geolmsuВЕСТНИК МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ 4. ГЕОЛОГИЯMoscow University Bulletin. Series 4. Geology0579-9406Издательский Дом МГУ10.33623/0579-9406-2021-3-3-16geolmsu-399Research ArticleСТАТЬИARTICLESОсобенности разгрузки углеводородных газов вдоль разлома Гидратный (озеро Байкал)Hydrocarbon gas seepage along the Gydratny Fault (Lake Baikal)ВидищеваО. Н.VidishchevaO. N.

геологический факультет, кафедра геологии и геохимии горючих ископаемых, аспирант; геохимик

119991, Москва, ГСП-1, Ленинские Горы, 1

 119991, Moscow, GSP-1, Leninskiye Gory, 1

vid6877@yandex.ruАхмановГ. Г.AkhmanovG. G.

геологический факультет, кафедра геологии и геохимии горючих ископаемых, доцент; директор

119991, Москва, ГСП-1, Ленинские Горы, 1

 119991, Moscow, GSP-1, Leninskiye Gory, 1

akhmanov@geol.msu.ruСоловьеваМ. А.SolovyevaM. A.

геофизик; геологический факультет; геофизик

119992, Москва, Научный парк МГУ, Ленинские Горы, 1-77; 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские Горы, 1

119992, Moscow, Science Park, Leninskiye Gory, 1-77;  119991, Moscow, GSP-1, Leninskiye Gory, 1

marina-sol@yandex.ruМацциниА.MazziniA.

вед. науч. с.

0316, Осло, Сем Саеландсвей 2А, Блиндерн

0316, Oslo, Sem Sælands vei 2A, Blindern

adriano.mazzini@geo.uio.noХлыстовО. М.KhlystovO. M.

лаборатория геологии оз. Байкал, и.о. зав. лабораторией

 664033, Иркутск, ул. Улан-Баторская, 3

664033, Irkutsk, Ulan-Batorskaya st., 3

oleg@lin.irk.ruЕгошинаЕ. Д.EgoshinaE. D.

геологический факультет, кафедра геологии и геохимии горючих ископаемых, студент; геохимик

119991, Москва, ГСП-1, Ленинские Горы, 1

119991, Moscow, GSP-1, Leninskiye Gory, 1

ksa_100@bk.ruКудаевА. А.KudaevA. A.

геологический факультет, кафедра геокриологии, аспирант; геолог

119991, Москва, ГСП-1, Ленинские Горы, 1

119991, Moscow, GSP-1, Leninskiye Gory, 1

a.a.kudaev@gmail.comКоростД. В.KorostD. V.

геологический факультет; науч. с.

119991, Москва, ГСП-1, Ленинские Горы, 1

119991, Moscow, GSP-1, Leninskiye Gory, 1

dkorost@mail.ruПолудеткинаЕ. Н.PoludetkinaE. N.

геологический факультет, кафедра геологии и геохимии горючих ископаемых, ст. науч. с.

119991, Москва, ГСП-1, Ленинские Горы, 1

119991, Moscow, GSP-1, Leninskiye Gory, 1

poludetkinaelena@mail.ruМорозовН. В.MorozovN. V.

эксперт

190000, Санкт-Петербург, наб. реки Мойки, 75-79, лит. Д

190000, St Petersburg, Moika River emb., 75–79 liter D

morozov.NV@gazpromneft-ntc.ruГригорьевК. А.GrigorevK. A.

кафедра радиоэлектроники и телекоммуникационных систем, аспирант; отдел информационно измерительных систем, электроник

