Газовые факторы вод, фактически наблюдаемые в зависимости от геологических и гидрогеологических условий

Основными компонентами водорастворенных газов (ВРГ) являются азот, УВ (метан и его гомологи), диоксид углерода, сероводород и водород. По классификации Л. М. Зорькина, по соотношению этих компонентов ВРГ подразделяются на азотные (N₂ > 50%), углеводородные (СН₄ +высшие ≥ 50%), кислые (H₂S + СО₂ ≥ 50%), водородные (H₂S > 50% ) и смешанные (концентрация всех компонентов не превышает 50%).

Газонасыщенность вод с различным составом газа различна и возрастает в соответствии с растворимостью от азотных газов через смешанные и углеводородные к кислым. Она изменяется с различной интенсивностью как по площади, так и по разрезу бассейнов и формирует различного рода зональности.

Региональная (площадная) зональность выражается в последовательном изменении состава ВРГ от азотного до метанового, газонасыщенности подземных вод, упругости ВРГ и коэффициента газонасыщения Кг в на­правлении от окраин бассейнов к их внутренним, наиболее погруженным частям.

Вертикальная зональность выражается также в изменении с глубиной по разрезу осадочного чехла состава ВРГ с азотного на метановый и далее (на больших глубинах) — на кислый, сопровождающийся увеличением газо­содержания подземных вод, упругости ВРГ и коэффициента газонасыщения. Эти изменения отражают зональность процессов газообразования в недрах, гидрогеологическую обстановку и влияние других факторов. Зональность газообразования четко прослеживается и по изотопному составу углерода метана (рис. 13.1). Состав газов подземных вод в зоне глубин до 4 км показан в табл. 13.1.

Вышеописанная зональность носит название нормальной. Она характерна для большинства НГБ в целом или для отдельных их частей. В ряде случаев она нарушается, что обусловлено особенностями геологического и гидрогеологического развития региона.

Рис. 13.1. Изменение изотопно­го состава углерода метана водорастворенных газов с глубиной (по Л. М. Зорьки­ну [1983 г.]).

1—7—возраст водоносных ком­плексов: 1 — кайнозойский, 2 — меловой, 3 — юрский, 4—мезо­зойский, 5—пермский, в—ка­менноугольный, / — девонский; 8, 9 — усредненные кривые для мезозойских (8) и палеозой­ских (5) отложений.

Древние платформы вне зон недавней тектонической активизации ха­рактеризуются, как правило, широким распространением азотных ВРГ, особенно в зонах выступов фундамента и на окраинах, а в целом - нормальной газогидрохимической зональностью и относительно низкими значениями газовых факторов — 0,5—1 м³/м³. Нижнепалеозойские и допалеозойские отложения Русской платформы, например, содержат ВРГ преимущественно азотного состава с очень низким содержанием тяжелых УВ и коэффициентом газонасыщения менее 0,5. Газовые факторы вод с углеводородными газами домезозойских комплексов Сибирской платформы на глубине 3—6 км составляют около 0,5 м³/м³. Повышенная газонасыщенность и углеводородный состав газов подземных вод наблюдается в зонах прогибания осадочного чехла.

Таблица13.1

Состав газов подземных вод в зоне глубин до 4 км (Зорькин,1984 г.)

Так, фоновые значения газовых факторов углеводородных вод Днепровско-Донецкой и Тимано-Печорской впадин на глубинах порядка 4 км достигают соответственно 1,2 и 1,5 м³/м³. Наибольшая газонасыщенность подземных вод Прикаспийской впадины — до 3 м³/м³ при средних значениях 1,0—1,2 м³/м³ — отмечается в палеозойском гидрогеологическом комплексе, который характеризуется почти исключительно метановым составом газов' местами с повышенным (до 10%) содержанием тяжелых УВ.

С уменьшением возраста пластовых систем в составе ВРГ увеличивается роль метана и ТУ и уменьшается роль азота. На молодых плитах значения газовых факторов достигают 2,0—4,0 м³/м³. Так, большую часть Западно-Сибирской платформы занимает зона метановых газов. Газонасыщенность сеноманского водоносного комплекса составляет в среднем 0,8—1,0 м³/м³, местами достигает 2,5 м³/м³.

Из районов современных геосинклиналей территории данные по ВРГ имеются только для о. Сахалин. В гидрогеологическом разрезе Сахалина (нижний плиоцен—миоцен) распространены в основном ВРГ метанового состава, в нижних частях разреза — с примесью тяжелых УВ. Коэффициент газонасыщения увеличивается с глубиной от 0,3 до 0,7, средние значения газовых факторов нижних горизонтов составляют около 3,5 м³/м³.