Hidrológiai Közlöny 1986 (66. évfolyam)
6. szám - Karácsonyi Sándor: Újabb adatok a vízben levő metán származására
338 "HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 1906. 66. ÉVF., 6. SZAM Űjabb adatok a vízben levő metán származására Karácsonyi Sándor Földmérő és Talajvizsgáló Vállalat 1088 Budapest, Reviczky u. 4. Kivonat: A rétegvizekben levő metán jelenlétének felismerése után fontos kérdéssé vált annak származása is. A metán származásának vizsgálatánál egyrészt a szénhidrogénképződés sajátos stádiumait kellett értékelni, és abból kiindulva valószínűsíteni a vizekbe jutás lehetséges változatait. Ennek során megállapítható, hogy a képződés mindhárom stádiumából (dia-, kata- és metagenezis) juthat gáz a rétegvizekbe, azonban a diagenezis során keletkező biogén metán jelenléte a legvalószínűbb. A metán származására végzett stabil szénizotóp-arány vizsgálatok egyértelműen igazolták, ahogy a metán a diagenezis stádiumában keletkezett. A vizsgálatok eredménye teljesen megegyező volt, azonos terület különböző mélységű, ill. változó területek változó rétegvizeinél végzett elemzés során. A közvetlen módszerrel végzett vizsgálatok eredményeit összevetve a földtani, vízföldtani ós statisztikai értelmezéssel teljesen egybevágóan igazolódott a rétegvizekben lévő metán biogén eredete. Kulcsszavak: rétegvíz, metán, diagenezis, relatív gáztelítettsóg, stabil szónizotóp-arány 1. Bevezetés A vízben oldott anyagok vizsgálatánál fokozott jelentőségűek a származásukra utaló körülmények, mivel annak időben alakulása csak innen kiindulva értékelhető. Hasonlóan jelentős a vízben oldott metán származásának ismerete, mivel a metántartalom állandósága a vízellátási feladatok egyik sarkalatos kérdése. Ezért a következőkben a metán származására vonatkozó ismereteket összegezzük elsősorban a vízellátás szempontjából legjelentősebb alföldi területeken 500 m mélységig terjedő mélységben. 2. A metán származásának elvi lehetősége A mélységi vizekben lévő földgázok keletkezésére, mozgására és felhalmozódására az eltérő időtényező és körülmény jellemző. A metánra vonatkozó kérdések leginkább a szénhidrogének keletkezésével, felhalmozódásával összefüggőek. (Tissot— Welte után) A természetes szénhidrogének üledékes kőzetek szerves részéből, azok átalakulási fázisaiban képződnek. Az utóbbi évtizedben az erre vonatkozó ismeretek jelentősen bővültek, ennek eredményeként — főleg Tissot és Welte (1979) összegező munkásságából — a szénhidrogénképződés alapját jelentő kerogén bomlás összefüggő folyamata is kirajzolódott, amely módot nyújt egy adott üledékgyűjtő szénhidrogén potenciáljának mennyiségi és minőségi felmérésére (1. ábra). Tissot— Welte idézett vizsgálataiból is megállapítható, hogy gázképződés — ezenbelül metán — a felszínközeiben diagenezis, továbbá a kőolajkópződés kísérőjeként a katagenezis, valamint a száraz-gáz formájában a metagenezis stádiumában nagy mélységben történik. A diagenezis stádiumában biogén, a kata- és metagenezis során termikus gáz képződik. A diagenezis folyamata az üledékek lerakódásával kezdődik és a geotermikus gradienstől függően 800— 1000 m mélységig (50—80 °C-ig és R 0 = 0,5% vitrinitreflexió értókig) tart. Kezdeti szakaszában a mikrobiális hatások a legfontosabbak. Az üledékes kőzetekbe bekerült elhalt élőlénymaradványok nagyobb részben elbomlanak. A diagenezis végére polikondenzációs és polimerizáeiós reakciók eredményeként létrejön a kerogén. A diagenezis során nagy mennyiségű gáznemű termék keletkezik, elsődlegesen CH 4, C0 2 ós H 20, másodlagosan NHj, N„, H,S képződik. Különböző típusú szerves anyagok esetében (a bioszféra függvényeként) a felsorolt termékek aránya is eltérő. A szónülósi sor tagjai közül a tőzeg, lignit ós barnakőszén, a szónliidrogénkópződés szempontjától a ,,biogén metán" keletkezik diagenezis zónában. A katagenezis a hőmérséklet-emelkedés hatására játszódik le a süllyedő üledékes medencékben. Övezete a hőtörtónettől függően kb. 800—1000 m mélységben kezdődik és 3500—6000 m maximális eltemetődési mélységig tart, hőmérséklet-tartománya 60—250 °C közötti. A szénhidrogének közül kezdetben a kőolaj, később a gázcsapadók, majd a zóna végén a nedvesgáz a főtermék. Metán az egész bomlási folyamatban keletkezik, részaránya a hőmérséklet emelkedésével fokozatosan növekszik. A kerogén C-koncentrációja — a kialakult poliaromás szerkezetnek megfelelően — jelentősen nő a zóna végére ós a különböző típusú
