Газа — море! Чем бы зачерпнуть?

В ночь с 11-го на 12 сентября 1927 г., когда Остап Бендер и Ипполит Воробьянинов спасали от ударов Большого крымского землетрясения инвентарь театра “Колумб”, а остальные граждане более тревожились о судьбе собственного имущества, мало кто обратил внимание на зловещее зарево над морем. И уж тем более вряд ли охваченное паникой население видело в нем знак благоденствия будущих поколений.

Впрочем, описанный феномен, конечно же, не мог не попасть в поле зрения ученых. Более того, он был прослежен практически с момента зарождения.

Еще на закате 11 сентября выдающийся крымский геолог и гидрогеолог Петр Абрамович Двойченко, направляясь в Херсонес, обратил внимание на то, что “западная часть неба была охвачена ярким буровато-оранжевым светом, который эффектно отсвечивал на гладкой поверхности Карантинной бухты. Как будто пылал пожар, яркий свет которого проходил через дымовую завесу. Отблеск от водяной поверхности был такой яркости, что лошадь бросалась в сторону и не хотела проехать близко к воде”.

Через несколько часов — с первым толчком землетрясения — в 30 км к западу от Севастополя поверхность моря стали прорывать огромные огненные столбы. В 3 часа 31 мин. служба маяка Севастополя установила по пеленгу 255° целую завесу пламени высотой в полкилометра и шириной почти в 3 км! Вспышки были видны даже из Евпатории.

В течение еще двух месяцев огонь время от времени тревожил море напротив Судака, Феодосии и даже Анапы. Направлявшиеся на места его появления гидрографы Управления береговой охраны не обнаруживали ничего особенного, за исключением отчетливого запаха сероводорода на поверхности. Это позволило П. А. Двойченко и С. П. Попову предположить, что имели место грандиозные взрывы метана.

Сегодня данное объяснение все больше подтверждается. Более того, ученые приходят к выводу о гигантском газовом потенциале Черного моря. И землетрясением 1927 г. потревожен он был не впервые. Судя по историческим описаниям, во время толчков 63 г. до н. э., ставших катастрофическими для Пантикапея, море буквально кипело от горящих газов. А дворец Митридата был разрушен именно в момент одного из мощных взрывов. В 1902-м такой же огненный выброс наблюдали напротив Балчика (Болгария).

Забегая вперед, скажу, что во второй половине XX в. подобные явления, но еще большего масштаба, происходили и в Каспийском море. Взрывы там были столь внушительными, да еще с грибовидным облаком, что их принимали за атомные.

Разумеется, все это не могло не заинтересовать ученых.

Триллионы кубометров — в пыль

В 1980-х болгарские ученые, а также гидрографическая служба Черноморского флота ВМС СССР независимо друг от друга описали некие газовые “фонтаны”, бьющие со дна Черного моря*. Сразу же после этого экспедиции Института биологии южных морей АН УССР (ИБЮМ) и Института геологических наук АН УССР (ИГН) начали “охоту на фонтаны”** и немало в этом преуспели.

______________________________

* О единичных загадочных выходах газа на поверхность Черного моря упоминали еще древнеримские авторы.

** В научный обиход эти явления вошли под термином газовые факелы, или сипы.

На сегодня в акватории Черного моря выявлено до 4000 таких факелов, нередко составляющих группы до 5, 10, 12 струй, а то и целые их “леса”. Как правило, сипы развиты на глубинах 50—700 м. Высота их обычно не превышает 200 м, поэтому подавляющее большинство факелов не достигает поверхности, “распыляясь” в воде.

В “устьях” газовых струй мы в составе экспедиции Академии наук обнаружили своего рода карбонатную “накипь”, которую газ образовал в подводном канале. Поскольку эти наросты сложены из кальцита (а кальцит содержит углерод), удалось определить возраст одной из карбонатных трубок радиоуглеродным методом. Оказалось, что ей более 9000 лет. Это значит, что газ “фонтанировал” как минимум столько же лет!

