Сводный аналитический обзор научно

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЮ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ НАУЧНОПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ «РОССИЙСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ
ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ФОНД»
(ФГУНПП «РОСГЕОЛФОНД»)
МОСКОВСКИЙ ФИЛИАЛ ФГУНПП «РОСГЕОЛФОНД»
«НАУЧНЫЙ ЦЕНТР ВИЭМС»
Сводный аналитический обзор научно-технических
достижений и инноваций в области геологического изучения
недр и воспроизводства минерально-сырьевой базы в России
за 2011 год.
Москва, 2012
ВВЕДЕНИЕ
Сводные аналитические обзоры научно-технических достижений и инноваций в
области геологического изучения недр и воспроизводства минерально-сырьевой базы в
России актуальны и решают одну из важнейших задач, направленных на ускорение научно-технического прогресса в области геологии и недропользования, обеспечение специалистов своевременной информацией о последних научно-технических достижениях и об
их экономическом потенциале.
В обзорах собраны и проанализированы необходимые материалы и дана экспертная оценка научно-технических достижений, которые будут способствовать развитию минерально-сырьевой базы, повышению экономической эффективности геологоразведочных
работ.
В настоящее время в условиях дефицита научно-технической информации обзоры
являются единственным сводным документом, освещающим современный уровень и тенденции развития науки и техники по основным направлениям в области геологии и недропользования. В обзорах проведено сравнение отечественного и зарубежного уровней развития теоретических, методических и аппаратурно-технических разработок. Критериями
оценки достижений являются их новизна и оригинальность, актуальность, народнохозяйственное значение, экономическая эффективность, результаты производственных испытаний для аппаратурных и методических разработок.
Информационным материалом для составления Сводного аналитического обзора
послужили следующие виды публикаций: монографии (книги, брошюры), статьи из научно-технических периодических журналов, статьи из сборников статей (трудов научных
организаций, сборников тезисов докладов и т. п.), патентные документы, материалы рекламного характера (проспекты, каталоги), депонированные рукописи, нормативнотехническая литература и др. Для выбора из потока мировых публикаций необходимой
информации были использованы машиночитаемые (на CD), генерируемые ВИНИТИ РАН
базы данных. Эти базы данных являются промежуточным продуктом процесса создания
Реферативных журналов «Геология», «Горное дело», Исследование Земли из космоса
(«Астрономия») и горно-промысловое машиностроение («Машиностроение»). Годовой
объем потока геологической литературы, согласно Реферативному журналу ВИНИТИ
РАН, составляет около 700 000 единиц. На протяжении более десятка лет этот уровень
практически не менялся даже в критические годы. Однако содержание журнала значительно изменилось за счет помещения в него нерелевантной информации, что приводит к
фактическому возрастанию стоимости релевантной информации. Как сообщает В.Г. Шамаев, тираж Сводного тома Реферативного журнала «Физика» в период с 1985 по 2009 г.
упал с 1300 до нескольких десятков экземпляров, что означает полную потерю читательского интереса. Если судить по тиражу, существование журнала под угрозой. Однако его
выпуск необходим для пополнения Банка данных ВИНИТИ, в который рефераты по физике, в том числе по акустике, включаются с 1983 г. Составители настоящего Сводного
аналитического обзора заметили в значительном количестве рефераты статей по акустике
в разделе Сейсморазведка сводного тома Реферативного журнала «Геология»). Практически релевантность документов по акустике ничтожна. Но, когда гибнет вся физика, спасти
акустику – это подвиг! [Шамаев В. Г. Реферативный журнал «Физика» ВИНИТИ: проблемы и решения. //Вестник РАН. -2011. -№ 5, с. 430-435.].
Сводные аналитические обзоры содержат разделы и подразделы для ознакомления
с достижениями и тенденциями развития отдельных направлений геологии.
Всего в обзоре пять структурных элементов – разделов, не считая Введения. Ссылки на источники даны непосредственно в тексте в виде библиографического описания
публикаций, помещенного в квадратные скобки и набранного курсивом.. В тексте обзора
имеются сокращения, расшифровка которых для удобства читателя приводится в скобках
всякий раз при появлении сокращаемых слов и выражений и может повторяться, если сокращаемые слова и выражения повторяются в тексте на значительном «удалении». Допус2
кается устраняемая контекстом омонимия аббревиатур, например, ГИС – геофизические
исследования скважин и ГИС – географическая информационная система. Общий список
сокращений не приводится.
Авторы обзора – Т.К. Янбухтин - научный руководитель, Л.Л. Гульницкий – ответственный исполнитель, Н.И. Крючкова, Л.И.Федосеева, Л.В.Федотова, Е.В.Филатова.
