CC BY
42
УДК 850. 834
В.Г. Лужецкий
ИВМиМГ СО РАН, Новосибирск
ГАЗОГИДРАТЫ В РАЙОНЕ ПОСОЛЬСКОЙ БАНКИ ОЗЕРА БАЙКАЛ
V.G. Luzhetskiy
Institute of Computational Mathematics and Mathematical Geophysics of the SB RAS, Acad.Lavrentiev Ave., 6, Novosibirsk, 630090, Russia
GAS HYDRATES WITHIN THE REGION OF THE POSOLSKAYA BANK OF LAKE BAIKAL
The results are presented for high-resolution seismoacousic profiling in the region of the Posolskaya Bank of Baikal near the point of the BDP-99 borehole drilling. Time sections are obtained those are pointing at the existence of a gas-hydrate pool determined basing on the following criterions: high amplitude of the signal reflected from a gas -hydrate bed, the presence of seeps (« gas bubbles »), the presence of gas outflow channels, breaking of the continuity of layers; for northern latitudes potential gas-hydrate carrying layers lie at the depths of 250-300 m. The gas hydrates are located under the sediments at the depths of 35 - 45 m within the layers related to MIS 5.
The profiles show the presence of glacial and interglacial horizons from MIS 1 up to MIS 11. Essential disagreements are revealed with the data of the summary report concerning the BDP-99-1 core where the number of marine isotopic stages was erroneously increased at the expense of introduction of any additional stages due to short-time warming phases within glacial periods.
Впервые присутствие газогидратов на Байкале было обнаружено во время российско-американских сейсмических исследований осадочного накопления Байкальской впадины (1989-1992 гг.). В 1997 г. в буровом керне скважины BDP-97 были найдены кристаллы газогидратов. По проекту INTAS - СО РАН (1998-1999 гг.) совместно с бельгийскими геофизиками выполнялись работы по сейсмопрофилированию высокого разрешения. Тогда были получены детальные разрезы зоны стабильности газогидратов и границы BSR в Южно-Байкальской котловине. В дальнейшем со дна озера с помощью грунтозаборных трубок поднимали в разных местах кристаллы газогидратов и больше всего в районах расположения грязевых вулканов.
Изучением процессов осадконакопления на Байкале мы начали заниматься в 2005 году с использованием сейсмоакустического комплекса высокого разрешения [1, 2]. При интерпретации полученных временных разрезов использовали следующие признаки газогидратов: большая
амплитуда сигнала, отраженного от газогидратного слоя; наличие сипов («газовых пузырей»); присутствие каналов истечения газа; нарушение непрерывности слоев; потенциально газогидратоносные слои для северных широт находятся на глубинах 250-300 м.
На одном из профилей недалеко от скважины BDP-99 в донных осадках на глубинах 40-45 м была обнаружена залежь газогидратов при слое воды
310 м. На рис. 1 показан временной минипрофиль для пяти значений порогов визуализации (уровней «освещённости»), где для П1 - П4 двойное время равно 100 мс, а для П5 - 25 мс.
Рис. 1. Временной разрез минипрофиля 18-8-2005 на Посольской банке для
разных порогов визуализации (П1-П5)
На первом снимке при минимальном пороге (П1) в осадках видно некое «захороненное тело» и растянутый купол на правой стороне у поверхности дна. На втором снимке (П2) появилось отражение в виде более растянутого «тела» и просветление купола. На снимках (П3 и П4) наблюдается такая картина - неизвестное «тело» приняло вид газогидратного пласта, под которым наблюдается скопление газа в виде ловушки, от которой наверх идут каналы, а над поверхностью дна виден сип (светлое пятно), так называемый «газовый пузырь». На снимке П5 (масштаб увеличен) отчётливо видно, что из-за «газового пузыря» уменьшилась скорость звука и появилось на дне как бы небольшое углубление («эффект тени»).
В 2007 году были получены более интересные результаты, доказывающие присутствие залежи на большой площади озера. Так, например, на рис. 2 показан временной разрез профиля 19-3. В верней части этого разреза на рис. 3 отчетливо виден слой газогидратов, который так же наблюдается и на всем протяжении профиля 19-4 (рис. 5). На этих же рисунках видны каналы истечения газов к поверхности дна, а сформированные сипы можно было бы отчетливо увидеть, если при профилировании использовать высокочастотный эхолот.
Интересно знать ответ на вопрос, а когда же были сформированы газогидраты? Скорости осадконакоплений в первую очередь определяются климатическими условиями, существовавшими в те далекие времена. Поэтому при анализе данных приходится обращаться к событиям прошлых ледниковых и межледниковых периодов, которые в литературе часто
называют морскими изотопными стадиями (МИС). На рис. 4 приведены временные разрезы профилей 20-2 и 18-5, на которых видны последовательно слои от МИС 1 (голоцен) до МИС 11.