Мы установили, что некоторые сипы непрерывно работают по меньшей мере 30 000—40 000 лет (40 000 лет — предел радиоуглеродного метода). Можно только представить, сколь огромные массы газа выбрасываются со дна Черного моря! Суммарный объем выбросов только крупных из обнаруженных факелов превышает 30 млрд. м3 в год — это фактически половина нынешнего потребления Украины за 12 месяцев.

Подчеркнем, что речь идет лишь о тех факелах, которые находятся на шельфе, т. е. в прибрежной, относительно мелководной (с глубинами до 800 м) части моря. Ниже этих глубин они почти не наблюдаются. Означает ли это, что газы не извергаются глубоководными участками дна? Нет совершенно никаких оснований так считать. Но куда же тогда деваются триллионы кубометров метана, если мы не наблюдаем его факелов?

Оказывается, газ попросту “консервируется” и “складируется” на дне!

Из грязи — в магнаты?

В конце XVIII в. британский естествоиспытатель и философ Джозеф Пристли обратил внимание на необычные кристаллические соединения, образующиеся при определенных термобарических условиях из воды и газа. Впервые это вещество описал Гемфри Дэви в 1810 году. Позже химики определили, что благодаря своей структуре единичный объем такого газового гидрата может содержать до 160—180 объемов чистого газа.

То есть при переходе из кристаллического состояния из гидрата высвобождается количество газа, по своему объему в 166 раз превышающее размер первичного кристалла! А разложить газогидрат на газ и воду на поверхности не представляет особого труда — требуется лишь ненамного повысить температуру либо понизить давление (что происходит само собой). Следовательно, при относительно низких температурах и высоких давлениях газ, испускаемый в воде, может “самоконсервироваться” в кристаллическое состояние. И условия такой консервации как раз вполне соответствуют температурам и давлениям глубоководной части Черного моря. В более холодных водоемах эти кондиции могут соответствовать более мелким глубинам и наоборот.

В последние годы обнаружилось, что газогидраты очень широко распространены в Мировом океане. Главным образом — в областях т. н. разгрузки пресных вод (напротив дельт проявления грязевого вулканизма).

До полусотни грязевых вулканов обнаружено и в Черном море. По нашим прогнозам, составленным на основе изучения архива Гидрографической службы СССР (в Гатчине Ленинградской обл.), в Черном море может быть обнаружено еще как минимум столько же вулканов.

Грязевые вулканы известны и на суше, особенно на Керченском и Таманском полуостровах (их здесь до семидесяти). Обычно это спокойно себе булькающие и эпизодически “поплевывающие” образования. Но известны и катастрофические взрывы таких вулканов, как Джау-Тепе (1909, 1914 гг.) у одноименного крымского села (ныне — с. Вулкановка), Джарджава (1927, 1982 гг.) под Керчью, Карабетова гора (1999, 2004 гг.) у станицы Тамань и на вулканическом плато Западные Цимбалы (2002 г.) у станицы Ахтанизовской.

В море грязевые вулканы встречаются как на мелководье, так и в глубоководной зоне. Примером катастрофического взрыва на мелководье может служить извержение вулкана Голубицкий в Азовском море в 2000 г. Это уже десятый взрыв Голубицкого с 1795 г., когда его впервые (с немалым страхом) наблюдали переселившиеся на Тамань запорожские казаки.

Действительно, картина впечатляющая: в полукилометре от берега (на 10-метровой глубине) неожиданно происходит чудовищный взрыв, затем в течение многих часов наблюдается выброс огромных масс ила, глыб горных пород и время от времени воспламеняющегося газа***. Через некоторое время образуется остров диаметром метров в сто, но спустя несколько дней после прекращения извержения — размывается волнами.

__________________________
***Причина воспламенения газа пока достоверно не установлена. По одной из наиболее реалистических версий это происходит от искр, возникающим при ударах друг о друга вылетающих на поверхность обломков твердых пород. По другой — виновником загорания является присутствующий в составе выброса фтористый водород, который вспыхивает на воздухе.