3
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................................... 1
1. РЕГИОНАЛЬНЫЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ................................................ 5
1.1. Тектоника ................................................................................................................................ 5
1.2. Стратиграфия и литология .................................................................................................. 18
1.3. Геологическое картирование ............................................................................................... 21
2. ГЕОЛОГИЯ, МЕТОДЫ ПРОГНОЗА, ПОИСКОВ, ОЦЕНКИ И РАЗВЕДКИ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ............................................................. 24
2.1. Металлические и неметаллические полезные ископаемые .............................................. 24
2.2. Нефть и газ ............................................................................................................................ 36
2.3. Твердые горючие полезные ископаемые ........................................................................... 55
2.4. Уран ....................................................................................................................................... 66
3. ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ............................................................ 79
3.1. Общие вопросы разведочной геофизики ........................................................................... 79
3.2. Геолого-геофизическое моделирование геологических образований ............................ 82
3.3. Комплексирование геофизических методов ...................................................................... 90
3.4. Сейсморазведка .................................................................................................................... 93
3.5. Гравиразведка и магниторазведка .................................................................................... 102
3.6. Электроразведка ................................................................................................................. 111
3.7. Геофизические исследования скважин ............................................................................ 117
4. ГЕОЭКОЛОГИЯ, ГИДРОГЕОЛОГИЯ, ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ И ОХРАНА
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ........................................................................................................ 127
4.1. Геоэкология, гидрогеология и инженерная геология ..................................................... 127
4.2. Охрана окружающей среды ............................................................................................... 177
5. ЭКОНОМИКА МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ, НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЯ И
ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ ....................................................................................... 183
5.1. Экономика минерального сырья и геологоразведочных работ ..................................... 183
5.2. Экономические механизмы недропользования ............................................................... 226
5.3. Законодательство и лицензирование недропользования ................................................ 243
4
1. РЕГИОНАЛЬНЫЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Тектоника
Общие вопросы. Ю.М. Пущаровский подводит итог 80-летней научной деятельности ГИНа. Тектоническая школа Геологического института РАН оформилась во
второй половине 30-х гг. прошлого века. Её основоположники: академики А.Д. Архангельский и Н.С. Шатский. В истории Тектонической школы выделяется три периода. Первый период продолжался до 60-х гг. Методической его основой была геосинклинальная
теория. Вершиной научного творчества этого периода оказалась Тектоническая карта
СССР и сопредельных стран (1956 г.). Второй период отвечает 60-м гг. Он характеризуется переходом от геосинклинальной теории к мобилистскому мировоззрению. В центре
внимания оказались такие образования как офиолиты, меланж, олистостромы, а отсюда –
обращение к такой терминалогии как надвиги, покровы, тектонические пластины, чешуи.
Поднималась проблема связи тектоники с распространением в земной коре полезных ископаемых. В поле зрения находились такие важные объекты как нефть, горючий газ, бокситы, фосфориты, колчеданы, калийные соли, сибирские алмазы, артезианские воды. После приобретения ГИНом в 1985 г. научно-исследовательского судна «Академик Николай
Страхов» изучение тектоники стало подлинно глобальным, охватывающим не только континентальные области Земли, но и океаны. Главным объектом исследований стал Атлантический океан. Основное внимание уделялось изучению основных морфоструктур океанского дна, разломной тектоники, магматизма и Fe-Mn металлогении. Проведенные исследования в Лаборатории тепломассопереноса ГИНа – выявили приуроченность газовых и
газоконденсатных месторождений в пределах шельфов Баренцева и Карского морей. Третий период – собственно мобилистский. Крупным достижением этого периода, продолжающегося по настоящее время, стало учение о тектонической расслоенности литосферы,
широко востребованное при геокартировании. В настоящее время в рамках школы развивается доктрина об охвате тектоносферой всей мантии Земли, вплоть до ядра планеты.
Предлагается деление мантии на шесть геосфер. Центральным пунктом в новой модели
является выделение средней мантии, находящейся на глубинах 840-1700 км. Развито положение о тектоно-геодинамической активности мантийных геосфер на всех уровнях.
Обосновывается заключение о формировании внутримантийных энергетических очагов,
образующихся в системах, перешедших в закритическое состояние под воздействием сил
трения, возникающих в процессе латерального движения мантийных масс. Можно считать
общепризнанным влияние на тектогенез внеземных факторов: приливные силы Луны и
Солнца; прохождение вблизи Земли комет; падение на Землю космических тел, способных вызвать катастрофические изменения структурного плана планеты; внеземные воздействия, меняющие угловую скорость вращения Земли и др. Присущая Тектонической
школе ГИНа активная новаторская деятельность - сохраняется [Пущаровский Ю.М. Тектоническая школа Геологического института РАН. //Геотектоника. -2010. -№6, с.3-7.].