664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83

664074, Irkutsk, Lermontov str., 83

gka_1986@mail.ruФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова»; Учебно-научный центр ЮНЕСКО-МГУ по морской геологии и геофизикеРоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian FederationOOO «Деко-геофизика»; ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова»; Учебно-научный центр ЮНЕСКО-МГУ по морской геологии и геофизикеРоссияLLC “Deco-Geophysical”;Lomonosov Moscow State UniversityRussian FederationУниверситет Осло, Центр эволюции Земли и динамикиНорвегияUniversity of Oslo, Centre for Earth Evolution and Dynamics (CEED)NorwayЛимнологический институт СО РАНРоссияLimnological Institute SB RASRussian FederationФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова»РоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian FederationООО «Газпромнефть НТЦ»РоссияLLC “Gazpromneft Sienese & Technology Centre”Russian FederationИркутский национальный исследовательский технический университет, Институт высоких технологий,РоссияIrkutsk National Research Technical UniversityRussian Federation20212701202213316Copyright © Видищева О.Н., Ахманов Г.Г., Соловьева М.А., Маццини А., Хлыстов О.М., Егошина Е.Д., Кудаев А.А., Корост Д.В., Полудеткина Е.Н., Морозов Н.В., Григорьев К.А., 20222022Видищева О.Н., Ахманов Г.Г., Соловьева М.А., Маццини А., Хлыстов О.М., Егошина Е.Д., Кудаев А.А., Корост Д.В., Полудеткина Е.Н., Морозов Н.В., Григорьев К.А.Vidishcheva O.N., Akhmanov G.G., Solovyeva M.A., Mazzini A., Khlystov O.M., Egoshina E.D., Kudaev A.A., Korost D.V., Poludetkina E.N., Morozov N.V., Grigorev K.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.geol.msu.ru/jour/article/view/399

Разлом Гидратный, протягивающийся на 60 км с юго-запада на северо-восток в центральной котловине оз. Байкал, контролирует положение зон выхода углеводородных газов на поверхность дна, многие из которых гидратоносны. В ходе экспедиции Class@ Baikal-2019 были отобраны пробы газов из донных осадков вдоль разломной зоны, изучены их молекулярные и изотопные свойства. Выявлено, что разлом — проводящий, и по нему происходит миграция флюидов из глубоких горизонтов осадочного выполнения оз. Байкал. Наиболее интенсивная разгрузка газов установлена в центральном и северовосточном сегментах разлома, в районах структур МГУ, Новосибирск и Ухан. В пределах этих структур зафиксирована максимальная концентрация газов в осадках, утяжеленный изотопный состав углерода метана (–57‰ VPDB), присутствовали компоненты С2+, обнаружены приповерхностные скопления газовых гидратов. В юго-западном сегменте разлома отмечена наименьшая концентрация газов в осадках, а метан характеризовался легким изотопным составом углерода (–76‰ VPDB).

Установлено, что концентрация метана и его гомологов в приповерхностных отложениях, а также изотопные характеристики углерода метана отражают превалирование одного из способов миграции газа (фильтрация или диффузия) в верхних частях разреза. Диффузия и рассеивание термогенных газов в верхних частях разреза наряду с существенным вкладом микробиального метана в придонную разгрузку характерны для участков, где разлом погребен под относительно мощными современными осадками.

Фокусированный подток газа и его разгрузка типичны для районов, где разлом выходит на дно озера и хорошо выражен в донном рельефе. Предложены две типовые модели миграции углеводородных газов к поверхности, объясняющие наблюдаемые газогеохимические характеристики донных илов. Результаты исследований могут помочь в совершенствовании методики и подходов к интерпретации данных геохимических съемок при поиске скоплений углеводородов на акваториях.

The Gydratny Fault, extending in SW-NE over 60 km, is situated in the central basin of Lake Baikal. This fault governs a distribution of hydrocarbon gas discharge zones on the lake bottom, many of them are hydrate-bearing. During the Class@Baikal-2019 expedition gas samples were obtained from bottom sediments along the fault zone, molecular and isotopic properties of the gases were studied. It is concluded that the fault zone is permeable for hydrocarbons and serves as an important fluid flow conduit from deep sources to the surface. The most intensive gas seepage was determined along the central and north-eastern segments of the fault zone where it is associated with the MSU hydrate-bearing structure and the Novosibirsk and Ukhan mud volcanoes. Within these structures the highest concentrations of methane and C2+ components were detected, the heaviest isotopic composition of methane carbon (–57‰ VPDB) were identified and near-surface gas hydrate accumulations were observed. The south-western segment of the fault is characterized by the lowest concentrations of gases in sediments with light carbon isotopic composition of methane (–76‰ VPDB).