Подводные вулканы, как и наземные, большую часть своей жизни спокойны. Но вот в 2002-м и 2003 гг. мы наблюдали пробуждение вулкана Двуреченского, открытого экспедициями МГУ и российского ГНЦ “Южморгеология” во впадине Сорокина (к юго-востоку от Алушты). Эхолот обнаружил фонтан газа диаметром 300 м и высотой 800—850 м (очевидно, именно такие вулканы были “разбужены” Большим крымским землетрясением 1927 г.).

Практически весь объем извергнутого газа (только за один выброс — до 100 млн. м3) консервируется вокруг вулкана в виде стяжений газогидратов в полужидких илах, снегоподобных выделений, лепешковидных образований, друз кристалликов, белесых прослоек в несколько сантиметров толщиной в морских осадках. Мощности илов и осадков, пропитанных газом, достигают чаще всего 400—500 м.

Но во время извержения, как мы уже знаем, грязевые вулканы выбрасывают не только газ, но и исполинские массы горных пород. Из глубины недр при достижении аномально высоких давлений (300—400 атмосфер) газы прорываются сквозь разломы и трещины в геологических структурах, слагающих дно моря, и выбрасывают разрушенные взрывом породы. Мы подняли такие обломки и обнаружили, что иногда они содержат газогидраты. Более того, подавляющее большинство находок газогидратов в Черном море приурочено к выбросам грязевых вулканов.

Под полукилометровым слоем насыщенного газогидратами ила (который сам по себе является богатейшей кладовой голубого топлива) залегают т. н. подгидратные залежи метана. И все же газ этот, скорее всего, имеет глубинное происхождение. Об этом свидетельствуют не только колоссальные объемы вулканических выбросов, но и данные трехмерной сейсморазведки.

В Каспийском море корни грязевых вулканов залегают на глубине 18—20 км. У крымских берегов корни черноморских вулканов еще не прослежены (из-за отсутствия средств на соответствующую программу исследований), но вот на соседней Тамани геофизики проследили подводной канал (только канал!) до 9 км.

Нас уже посчитали

В этой связи возникает вопрос: если на дне Мирового океана и в Черном море в частности покоится такое количество энергоресурсов, то отчего же о них никто не упоминает в контексте альтернативных источников газа? В том-то и дело, что газогидраты — “новость” только для Украины.

В США, Японии, Канаде, Индии, Южной Корее и Германии программы изучения газогидратов метана носят приоритетный характер наряду с ядерными и космическими исследованиями. Еще в 1999 г. конгресс США принял “Акт о широкомасштабных поисках и разработке гидратов на суше и в море”.

Ради справедливости следует сказать, что в 1993 г. и украинский Кабмин принял постановление “Про пошуки газогідратної сировини в Чорному морі і створення ефективних технологій її видобутку та переробки”. Правда, с припиской: “Взяти до відома, що виконання програми здійснюватиметься без залучення бюджетних коштів”. Разумеется, у частных инвесторов “длинных” денег не нашлось.

В то же время правительство Японии, например, создало мощнейшую государственную компанию (с привлечением частного капитала) для разработки газогидратов. У берегов страны пробурено около 30 глубоких скважин (а скважина в Тихом океане — это очень дорого). Япония начала опытную добычу газогидратов в 2007 г., а к 2017-му планирует стать страной-экспортером сырья. Первый газ японцами уже получен (в рамках совместной с Канадой разработки гидратов в дельте р. Маккензи, впадающей в Северный Ледовитый океан). Пока себестоимость метана очень высока (трудно извлечь газогидраты из вмещающих пород, не допустив при этом их преждевременного разложения на воду и газ). Но ведь это пока лишь экспериментальные стадии.