Е.А. Рогожин из института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН в своей статье
приводит материалы предварительного анализа результатов обследования сильнейшего
землетрясения с М = 7,7, произошедшего на континентальном склоне о. Хонсю 9 марта
2011 г. и шлейфы его афтершоков являлись форшоками более сильного землетрясения
Тохоку 11 марта 2011 г. с М = 9,0. Глубина гипоцентра землетрясения составила около 30
километров. Учитывая размеры очаговой области при такой магнитуде, верхняя кромка
очага находилась практически у поверхности дна, в океане. Землетрясение вызвало сильное цунами, в ряде районов высота приливной волны превысила десять метров. Полученные из предварительных публикаций разнообразные данные о проявлениях великого землетрясения Тохоку в Японии позволили нарисовать картину сложного устройства его оча5
га в недрах литосферы. Можно полагать, что смещения по разрывам в процессе вспарывания очагов главного толчка, форшоков и афтершоков вызвали значительные, необратимые
изменения рельефа континентального склона и о. Хонсю. Одна из ветвей очага, связанная
с подвижкой внутриплитного типа, вышла на поверхность дна в виде уступа высотой в
несколько метров, что обусловило возникновение волны цунами. Зарегистрированные методом спутниковой геодезии горизонтальные и вертикальные необратимые смещения поверхности о. Хонсю позволяют предположить, что при землетрясении Тохоку огромный
блок литосферы длиной около 600 км шириной порядка 100 км испытал относительное
поднятие на континентальном склоне о. Хонсю. При этом, вероятно, изменился рельеф
морского дна. Такие смещения не удается адекватно объяснить с точки зрения классической теории тектоники плит. Сложное строение сейсмического очага этого великого землетрясения и сопровождающий его процесс деформации литосферы более реально объясняется с позиций нелинейной геодинамики. В долгосрочном аспекте можно полагать, что
при сейсмическом событии Тохоку проявилась тенденция современного геодинамического развития Японской и Курильской островных дуг, заключающаяся в вертикальном поднятии и горизонтальном надвигании континентального склона на глубоководный желоб, а
также в поступательном необратимом опускании морской террасы и восточной части островов [Рогожин Е.А. Землетрясение Тохоку 11.03.2011 (М = 9,0) в Японии: Тектоническая
позиция очага. Макросейсмические, сейсмологические и геодинамические проявления.
//Геотектоника. -2011. -№5, с.3-16.].
В.Н. Шумилов раскрывает природу сил горообразования. Огромные (достигающие
предела прочности) субгоризонтальные напряжения сжатия земной коры порождаются
силами вязкого трения и передаются через кору на большие расстояния. Силы возникают
в результате увлечения твердой коры конвективными потоками очень вязкого мантийного
вещества, скорее аморфного, очень твердого в человеческом масштабе времени. В местах,
где напряжение сжатия превышает предел прочности коры, из нее выдавливаются горы.
Приведена оценка напряжений, порождаемых вязким трением, и напряжений, необходимых для генерации горных цепей. При достижении предельной высоты горный хребет перестает расти. По мере нарастания напряжений сжатия рядом с переставшим расти хребтом начинает выдавливаться новый горный хребет, почти параллельный уже существующему [Шумилов В.Н. Природа сил субгоризонтального сжатия земной коры и горообразование. Современное состояние наук о Земле. //Материалы Международной конференции, посвященной памяти Виктора Ефимовича Хаина. Москва, 1-4 февр. 2011 г., Геол.
фак. МГУ. –М. -2011.].
Процесс формирования океанической коры в ходе спрединга, считает А.А. Пейве,
происходит при расколе и расхождении континентальных блоков в результате конвективных движений в мантии. Пространственно заполняется магматическими породами, кристаллизующимися из расплавов, которые образовались при декомпрессионном плавлении
деплетированной верхней мантии (DM). В подавляющем случае это габброиды, долериты
и базальты, характеризующиеся близкими изотопно-геохимическими составами. Если
мантия по тем или иным причинам недостаточно разогрета, расплавы практически не образуются, и на поверхность поднимается ультраосновной материал («сухой» спрединг). В
ходе этих процессов формируются гряды различной протяженности и высоты, субпараллельные оси рифтовой долины, смещенные в результате движений по листрическим разломам. Автором анализируется и сопоставляется строение и состав мезо-кайнозойских
тектоно-магматических структур восточной части южной Атлантики (подводных гор и
хребтов) и Западной Африки. Сделан вывод о том, что внутриплитный магматизм Атлантики является затухающим процессом, связанным с подъемом под Западной Африкой
(начиная с триаса) и последующим растеканием материала нескольких крупных плюмов.
Разогретый плюмовый материал может распространяться под литосферой на очень значительные расстояния, перемешиваясь в различных пропорциях с веществом астеносферной
мантии, формируя выплавки с варьирующими геохимическими и изотопными характеристиками. Остывание материала протекает длительное время (многие десятки миллионов
6
лет) с образованием мелких очагов генерации магм, продолжающих эпизодически поставлять расплавы на поверхность. Положение зон проницаемости в литосфере, по которым
перемещаются расплавы, определяется глобальными полями напряжений Земли, которые
ответственны как за формирование долгоживущих линейных континентальных, так и
наследующих их простирание молодых океанических структур [Пейве А.А. Подводные горы востока Южной Атлантики: происхождение и соотношение с мезозойскокайнозойскими магматическими структурами Западной Африки. //Геотектоника. -2011.
-№3, с.31-47.].
М.Н. Шапиро и А.В. Соловьев утверждают что, глубоководные желоба, сейсмофокальные зоны и пояса активного вулканизма – это парагенез, типичный для современных тихоокеанских окраин. С точки зрения тектоники литосферных плит происхождение
этого парагенеза объясняется субдукцией – погружением океанической литосферы под
континент или островную дугу. Два пояса субаэральных вулканитов: эоценовый Кинкильский и неогеновый пояс Срединного хребта протягиваются вдоль перешейка Камчатки.