100«
Рис. 2. Временной разрез профиля 19-3 Рис. 3. Верхняя часть профиля 193
Если воспользоваться данными отчета по скважине БЭР-99 [3], то слой, в котором находятся газогидраты относится к МИС 7. Однако на самом деле это не так, газогидраты формировались в период МИС 5 (рис. 1, 5).
Такое большое расхождение во времени объясняется тем, что авторы отчета определяли изотопные стадии по кривым Тихого океана для скважины ОЭР-677 и присутствию диатомовых водорослей. Они ошиблись дважды, приняв потепление во время МИС 2 за стадию МИС 3, а временное похолодание во время МИС 5 отнесли к стадии МИС 8. Кроме того, они отнесли временное потепление на ледниковой стадии МИС 6 к теплому периоду. По нашим данным участок керна длиной 84 м соответствует МИС 7, а у них - МИС 13 и если воспользоваться их датировкой, то получим соответственно возрасты 248 тыс. лет и 531 тыс. лет.
Достоверность наших данных, полученных у скважины БЭР-99 в 2005 году, подтвердилась и в 2007 г, причем на разных участках и с большим
удалением. В нижеприведенной таблице представлены для семи профилей двойные значения времен, соответствующих МИС 5.__________________
Профиль 18-1 18-5 18-8- 2005 19-3 19-4 19-6 20-2
Глубина, м 380 360 200 300 380 320 115
Время, мс 55 66 70 55 83 61 51
Если принять по стратиграфическим таблицам время начала МИС 5, равное 130 тыс. лет, то скорости осадконакоплений составят значения от 0,2 до 0,32 мм/год. Максимальное проникновение звука в осадки - около 180 м (рис. 4, профиль 18-5) и более (рис. 2).
20-2
18-5
Рис. 4. Временные разрезы профилей, иллюстрирующие присутствие ледниковых и межледниковых горизонтов от МИС 1 до МИС 11
После анализа скоростей осадконакопления с учетом датировок МИС [3] получается так, что скорости осадконакопления в ледниковые периоды превышают скорости межледниковых периодов. В это трудно поверить, но вот если воспользоваться данными датировки МИС, полученными на скважине «Восток» в Антарктике, то картина, например, для профиля 18-8-2005 резко меняется на противоположную (рис. 6, сплошная линия) и это, на наш взгляд, ближе к истине.
Таким образом, подтверждено наличие залежи газогидратов биогенного происхождения на Байкале в районе Посольской банки, причем газогидраты наблюдаются на профилях, удаленных друг от друга более чем на 8 км.
Рис. 5. Временной разрез профиля 19-4 Рис. 6. Скорость осадконакоплений
при датировке по скважине «Восток»
Однако поиск и картирование газогидратов в настоящее время затруднены в связи с тем, что по данным GPS и измеренными нами глубинами, выявлено, что существующая 4-листовая карта Байкала (ГУНИО, 1992 года) и составленная на ее основе электронная карта района Посольской банки не соответствует реальным батиметрическим данным (особенно в сторону Селенги). Поэтому необходимо проведение высокоразрешающей съемки и составление новой батиметрической карты этого уникального объекта.
Выявлен и еще один очень интересный факт, так на рис. 2 наблюдается вторичное отражение от дна и есть крутой участок профиля, который находится выше двукратного столба воды. После длительного анализа этого профиля мы пришли к выводу, что это может быть хребет Посольский, который в глубоководной части разреза находится на глубине около 600 м, если принять скорость звука 2 000 м/с. Граница глубоководного хребта наблюдалась также и на другом профиле. Возраст осадков на хребте около 2 млн. лет. В настоящее время считается, что фундамент под Посольской банкой расположен на глубинах более 3 км, поэтому требуется проведение дальнейших исследований.
Работа выполнялась по проекту «Экспедиции СО РАН на 2007 год».
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Лужецкий, В.Г. Сейсмоакустический комплекс высокого разрешения / В.Г. Лужецкий // Сб. матер. междунар. науч. конгр. «ГЕ0-Сибирь-2006». -Новосибирск: СГГА, 2006. - Т. 5. - С. 166-170.
2. Лужецкий, В.Г. Сейсмические разрезы, ледниковые и межледниковые горизонты, осадконакопление на Посольской банке озера Байкал / В.Г. Лужецкий // Сб. матер. междунар. науч. конгр. «ГЕ0-Сибирь-2007». - Новосибирск: СГГА, 2007. - Т. 5. -
С.174-178.
3. Высокоразрешающая осадочная запись по керну глубоководного бурения на Посольской банке в озере Байкал (BDP-99) / Е. Безрукова [и др.] // Геология и геофизика. - 2004. - Т. 45. - № 2. - С. 163-193.
© В.Г. Лужецкий, 2008
