CC BY
175
УДК 550.82.5(262.5)
© Р.П. Круглякова1, М.В. Круглякова2, Н.Т. Шевцова1, 2009
1 Государственный Научный Центр «Южморгеология», МПР РФ, г. Геленджик,
Россия
2 ЗАО «Черноморнефтегаз», г. Геленджик, Россия
ГЕОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЕСТЕСТВЕННЫХ ПРОЯВЛЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДОВ В ЧЕРНОМ МОРЕ
Приведен краткий обзор углеводородных выходов на шельфе, континентальном склоне и глубоководной впадине Черного моря и результаты геохимических исследований осадков грязевых вулканов.
В последнее десятилетие появилась серия публикаций о грязевом вулканизме, естественных газо- и нефтепроявлениях, о газогидратах в Черном море [3, 4, 7, 16, 19, 26, 29, 33 и др.]. Созданы международные программы с участием причерноморских и других европейских стран: INGGAS - программа исследования в Черном море; MARGASCH (Marine gas hydrates of the Black Sea, 20022003 годы); METRO (Methane and methane hydrates within the Black Sea, 20042007 годы). В рамках проекта MARGASCH в 2002 году на судне «METEOR» немецкими, русскими и украинскими специалистами выполнены геолого-геофи-зические исследования в прогибе Сорокина и в Западночерноморской впадине. В рамках проекта METRO немецкими специалистами совместно с причерноморскими странами в 2004 году выполнены экспедиционные работы в районе полео-Днепра и Дуная, на континентальном склоне вблизи берегов Турции, в 20052006 годах - в России и Грузии. В эти годы наметился информационный бум по проблеме газогидратов (ГГ) в Мировом океане. Прошло несколько международных конференций и симпозиумов, в Интернете открыты сайты по проблеме ГГ, созданы Международные программы и ассоциации по их изучению. Проблема ГГ вызывает большой интерес на государственном уровне в США, Великобритании, Германии, Японии, Канаде, Норвегии, Индии, Южной Корее, Китае, где разработаны национальные программы.
В настоящей статье обобщены данные о нефте- и газовых выходах, грязевых вулканах и приповерхностных газогидратах на дне Черного моря, дана их геохимическая характеристика. На рис. 1 приведена обзорная схема разных видов газопроявлений (газовые выходы, грязевые вулканы, газогидраты), составленная нами по фондовым материалам и литературным данным.
Нефте- и газопроявления на шельфе. На шельфе Болгарии было обнаружено свыше 480 выходов газа на дне моря, с дебитом от 0,45 до 4,01 л/мин. [10, 30, 31].
На шельфе Украины в северной и северо-западной частях Черного моря обнаружено около 200 газовых выходов, которые связаны в основном с крупными зонами разломов [17, 35]. Здесь же с помощью акустического комплекса Simrad ЕК-500 получены эхограммы с газовыми выбросами над вершиной поднятия. На дне Черного моря в 25 милях юго-западнее г. Севастополь на склоне обнаружены аномальные явления, которые проявляются на эхолотных профилях в виде круп-
Г [грязевые вулканы |>—' ■—11—[южная граница древней платформы [^--^- [границы структур
Рис. 1. Обзорная схема расположения подводных грязевых вулканов, газовых и нефтяных выходов и газогидратов на дне Черного моря
ных куполов. Всего обнаружено семь куполов, сгруппированных в три поля. В районе аномалий установлены высокие (в 2-3 раза выше фоновых) значения тепловых потоков, а также относительно повышенные содержания сероводорода в воде. Авторы предполагают, что это грязевые вулканы [24]. В 1927 году во время разрушительного Крымского землетрясения недалеко от этой зоны с трех крымских маяков - от Херсонеса до Евпатории - наблюдались гигантские вспышки пламени. Вероятно, вспышки («пожар» в море) связаны с мгновенным выбросом газов из недр, который был спровоцирован активизацией деятельности грязевых вулканов во время землетрясения.
Керченско-Таманский шельф. Интенсивные проявления разгрузки углеводородных газов (УВГ) из недр в толщу воды были выявлены в 1976 г. в процессе гидрогазосъемки на Керченско-Таманском шельфе на глубинах моря 20-40 м. Содержание УВГ в воде изменяется от 0,8-10-3 до 34,0-10-3 см3/л. Гидрогазосъем-ка проводилась одновременно с сейсмоакустическим профилированием, что позволило привязать всплески газопроявлений к нарушениям сплошности пород и зонам выклинивания. На рис. 2 приведены сейсмоакустические разрезы и кривые распределения УВ газов в воде и осадках. Наиболее контрастные неширокие аномалии УВГ приурочены к диапировым структурам банки Вольского и связаны с фильтрацией газов по восстанию вскрытых эрозией пластов. Три пласта, выходящие на поверхность, соответствуют трём всплескам газа в воде, причём средний пласт образует самую контрастную аномалию (рис. 2). Слабоконтрастная аномалия диффузионного типа наблюдается на поднятии Корабельное. На поднятии Пионерское отмечаются всплески УВГ в воде, приуроченные к зонам выклинивания горизонтов, по которым возможна фильтрация газа. В 2002 году в этом
Рис. 2. Сопоставление геохимического и сейсмоакустического профилирования на Керченско-Таманском шельфе
районе Черного моря были проведены комплексные геолого-геофизические исследования на НИС «Профессор Водяницкий» украинскими учеными. Был обнаружен район развития газовых факелов на внешнем шельфе и материковом склоне Керченско-Таманского региона к северу от крупной структуры Палласа [9].