Предполагается, что их формирование связано с субдукцией океанической литосферы под
континентальную окраину Северной Камчатки. Океаническая литосфера, поглощенная в
этих зонах субдукции, могла быть сформирована в результате активного спрединга в Командорской котловине. В простейшем случае и спрединг, и субдукция отражают северозападное движение литосферы Командорской плиты относительно Камчатки, хребта
Ширшова и Алеутской котловины, объединяемых в одну относительно неподвижную
плиту, условно называемую Северо-Американской. Проведено моделирование сопряженных процессов спрединга и субдукции. Важнейший параметр, определяющий геодинамику региона, - скорость движения Командорской плиты относительно СевероАмериканской – задавался в виде трех значений (2,5; 5 и 7,5 см/год). Полученные расчетные датировки таких геологических событий, как начало и конец вулканизма в указанных
поясах, сравнивались с датировками, полученными изотопными или палеонтологическими методами. Для эоценового Кинкильского пояса, где вулканизм начался 44 млн. лет
назад, модельная датировка начала субдукции зависит от заданной скорости Командорской плиты и колеблется от 54 млн. лет при скорости 2,5 см/год до 47,5 млн. лет при скорости 7,5 см/год. Можно считать, что модели быстрой субдукции для этого возрастного
диапазона лучше согласуются с геологическими данными. Для мио-плиоценового пояса
Срединного хребта при столь же или более высоких скоростях движения Командорской
плиты (5 и 7,5 см/год) приходится предполагать неоднократное зарождение рифтов на
границе с хребтом Ширшова. Поэтому для конца неогена предпочтительнее модели с низкой скоростью Командорской плиты (>2,5 см/год, но < 5 см/год, около 4 см/год) [Шапиро
М.Н., Соловьев А.В. Кайнозойские вулканические пояса Северной Камчатки и их роль в региональных моделях субдукции. //Геотектоника. -2011 .-№3, с.48-63.].
Ю.М. Пущаровский ставит перед собой задачу рассмотреть тектонику крупнейших поднятий (хребтов), распространенных в Тихом и Индийском океанах в пределах талассогенов, под которыми понимаются области ложа океанов, лежащие за пределами срединно-океанических хребтов. Рассматриваются линейные тектоновулканические поднятия
1-го порядка, выделяющиеся в строении дна Тихого и Индийского океанов. В их число
входят: хребты Лайн, Гавайский, Императорский, Пукапука, Луисвиль, ВосточноИндийский и Чагос-Лаккадивский. В единую структурную категорию их объединяет то,
что они представляют зоны раздела крупнейших морфоструктурных секторов указанных
океанов. Хребты простираются на тысячи км, ширина их не превышает первых сотен км.
Гребневая зона несет множество вулканов. Продукты вулканизма – в основном базальтоиды со щелочным уклоном. Время образования хребтов разнится, но укладывается в интервал поздний мел – кайнозой. Масштаб проявления их таков, что его нужно связывать с
мантийными тектоническими процессами: тектоническим течением масс, разломообразованием и значительными латеральными сдвиговыми смещениями [Пущаровский Ю.М.
Крупнейшие линейные тектоновулканические поднятия в океанах. //Геотектоника. -2011.
-№2, с.3-16.].
7
К.П. Ямпольский рассматривает хребет Книповича, который простирается в
субмеридиональном направлении от спредингового хребта Мона до Щпицбергеновской
разломной зоны на 550-600 км. Некоторыми авторами высказывалась точка зрения, что он
имеет приразломную природу и выражен горстовыми поднятиями, сопряженными с узким
желобом. Специфические черты строения хребта неоднократно отмечались в публикациях, однако в трактовке его тектоники имеются большие расхождения. В данной работе содержатся новые сведения о строении хребта, полученные в результате проведения непрерывного сейсмического профилирования на значительной части полигона, изучавшегося
экспедицией Геологического института РАН и Норвежского Нефтяного Директората на
НИС «Академик Николай Страхов» в 2006 г. Отработано 56 сейсмопрофилей, позволивших обособить зоны, отличающиеся характером сейсмозаписи. В их пределах выделены
детали тектонической структуры. Интерпретация сейсмики позволила построить карту
поверхности акустического фундамента полигона и карту осадочного чехла. Карты расширяют основы для историко-тектонических и геодинамических построений в отношении
хребта на неотектоническом этапе его развития [Ямпольский К.П. Новые данные о строении хребта Книповича (Северная Атлантика). //Геотектоника. -2011. -№2, с.17-31.].
