Основы криогенеза литосферы - Романовский Н.Н.
ISBN 5—211—02379—X
Скачать (прямая ссылка):
Непротиворечивое объяснение описанным выше особенностям пластовых льдов и вмещающих их засоленных пород дает гипотеза, согласно которой в литогенезе ледово-морских и морских отложений Полярного бассейна, их промерзании и формировании залежей льда участвуют гидраты природных газов (Романовский, Барковская, Комаров, 1988). Накопление гидратов природных газов метанового ряда с примесями CO2 и H2S в донных осадках, имеющих отрицательные температуры порядка —I0C и слагающих субмаринную криолитозону мощ
169
ностью 40—60 м, возможно при глубинах моря около 200 м и глубже, когда обеспечиваются термобарические условия образования и накопления гидратов газов в осадках без литологи-ческих покрышек. Коллекторами являются преимущественно песчаные разновидности отложений. Накопление гидратов газов приводит к связыванию воды и концентрированию солей в остаточном растворе, приобретающем повышенную плотность. В результате такие концентрированные растворы просачиваются вниз под влиянием плотностной конвекции. По существу происходит газогидратное опреснение песчаных коллекторов при сохранении исходной солености глинистых слоев; Содержащие гидраты газов слои в морских осадках в настоящее время фиксируются сейсмоакустическими методами в виде горизонтов с повышенными скоростями упругих волн и пониженной плотностью (плотность гидратов газов, как и льда, близка к 0,9 г/см3).
Разложение гидратов газов в условиях шельфовой криолитозоны с выдержанными по площади температурами пород (VIII) происходит в результате снижения давления, что повсеместно имеет место в периоды регрессий. Разложение гидратов по барическому типу с выделением газа и слабоминерализованной воды сопровождается также поглощением энергии — процессом, аналогичным поглощению скрытых теплот льдообразования. Заметим, что величины энергии образования (разложения) гидратов газов метанового ряда изменяются в пределах (400-540)-103 Дж/кг (Гройсман, 1985) против 335•1O3 Дж/кг скрытой теплоты при образовании льда. Таким образом, в условиях субмаринной криолитозоны обеспечивается замерзание слоев породы с опресненной водой, образовавшихся выше гид-ратонасыщенного слоя. B результате над последним возникает «мерзлая покрышка», непроницаемая для газов, маломощная, высокотемпературная и пластичная. Скапливающиеся под такой «покрышкой» газы деформируют ее, образуя антиклинальные ловушки. Прорыв газов через мерзлую покрышку сопровождается ее деформацией, выбросом под давлением вверх накопившейся в ловушках воды, которая в дальнейшем замерзает, образуя ледяные инъекционные тела, дополнительно деформирующие охлажденные вмещающие отложения. Такого рода явления могут происходить многократно по мере уменьшения глубины моря и разложения газогидратной залежи. При этом образуются сложной формы ледяные залежи, возникают деформации засоленных морских охлажденных отложений, проявляющиеся в рельефе дна шельфа. Сложно изменяются границы мерзлых и охлажденных пород.
При обмелении моря до глубин, где проявляется воздействие волновых процессов, происходит плаиация деформированного микрорельефа дна. С выходом повышенных участков на поверхность начинается многолетнее промерзание засоленных отложений иепромерзшего слоя, находящегося над мерзлым
170
высокольдистым горизонтом, возникшем при разложении гидратов. Промерзание этого слоя с крайне неравномерной мощностью, несомненно, сопровождается образованием замкнутых систем, небольшими инъекциями воды, возникновением внутри-мерзлотных линз криопэгов. Изложенная гипотеза не универсальна и не исключает других механизмов формирования сложного криогенного строения первично промерзших эпикриоген-ных толщ с залежами пластовых льдов. Но она находит подтверждение в таких фактах, как высокая газонасыщенность и наличие открытой трещинной пустотности в верхних горизонтах мерзлых толщ на Ямале и Гыдане, содержащих пластовые залежи льда.
Несомненно, многие пластовые залежи льда являются результатом ледниковой деятельности и компонентом изначально, мерзлых морен (см. IV.2). Первично промерзшие эпикрио-генные толщи с пластовыми льдами являются ареной развития термокарстовых форм и таберальных отложений.
IV.4. ЭПИКРИОГЕННЫЕ СКАЛЬНЫЕ ПОРОДЫ И ИХ КРИОГЕННОЕ СТРОЕНИЕ В МАССИВАХ
Эпикриогенные скальные (и полускальные) породы составляют основную часть криолитозоны в орогенных областях и на Сибирской платформе; они подстилают толщи син- и эпи-криогеныых дисперсных отложений в пределах аккумулятивных низменностей северной геокриологической зоны. Эти породы обладают унаследованными криотекстурами, вид которых определяется трещиноватостью, пористостью и кавернозностью. При этом исходная литогенетичеекая, тектоническая и экзогенная пустотность с поверхности и на определенных уровнях внутри массивов существенно расширена, а трещиноватость увеличена под влиянием криогенеза, особенно процесса многократного промерзания и протаивания. Породы имеют унаследованные расширенные криотекстуры. Процессы криогенеза выступают по отношению к породам с жесткими кристаллическими связями как гипергенные, приводящие к их механическому разрушению и элювиированию.
