Газы земной коры

Большая Советская энциклопедия

газы, встречающиеся в земной коре в свободном состоянии, в виде раствора в воде и нефти и в состоянии, сорбированном породами, особенно ископаемыми углями. Количество газов в геосферах Земли возрастает в глубь планеты (табл. 1). В зависимости от существа газообразующих процессов различают до 9 генетических групп Г. з. к., из которых важнейшими являются газы катагенетические, метаморфические, вулканические, биохимические, радиоактивного и воздушного происхождения; остальные группы газов (газы ядерных реакций, газы радиохимического происхождения и газы подкоровых глубин) имеют в условиях земной коры второстепенное значение.

Газы катагенетического происхождения (см. Катагенезв литологии) возникают в результате преобразования органического вещества, заключённого в осадочных породах, при их погружении на глубины и одновременном увеличении давления от 10 до 200—250 мн/м² (от 100 до 2000—2500 атм) и температуры (от 25—30 °С до 250—300 °C). К катагенетическим газам относится основная масса горючих газов (см. Газы природные горючие).

При дальнейшем повышении температуры и давления породы дают начало газам метаморфизма, а при расплавлении пород — газам возрождения. Основной состав газов: пары воды, двуокись углерода, окись углерода, водород, сера, двуокись серы, метан, азот, редко инертные газы и летучие хлориды.

Вулканические газы в основном идут из глубин Земли и связаны с дегазацией мантии (см. Вулканические газы).

Биохимические газы образуются при бактериальном разложении органических веществ и реже при восстановлении минеральных солей. К ним относятся метан и его гомологи (этан и др.), двуокись углерода, сероводород, азот, кислород, редко водород и др. Эта группа охватывает большую часть газов, выделяющихся в атмосферу или образующих скопления в самых верхних частях земной коры.

Радиоактивные газы возникают в процессе распада радиоактивных элементов. К ним относятся гелий, недолговечные эманации радия, тория и др. Самостоятельных скоплений газы этой группы не образуют (см. Гелий).

Газы воздушного происхождения представляют собой газы атмосферы, проникшие в глубь земной коры главным образом в форме водных растворов. Они состоят из азота, кислорода и инертных газов (аргон, криптон и ксенон).

По химическому составу выделяются три основных группы Г. з. к.: углеводородные, азотные и углекислотные. Особые свойства газов — их большая способность мигрировать как в свободном, так и водорастворённом состоянии — обусловливают смешивание газов разного происхождения и вместе с тем их широкое распространение в природе (табл. 2).

Огромная масса горючих (углеводородных) газов находится в растворённом состоянии в подземных водах. Среднее содержание метана в подземных водах Западно-Кубанского прогиба колеблется от 1 м³м³ до 10 м³/м³. Общее количество метана, растворённого в пластовых водах, во много раз превышает все его запасы в газовых и нефтяных месторождениях и составляет, по Л. М. Зорькину, n · 10¹⁶м³

Значительное количество углеводородных газов связано с органическими веществами, как рассеянными в осадочных породах, так и образующими ископаемые угли, которые содержат много метана (до 50 и более м³/т). Газы могут выделяться из подземных вод и создавать самостоятельные сухие скопления лишь в тех случаях, когда упругость растворённых газов превышает давление воды на соответствующей глубине. Поэтому все залежи свободного газа образованы в основном газами катагенетического происхождения.

Табл. 1 - Количество и общий состав газов в геосферах Земли (по В.А. Соколову)

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

| | геосферы (в | масса | содержа- |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| | 10¹⁸ т) | газов (в 10 | ние газов | O₂ | N₂ | CO₂ | CH₄ | H₂ | H₂S+ | HCl+ | He | Ar |

| | | ¹⁵ т) | (%) | | | | | | SO₂ | HF | | |

|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Осадочный слой | 2,5 | 0,214 | 0,0097 | 2 | 76 | 92 | 43 | 0,2 | 0,8 | _ | 28 | 600 |

| «Гранитный» и | 26 | 7,8 | 0,03 | _ | 500 | 6300 | 15 | 115 | 200 | 600 | 28 | 600 |

| Верхняя мантия | _ | 435,0 | _ | _ | 13000 | 210000 | _ | 8600 | 210000 | 83000 | 28 | 600 |

*Приведён состав газов, извлечённых из породы при её дроблении.

Табл. 2. – Химический состав газов различного генезиса (в %)

| Местонахождение | CO₂ | CO | CH₄ | C₂H₆ и выше | H₂ | SO₂ | N₂ | Ar | H₂S |

| Вулкан Этна | 28,8 | 0,5 | 1,0 | - | 16,5 | 34,5 | 18,7 | - |

| Кисловодск, Нарзан | 92,13 | 0,37 | - | - | - | - | 7,3 | 0,129 | - |

| Норильск, габбродиазбаз* | 34,2 | - | 30,7 | - | - | - | 35,1 | - | - |

| Норильск, порфириты | 23,6 | - | 8,9 | - | 51,3 | - | 16,2 | - | - |

| Грязевой вулкан Бог-Бога (Апшеронский | 1,6 | 0,4 | 94,7 | 0,29 | 0,3 | - | 2,7 | - | - |

| Газовое месторождение Карадаг (пласт VII-а) | 0,19 | - | 97,72 | 2,09 | - | - | - | - | - |

| Газовое месторождение Лак (Франция) | 9 | - | 74 | 2 | - | - | - | - | 15 |

| Нефтяной попутный газ из мезозойских | 7,68 | - | 84,57 | 6,54 | - | - | 1,2 | 0,52 | 0,01 |

Лит.: Козлов А. Л., Проблемы геохимии природных газов, М. — Л., 1950; Соколов В. А., Геохимия газов земной коры и атмосферы, М., 1966.

Н. Б. Вассоевич.