Особенности пассивных окраин – как вулканических, так и невулканических – длительно сохраняются без существенных изменений и могут быть использованы при реконструкции ранних этапов раскрытия океана. На основе материалов по сопряженным окраинам Иберии и Ньюфаундленда Е.Н. Меланхолина обсуждает особенности тектонотипа
невулканических пассивных окраин. При этом отражены магматический, структурный и
исторический аспекты проблемы. Рассматриваются позднемезозойские структуры, связанные с рифтингом и переходом к спредингу, как и раннемезозойские седиментационные
бассейны, начинающие историю океанического раскрытия. Ставится задача определения
тектонических условий раннего раскрытия океана в пределах выбранного тектонотипа.
Намечаются пути их сравнения с обстановками развития вулканических окраин. Формирование сопряженных окраин Иберии-Ньюфаундленда реконструируется в виде асимметричной рифтовой системы. Подчеркивается почти полностью амагматичный режим их
развития. По обе стороны океана во всех трех сегментах окраин обсуждаются сходные
особенности поперечной зональности, с выделением зон нарушенной континентальной,
переходной и океанической коры, субпараллельных окраине. Специальное внимание обращено на древность подстилающей континентальной коры и субконтинентальной мантии
и отсутствие в пределах окраин новообразованной кристаллической коры; на этапность
тектонической и реологической эволюции коры и литосферной мантии; на особенности
переходной зоны: серпентинизацию и эксгумацию мантийных перидотитов; их роль в образовании срыва (детачмента) по границе кора-мантия, связанных с ним листрических
разломов Перидотитового хребта, а также в ослаблении среды, дальнейшей локализации
континентального раскола и окончательном оформлении асимметрии сопряженных окраин [Меланхолина Е.Н. Тектонотип невулканических пассивных окраин в регионе ИберииНьюфаундленда. //Геотектоника. -2011.-№1, с.80-105.].
В следующей своей работе Е.Н. Меланхолина рассматривает обрамление Атлантического океана, где преимущественным распространением пользуются пассивные окраины, образованные по границе с областями древней континентальной литосферы ИндоАтлантического сегмента. В их пределах спокойные тектонические условия способствовали длительному сохранению первоначальной структуры, которая может быть использована для расшифровки раннего раскрытия океана. При этом в разных регионах обстановки
рифтинга и последующего раскола континентальной литосферы оказались резко различными, что привело к формированию как вулканических, так и невулканических пассивных
окраин. Автором рассматриваются характерные особенности вулканических и невулканических пассивных окраин Северной и Центральной Атлантики. Проводится сравнение
окраин на примере тектонотипов, которые используются как эталон для данной группы
структур, достаточно хорошо изученный и несущий их основные черты. В качестве тектонотипа для вулканических окраин выбраны сопряженные окраины Норвежско8
Гренландского региона, а для невулканических – окраины Западной Иберии и Ньюфаундленда. Обсуждаются как структурные и магматические особенности окраин, так и специфика их предшествующей истории. Для каждого из тектонотипов показан комплекс взаимосвязанных признаков. В Норвежско-Гренландском регионе, приближенном к участку
Исландского плюма, устанавливаются более узкие зоны растянутой континентальной коры, быстрая локализация растяжения и возникновение континентального раскола, высокие скорости последующего спрединга, большая продуктивность магматизма с новообразованием мощной коры на окраине и в прилежащей океанической полосе. В значительном
удалении от плюмов, в регионе Иберии-Ньюфаундленда, устанавливаются широкие зоны
утоненной континентальной коры, большая длительность и диахронность предраскольного растяжения с продвижением к северу, крайне ограниченное плавление в мантии во
время рифтинга и начального спрединга, распространение на окраине исключительно
древних коровых комплексов и пород серпентинизированной мантии, при малых скоростях спрединга, развитие коровых нарушений и создание тонкой тектонизированной океанической коры вдоль окраины. Для Норвежско-Гренландского региона показана применимость модели горячего и быстрого рифтинга, с чрезвычайно большим процентом плавления в мантии, тогда как для окраин Иберии-Ньюфаундленда – модели холодного и медленного амагматического рифтинга, с более длительным предраскольным растяжением и
утонением литосферы. Различия в развитии окраин определяются взаимодействием целого ряда факторов: глубинных температур, реологии подстилающей литосферы, неоднородностей в ранее сформированной коре, длительности и скорости растяжения. Однако
все эти факторы могут быть связаны с влиянием плюмов и с проградацией зоны растяжений в сторону макросегментов холодной литосферы Атлантики. Сравнение двух типов
окраин выявляет и сходные структурные черты, в частности, их ассиметрию. Предполагается, что ее причиной могло служить действие ротационных сил, наложенное на общую
тектономагматическую картину, определяемую влиянием плюмов [Меланхолина Е.Н.
Сравнительный анализ пассивных окраин в пределах Северной и Центральной Атлантики.
//Геотектоника. -2011.-№4, с.30-42.].
Геологическая история нашей планеты, как следует из современных геологических
представлений, напоминает М.В. Шумилин, связана с дрейфом литосферных плит по
поверхности пластичной Мантии. Расхождение плит приводит к расколу и раздвижению
впаянных в плиты континентов, с образованием океанических впадин. Схождение и
столкновение – к закрытию океанов и спаиванию континентальных ядер (кратонов) в
суперконтиненты. Циклы распада-спаивания повторялись в истории Земли несколько раз.