Шельф России. Обильные нефтегазопроявления отмечаются на северо-востоке прибрежной суши и шельфа почти по всей площади Сочи-Адлерской депрессии. Особенно часты они в бассейнах рек Хоста, Агура, Мацеста и в нижнем течении реки Сочи, где обнаруживаются как в скважинах, так и в поверхностных выходах в различных видах - от запаха битума до жидкой нефти [22]. По результатам газовой съемки, выполненной нами в рамках экологического мониторинга (1990-1993 гг.), зафиксированы природные аномалии УВГ в водах рек Сочинского района - Мацеста, Агура. Хоста, Херота, Кудеспта; Туапсинского района - Лоо, Якорная щель, Уч-дере; Новороссийского района - Дюрсо [13]. Природные аномалии УВГ в реках были пульсирующими, т.е. наблюдались периодически во время выполнения экологического мониторинга.
Шельф Грузии. В прибрежной зоне Абхазии в местах развития мезо-кайно-зойских отложений (г. Сухуми, р. Окуми, сс. Моква, Патарахуца, Звандрипш и др.) известны многочисленные газопроявления, выходы жидкой нефти и асфальта [22]. В 1993 г. на НИС «Профессор Водяницкий» ИНБЮМ НАН Украины в приустьевой зоне реки Супса у побережья Грузии с помощью эхолота ЯШБАБ ЕК-500 обнаружены струйные выделения газов со дна моря на глубине 36 м. Поток газа составлял в среднем 0,02-0,08 л/м2 в секунду. В составе преобладает метан (94,7 %), этан (4,7 %) и пропан (0,6 %), т.е. по составу газ имеет смешанную природу (биогенную и термогенную) [23].
Шельф Турции. В прибрежной зоне Восточных Понтид в районе Ризе издавна известен выход нефти [39].
Нефте- и газопроявления на материковом склоне и в глубоководной впадине
Наиболее выразительное проявление процессов выделения газов на морском дне - грязевый вулканизм. За последнее десятилетие открыто и изучено множество вулканов в Западночерноморской впадине, на континентальном склоне вблизи берегов Болгарии, Турции, Украины, России.
За период 1985-1993 годы работами ГНЦ «Южморгеология» акустическим комплексом МАК-1М в Западночерноморской впадине обнаружены 9 грязевых вулканов, получившие название МГУ, Южморгеология и имена известных уче-ных-нефтяников и морских геологов и геофизиков - Вассоевича, Страхова, Корнева, Малышева, Ковалевского, Гончарова, один вулкан назван как Безымянный. Высота вулканических сопок над дном составляет 20-120 м (рис. 3) [18].
43.75
43.50°
43.25
1 1 1 - ш" ' Вулкан Корнева
Вулкар й Малыше № пкан Стрг 1 ▲ ва хова ▲
Вулкан М ГУ®
Ву Вулкан ткан Васс Ковалеве оевича кого I Вулкан А Южморг Ус А □ зология ювные 0б031 - грязевые В) - находки газ ачения: лканы огидратов
Вулкан о эезымянн ый 1*1 Вулкан Гончаров 1
32.5СР
зз.ос?
43.75°
33.50°
34.0СР
43.5(?
43.25
Рис. 3. Схема расположения грязевых вулканов и находок газогидратов в Западночерноморской впадине. Условные обозначения приведены на схеме
На сонограмме акустического комплекса МАК-1 вулкана МГУ отчетливо виден центральный кратер, концентрично расположенные валы сопочной брекчии, заметны отдельные грязевые потоки, изливавшиеся из кратера (рис. 4).
В 1996 г. в период выполнения работ по программе ЮНЕСКО «Плавучий университет» на НИС «Геленджик» открыты 26 грязевых вулканов в прогибе Сорокина, два из них названы именами Двуреченского и Казакова, остальным вулканам имена не были присвоены (рис. 5).
По характеру сонограмм и профилограмм (МАК-1М), все вулканы в прогибе Сорокина по их морфологии геологами разделены на четыре типа. Первый тип - конические округлые постройки диаметром 400-700 м и высотой 20-40 м с умеренным развитием потоков грязевулканической брекчии или без них. Второй - вулканы с кальдерами обрушения и умеренными потоками. Третий -округлые вулканы с плоской вершиной, крутыми стенками высотой 10-15 м и
Рис. 4. Сонограмма грязевого вулкана МГУ в Западночерноморской впадине (комплекс МАК-1М)
отсутствием потоков. Четвертый -трещинные излияния с потоками грязевулканической брекчии.
В 2002 году GEOMAR (Research Center for Marine Geoscience, г. Киль,
Германия) выполнены геолого-геофи-зические исследования в прогибе Сорокина по проекту «MARGASCH» и обнаружены вулканы, названные именами городов - Ялта, Севастополь,
Стамбул, Одесса и др. [28, 29,37]. Не исключено, что часть из них - это не названные вулканы, но закартирован-ные работами ГНЦ «Южморгеология» в 1996 г. В период проведения в 2002 году геолого-геофизических исследований Е.Ф. Шнюковым и др. в районе вулкана Двуреченского обнаружены 3 мощных газовых факела. Самый крупный из факелов диаметром до 260 м достигал высоты 850 м [9, 25, 27].
