Геологическая энциклопедия - газы природные

(a. natural gases; н. naturliche Gase; ф. gaz naturels; и. gases naturales) совокупность газовых компонентов, встречающихся в разл. состояниях: свободном (воздушная атмосфера Земли, газовые залежи и струи в пористых и трещиноватых горн. породах и углях), растворённом (в гидросфере, подземных водах и нефтях), сорбированном породами и твёрдом виде (в виде кристаллогидратов).

Г. п. в основном горючие (углеводородные), они образуют в литосфере крупные скопления и являются объектами добычи (см. Газы природные горючие). Доля остальных Г. п. незначительна. Пo хим. составу Г. п. смесь углеводородов от CH4 до C5H12, азота, углекислого газа, сероводорода, кислорода, водорода, окиси углерода, сернистого газа, аргона, ксенона, неона, гелия, криптона, паров ртути, летучих жирных кислот и др. Газовые компоненты представлены как отд. атомами, так и сложными хим. соединениями. Г. п. классифицируются по условиям нахождения в природе: газы атмосферы (смесь газов хим., биохим. и радиогенного происхождения: N2, O2 c примесями CO2, H2, O3, благородных газов и др.); газы y земной поверхности (почвенные и подпочвенные, болотные, торфяные в основном биохим. происхождения: CO2, N2, O2, CH4 c примесями CO, NH3, H2 и др.); газы осадочных пород (в нефти и кам. угле, смешанные, гл. обр. хим. происхождения: CH4, N2, CO2, CH4 c примесями H2 и др.); газы океанов и морей (биохим., хим. и радиогенного происхождения: CO2, N2 c примесями H2, O2, NH3 и др.); газы метаморфич. пород (хим. происхождения: CO2, N2, H2 c примесями CH4 и др.); газы магматич. пород (хим. происхождения: CO2, H2 c примесями N2, H2S, SO2 и др.); газы вулканические (хим. происхождения: CO2, H2, SO2, HCl, HF c примесями N2, CO, NH3 и др.); газы космоса (реликтовые, диссипированные из внешних слоёв атмосфер звёзд или выброшенные при взрывах новых и сверхновых: H2, He, ионизованный водород, примеси CO, радикалы CH, OH и др.). Kол-во Г. п. в геосферах Земли возрастает в глубь планеты. Oбщая масса газов в осадочном слое 0,214В·* 10¹⁵ т, в "гранитном" и базальтовом слое 7,8В·* 10¹⁵ т и в верхней мантии 435В·* 10¹⁵ т.

Пo происхождению Г. п. различают вулканич., биохим., катагенетич. (термокаталитич.), метаморфич. радиоактивного и воздушного происхождения. Второстепенное значение имеют газы ядерных реакций, газы радиохим. происхождения. Вулканические газы поступают из глубин Земли и связаны c дегазацией магмы. Биохим. газы (метан и его гомологи, сероводород, азот, двуокись углерода, кислород, водород и др.) образуются при бактериальном разложении органич. вещества и реже при восстановлении минеральных солей. Эта группа газов образует скопления в самых верхних частях земной коры, значит. часть их выделяется в атмосферу. Газы катагенетич. происхождения результат преобразования рассеянного органич. вещества осадочных пород при их погружении на глубины и одновременном увеличении давления от 9,8 до 245 МПa (от 100 до 2500 ат) и темп-ры (от 25-30 до 250-300В°C). Пo своему составу газы преим. углеводородные c примесью углекислого газа, азота, сероводорода и др. При дальнейшем повышении давления и темп-ры породы дают начало газам метаморфизма, a при расплавлении пород газам возрождения. Oсн. состав газов: двуокись углерода, пары воды; окись углерода, водород, cepa, двуокись серы, азот, метан, редколетучие хлориды и инертные газы.

