Байкал: место, где рождаются идеи

Ливен Надс: «На конференции осенью прошлого года меня очень заинтересовал доклад иркутского ученого О. Хлыстова, посвященный открытию новых областей залегания газогидратов на Байкале, а также сообщение Н. Гранина о факеле в дельте р. Голоустная. Поэтому я принял участие в экспедиции Лимнологического института под руководством Олега Хлыстова, организованной с целью исследования термальной активности обнаруженного выхода газа и газогидратной области в зимних условиях.

Во время нашей ледовой экспедиции мы нашли многочисленные скопления газогидратов в районе Голоустной, что позволило создать уникальную базу термальных данных для этого района.

На льду мы работали вместе с японскими учеными, которые также принимали участие в сентябрьской конференции: японцев интересовали физические параметры новой области залегания газогидратов, а также возможность получения метана из этих замороженных газовых «консервов».

В начале 1970-х гг. группа выдающихся cоветских ученых – академики А. А. Трофимук, Н. В. Черский, доктора наук В. Г. Васильев, Ю. Ф. Макагон и Ф. А. Требин – высказали гипотезу, что при достаточно высоком давлении и низких температурах в осадочной оболочке Земли природный газ может образовывать месторождения в твердой форме, в виде так называемых кристаллогидратов – сложных кристаллических структур, образованных молекулами метана и воды.
В то время многим казалось, что эта гипотеза ближе к фантазии. Тем не менее в 1970 г. в Государственном реестре СССР обнаружение газогидратов было зарегистрировано как открытие. В последующие годы Трофимук и Черский со своими ближайшими соратниками оценили ресурсы газа в гидратном состоянии как в континентальном секторе Земли, так и на ложе Мирового океана, и пришли к выводу, что они могут оказаться даже больше, чем ресурсы традиционных месторождений газа.
Последующее развитие науки и геолого-разведочной практики полностью подтвердило эти выводы. Сегодня хорошо известно, что кристаллогидраты широко распространены практически во всех морях и океанах, на глубинах, где в результате бактериальной переработки органического вещества происходит образование биогенного метана и его разгрузка из более глубокозалегающих газовых залежей. Уже существуют сейсмические методы, позволяющие картировать огромные скопления гидратов на дне морей и океанов.
Усилиями наших ученых во главе с академиком М. И. Кузьминым (Ин-ститут геохимии СО РАН) скопления газогидратов обнаружены на дне озера Байкал. Теперь уже никто не сомневается, что ресурсы газа в форме гидрата – это огромный альтернативный источник энергии, который будет обеспечивать энергетические потребности человечества в будущем.
Во многих странах мира, в первую очередь в Японии, Индии, США ведутся интенсивные исследования по разработке методов оценки ресурсов и эксплуатации подобных скоплений метана. Совершенно очевидно, что эта по существу гениальная идея наших советских ученых будет кормить энергетику человечества во второй четверти XXI в. и последующие десятилетия.
Подобно тому, как казались когда-то фантастикой сказки о коврах-самолетах, а затем и прогнозы замечательного русского ученого К. Э. Циолковского о космических полетах с помощью ракет, так и гидратный метан – еще одна такая сказка, которая станет реалией для человечества в недалеком будущем.

Академик А. Э. Конторович научный руководитель Института нефтегазовой
геологии и геофизика им. А. А. Трофимука СО РАН

После завершения первого этапа экспедиции наша российско-бельгийская команда отправились на грязевой вулкан Маленький, где мы также обнаружили ранее неизвестные месторождения газогидратов.

Для меня очень важны научные данные, полученные в нашей ледовой экспедиции, но не менее значимой оказалась и сама возможность первый раз в жизни жить и работать в таких необычных условиях и увидеть покрытый льдом и снегом великолепный Байкал. Место, где встречаются ученые и рождаются новые идеи...»

В результате исследований, проведенных летом 1999 г. с борта исследовательского судна «Верещагин», было впервые обнаружено наличие на дне Байкала газовыделяющих структур, связанных со слоями газогидратов, глубоко погруженных в осадочные породы

Участники нынешнего ледового путешествия на Байкал решили продолжить свое сотрудничество: этим летом изучение обнаруженных газогидратных областей продолжит российско-японская геофизическая экспедиция. А на лето будущего года планируется совместная бельгийско-российская экспедиция с целью исследования глубин Байкала с помощью многолучевой батиметрической съемки.

