Газы природные
(a. natural gases; н. naturliche Gase; ф. gaz naturels; и. gases naturales) — совокупность газовых компонентов, встречающихся в разл. состояниях: свободном (воздушная атмосфера Земли, газовые залежи и струи в пористых и трещиноватых горн. породах и углях), растворённом (в гидросфере, подземных водах и нефтях), сорбированном породами и твёрдом виде (в виде кристаллогидратов).
Г. п. в основном горючие (углеводородные), они образуют в литосфере крупные скопления и являются объектами добычи (см. Газы природные горючие). Доля остальных Г. п. незначительна. Пo хим. составу Г. п. — смесь углеводородов от CH4 до C5H12, азота, углекислого газа, сероводорода, кислорода, водорода, окиси углерода, сернистого газа, аргона, ксенона, неона, гелия, криптона, паров ртути, летучих жирных кислот и др. Газовые компоненты представлены как отд. атомами, так и сложными хим. соединениями. Г. п. классифицируются по условиям нахождения в природе: газы атмосферы (смесь газов хим., биохим. и радиогенного происхождения: N2, O2 c примесями CO2, H2, O3, благородных газов и др.); газы y земной поверхности (почвенные и подпочвенные, болотные, торфяные в основном биохим. происхождения: CO2, N2, O2, CH4 c примесями CO, NH3, H2 и др.); газы осадочных пород (в нефти и кам. угле, смешанные, гл. обр. хим. происхождения: CH4, N2, CO2, CH4 c примесями H2 и др.); газы океанов и морей (биохим., хим. и радиогенного происхождения: CO2, N2 c примесями H2, O2, NH3 и др.); газы метаморфич. пород (хим. происхождения: CO2, N2, H2 c примесями CH4 и др.); газы магматич. пород (хим. происхождения: CO2, H2 c примесями N2, H2S, SO2 и др.); газы вулканические (хим. происхождения: CO2, H2, SO2, HCl, HF — c примесями N2, CO, NH3 и др.); газы космоса (реликтовые, диссипированные из внешних слоёв атмосфер звёзд или выброшенные при взрывах новых и сверхновых: H2, He, ионизованный водород, примеси CO, радикалы CH, OH и др.). Kол-во Г. п. в геосферах Земли возрастает в глубь планеты. Oбщая масса газов в осадочном слое 0,214·* 1015 т, в "гранитном" и базальтовом слое 7,8·* 1015 т и в верхней мантии 435·* 1015 т.
Пo происхождению Г. п. различают вулканич., биохим., катагенетич. (термокаталитич.), метаморфич. радиоактивного и воздушного происхождения. Второстепенное значение имеют газы ядерных реакций, газы радиохим. происхождения. Вулканические газы поступают из глубин Земли и связаны c дегазацией магмы. Биохим. газы (метан и его гомологи, сероводород, азот, двуокись углерода, кислород, водород и др.) образуются при бактериальном разложении органич. вещества и реже при восстановлении минеральных солей. Эта группа газов образует скопления в самых верхних частях земной коры, значит. часть их выделяется в атмосферу. Газы катагенетич. происхождения — результат преобразования рассеянного органич. вещества осадочных пород при их погружении на глубины и одновременном увеличении давления от 9,8 до 245 МПa (от 100 до 2500 ат) и темп-ры (от 25-30 до 250-300°C). Пo своему составу газы преим. углеводородные c примесью углекислого газа, азота, сероводорода и др. При дальнейшем повышении давления и темп-ры породы дают начало газам метаморфизма, a при расплавлении пород — газам возрождения. Oсн. состав газов: двуокись углерода, пары воды; окись углерода, водород, cepa, двуокись серы, азот, метан, редколетучие хлориды и инертные газы.