Наблюдения за деятельностью вулканов суши дают определенные представления о процессах, происходящих в подводных вулканах. Для этих целей прове-
Рис. 5. Схема расположения грязевых вулканов и газогидратов в прогибе Сорокина. Условные обозначения приведены на схеме
ден комплекс газо-геохимических исследований на вулкане «гора Гнилая», расположенном на суше в 5 км от моря. Вулкан «гора Гнилая» представляет собой холм диаметром 700 м. Мониторинг «грязи» вулкана проведен в течение двух лет (30.11.2001 г. - 25.12.2003 г.) с периодичностью каждые две недели. Комплекс исследований включал анализ УВГ (метан и его гомологи), двуокиси углерода, гелия. Интересен мониторинг газового состава грязи, выбрасываемой вулканом, так как он отражает периоды активизации и затухания его деятельности. В составе газов вулкана «гора Гнилая» преобладает метан (до 95,7 %), присутствуют его гомологи (4,3 %), С02, К2. В период активизации содержание метана в выбросах грязи достигает 368 см3/кг, его гомологов - 0,7 см3/кг, С02 - 69,7 см3/кг. Отмечены фазы затухания и активизации грязевого вулкана «гора Гнилая», которые фиксируются магнитудой землетрясений в этом регионе [34].
В последние годы (2004-2006 гг.) около 30 вулканов открыты в глубоководной части российского побережья Черного моря [1,2]. В Туапсинском прогибе на вулканах Манганари и Нефтяном в илах и сопочных брекчиях обнаружена нефть [2]. Антиклиналь Манганари опробована 15-ю станциями. Во всех осадках обнаружены аномально высокие содержания метана (до 132,8 см3/кг), гомологов, пх10-3 см3/кг: £С2-С4 - 725,7; £С5-С6 - 73,2; С02 - 5,1 см3/кг. Отмечены выходы газов и на других грязевых вулканах - Эколог, Симрад, Нефтяной (таблица).
Детальные исследования органического вещества (ОВ), в том числе и нефтяного материала, выполнены в Геохимическом центре ВНИГНИ (Москва) под руководством М.В. Дахновой. Интерпретация геохимических данных показала, что выявленные в пределах вулкана Манганари нафтидопроявления генетически однородны. Они генерированы однотипным преимущественно морским ОВ, претерпевшим интенсивную микробиальную переработку в диагенезе. Материнские отложения представлены глинами, накапливавшимися в относительно глубоководных условиях. Зрелость материнского ОВ на время эмиграции нефтей соответствовала верхам главной зоны нефтеобразования. По молекулярным характеристикам изученные нафтидопроявления в пределах вулкана Манганари имеют много общих черт с ранее изученными майкопскими нефтями [20].
При выполнении инженерно-геологических изысканий на трассе газопровода «Голубой поток» на абиссали Черного моря получены акустические образы газонасыщенных осадков с использованием комплекса МАК-1М и многолучевого эхолота ЕМ-12 8120 фирмы 8ішга^ Выявлен принципиально новый вид акустических аномалий - это относительно темные пятна на сонограмме, соответствующие площадям развития мелких поднятий диаметром около 5 м при высоте 2-4 м (размер рассчитан, исходя из длины акустической тени). Этот феномен, названный нами «подводное болото» был зафиксирован в Восточночерноморской абиссальной равнине на глубинах моря более 2000 м. Сонограмме присуще отсутствие каких-либо характерных черт - сплошное серое поле. На профилограмме отсутствуют отражающие границы, обусловленные, как правило, переслаиванием осадков разной плотности. Акустический сигнал полностью поглощается, что указывает на высокую газонасыщенность осадка. Монтаж сонограмм, полученных с помощью эхолота, дает представление о масштабах явления, площадь аномалии 3600 км2 [15]. Именно на таких площадях подняты вскипающие газонасыщенные осадки, содержащие метан до 150 см3/кг.
Подводные вулканы, находки газогидратов и нефтепроявления в Черном море
н в % Наименование вулкана Ши- рота, град Долгота, град. Глу- бина моря, м Сод. в ocaд-ке метана, cм3/кг /гомологов nx10-3, cм3/кг Состав газо-гидрата, % Местора^ положение, наличие газогидрата
метан гомо- логи
1 Вассоевича 43,530 33,120 3507,0 100,0 0,00 1
2 МГУ 43,533 33,117 2100 215,0 96,55 3,45 1
3 Страхова 43,530 33,200 2140 1780,0 93,30 6,7 1
4 Южморгеоло- гия 43,525 33,212 2066 29,0 отсут. - 1, обнаруж.
5 Малышева 43,630 33,375 2027 3,5 отсут. - 1, обнаруж.
6 Корнева 43,723 33,483 1985 13,0 отсут. - 1, обнаруж.
7 Гончарова 43,240 33,700 2010 отсут. отсут. - 1, обнаруж.
В Ковалевского 43,260 33,100 2140 отсут. отсут. - 1, обнаруж.