В истории Земли спаивание континентальных блоков с образованием единых
суперконтинентов имело место четыре раза: Моногея, Мегагея, Мезогея, Пангея.
Известно, что в истории Земли существовал ряд эпох массового образования
месторождений урана, разделенных периодами, когда эти месторождения практически не
формировались. По выполненным автором расчетам, накопление ресурсов урана в
месторождениях в геохронологической шкале имеет следующий вид: количество ресурсов
урана, сконцентрированных в месторождениях, в целом возрастает от древних эпох к
современности. При этом эпохи резкой интенсификации урана достаточно четко
соответствуют периодам возникновения суперконтинентов. Процессы рассеяния урана
при разрушении древних объектов с избытком компенсировались процессами
концентрации в виде вновь формируемых месторождений. Корреляцию эпох
интенсификации накопления урана в месторождениях со становлением суперконтинентов,
считает автор, следует связывать с усилением орогенных процессов при столкновении
плит и активизацией в шовных зонах как эндогенных, так и экзогенных процессов
[Шумилин М.В. Металлогения урана на палеореконструкциях континентов. //Разведка и
охрана недр. -2011. -№2, с.7-11.].
М.И. Кузьмин, В.В. Ярмолюк и В.А. Кравчинский провели исследование
которое показало, что проявления внутриплитной активности в пределах Сибирского
континента в течение всего фанерозоя стали следствием его миграции над скоплением
9
горячих точек, которое сопоставляется с Африканским суперплюмом и отвечающей ему
крупной низкоскоростной мантийной провинцией. Непрерывность внутриплитной
активности в рамках этого суперплюма свидетельствует о его возрастной идентичности
суперплюму, антиподальному Родинийскому. Следовательно, этот суперплюм существует,
по крайней мере, не менее 1 млрд. лет. А учитывая то, что Родинийский суперплюм
сопоставляется с Тихоокеанским,то напрашивается вывод: суперплюмы являются
наиболее долгоживущими глубинными структурами Земли. Их связь с процессами
формирования суперконтинентов отражает их противофазную активность, одной из
причин которой мог стать эффект термостатирования и накопления энергии
суперплюмами при их перекрытии суперконтинентами. Авторы доклада отметили, что при
анализе эволюции и становления современных континентов необходимо учитывать как
процессы, связанные с границами литосферных плит, так и активность суперплюмов,
определяющих внутриплитную активность в их пределах [Кузьмин М.И., Ярмолюк В.В.,
Кравчинский В.А. Абсолютные палеогеографические реконструкции Сибирского
континента в фанерозое: к проблеме оценки времени существования суперплюмов. //Докл.
РАН. - 2011.- №1, с. 437].
В.Г. Трифонов и А.И. Кожурин обсуждают теоретическое и практическое значение изучения активных разломов, проблемы их обнаружения и параметризации. Уточняется понятие «активного разлома» как тектоническое нарушение с проявлениями подвижек в конце плейстоцена и голоцене, повторения которых можно ожидать в будущем.
Главные реперы, по смещениям которых выявляется активный разлом, оценивается его
кинематика и интенсивность перемещений – это молодые формы рельефа, а иногда также
позднечетвертичные отложения и антропогенные сооружения. Поскольку структурный
рисунок и параметры активных разломов относятся к единому геологически короткому
интервалу времени, они важны для исследований современной геодинамики, закономерностей и природы новейшего тектогенеза в масштабах как всей Земли и крупных регионов, так и локальных структур. Возможности, которые открывают активные разломы для
таких исследований, рассмотрены на примерах правомочности выделения Охотоморской
и Берингийской малых плит. Они могут сделать более правдоподобными тектонические и
геодинамические реконструкции событий прошлого. С активными разломами связан ряд
природных опасностей и прежде всего, землетрясения. Обсуждаются проблемы геологогеоморфологической оценки сейсмического потенциала зон активных разломов, т.е. максимальной возможной магнитуды землетрясений, на основе сегментации активных зон,
длины сегментов и эмпирических их соотношений при сильных современных землетрясениях, а также периода повторяемости сильных землетрясений и величин отдельных сейсмогенных смещений с применением тренчинга и других приемов изучения активных
разломов, включая методы археосейсмичности. Ставится вопрос о возможных многовековых вариациях напряженно-деформированного состояния активных зон, которые выражены в масштабе крупных сейсмоактивных регионов колебаниями количества выделенной
сейсмической энергии и должны учитываться при сейсмической опасности [Трифонов
В.Г., Кожурин А.И. Проблемы изучения активных разломов. //Геотектоника. -2010. -№6,
с.79-98.].