A dominant gas migration mechanism (advection or diffusion) in the upper part of the basin sedimentary section conditions the registered concentrations of methane and its homologues in sediments and their carbon isotopic composition. Diffusion and dispersion of migrated thermogenic gases and significant portion of microbial methane in seeping gases are characteristic for the areas where the fault is buried under relatively thick modern sediments. Focused gas migration followed by its focused discharge are specific for the areas where the fault propagates to the lake floor and is well-expressed in a bottom relief. Two models of hydrocarbon gases migration to the surface explaining the observed gas-geochemical characteristics of bottom sediments are described and discussed. Obtained results can help in enhancing interpretation of data of gas geochemical prospecting for offshore oil and gas.

оз. Байкалгазогеохимические исследованиядонные осадкигазовые гидратызоны фокусированной разгрузкигрязевые вулканымиграция газовтектонические нарушениясейсмоакустическое профилированиеLake Baikalgas geochemical studiesbottom sedimentsgas hydratesseepagesmud volcanoesgas migrationtectonic faultsseismic and acoustic profilingОрганизация и проведение экспедиционных работ проекта Class@Baikal финансировались за счет средств геологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, международного проекта Норвежского исследовательского совета HOTMUD (проект № 288299), государственного задания ЛИН СО РАН № 0345-2019- 0007 (гос. рег. № АААА-А16-116122110064-7), ООО «ЦМИ МГУ» и канд. геол-минер. н. Е.А. Бакай.ReferencesАхманов Г.Г., Хлыстов О.М., Соловьева М.А. и др. Флюидоразгрузка на дне Байкала: результаты экспедиции Class@Baikal-2019 // Тр. VIII Междунар. научн.- практ. конф. «Морские исследования и образование (MARESED-2019)». Т. 2. Тверь: ООО «ПолиПресс», 2019. С. 36–40.Ахманов Г.Г., Хлыстов О.М., Соловьева М.А. и др. Флюидоразгрузка на дне Байкала: результаты экспедиции Class@Baikal-2019 // Тр. VIII Междунар. научн.- практ. конф. «Морские исследования и образование (MARESED-2019)». Т. 2. Тверь: ООО «ПолиПресс», 2019. С. 36–40.Ахманов Г.Г., Хлыстов О.М., Соловьева М.А. и др. Открытие новой гидратоносной структуры на дне оз. Байкал // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2018. № 5. С. 111–116.Ахманов Г.Г., Хлыстов О.М., Соловьева М.А. и др. Открытие новой гидратоносной структуры на дне оз. Байкал // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2018. № 5. С. 111–116.Большаков А.М., Егоров А.В. Об использовании методики фазово-равновесной дегазации при газметрических исследованиях в акваториях // Океанология. 1987. Т. 37, № 5. С. 861–862.Большаков А.М., Егоров А.В. Об использовании методики фазово-равновесной дегазации при газметрических исследованиях в акваториях // Океанология. 1987. Т. 37, № 5. С. 861–862.Галимов Э.М. Геохимия стабильных изотопов углерода. М.: Недра, 1968. 226 с.Галимов Э.М. Геохимия стабильных изотопов углерода. М.: Недра, 1968. 226 с.Гранин Н.Г., Гранина Л.З. Газовые гидраты и выходы газов на Байкале // Геология и геофизика. 2002. Т. 43 (7). С. 629–637.Гранин Н.Г., Гранина Л.З. Газовые гидраты и выходы газов на Байкале // Геология и геофизика. 2002. Т. 43 (7). С. 629–637.Горшков А.Г., Хлыстов О.М., Земская Т.И., Москвин В.И. Фракционирование нефти на глубоководных участках нефтепроявлений озера Байкал // Успехи органической геохимии: Мат-лы Всеросс. науч. конф. (11–15 октября 2010 г.). М., 2010. С. 116–119.