Strefa stabilności hydratów gazowych

Strefa stabilności hydratów gazowych , w skrócie GHSZ , zwana także strefą stabilności hydratów metanu ( MHSZ ) lub strefą stabilności hydratów ( HSZ ), odnosi się do strefy i głębokości środowiska morskiego , w których klatraty metanu naturalnie występują w skorupie ziemskiej .

Opis

Stabilność hydratów gazowych zależy przede wszystkim od temperatury i ciśnienia , jednak inne zmienne, takie jak skład gazu i zanieczyszczenia jonowe w wodzie, wpływają na granice stabilności. Na istnienie i głębokość złoża hydratów często wskazuje obecność odbłyśnika symulującego dno (BSR). BSR to odbicie sejsmiczne wskazujące dolną granicę stabilności hydratów w osadach ze względu na różne gęstości osadów nasyconych hydratami, osadów normalnych i osadów zawierających wolny gaz.

Granice

Górna i dolna granica HSZ, jak również jej grubość, zależą od lokalnych warunków , w których występuje hydrat. Warunki stabilności hydratów generalnie ograniczają naturalne złoża do regionów polarnych i głębokich regionów oceanicznych. W regionach polarnych, ze względu na niskie temperatury, górna granica strefy stabilności hydratów występuje na głębokości około 150 metrów . ¹ Maksymalna głębokość strefy stabilności hydratu jest ograniczona przez gradient geotermalny . Wzdłuż kontynentów średnia miąższość HSZ wynosi około 500 m. Górna granica w osadach oceanicznych występuje, gdy temperatura wody przy dnie wynosi 0 ° C lub blisko niego, a głębokość wody wynosi około 300 metrów. ¹ Dolna granica HSZ jest ograniczona gradientem geotermalnym. Wraz ze wzrostem głębokości pod dnem morskim temperatura ostatecznie staje się zbyt wysoka, aby istniały hydraty. W obszarach o dużym przepływie ciepła geotermalnego dolna granica HSZ może ulec spłyceniu, zmniejszając w ten sposób grubość HSZ. I odwrotnie, najgrubsze warstwy hydratów i najszersze HSZ obserwuje się w obszarach o niskim przepływie ciepła geotermalnego. Zasadniczo maksymalna głębokość przedłużenia HSZ wynosi 2000 metrów pod powierzchnią Ziemi. ^1,3 Wykorzystując lokalizację BSR, jak również schemat ciśnienia i temperatury niezbędny do stabilności hydratów, HSZ można wykorzystać do określenia gradientów geotermalnych. ²

Transport

Jeśli procesy takie jak sedymentacja lub subdukcja transportują hydraty poniżej dolnej granicy HSZ, hydrat staje się niestabilny i dysocjuje, uwalniając gaz. Ten wolny gaz może zostać uwięziony pod leżącą nad nim warstwą hydratu, tworząc kieszenie gazowe lub zbiorniki. Ciśnienie wynikające z obecności zbiorników gazowych wpływa na stabilność warstwy hydratu. Jeśli ciśnienie to ulegnie znacznej zmianie, stabilność warstwy metanu powyżej ulegnie zmianie i może spowodować znaczną destabilizację i dysocjację złoża hydratów. Osuwiska skał lub osadów powyżej strefy stabilności hydratów mogą również wpływać na stabilność hydratów. Nagły spadek ciśnienia może uwolnić gazy lub zdestabilizować część osadu hydratu. Zmieniające się temperatury atmosferyczne i oceaniczne mogą wpływać na obecność i głębokość strefy stabilności hydratów, jednak nadal nie jest pewne, w jakim stopniu. W osadach oceanicznych rosnące ciśnienie spowodowane podnoszeniem się poziomu morza może częściowo zrekompensować wpływ rosnącej temperatury na równowagę stabilności hydratów. ¹