Природные газы Усть-Селенгинской впадины

Байкальская рифтовая система (БРС) представляет собой серию молодых впадин, выполненных осадками кайнозойского возраста [1]. Суммарный объем накопленных осадков во всех впадинах Байкальской рифтовой системы оценивается в 107 тыс. км3. Из них на впадины самого Байкала, включая Усть-Селенгинскую, приходится примерно 75 тыс. км3. Кроме Южнобайкальской и Северобайкальской впадин, большими объемами осадконакопления характеризуются Тункинская (4,5 тыс. км3) и Баргузинская (9 тыс. км3).

В прибрежной акватории Байкала отмечаются многочисленные выходы на поверхность горючих газов. Большинство газовых грифонов приурочено к дельтам крупных рек: Селенга, Баргузин [2, 3]. Места разгрузки природных газов и их компонентный состав несут информацию о строении БРС.

Р.А. Нуждов, В.В. Тараскин, Л.Д. Раднаева и др. Природные газы Усть-Селенгинской впадины

Химический состав газов, выделяющихся со дна Байкала, в значительной степени оказывает влияние на компонентный состав воды, что в свою очередь влияет на биоту озера, т.к. метан имеет большую растворимость в воде, чем кислород, и в местах сильных газовыделений создаются анаэробные условия, несовместимые с жизнью живых организмов [4].

Материалы и методы исследования

Образцы природных газов были отобраны в Усть-Селенгинской впадине, в местности Лемасово и источнике Сухая. Пробы природных газов отбирали в стеклянные бутыли методом вытеснения воды. В качестве запирающей жидкости использовали 22% раствор хлористого натрия [5].

Исследование природного газа проводили методом газовой хроматографии, на газовом хроматографе Agilent 6890 c последовательно соединенными детекторами: катарометром и пламенноионизационным детектором. Разделение поверочных газовых смесей и исследуемых образцов газов осуществляли с использованием капиллярных колонок: первая – HP PLOT Q, длиной 30 м, внутренним диаметром 0.53 мм, толщиной пленки 40 мкм (полистирол-дивинилбензол); вторая – HP PLOT MoleSieve длиной 30 м и внутренним диаметром 0.53 мм, толщиной пленки 50 мкм (5 Å цеолитовые молекулярные сита). Газ-носитель – гелий (4,0 мл/мин).

Результаты и обсуждение

В исследованных образцах природного газа, отобранных в Усть-Селенгинской впадине, в местности Лемасово и источнике Сухая, идентифицировано 5 компонентов. Их состав приведен в табл. 1 и 2. Из приведенных таблиц видно, что главными компонентами газовых проб, отобранных в местности Лемасово и источнике Сухая, являются метан и азот, содержание других соединений незначительно. Гомологи метана не определены, это говорит о том, что газы очень сухие. Образцы изученных природных газов по компонентному составу можно классифицируются как азотно-метановые.

Таблица 1

Компонентный состав природного газа отобранного в местности Лемасово

место и дата отбора	результат	Ar	O 2	N 2	CH 4	CO 2
Лемасово	% об.	2.03±0.27	5.32±0.65	30.83±2.53	61.46±3.56	0.36±0.06
(07.07.09)	в пересчете на безвоздушную форму, % об.	2.49±0.32	0	22.01±2.21	74.99±3.96	0.51±0.08
Лемасово	% об.	1.96±0.24	5.67±0.69	30.40±2.79	61.53±3.51	0.44±0.07
(17.09.09)	в пересчете на безвоздушную форму, % об.	2.25±0.39	0	22.21±2.33	74.85±3.79	0.69±0.10

Таблица 2

Компонентный состав природного газа отобранного в источнике Сухая

место и дата отбора	результат	Ar	O 2	N 2	CH 4	CO 2
ист. Сухая	% об.	1.91±0.26	5.86±0.73	31.04±2.89	60.79±3.44	0.40±0.07
(06.07.09)	в пересчете на безвоздушную форму, % об.	2.19±0.34	0	22.34±2.46	74.80±3.91	0.67±0.10
ист. Сухая	% об.	1.93±0.25	5.73±0.81	32.25±2.69	59.70±3.49	0.39±0.06
(17.09.09)	в пересчете на безвоздушную форму, % об.	2.28±0.37	0	21.77±2.59	75.32±3.98	0.63±0.09

Установленные корреляционные связи дают примерную оценку о происхождении компонентов природных газов. Как видно из табл. 3, метан отрицательно связан со всеми компонентами, кроме углекислого газа и аргона. Самая сильная отрицательная связь наблюдается у метана с азотом, что свидетельствует о том, что азот генетически не связан с метаном. Происхождение азота в основном атмосферное, так как он сопровождается кислородом. Также сильная отрицательная связь видна для метана с кислородом, что также говорит о различных путях их происхождения. Положительная связь метана с аргоном недостоверна. Присутствие аргона объясняется частично воздушным и частично глубинным происхождением. Положительная связь углекислого газа с метаном может быть объяснена тем, что диоксид углерода образуется при окислении метана, но окисление это незначительное.

Таблица 3

Парная корреляция компонентов природного газа отобранного в местности Лемасово

Компонент	Ar	O 2	N 2	CH 4	CO 2
Ar	-	- 0,09	0,29	0,11	- 0,15
O 2	- 0,09	-	0,89	- 0,95	- 0,35
N 2	0,29	0,89	-	- 1	- 0,41
CH 4	0,11	- 0,95	- 1	-	0,35
CO 2	- 0,15	- 0,35	- 0,41	0,35	-

В корреляционном анализе природного газа, отобранного в источнике Сухая (табл. 4), прослеживаются те же тенденции взаимосвязи компонентов, что и газах, отобранных в местности Лемасово. Это, скорее всего, говорит о сходстве генезиса этих газов. Также в пользу этого свидетельствует то, что они относятся к одному типу.

Таблица 4

Парная корреляция компонентов природного газа отобранного в источнике Сухая

Компонент	Ar	O 2	N 2	CH 4	CO 2
Ar	-	- 0,07	0,32	0,10	- 0,12
O 2	- 0,07	-	0,91	- 0,96	- 0,34
N 2	0,32	0,91	-	- 1	- 0,35
CH 4	0,10	- 0,96	- 1	-	0,33
CO 2	- 0,12	- 0,34	- 0,35	0,33	-

Азотно-метановые газы имеют, скорее всего, осадочно-биохимическое происхождение и мигрируют к поверхности по разломам неглубокого заложения.

Заключение

Таким образом, в образцах природного газа, отобранного в Усть-Селенгинской впадине, обнаружены следующие компоненты: метан (74,80-75,32%), азот (21,77-22,34%), аргон (2,19-2,49%), углекислый газ (0,51-0,69%). Как видно из процентного соотношения, доминирующим компонентом данных газовых проб является метан. Парный корреляционный анализ указывает на то, что азотно-метановые газы имеют, скорее всего, осадочно-биохимическое происхождение и мигрируют к поверхности по разломам неглубокого заложения.