Ледовая экспедиция «охотников за гидратами» еще раз подтвердила, что Байкал является не только полигоном для международных исследований, но и необычной природной лабораторией. На Байкале уникально все: его история, животные, растения, микроорганизмы, сама вода... Поэтому не удивительно, что Байкал оказался и единственным в мире пресноводным водоемом, где около десяти лет назад сибирскими учеными были обнаружены гидраты, залегающие в глубинных (ниже 120 м!) слоях озерных осадков. А вот на поверхности дна озера газогидраты были практически открыты лишь в начале XXI в. Основная заслуга в этом, как и в продолжении работ по дальнейшему поиску и изучению газогидратов на Байкале, принадлежит академику М. А. Грачеву (Лимнологический институт СО РАН, Иркутск).

Газогидраты привлекают внимание не только как потенциальный источник топлива и химического сырья, но и «катастрофическим» потенциалом. При разработке газогидратных месторождений, а также при относительно небольших изменениях термодинамических (климатических) условий в атмосферу может выделяться значительное количество метана, являющегося так называемым «парниковым» газом. Одно из возможных экологических последствий – усиление парникового эффекта, так как удельное поглощение метаном теплового излучения Земли примерно в двадцать раз выше, чем углекислым газом

С тех пор Байкал стал притягательным объектом не только для отечественных, но и зарубежных исследователей, изучающих газогидраты. Подтверждением этому стала и прошедшая в конце 2007 г. под Иркутском международная конференция, организованная Лимнологическим институтом, где ученые из разных стран обсудили различные модели формирования газогидратов в зависимости от температуры и давления, результаты лабораторных исследований к природных гидратов суши и морей, а также искусственно созданных.

В докладах, посвященных истории исследования газогидратов на озере, было отмечено, что на Байкале проявляется новый тип подводного грязевого вулканизма, сочетающий в себе только часть признаков морских подводных грязевых вулканов и характеризующийся своими особыми чертами. С использованием разработанных специально для байкальских условий геолого-геофизических поисковых признаков за последние три года было обнаружено пять новых залежей гидратов.

Большинство районов залегания гидратов расположены намного ниже верхней границы их стабильности, что позволяет проводить различные эксперименты со скоплениями гидратов, не опасаясь их лавинного разрушения и поступления больших объемов метана в водную толщу.

В районе недавно открытого естественного подводного выхода нефти на Байкале сделаны уникальные находки газогидратов, образованных из углеводородов различного происхождения: бактериального и термогенного метана и термогенного этана, а также из газов чисто термогенного происхождения.

Высокая степень эндемизма, присущая многим обитателям Байкала, оказалась свойственна и микроорганизмам – единственным обитателям глубинных слоев озерных осадков. На основе совокупности молекулярно-биологических данных можно утверждать, что подавляющее большинство байкальских микроорганизмов не имеют близких аналогов в мировой базе данных.

Микроорганизмы, участвующие в круговороте метана, требуют к себе особого внимания – ведь практически везде в осадках озера Байкал обнаружен метан биогенного происхождения, при этом его концентрации в водной толще крайне малы. Установлено, что метанотрофные («поедающие метан») бактерии в больших количествах присутствуют в поверхностных слоях донных осадков, где они образуют своего рода природный фильтр и препятствуют поступлению метана в водную толщу.

Из материалов, представленных на конференции, можно заключить, что характерное для Байкала разнообразие структур природных гидратов, разработанные здесь эффективные методы поиска и получения газогидратных образцов, возможность проведения исследовательских работ как в летнее, так и зимнее время позволяют использовать газогидратные залежи нашего «пресноводного моря» для решения многих экспериментальных и фундаментальных задач. И в том числе для разработки технологии добычи газа из поддонных гидратов.

Участники конференции сошлись во мнении, что начальный этап накопления материалов по газогидратам Байкала завершился. В России, безусловно, назрела необходимость принятия специальной долгосрочной программы по исследованию этого топлива будущего, в том числе и его уникальных байкальских месторождений…

По материалам д.б.н. Т. И. Земской
(Лимнологический институт СО РАН, Иркутск)