Предыдущая запись см. “Газовые гидраты, (часть 1)”.

Вода в жидком состоянии состоит не из отдельных молекул, а из большого числа агрегатов в виде неустойчивых структур, которые под воздействием теплового движения разрушаются и вновь создаются. Связь между отдельными молекулами в этих структурах осуществляется за счет смещения электронного облака от атома водорода к атому кислорода, ковалентно связанного с атомом водорода. При этом s-орбиталь атома водорода частично «освобождается» для принятия электрона атома кислорода, принадлежащего соседней молекуле. В настоящее время установлено, что водородная связь длиннее ковалентной, поэтому она менее прочная. За счет водородной связи элемент структурной ячейки воды имеет тетраэдрический характер, при котором каждая молекула окружена четырьмя другими.

Жд. Бернал и Р. Фаулер высказали предположение о существовании в жидкой воде льдоподобных образований объемной конструкции в виде тетраэдров. Отдельные молекулы метана, растворенные в воде, могут оказаться в объеме такой структуры. Высокое давление и низкие температуры стабилизируют такое включение, и «горючий лед» готов. Таков в общих чертах механизм образования газового гидрата. Такой агрегат стабилен при определенных давлении и температуре, но стоит их нарушить (уменьшить давление и поднять температуру), газ вырывается из плена молекул воды. Последствия этого и наблюдали у Бермудских островов. Ведь 1 м3 газового гидрата содержит около 200 м3 газа.

Залежи газовых гидратов часто встречаются в осадках глубоководных акваторий и в недрах суши с мощной зоной вечной мерзлоты. Так, залежи газовых гидратов открыты в заполярной части Тюменской области, и в их числе Мессояхское месторождение. Открыты залежи гидратов у побережья Аляски, берегов Мексики и Северной Америки.

Запасы газа в форме гидратов в десятки раз превосходят все разведанные запасы нефти. Как полагают ученые, 9/10 площади Мирового океана хранят газовые гидраты. А это может стать неисчерпаемым источником углеводородного сырья.

Пока неясна сама причина, побудившая природу создать запасы горючего газа в таких необычных условиях: то ли это следствие миграции газа из глубин Земли в зону вечной мерзлоты, то ли погружение насыщенных газом водных растворов в осадочных породах…

Еще Н. Д. Зелинский говорил, что метан может явиться тем кирпичиком, из которого получатся все углеводороды нефти. Одновременно метан может быть предпоследней ступенькой в деструкции углеводородов нефти до углерода и водорода. Весь опыт нефтехимии и термодинамические расчеты показывали, что метан устойчив при температурах, не превышающих ~ 600 °С. Но вот оказалось, что в составе газа, выделяющегося из раскаленных до температуры близкой к 1000°С пород одного из вулканов Аляски, содержится 15% метана, а в газах вулкана Монтань-Пеле на острове Мартинике – около 18%. Подобный перечень, вероятно, мог быть длинен, если бы велись специальные исследования состава газов других вулканов.

Мнение о том, что метан нестоек при высоких температурах, базировалось на экспериментах и расчетах, выполненных при относительно низком давлении. Это отвечало небольшим глубинам Земли. Но вот что выявили расчеты и эксперимент: при высоком давлении метан оказался чрезвычайно устойчив при температурах, близких к 1000°С. Данный факт требует еще более убедительного подтверждения на природном материале, и, как знать, может быть, он сыграет свою роль в формировании взглядов на направленность поиска нефти. Но если этот факт – высокая термическая стабильность метана в зоне больших давлений – имеет конкретные природные проявления, то почему бы не стать метану глубинных залежей неиссякаемым источником углеводородного сырья?

«Горючий лед», глубинный метан – это, вероятно, не последние сюрпризы подземных кладовых, которые заставят нас пересмотреть сложившуюся точку зрения на запасы нефти и газа.