А.О. Мазарович обращает внимание геологов, что термины «окраинное море»,
«краевое море» и «задуговое море» широко применяются в современной отечественной
геологической литературе как синонимы, но не имеют, с точки зрения автора, однозначного толкования. Кратко проанализировано применение термина «окраинное море». Проведен обзор морей тихоокеанской переходной зоны. Под окраинным морем предполагается понимать только такой морской бассейн, который имеет протяженность в первые тысячи километров и связь с водами океана. В его пределах должны сосуществовать области с
корой континентального и океанического типов. Последние отражены в рельефе одной
или несколькими глубоководными котловинами, в пределах которых могут находится
фрагменты континентальной коры. Окраинное море должно ограничиваться, как минимум, одной островной дугой. Автор предлагает закрепить неудачный, но устоявшийся
10
термин «задуговой бассейн» только за объектами, которые «расщепляют» островные дуги
и имеют активную спрединговую систему (Марианский трог, котловина Лу), не применяя
его для более крупных образований. Представляется, что термин «краевое море» необходимо исключить из русско-язычного тектонического «научного оборота» как лишний
[Мазарович А.О. Окраинные моря – терминологический кризис. /Геотектоника. -2011.№4, с.60-78.].
М.А. Эфендиева рассуждает о зарождение Земли из газопылевого облака, дальнейшей эволюции от уровня микровещества до современного строения геосфер как самостоятельных систем, которые не могут быть охвачены исследованиями без философского
осмысления мироустройства в целом, без знания и понимания основополагающих представлений о материи, пространстве и времени, а также способов познания окружающей
действительности. Взаимосвязь философии с естествознанием в общем, и с геологией в
частности, заключена в самих предметах их познания, а объектами познания естественных
наук - находящиеся в постоянном развитии составляющие элементы природы [Эфендиева
М. А. Философия и геология - взгляд издалека. К принципам организации природы. //Труды
6 Международной конференции «Биниология, симметрология и синергетика в естественных науках». Тюмень. -2011.].
J.O. Kaven, F. Maerten и D.D. Pollard предложили новый метод реконструкции
полей напряжения, который, который заключается в эффекте механического взаимодействия разлома (системы разломов), позволяет решать механические проблемы более полно, чем на основе эмпирических соотношений между смещением и напряжением или деформацией. Для применения данного метода необходимы знание геометрии разлома и
информация, по крайней мере, по одному вектору компонента смещения вдоль части разлома. Приведены результаты проверки предлагаемого метода, используя простой синтетический разлом с анизотропной шероховатостью, подобной измеренной в обнажающемся
разломе. Кроме того, проведена проверка влияния разнообразия ориентировок. По опубликованным данным землетрясения Чи-Чи 1999 г. на Тайване было установлено, что использование только поверхностных данных при применении нового метода дает сходные
результаты с расчетами, основанными на данных о подземном фокальном механизме. В
обоих случаях установленная ориентировка напряжения согласуется с результатами, установленными по инверсиям Уоллеса-Ботта и на основе сосейсмичной деформации поверхности [Kaven J.O., Maerten F., Pollard D.D. Механический анализ данных о смещениях по
разлому: применительно к анализу палеонапряжений. Mechanical analysis of fault slip data:
Implications for paleostress analysis. //Struct. Geol. -2011.-№2, с.33.].
Региональная геотектоника. В.А. Саньков, А.В. Парфеевец и др. из
института земной коры СО РАН поднимают вопрос о сопряженности или независимости
деформаций земной коры и верхней мантии континентов. Проведен комплексный анализ
параметров современных и неотектонических деформаций земной коры и верхней мантии
территории Монголо-Сибирского региона. В качестве показателей современных
деформаций на уровне земной поверхности приняты направления осей горизонтальных
деформаций по данным GPS-геодезии, а на уровне средней коры – направления
принципиальных осей стресс-тензоров, рассчитанных с использованием механизмов
очагов землетрясений. В качестве показателей позднекайнозойских палеодеформаций
использованы направления осей стресс-тензоров, реконструированных по геологоструктурным данным. Для мантийных глубин показателями деформации служат данные о
сейсмической анизотропии верхней мантии, полученные из опубликованных источников
по результатам исследований расщепления поперечных волн от удаленных
землетрясений. Показано, что направление осей деформаций удлинения (минимального
сжатия) по всему комплексу данных совпадает с направлением анизотропии верхней
мантии региона, меридианное значение которого составляет 310-320 град. Сейсмическая
анизотропия интерпретируется как упорядоченная ориентировка кристаллов оливина,
возникающая при больших деформациях вследствие течения вещества мантии.
11
Наблюдаемая механическая сопряженность коры и верхней мантии Монголо-Сибирской
подвижной области показывает участие мантии в формировании неотектонических
структур и позволяет выделить главные процессы, определяющие позднекайнозойский
тектогенез. Одним из главных движущих механизмов неотектонических и современных
деформаций Монголо-Сибирского региона в его восточной части является длительно
живущий крупномасштабный поток астеносферы в направлении с СЗ на ЮВ,
вызывающий как движение северной части континента в целом, так и дивергенцию
Северной Евразии и Амурской плиты с формированием Байкальской рифтовой системы.
В западной части региона деформации литосферы связаны со сжатием коллизионного
происхождения, а в центральной – динамическим взаимодействием этих
крупномасштабных тектонических процессов [Саньков В.А., Парфеевец А.В., Лухнев А.В.,
Мирошниченко А.И., Ашурков С.В. Позднекайнозойская геодинамика и механическая
сопряженность деформаций земной коры и верхней мантии Монголо-Сибирской
подвижной области. //Геотектоника. -2011.-№5, с.52-70.].