9 Безымянный 43,250 33,107 2150 отсут. 99,98 0,02 1
10 Двуреченского 44,282 34,982 2060 отсут. отсут. - 2, обнаруж.
11 Казакова 44,295 35,174 1920 отсут. отсут. - 2, обнаруж.
12 Манганари-1 (нефтепрояв-ление) 44,153 37,725 1755 132,8/798,8 н/о н/о 3, н/о
13 Нефтяной (неф-тепроявление) 44,297 37,352 1930 10,0/133,4 н/о н/о 3, н/о
14 Эколог 44,244 37,455 1860 36,4/1,73 н/о н/о 3, н/о
15 Симрад 44,212 37,881 1610 0,07/50,5 н/о н/о 3, н/о
16 ГИР (нефтепро-явление) 41, 427 37, 588 1845 32,7/64,7 99,75 0,25 3, T^ecyH-жая впадина
17 Ст. РИЗ 014 41,378 39,897 53,4/0,0 100,0 0,0 4, ГГ в виде изморози
1В Ст. ДР10-А2 (нефтепрояв-ление) 41,389 40,247 1001 7,7/0,71 н/о н/о 4, вал Ар-хангелк-кого, н/о
Примечания: 1 - Западно-Черноморская впадина; 2 - прогиб Сорокина; 3 - Туапсинский прогиб; 4 - турецкий континентальный склон; н/о - газогидрат не обнаружен; отсут. - данные отсутствуют.
По программе METRO в 2006 году была выполнена гонарная ^емка c пробоотбором на континентальном ^лоне y берегов Грузии [36]. Газовые выходы и приповерхностные газогидраты обнаружены на внешнем континентальном ^лоне на траверзе Батуми на глубине моря 850-900 м. По данным гонарной №емки выходы газов локализованы на хребте Кобулети. Отобранные трубкой ocaдки показывают выгокое удержание газов cмeшaннoгo биогенного и термогенного генези-ca, в ocaдкax отмечено пр^ут^^ие газогидратов. Упомянутые выходы газов отличаются от других холодных газовых выходов в Черном море, как прибрежных биогенных (shallow water seeps), так и глубоководных, cвязaнныx c подводными грязевыми вулканами. Они раотоложены на достаточно больших глубинах моря в зоне стабильности газогидратов и характеризуются активной газовой эмигеией. Грязевый вулканизм отсутствует [36].
При выполнении контрактных работ ГНЦ «Южморгеология» c НК «British Petroleum» в 1992 году была выполнена газо-геохимичежая №емка в южной части Bocтoчнoчeрнoмoрcкoй впадины (опробовано 330 станций, 1500 анализов УВГ). Эти работы ранее не публиковали^. Серия нефтепроявлений приурочена к
Синопскому прогибу на траверсе Ризе, газо- и нефтепроявления приурочены к валу Архангельского и Трабзонскому выступу. Грязевые вулканы обнаружены в Гиресунской впадине на континентальном склоне вблизи берегов Турции (см. рис. 1). На турецком шельфе вблизи города Ризе давно известны выходы нефти на поверхность моря. Они были обнаружены с борта НИС «Геленджик» в процессе работ в виде огромного нефтяного пятна, флуоресцирующего на солнце. При драгировании на вале Архангельского на этом участке (глубина моря 1001 м) поднят каменный материал, который содержал гальку, глыбы уплотненной глины и песка, пропитанные черной окисленной нефтью. Газо-хроматографический анализ осадка ДР10-А2 показал наличие углеводородных газов (7,8 см3 /кг), которые содержали не только метан, но и его гомологи - этан, пропан, изо- и н-бутан, пентаны и гексаны. Содержание метана составляет 95,0 %, гомологов -3,5 %, непредельных углеводородов - 1,5 %. Высокое содержание непредельных углеводородов свидетельствует о биодеградации нефти.
Проявления разгрузки УВГ из недр обнаружены на турецком переуглублен-ном шельфе (глубина моря 200 м) при работах ГНЦ «Южморгеология» (1998 г.) на трассе газопровода «Голубой поток». Здесь видны отдельные темные пятна округлой формы - газовые грифоны (pockmark - по зарубежной терминологии), которые местами образуют цепочки (рис. 6). На профилограмме этого же участка дна им соответствуют воронки, которые являются подводящими каналами для газов. Диаметр воронок около 45-50 м, редко до 200 м.
Рис. 6. Сонограмма (а) и профилограмма (б) подводных газовых выходов на Понтийс-ком переуглубленном шельфе Черного моря (комплекс МАК-1М)
На рис. 7 показан грязевый вулкан на континентальном склоне у берегов Турции, расположенный на трассе газопровода «Голубой поток». Здесь видны
Рис. 7. Сонограмма и профилограмма грязевого вулкана на континентальном склоне по трассе Голубой .поток (комплекс МАК-1М)
подводящие каналы газового потока и газонасыщенные осадки, диаметр «трубы» около 125 м. По этой картине можно представить масштабы поступления газов из глубин в экосистему Черного моря.
В 2005 году по программе METRO немецкими исследователями под руководством профессора Бременского университета Г. Бохрмана на НИС «Посейдон» были выполнены работы на полигоне Самсун на шельфе и континентальном склоне у берегов Турции. В процессе этих исследований здесь обнаружены многочисленные газовые выходы (pockmark) в южной части Восточночерноморской впадины, Синопском прогибе. Здесь обнаружены газогидраты и подводные вулканы (рис. 8).