Впрочем, государственный интерес некоторые из вышеперечисленных стран проявляют не только к своим территориальным водам. Под видом совместной работы с украинскими биологами в Крым приходят иностранные научные суда. Однако изучают главным образом геологию нашего дна. Это видно по публикациям, которые появляются в международных специализированных изданиях по морской геологии сразу же после таких “совместных” исследований — немецкие специалисты констатировали распространение газогидратов на площади как минимум до 800 км2 к западу от Севастополя.

Пытаются не отставать и наши соседи. Румынские геофизики уже обнаружили газогидратные залежи на площади 2 км2 в морском продолжении дельты Дуная (выражаясь терминами морской геологии — в подводной долине Дуная). Российские коллеги открыли месторождение в Туапсинской впадине. Болгарские геологи оценили перспективность более-менее изученных районов Черного моря в 42—49 трлн. м3. Если эти расчеты верны, то указанные объемы равны запасам всех уникальных (супергигантских) месторождений газа (Северное/Южный Парс (Иран — Катар), Уренгойское (Россия), Иолотань (Туркмения) вместе взятых!

Ожидаемые запасы газогидратного газа только в осадках в украинской части черноморского дна — 7—10 трлн. м3. Этого при нынешнем уровне потребления нам хватит лет на сто (причем не надо платить за доставку энергоносителя). Таким образом, запасы газа в глубинной части черноморского дна ни в какое сравнение не идут с месторождениями на шельфе, о перспективности которых ведется разговор в последних номерах “2000”.

Да, при теперешнем экономическом положении страны и уровне финансирования науки (да и при такой политической нестабильности, когда правительства меняются каждые 2 года и думают о том, как быстро получить дивиденды) это не близкое будущее. Но сидеть сложа руки тоже нельзя. Другого выхода нет. Рано или поздно легкодоступные запасы газа иссякнут. Скорее всего, значительных открытий на территории Украины уже не будет.

Большинство стран Черноморского бассейна также имеет весьма напряженный энергетический баланс. Так почему бы Украине не выступить инициатором создания единого фонда исследований? Вот о чем надо думать, а не зацикливаться на героическом сражении за транзитную трубу. Ведь с началом разработки газогидратных месторождений энергетические полюса мира могут поменяться! Не случайно же из самого Гамбурга (а это 8—10 дней перехода до Крыма) идет “на помощь украинским биологам” судно Mary Merien, один день работы которого стоит 55 тыс. евро. И так не единожды.

Мир начинает понимать, что будущее цивилизации — за газогидратами.

Конечно, их разработка таит в себе немало опасностей экологического характера. Инцидент в Мексиканском заливе показывает, насколько непредсказуемыми могут быть последствия катастроф при морской добыче углеводородов даже “традиционным” способом. Что уж говорить о веществе, которое в огромных количествах способно переходить во взрывоопасное состояние на границе с атмосферой.

Впрочем, взрывоопасность — далеко не наибольшая угроза, исходящая от газогидратов. Растущий уровень температур океана может запустить спонтанное высвобождение метана из отложений гидратов под морским дном, что (ввиду того что метан сам по себе является парниковым газом) приведет к дальнейшему росту температуры и в свою очередь к дальнейшей дестабилизации гидратов метана — возникнет своего рода самоусиливающаяся цепная реакция. Таким образом, мы получим глобальное потепление на порядки более динамичное, чем ожидаемое (в течение человеческой жизни). Плюс существенное изменение состава атмосферы.

Вопрос безопасности извлечения газа во многом и сдерживает сегодня развитие этой отрасли. Но проблему надо изучать — подходить к ней так же, как в свое время подходили к вопросу атомной энергетики.

В частности, на Украине необходимо сформировать мощный коллектив специалистов разного профиля с высшим государственным должностным лицом во главе. Тогда есть надежда получить через 10—15 лет столь необходимое для народного хозяйства энергетическое сырье. В конце концов, если мы за это время сможем разведать и оценить месторождения газогидратов, но еще не в состоянии будем освоить, их можно будет сдать в аренду. В любом случае это даст толчок развитию страны на десятилетия вперед.

Евгений ШНЮКОВ