Газы осадочной толщи

Осадочная оболочка составляет около 10% общей массы вещества земной коры. Наиболее распространенными породами в ее составе являются глины и глинистые сланцы. Алевролиты, песчаники, вулканические и кар­бонатные породы занимают подчиненное положение и имеют примерно одинаковую распространенность. На остальные типы пород (главным образом, эвапориты) приходится немногим более 1%. При литогенезе минеральные и органические составляющие осадочной толщи претерпевают глубокие изменения под действием различного рода геохимических процессов. Часть из них сопровождается газообразованием. Генерирующиеся газы являются неотъемлемой частью осадочной толщи и по форме нахождения встречаются в свободном, растворенном и рассеянном состоянии. Рассеянные в осадочных породах газы в свою очередь по форме нахождения можно разделить на следующие категории: 1) свободный, содержащийся в сообщающихся порах и трещинах; 2) свободный, заключающийся в замкнутых порах; 3) растворенный в воде, содержащейся в горной породе; 4) растворенный в нефти, содержащейся в горной породе; 5) сорбированный породой и содержащимся в ней ОВ; 6) окклюдированный горной породой; 7) газовый конденсат в порах и трещинах.

С генетической точки зрения находящиеся в породе газы могут быть связаны с различными источниками. Одним из основных источников является ОВ. Общее его количество в породах континентального сектора стратисферы составляет 72.10¹⁴ т, из которых 54.10¹⁴ т присутствует в глинистых породах.

Органическое вещество является основным, но не единственным источ­ником газов в осадочной толще. Преобразование минеральных составляющих в ряде случаев также сопровождается образованием газов. Изменение минеральных компонентов происходит независимо или с участием ОВ. Наиболее тесным взаимодействием минеральных и органических составля­ющих характеризуются начальный и завершающий этапы литогенеза.

Каждый из типов пород, слагающих континентальный сектор страти­сферы, имеет свою специфику состава и количества газов. В связи с этим говорить о количестве и составе газов осадочной толщи в целом весьма затруднительно. Логичнее оценивать состав и масштабы образования газов, сопровождающих конкретный геохимический процесс. Теоретически обосно­вана и во многих случаях экспериментально подтверждена балансовая сторона редукционных, радиационно-химических и ядерных процессов. На­много сложнее оценить количественно процессы преобразования ОВ при литогенезе.

Экспериментально установлено, что масштабы генерации газов и их качественный состав обусловлены концентрацией в породе ОВ, его генети­ческим типом и степенью преобразованности. Немаловажную роль играет специфика вмещающей породы. Преобразование гумусового ОВ сопровож­дают газы, в углеводородной части которых преобладает метан. Гомологи метана характерны на определенных этапах катагенеза для продуктов преобразования сапропелевых разностей ОВ. Генетический тип ОВ и степень его преобразованности обусловливают определенную зональность в качест­венном составе генерирующихся в осадочной толще газов. Последний момент необходимо учитывать при исследовании закономерностей формирования свободных газовых скоплений в осадочной толще.

Табл. 12.1 даёт представления о теоретически возможных мас­штабах генерации газов гумусовой разностью ОВ в процессе литогенеза. Если предположить, что в глинистых породах ОВ преобразовано в среднем до градации катагенеза МКз и представлено обоими классами ОВ в соотношении 1:1, то только за счет органической составляющей глинистые породы континентального сектора стратисферы (при содержании в них 0В=1% в начале литогенеза) способны образовать 13,6.10¹¹ м³ газов, в том числе 2,6.10¹¹м³ углеводородных.

В реальных условиях газы осадочной толщи изучены еще недостаточно. И одна из причин этого — затруднения методического характера. Из пере­численных выше возможных категорий нахождения газов в осадочной толще исследуются в лучшем случае две-три в зависимости от преследуемых целей. По результатам этих исследований иногда трудно представить состав и количество газов, характеризующих в целом осадочные породы. Но тем не менее, существуют эмпирические закономерности изменения количества и состава газов в процессе литогенеза определенных типов пород.

Таблица 12.1

Количество и соcтав газов, генерированных гумусовым ОВ в процессе литогенеза (Рогозина А.Е., Неручев С.Г., Успенский В.А., 1974)[22]