Таким образом, грязевый вулканизм и естественные выходы углеводородов обнаруживаются в Черном море практически повсеместно. Каждый научно-исследовательский рейс приносит новые данные об этих явлениях.
Газогидраты в приповерхостном слое дна. Источником образования и скопления газогидратов является преимущественно катагенетический газ, поступающий из главной зоны нефтегазообразования по тектоническим и литологическим каналам, но в процессе формирования ГГ участвует и диагенетический метан. Суще-
Рис. В Полигон Caмсун на континентальном склоне у берегов Турции (по данным проекта METRO, http //www. ifm-geomar)
ствует мнение, что по запасам метана локальные скопления приповерхностных газогидратов близки к небольшим газовым месторождениям и являются возобновляемыми [19].
Метан - основной компонент приповерхностных газогидратов. По составу они отличаются содержанием гомологов метана. Кроме легких гомологов (этана, пропана, изо- и н-бутанов), газ после разложения газогидрата содержит парообразные (пентаны и гексаны). Последние не входят в структуру газогидрата, а являются, вероятно, адсорбированными поверхностью. Газогидраты с таким составом отобраны на вулканах МГУ, Ограхова, Безымянный, ГИР. На долю метана приходится 93,3-99,98 %, на долю гомологов - 0,02-6,7 %. Газогидрат на вулкане Вассоевича на 100 % состоял из метана. В таблице приведены геохимические характеристики вулканов и встречаемость газогидратов. Ранее проведенные исследования показали присутствие в газогидратах не только УВГ, но и азота (0,7-1,8 об. %), C02 (0,85 об. %), H2S (0,25 об. %). Изотопный состав углерода имеет значение от 513C -61.80 до -63.55 %о, что свидетельствует о смешанной (биохимической и термокаталитической) природе углеводородов [6, 7].
Очередные проявления газогидратов найдены работами ГЕОМАР в 2002 г. на вулканах Двуреченского, Одесса, Ялта в интервале осадка 80-580 см [37, 29] и на вулкане Двуреченского в 2002 году украинскими учеными на НЖ! «Профессор Водяницкий» [9]. Немецкими исследователями были выполнены детальные работы на вулканах в прогибе ^рокина. Отмечено, что все газогидраты приуро-
чены не к жерлам вулканов, а обнаружены на их склонах или побочных вершинах [37]. На вулкане МГУ газогидраты также были обнаружены на его склоне. Эта закономерность связана с температурным режимом вулканов. Геотермические исследования показали, что на действующем вулкане Двуреченского отмечено аномально высокое значение теплового потока - 372 мВТ/м2 (большинство значений -30-60 мВТ/м2) [9]. Понятно, что температурные условия на жерле и вершинах вулканов не благоприятны для образования газогидратов.
Натурные наблюдения, выполненные американскими геохимиками в течение года за поведением газогидрата на дне Мексиканского залива на глубине 540 м, подтвердили, что увеличение температуры лишь на величину 0,5-0,7 0C приводит практически к полному разложению твердого газогидрата [38]. Вероятно, газогидраты в подповерхностных слоях вблизи вулканов существуют не постоянно, а могут в каком-то реальном времени появляться и исчезать.
Газогидраты встречены украинскими геологами и на северо-западном склоне Черного моря, примерно в 20 милях к западу от района обнаружения грязевых вулканов (см. рис. 1), где поднята колонка грунта, насыщенная газогидратами. В химическом составе на долю метана и других углеводородных газов приходится 68,1 %, C02 - 24,1%, N2 - 7,7 %, Н2 S и Не не определяли [24].
При выполнении работ в октябре 1999 года на НТО «Геленджик» локатором бокового обзора и профилографом (МАК-1М) на северо-западном континентальном склоне на глубине около 1000 м была обнаружена акустическая аномалия. Прямоточной трубкой поднят образец газогидрата с содержанием, в %: CH4 - 44; C2H6 - 16,6; C3H8- 17,1; C3H6 - 10,2; roo-C4H10 - 1,7; h-C4H10 - 10,3; т.е. no компонентному составу это катагенетический газ. Здесь газогидрат приурочен к глубинному тектоническому разлому [14].
Газогидрат мономинеральной формы обнаружен в Гиресунской впадине на глубине моря 1845 м, приурочен к грязевому вулкану (см. рис. 1). Газогидрат в виде изморози обнаружен также на ст. РИЗ 014 на границе Восточночерноморской впадины и Трабзонского выступа. Вмещающий осадок характеризуется высоким содержанием метана при фоновых содержаниях гомологов (таблица); вероятно, так выглядит диагенетический газогидрат, не связанный с глубинным подтоком углеводородов. Выше отмечали, что газогидраты обнаружены на континентальном склоне вблизи берегов Грузии, Турции работами по проекту METRO [36].
бедует отметить, что ни одной находки приповерхностных газогидратов не отмечено в российском секторе моря, несмотря на то, что за 1990-2006 гг. выполнено более 1100 станций донных осадков и более 2,5 тыс. анализов УВГ.