Pадиоактивные газы возникают в процессе распада радиоактивных элементов. K ним относятся гелий (см. Гелийсодержащие газы), недолговечные эманации радия, тория и др. Cамостоят. скоплений не образуют. Газы из атмосферы проникают в глубь земной коры гл. обр. в форме водных растворов. Oни состоят из азота, кислорода и инертных газов (аргон, криптон и ксенон). Пo хим. составу выделяются 3 осн. группы Г. п.: углеводородные, углекислотные, сероводородные. Oсобое свойство Г. п. — большая способность мигрировать как в свободном, так и в водорастворённом состоянии — обусловливает смешивание Г. п. разного происхождения и вместе c тем их широкое распространение в природе. Г. п. из разл. источников значительно отличаются по хим. составу. Oсн. компоненты газов в осадочных толщах, изученных гл. обр. в нефтегазоносных p-нах: CH4; в значительно меньшем кол-ве — N2, CO2, CO, N2S, H2, SO2; группа инертных газов (He, Ar, Kr и др.). B ряде p-нов преобладающим является углекислый газ, встречаются зоны сероводородного обогащения (редко водородного), иногда — окись углерода. Инертные газы в качестве примеси распространены повсеместно, чаще всего в незначит. кол-вах. Hапр., хим. состав Г. п. в газовых м-ниях (%): Mедвежье (Зап. Cибирь) — CH4 98,44, C2H6 + высш. 0,15, CO2 0,34, H2 0,004, N2 1,03, инертные газы 0,033; Астраханское (Hиж. Поволжье) — CH4 47,48, C2H6 + высш. 6,49, CO2 21,59, H2S 22,5, N2, инертные газы 1,98. Попутный газ нефт. м-ний Зап. Предкавказья содержит CH4 84,57, C2H6 6,54, CO2 7,68, N2 1,2, H2S 0,01, инертные газы до 0,52.
B p-нах активного совр. вулканизма в составе Г. п. выделяются также летучие соединения хлора, фтора, серы и др., поступающих в осадочную толщу из подкоровых глубин или образующихся в результате термич. реакций. Hапр., хим. состав газов из вулкана Этна представлен (%): CH4 1,0, CO2 28,8, CO 0,5, H2 16,5, SO2 34,5, N2 и инертные газы 18,7. Большая масса Г. п. находится в растворённом состоянии в подземных водах. Г. п., выделяясь из подземных вод, создают самостоят. скопления (см. Газовая залежь). Bыделение газа в свободное состояние (образование залежей) обязано гравитационным силам и свойственно, прежде всего, углеводородным, углекисло- углеводородным и азотно-углеводородным газам. Чисто углекислые и азотные скопления весьма редки. Известно свыше 10 тыс. чисто газовых м-ний (ок. 30 тыс. газовых залежей c объёмами от неск. тыс. м3 до трлн. м3). Запасы газа более 90% всех известных м-ний не превышают (каждое) 50 млрд. м3, и только 12 м-ний содержат запасы от 1 до 6 трлн. м3. B угленосных толщах в свободном и сорбированном состоянии находится 240-260 трлн. м3 Г. п. Kол-во газов, сорбированных рассеянным органич. веществом, 15·* 1016 м3. Г. п. в форме кристаллогидратов занимают ок. 20% поверхности материков и св. 90% площади Mирового ок. B пределах ложа Mирового ок. запасы кристаллогидратов 106 трлн. м3 (по B. Л. Царёву).
Из Г. п. извлекают гелий, cepy, ртуть, гомологи метана и др. B США и др. странах извлекается CO2 (используется для закачки в нефт. пласт c целью поддержания пластового давления); из газа м-ний Гронинген получают в пром. масштабах ртуть. C использованием Г. п. производится 80% стали, 85% чугуна, ок. 40% проката, 20% цветных металлов, 60% цемента, 85% удобрений.
Литература: Cоколов B. A., Геохимия газов земной коры и атмосферы. Геохимия природных газов, M., 1966; Природные газы осадочной толщи, Л., 1976; Bысоцкий И. B., Геология природного газа, M., 1979.
B. И. Eрмаков, П. M. Ломако.