Горшков А.Г., Хлыстов О.М., Земская Т.И., Москвин В.И. Фракционирование нефти на глубоководных участках нефтепроявлений озера Байкал // Успехи органической геохимии: Мат-лы Всеросс. науч. конф. (11–15 октября 2010 г.). М., 2010. С. 116–119.Калмычков Г.В., Егоров А.В., Кузьмин М.И., Хлыстов О.М. Генетические типы метана озера Байкал // Докл. РАН. 2006. Т. 411, № 5. С. 672–675.Калмычков Г.В., Егоров А.В., Кузьмин М.И., Хлыстов О.М. Генетические типы метана озера Байкал // Докл. РАН. 2006. Т. 411, № 5. С. 672–675.Калмычков Г.В., Покровский Б.Г., Хачикубо А., Хлыстов О.М. Геохимические характеристики метана из осадков подводной возвышенности Посольская банка (озеро Байкал) // Литология и полезные ископаемые. 2017. № 2. С. 121–129.Калмычков Г.В., Покровский Б.Г., Хачикубо А., Хлыстов О.М. Геохимические характеристики метана из осадков подводной возвышенности Посольская банка (озеро Байкал) // Литология и полезные ископаемые. 2017. № 2. С. 121–129.Каширцев В.А., Конторович А.Э., Москвин В.И. и др. Терпаны нефтепроявлений озера Байкал // Нефтехимия. 2006. Т. 46, №. 4. С. 243–250.Каширцев В.А., Конторович А.Э., Москвин В.И. и др. Терпаны нефтепроявлений озера Байкал // Нефтехимия. 2006. Т. 46, №. 4. С. 243–250.Конторович А.Э., Каширцев В.А., Москвин В.И. и др. Нефтегазоноcноcть отложений озеpа Байкал // Геология и геофизика. 2007. Т. 48, № 12. С. 1346–1536.Конторович А.Э., Каширцев В.А., Москвин В.И. и др. Нефтегазоноcноcть отложений озеpа Байкал // Геология и геофизика. 2007. Т. 48, № 12. С. 1346–1536.Логачев Н.А. История и геодинамика Байкальского рифта // Геология и геофизика. 2003. Т. 44, № 5. С. 391–406.Логачев Н.А. История и геодинамика Байкальского рифта // Геология и геофизика. 2003. Т. 44, № 5. С. 391–406.Мац В.Д., Уфимцев Г.Ф., Мандельбаум М.М. и др. Кайнозой Байкальской рифтовой впадины: Строение и геологическая история. Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «Гео», 2001. 252 с.Мац В.Д., Уфимцев Г.Ф., Мандельбаум М.М. и др. Кайнозой Байкальской рифтовой впадины: Строение и геологическая история. Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «Гео», 2001. 252 с.Пуцилло В.Г., Миронов С.И. Нефти, битумы и битуминозные породы района оз. Байкал // Нефти и битумы Сибири. М.: Изд-во АН СССР, 1958. С. 7–53.Пуцилло В.Г., Миронов С.И. Нефти, битумы и битуминозные породы района оз. Байкал // Нефти и битумы Сибири. М.: Изд-во АН СССР, 1958. С. 7–53.Самсонов В.В. Генетическая классификация газопроявлений юго-восточного побережья Байкала // Геология и геофизика. 1963. № 7. С. 32.Самсонов В.В. Генетическая классификация газопроявлений юго-восточного побережья Байкала // Геология и геофизика. 1963. № 7. С. 32.Хлыстов О.М. Гидратоносность и тектоника средней котловины озер Байкал // Тр. VII Междунар. науч.- практ. конф. «Морские исследования и образование (MARESEDU-2018)». Т. 2. Тверь: ООО «ПолиПРЕСС», 2018. С. 41–42.Хлыстов О.М. Гидратоносность и тектоника средней котловины озер Байкал // Тр. VII Междунар. науч.- практ. конф. «Морские исследования и образование (MARESEDU-2018)». Т. 2. Тверь: ООО «ПолиПРЕСС», 2018. С. 41–42.Хлыстов О.М., Горшков А.Г., Егоров А.В. и др. Нефть в озере мирового наследия // Докл. РАН. 2007. Т. 414, № 5. С. 1–4.Хлыстов О.М., Горшков А.Г., Егоров А.В. и др. Нефть в озере мирового наследия // Докл. РАН. 2007. Т. 414, № 5. С. 1–4.Хлыстов О.М., Земская Т.И., Ситникова Т.