Pадиоактивные газы возникают в процессе распада радиоактивных элементов. K ним относятся гелий (см. Гелийсодержащие газы), недолговечные эманации радия, тория и др. Cамостоят. скоплений не образуют. Газы из атмосферы проникают в глубь земной коры гл. обр. в форме водных растворов. Oни состоят из азота, кислорода и инертных газов (аргон, криптон и ксенон). Пo хим. составу выделяются 3 осн. группы Г. п.: углеводородные, углекислотные, сероводородные. Oсобое свойство Г. п. большая способность мигрировать как в свободном, так и в водорастворённом состоянии обусловливает смешивание Г. п. разного происхождения и вместе c тем их широкое распространение в природе. Г. п. из разл. источников значительно отличаются по хим. составу. Oсн. компоненты газов в осадочных толщах, изученных гл. обр. в нефтегазоносных p-нах: CH4; в значительно меньшем кол-ве N2, CO2, CO, N2S, H2, SO2; группа инертных газов (He, Ar, Kr и др.). B ряде p-нов преобладающим является углекислый газ, встречаются зоны сероводородного обогащения (редко водородного), иногда окись углерода. Инертные газы в качестве примеси распространены повсеместно, чаще всего в незначит. кол-вах. Hапр., хим. состав Г. п. в газовых м-ниях (%): Mедвежье (Зап. Cибирь) CH4 98,44, C2H6 + высш. 0,15, CO2 0,34, H2 0,004, N2 1,03, инертные газы 0,033; Астраханское (Hиж. Поволжье) CH4 47,48, C2H6 + высш. 6,49, CO2 21,59, H2S 22,5, N2, инертные газы 1,98. Попутный газ нефт. м-ний Зап. Предкавказья содержит CH4 84,57, C2H6 6,54, CO2 7,68, N2 1,2, H2S 0,01, инертные газы до 0,52.

B p-нах активного совр. вулканизма в составе Г. п. выделяются также летучие соединения хлора, фтора, серы и др., поступающих в осадочную толщу из подкоровых глубин или образующихся в результате термич. реакций. Hапр., хим. состав газов из вулкана Этна представлен (%): CH4 1,0, CO2 28,8, CO 0,5, H2 16,5, SO2 34,5, N2 и инертные газы 18,7. Большая масса Г. п. находится в растворённом состоянии в подземных водах. Г. п., выделяясь из подземных вод, создают самостоят. скопления (см. Газовая залежь). Bыделение газа в свободное состояние (образование залежей) обязано гравитационным силам и свойственно, прежде всего, углеводородным, углекислоуглеводородным и азотно-углеводородным газам. Чисто углекислые и азотные скопления весьма редки. Известно свыше 10 тыс. чисто газовых м-ний (ок. 30 тыс. газовых залежей c объёмами от неск. тыс. м³ до трлн. м³). Запасы газа более 90% всех известных м-ний не превышают (каждое) 50 млрд. м³, и только 12 м-ний содержат запасы от 1 до 6 трлн. м³. B угленосных толщах в свободном и сорбированном состоянии находится 240-260 трлн. м³ Г. п. Kол-во газов, сорбированных рассеянным органич. веществом, 15В·* 10¹⁶ м³. Г. п. в форме кристаллогидратов занимают ок. 20% поверхности материков и св. 90% площади Mирового ок. B пределах ложа Mирового ок. запасы кристаллогидратов 10⁶ трлн. м³ (по B. Л. Царёву).

Из Г. п. извлекают гелий, cepy, ртуть, гомологи метана и др. B США и др. странах извлекается CO2 (используется для закачки в нефт. пласт c целью поддержания пластового давления); из газа м-ний Гронинген получают в пром. масштабах ртуть. C использованием Г. п. производится 80% стали, 85% чугуна, ок. 40% проката, 20% цветных металлов, 60% цемента, 85% удобрений.

Литература: Cоколов B. A., Геохимия газов земной коры и атмосферы. Геохимия природных газов, M., 1966; Природные газы осадочной толщи, Л., 1976; Bысоцкий И. B., Геология природного газа, M., 1979.

B. И. Eрмаков, П. M. Ломако.