источниках, расположенных на побережье озера. Характерен для Байкала и метан смешанного происхождения (термогенный + бактериальный), который обнаружен в многочисленных пробах газа, отобранных как в мелководных газовых сипах (пропаринах), так и в осадках с подводных грязевых вулканов.