Геохимическая характеристика осадков грязевых вулканов. На вулканах, расположенных в Западночерноморской впадине (МГУ, Южморгеология и др.), отобраны пробы донных осадков прямоточной трубкой длиной до 6 м. Почти во всех кернах поднята сопочная брекчия, обломки пород которой имеют майкопский возраст [11].
Для геохимических исследований нами отобраны осадки на вулканах и на отдаленных от вулканов участках морского дна. На вулканах проанализированы брекчиевидные глины, на отдаленных участках - современные четвертичные осадки (кокколитовые, древнечерноморские илы и новоэвксинские отложения). Изучен состав газов осадков хроматографическим методом. Определено общее содержание органического вещества (C), изучено содержание нефтяных компонентов
методом ИК-спектрофотометрии и флуоресценции. Для детального изучения и идентификации ОВ сняты спектры флуоресценции гексановых экстрактов в области длин волн 200-500 нм на спектрофотометре 8рееоМ М40 и ИК спектры на спектрофотометре 8рееоЫ - Ш75 в диапазоне длин волн 4000-6000 см-1. Комплекс аналитических исследований включал, кроме того, петрографическое изучение шлифов, химико-битуминологические исследования (определение хлороформенного битумоида - Ахл), изучение образцов методом Коек-Еуа1, определение группового состава битумоидов и газохроматографическое изучение насыщенной фракции н-алканов (ВНИГНИ, Москва).
Характеристика газов. На вулканах и вне вулканов на фоновых участках моря видна существенная разница в характере ОВ и углеводородных газов. Брекчиевидные глины грязевых вулканов характеризуются как высоким содержанием метана - от 19,2 до 178 см3/кг, так и его гомологов (этана, пропана, изо- и н-бутанов, пентанов и гексанов) - до 11,6 см3/кг. Содержание предельных УВГ больше, чем содержание непредельных. Состав УВГ свидетельствует о миграционной, термогенной и смешанной природе УВГ.
Изучено содержание УВГ в осадках различных вулканов Черного моря (таблица). Содержание метана варьирует от 0,07 до 3507 см3/кг, что косвенно отражает периоды затухания и активизации вулканов. На сейсмических временных разрезах действительно выделяются фазы затухания и современной активности грязевых вулканов.
Современные четвертичные глубоководные осадки Черного моря характеризуются высоким содержанием метана (от 0,1 до 285,0 см3/кг) при содержании гомологов метана на уровне следов (12х10-3см3 /кг), непредельных углеводородов (этилена и пропилена) - около 0,7х10-3 см 3/кг.
Характеристика органического вещества. Брекчиевидные глины характеризуются относительно низким значением Сорг (0,48-2,26 % при медианном значении - 1,5 %). На кривой молекулярно-массового распределения н-алканов отмечается максимум в среднемолекулярной области С19- С23 , что указывает на наличие нефтяных компонентов. Спектр флуоресценции экстракта брекчиевидной глины, отобранной на вершине грязевого вулкана МГУ, имеет высокую интенсивность флуоресценции в интервале 250-254 и 340 нм, что свидетельствует о наличии нефтяной конденсированной ароматики. Изучение геохимического разреза от подножия грязевого вулкана МГУ к вершине показывает увеличение содержания нефтяных компонентов [12]. По данным ИК-спектрофотометрии содержание нефтяных компонентов в брекчии устойчиво высокое и изменяется от 250 до 1900 мг/кг при среднем значении 1000 мг/кг. Следовательно, в грязевых вулканах отмечены явные признаки нефтяных флюидов. Очевидно, что нефтяные компоненты вместе с газовой фазой, которая играет роль газа-носителя, мигрируют по жерлу вулкана из глубинных источников.
Современные четвертичные осадки вне вулканов характеризуются высоким содержанием ОВ, при этом кокколитовые илы имеют Сорг - 1,67-5,67 %, древнечерноморские сапропелевые илы - 12,47-17,68 %. ОВ осадков вне вулканов имеют иную картину спектров флуоресценции и газо-жидкостной хроматограммы н-алканов. ИК-спектроскопия позволяет определить основные структурные и функциональные группы ОВ, для которых характерно высокое содержание кислородных соединений (полосы поглощения (п.п.) 1730-1718 см-1) типа алифа-
тических эфиров (п.п.1740, 1170, 720 см-1) и карбоновых кислот (п.п.1700, 1415, 970 см-1) при полном отсутствии ароматических и алифатических структур, характерных для нефтеподобных компонентов. Органическое вещество осадков слабо преобразовано, что характерно для условий анаэробного седи-ментогенеза и диагенеза. В сапропелевых и кокколитовых илах отмечается присутствие древесного детрита гумуса, осадки обогащены ОВ растительного происхождения (хлорофиллом и его производными). Спектры флуоресценции этих осадков имеют максимум флуоресценции в области длин волн 440, 470 нм, характерных для полициклических ароматических углеводородов с пятью ароматическими кольцами, хлорофилла и его дериватов. При этом отсутствует флуоресценция в области длин волн 220-230 нм и 250 нм, характерная для нефтяных компонентов (и в частности, для брекчиевидных осадков вулканов). По данным ИК-спектрофтометрии содержание нефтяных компонентов фоновое и составляет 25-50 мг/кг осадка.
