Зона стабильности газовых гидратов , сокращенно GHSZ , также называемая зоной стабильности гидрата метана ( MHSZ ) или зоной стабильности гидратов ( HSZ ), относится к зоне и глубине морской среды , на которой клатраты метана естественным образом существуют в земной коре .
Стабильность газового гидрата в первую очередь зависит от температуры и давления , однако на границы стабильности влияют и другие переменные, такие как состав газа и ионные примеси в воде. [1] На наличие и глубину залежей гидратов часто указывает наличие отражателя, имитирующего дно (BSR). BSR — это сейсмическое отражение , указывающее на нижний предел устойчивости гидратов в отложениях из-за различной плотности отложений, насыщенных гидратами, нормальных отложений и отложений, содержащих свободный газ. [2]
Верхняя и нижняя границы ГСЗ, а также ее толщина зависят от местных условий , в которых встречается гидрат. Условия стабильности гидратов обычно ограничивают природные месторождения полярными регионами и глубокими океаническими регионами. В полярных регионах из-за низких температур верхняя граница зоны устойчивости гидратов приходится на глубину примерно 150 метров . 1 [ нужна ссылка ] Максимальная глубина зоны устойчивости гидратов ограничена геотермическим градиентом . Вдоль континентальных окраин средняя мощность ГПЗ составляет около 500 м. [3] Верхний предел океанических отложений достигается, когда температура придонной воды составляет 0 °C или около нее , а глубина воды составляет около 300 метров. 1 [ нужна цитата ] Нижний предел HSZ ограничен геотермическим градиентом. По мере увеличения глубины под морским дном температура в конечном итоге становится слишком высокой для существования гидратов. В районах с высоким геотермальным тепловым потоком нижняя граница HSZ может стать более мелкой, что приведет к уменьшению толщины HSZ. И наоборот, самые толстые гидратные слои и самая широкая ГСЗ наблюдаются в областях с низким геотермальным тепловым потоком. Как правило, максимальная глубина распространения HSZ составляет 2000 метров ниже поверхности Земли. 1,3 [ нужна цитата ] Используя местоположение BSR, а также режим давления и температуры, необходимый для стабильности гидратов, HSZ может использоваться для определения геотермических градиентов. 2 [ нужна ссылка ]
Если такие процессы, как седиментация или субдукция , транспортируют гидраты ниже нижнего предела HSZ, гидрат становится нестабильным и диссоциирует, выделяя газ. Этот свободный газ может оказаться в ловушке под вышележащим слоем гидрата, образуя газовые карманы или резервуары. Давление от присутствия газовых резервуаров влияет на стабильность гидратного слоя. Если это давление существенно изменится, стабильность верхнего слоя метана изменится, что может привести к значительной дестабилизации и диссоциации гидратных отложений. [4] Оползни горных пород или отложений выше зоны стабильности гидрата также могут повлиять на стабильность гидрата. Внезапное снижение давления может привести к выделению газов или дестабилизации частей гидратных отложений. [5] Изменение температуры атмосферы и океана может повлиять на наличие и глубину зоны стабильности гидратов, однако до сих пор неясно, в какой степени. В океанических отложениях увеличение давления из-за повышения уровня моря может частично компенсировать влияние повышения температуры на равновесие стабильности гидратов. 1 [ нужна ссылка ]