Я. и др. Донные битумные постройки и населяющая их биота по данным обследования озера Байкал с глубоководных обитаемых аппаратов «МИР» // Докл. РАН. 2009. Т. 428, № 5. С. 1–4.Хлыстов О.М., Земская Т.И., Ситникова Т.Я. и др. Донные битумные постройки и населяющая их биота по данным обследования озера Байкал с глубоководных обитаемых аппаратов «МИР» // Докл. РАН. 2009. Т. 428, № 5. С. 1–4.Cuylaerts M., Naudts L., Casier R. et al. Distribution and morphology of mud volcanoes and other fluid flow-related lake-bed structures in Lake Baikal, Russia // Geo-Marine Lett. 2012. Vol. 32, N 5. P. 383–394.Cuylaerts M., Naudts L., Casier R. et al. Distribution and morphology of mud volcanoes and other fluid flow-related lake-bed structures in Lake Baikal, Russia // Geo-Marine Lett. 2012. Vol. 32, N 5. P. 383–394.Janiga M., Kania M., Matyasik I. The isotopic composition of gaseous hydrocarbons — tool for polish shale gas system evaluation // Nafta-Gaz. 2015. Vol. 6. P. 370–375.Janiga M., Kania M., Matyasik I. The isotopic composition of gaseous hydrocarbons — tool for polish shale gas system evaluation // Nafta-Gaz. 2015. Vol. 6. P. 370–375.Hachikubo A., Khlystov O., Krylov A. et al. Molecular and isotopic characteristics of gas-hydrate bound hydrocarbons in southern and central Lake Baikal // Geo-Marine Lett. 2010. Vol. 30, N 3-4. P. 321–329.Hachikubo A., Khlystov O., Krylov A. et al. Molecular and isotopic characteristics of gas-hydrate bound hydrocarbons in southern and central Lake Baikal // Geo-Marine Lett. 2010. Vol. 30, N 3-4. P. 321–329.Hutchinson D.R., Gol’mshtok A.Yu., Zonenshain L.P. et al. Depositional and tectonic framework of the rift basins of Lake Baikal from multichannel seismic // Geology. 1992. Vol. 20. P. 589–592.Hutchinson D.R., Gol’mshtok A.Yu., Zonenshain L.P. et al. Depositional and tectonic framework of the rift basins of Lake Baikal from multichannel seismic // Geology. 1992. Vol. 20. P. 589–592.Khlystov O.M., Khabuev A.V., Minami H. et al. Gas hydrates in Lake Baikal // Limnology and Freshwater Biology. 2018. Vol. 1. P. 66–70.Khlystov O.M., Khabuev A.V., Minami H. et al. Gas hydrates in Lake Baikal // Limnology and Freshwater Biology. 2018. Vol. 1. P. 66–70.Levi K., Babushkin S., Badardinov A. et al. Active Baikal tectonics // Russ. Geol. and Geophys. (Geologiya i Geofizika). 1995. Vol. 36. P. 143–154.Levi K., Babushkin S., Badardinov A. et al. Active Baikal tectonics // Russ. Geol. and Geophys. (Geologiya i Geofizika). 1995. Vol. 36. P. 143–154.Milkov A., Etiope G. Revised genetic diagrams for natural gases based on a global dataset of > 20,000 samples // Organic Geochem. 2018. Т. 125. P. 109–120.Milkov A., Etiope G. Revised genetic diagrams for natural gases based on a global dataset of > 20,000 samples // Organic Geochem. 2018. Т. 125. P. 109–120.Solovyeva M.A., Akhmanov G.G., Mazzini A. et al. The Gydratny Fault zone of Lake Baikal // Limnology and Freshwater Biology. 2020. Vol. 1. P. 368–373.Solovyeva M.A., Akhmanov G.G., Mazzini A. et al. The Gydratny Fault zone of Lake Baikal // Limnology and Freshwater Biology. 2020. Vol. 1. P. 368–373.Whiticar M.J. Correlation of natural gases with their sources // The petroleum system — from source to trap // AAPG Mem. 1994. Vol. 60. P. 261–284.Whiticar M.J. Correlation of natural gases with their sources // The petroleum system — from source to trap // AAPG Mem. 1994. Vol. 60. P. 261–284.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.