Таким образом, геохимические исследования показали различный состав ОВ осадков на исследованных вулканах Западночерноморской впадины и за их пределами и явное наличие нефтяных компонентов в осадках вулканов, что подтверждает эпигенетичную, глубинную природу углеводородов газовых выходов.
Черное море - область экономических интересов шести прибрежных государств: России, Украины, Болгарии, Румынии, Турции, Грузии. В настоящее время продолжается делимитация акватории. Однако, принимая любые решения о принципах делимитации, не следует забывать, что Черное море остается единым экологическим пространством - зоной коллективной ответственности прибрежных государств. Нарушение сложившегося равновесия для любого компонента экосистемы, в любой части акватории может иметь широкомасштабные последствия для всей системы в целом.
В связи с этим важно иметь информацию о природе углеводородов, об источниках поступления УВ в морскую среду Черного моря и их фоновых характеристиках.
1. Андреев В.М. Грязевые вулканы и нефтепроявления в Туапсинском прогибе и на валу
Шатского (Черное море) // Доклады РАН - 2005.- Т 402 - № 3. - С. 362-305.
2. Андреев В.М., Туголесов ДД, Хренов С.Н. Грязевые вулканы и нефтегазопроявления
российского сектора Черного моря // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. - 2006 - №3. - С. 50-59.
3. Бяков ЮАКруглякова Р.П. Проблемы газогидратов в Черном море //Современное
состояние газогидратных исследований в Ире и практические результаты для газовой промышленности. Материалы совещания ОАО «Газпром». - М: ОО «ИРЦ Газпром»,
2004. - №1-2. - С.85-98.
4. Вассилев А., Димитров Л. Оценка пространственного распределения и запасов газогид-
ратов в Черном море // Геология геофизика. - 2002. - Т. 43. - С.672-684. -Новосибирск. Издательство СО РАН
5. Ефремова А.Г., Жижченко Б.П. Обнаружение кристаллогидратов в осадках современ-
ных акваторий // Докл. АН СССР - 1974. - Т. 214. - N 5. - С. 1179-1181.
6. Гинсбург Г.Д., Кремлев А.Н., Григорьев М.Н. и др. Фильтрогенные газовые гидраты в
Черном море //Геология и геофизика. - 1990. - N 3. - С. 10-19.
7. Гинсбург Г.Д., Соловьев ВА. Субмаринные газовые гидраты. - СПб: Недра. - 1994. -
200 с.
8. Глебов А.Ю., Круглякова Р.П., Шельтинг С.К. Естественные выделения углеводород-
ных газов в Черном море // Разведка и охрана недр. - 2001. - № 8. - С. 19-22.
9. Довгий С.Ф., Шнюков Е.Ф., Старостенко И.И. и др. Геолого-геофизические исследова-
ния 57-рейса НИС «Профессор Водяницкий» в северо-восточной части Черного моря / «Геодинамика и нефтегазоносные системы Черноморско-Каспийского региона». Тез. докл. IV Межд.конф., Симферополь, - 2002. - С. 60-61.
10. Димитров Л.И. Газово-акустические аномалии осадочного чехла Болгарского Черноморского шельфа // Геологическая эволюция западной части Черноморской котловины в неоген - четвертичное время. - София: из-во Болгарской академии наук, 1990. -С.362-380.
11. Козлова Е. В. «Нефтегазоматеринский потенциал отложений глубоководных бассейнов в зонах развития подводного грязевого вулканизма»: Автореф. дис. канд. геол.-мин. наук: /МГУ, М., 2003. - 24 с.
12. Круглякова Р.П., Прокопцев Г.Н., Берлизева Н.Н. Газовые гидраты Черного моря -потенциальный источник углеводородов //Разведка и охрана недр. - 1993. - N12. -С.7-10.
13. Круглякова Р.П., Шевцова Н.Т., Зубова М.В. Экологическое состояние рек Кавказа в связи с нефтяным загрязнением прибрежно-морской зоны Черного моря // Инф.сб. Геоэкологические исследования и охрана недр. - М.: Геоинформарк, 1998. - № 3. -С. 11-17.
14. Круглякова М.В., Лавренова Е.А. Новая находка газогидрата в экономических водах Украины в Черном море / Геодинамика и нефтегазоносные системы ЧерноморскоКаспийского региона. Тез. III Междунар.конф.- Симферополь, 2001, - С. 82.
15. Круглякова М.В., Кругляков В.В., Лавренова ЕА., Мараев С.Л. Акустические методы обнаружения газонасыщенных осадков в связи со строительством гидротехнических сооружений //Геология геофизика. - 2002. - Т. 43. - С.706-711. - Новосибирск. Издательство СО РАН
16. Круглякова Р.П., Бяков ЮА. Газогидраты в Черном море - нетрадиционное сырье будущего // Нефть в России. - 2005. - №7 - С. 51-55.
17. Кутас Р.И., Русаков О.М., Коболев В.П. Геолого-геофизичекие исследования газовыделяющих структур в северо-западой части Черного моря. // Геология геофизика -
2002. - Т. 43. -С.698-705. - Новосибирск. Издательство СО РАН.
18. Мейснер Л.Б., Туголесов ДА., Хахалев Е.М. Западно-Черноморская грязевулканическая провинция // Океанология. - 1996. - Т. 36. - № 1. - С. 119-127.
19. Мазуренко Л.Л. «Газогидратообразование в очагах разгрузки флюидов» //Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд-та геол.-мин. Наук: /ВНИИОке-ангеология. С.-Петербург. - 2004 - 24 с.
20. Нечаева О.Л., Круглякова Р.П. Геохимия органического вещества кайнозойских отложений восточной части акватории Черного моря // Геология нефти и газа. -- 2008. -- №. 1. -- С. 50-55.
21. Поликарпов Г.Г., Егоров В.Н, Нежданов А.И. Явления активного газовыделения из поднятий на свале глубин западной части Черного моря //Докл. АН УССР - 1989. -Сер.Б, N12. - С.13-16.
22. Соколов Б. А. Новые идеи в геологии нефти и газа: Избранные труды - М.: Изд-во МГУ, 2001. - 480 с.
23. Ткешелашвили Г.И. и др. Метановые газовыделения со дна Черного моря в приустьевой зоне реки Супса у побережья Грузии // Геохимия. - 1997. - №3. - С.331-335.
24. Шнюков Е.Ф., Митин Л.П., Клещенко СА, Григорьев А.В. Зона акустических аномалий в Черном море близ Севастополя /Геологический журнал. - 1993, - № 4. - С. 62-67.
25. Шнюков Е.Ф. Пасынков АА., Маслаков НА. Черное море - зона активной глубинной дегазации. // Нефть и газ Черного, Азовского и Каспийского морей Тез. докл. Межд. Научно-техн. Конференции - Геленджик, 2004. - С. 9-12.
26. Шнюков Е.Ф, Зиборов А.П. Минеральные богатства Черного моря. К., 2004. - 280 с.
27. Шнюков Е.Ф. Пасынков АА., Любицкий АА., Богданов ЮА. Новые проявления газового и грязевого вулканизма в Черном море. // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. - Киев: НАНУ, 2007. - М2. - C. 107-110.
28. Blinova V.N., Ivanov, M.K., and Bohrmann, G., Hydrocarbon gases in deposits from mud volcanoes in the Sorokin Trough, north eastern Black Sea // Geo-Marine Letters,
2003. - v. 23. - P. 250-257.
29. Bohrmann G., Ivanov, M.K., Foucher, et.al., Mud Volcanoes and gas hydrates in the Black Sea: new data from Dvurechenskii and Odessa mud volcanoes. //Geo-Marine Letters, 2003. - v. 23. - P. 239-249.
30. Dimitrov L. Contribution to atmospheric methane by natural seepages on the Bulgarian continental shelf // Continental Shelf Research, 22(16), 2002 - P. 2429-2442.
31. Dimitrov L. I. Mud volcanoes—the most important pathway for degassing deeply buried sediments // Earth-Science Reviews, 59(1-4), 2002 - P. 49-76.
32. Kruglyakova R., Gubanov Y., Kruglyakov V., and Prokoptsev G. Assessment of technogenic and natural hydrocarbon supply into the Black Sea and seabed sediments // Continental Shelf Research, 22(16), 2002. - P. 2395-2407.
33. Kruglyakova R. P., Byakov, Y. A., Kruglyakova, M. V., Chalenko, L. A., and Shevtsova, N. T., Natural oil and gas seeps on the Black Sea floor // Geo-Marine Letters, 24(3),
2004. - P.150-162.
34. Kruglyakova R., Byakov A., Kurilov P. 2005. Regime supervision over activity of mud volcanoes in the Azov Sea and in coastal Kerch-Taman region of Russia // VIII-the international conference «Gas in marine sediments», abstracts, Vigo, Spain,
2005. - P.30-31
35. Kutas R. I., Paliy S. I., Rusakov O. M., 2004. Deep faults, heat flow and gas leakage in the northern Black Sea // Geo-Marine Letters, 24(3), 2004. - P. 163-168.
36. Klaucke Ingo, Sahling Heiko, Weinrebe Wilhelm, et.al. Acoustic investigation of cold seeps offshore Georgia, eastern Black Sea // Marine Geology. - V. 231. - N 1-4. -P. 51-67
37. Marine gas hydrates of the Black Sea (MARGASCH). RV Meteor Cruise M52/1. GEOMAR report / Kiel, - 2002. - 192 p.
38. MacDonald I.R., Guinasso N.L., Sassen Jr.R., et.al. 1994.Gas hydrate that breaches the sea floor on the continental slope of the Gulf of Mexico // Geology. - August -V.22 - P. 699-702.
38. Sami Derman, Haluk Iztan. Results of geochemical analysis of seeps and potential source rocks from Northern Turkey and the Turkish Black Sea // Regional and Petroleum of the Black Sea and Surrounding Region. Edited by A.G. Robinson. AAPG Memoir 68, Tulsa, Okhlakoma. 1997. - P. 313-329.
Дано короткий огляд вyглеводневиx виходів на шельфі, континентальномy схилі та y глибоководній западині Чорного моря і резyльтати геохімічних досліджень грязьових вулканів.
The brief review of hydrocarbonic seeps on the Black Sea shelf, continental slope and deep-sea depression underwater mud volcanoes is given and the results of geochemical researches of mud volcano sediments are shown.