Е.Ю. Рыцк, В.П. Ковач, В.В. Ярмолюк и др. в своей статье приводят новые
данные о геологическом строении и тектонике главных структур ВосточноЗабайкальского сегмента Центрально-Азиатского складчатого пояса. Составлены схемы
корреляции главных стратифицированных и магматических комплексов для этих структур
региона. Породы различных комплексов и структур Байкало-Патомского и БайкалоМуйского поясов, а также Баргузино-Витимского супертеррейна охарактеризованы
новыми Nb-изотопными данными, которые позволили установить источники пород,
выделить Nb-изотопные провинции и два главных этапа проявления корообразующих
процессов – около 1,0–0,8 млрд. лет (раннебайкальский) и 0,7–0,62 млрд. лет
(позднебайкальский). Установлено, что раннебайкальские корообразующие процессы
проявлены в сравнительно узких и разобщенных зонах палеотроговых прогибов БайкалоМуйского пояса, и, возможно, в Амалатском террейне, тогда как в Каралон Мамаканской,
Янской и Катеро-Уакитской зонах Байкало-Муйского пояса ведущую роль играли
процессы формирования и переработки позднебайкальской континентальной коры. Для
Байкало-Патомского пояса и большей части Анамакит-Муйской зоны Байкало-Муйского
пояса характерно преобладание процессов ремобилизации раннедокембрийской
континентальной коры при подчиненной роли позднерифейских ювенильных источников.
В Баргузино-Витимском супертеррейне проявлены главным образом процессы
переработки смешанных позднерифейских и раннедокембрийских коровых источников. В
свете полученных данных рассмотрены вопросы формирования и эволюции
континентальной коры региона. Предложены варианты палеогеодинамических
реконструкций [Рыцк Е.Ю., Ковач В.П., Ярмолюк В.В. и др. Изотопная структура и
эволюция континентальной коры Восточно-Забайкальского сегмента ЦентальноАзиатского складчатого пояса. //Геотектоника. -2011. -№5, с. 17-51.].
В.В. Волков рассматривает три тектонических цикла палеозойской истории АлтаеСаянской обл. Высказаны соображения о ведущем энергетическом механизме тектонического процесса, которым является периодическое тепловое возбуждение литосферы под
тектоническими поясами. Колебания величины теплового потока от аномально высоких
до низких значений обусловливают чередование общерегиональных эпох теплового расширения и тепловой контракции, а также определяют содержание тектонического цикла
[Волков В.В. Энергетические механизмы тектонического развития Алтае-Саянской области в палеозое. // Регион. геол. и металлогения. -2011.- №46.].
Южно-Каспийский бассейн является реликтом задугового бассейна на окраине палеоокеана Тетис. Обладающий корой океанического типа и заполненный мощной толщей
осадков, Южно-Каспийский бассейн в современной структуре является частью ЮжноКаспийской микроплиты, включающей также Нижне-Куринскую и Западно-Туркменскую
депрессии, части Копетдага и Эльбурса. Геологические и сейсмологические данные свидетельствуют о поддвиге (субдукции?) литосферы Южно-Каспийского бассейна под Апшеронский порог и одновременном смещении Южно-Каспийской микроплиты в западном
12
направлении. Различные авторы относили образование Южно-Каспийсого бассейна к
раннему мезозою, поздней юре, палеогену. На основании геологической информации В.Г.
Казьмин и Е.В. Вержбицкий рассмотрели двухфазную модель раскрытия ЮжноКаспийского бассейна. Первая фаза относится к концу триаса началу юры, когда началось
погружение Копетдагского бассейна и раскрытие рифта Большого Кавказа. Совместно эти
три структуры образовали протяженный бассейн, связанный с развитием раннемезозойской зоны субдукции. Возраст океанической коры центральной части Южно-Каспийского
бассейна, рассчитанный по глубинному тепловому потоку. Вторая фаза раскрытия ЮжноКаспийского бассейна, относящаяся к эоцену, связана с растяжением в тылу Эльбрусской
вулканической дуги. С этой фазой связано образование океанической коры в югозападной части Южно-Каспийского бассейна и Нижне-Куринской депрессии, подтвержденное высокими значениями теплового потока [Казьмин В.Г., Вержбицкий Е.В. Возраст и происхождение Южно-Каспийского Бассейна. //Океанология. -2011.-№1, с. 51.].
С.Д. Соколов дает общую характеристику тектонических элементов ВерхояноЧукотской (мезозоиды) и Корякско-Камчатской складчатых областей и показывает существенные различия в их строении и составе слагающих террейнов. Определены геодинамические обстановки формирования террейнов и восстановлены основные этапы тектонической истории. Формирование мезозоид было обусловлено коллизионными процессами и
главным образом по модели континент – микроконтинент (Колымо-Омолонский и Чукотский). Структуры Корякского нагорья имеют аккреционную природу и сложены разнообразными террейнами, которые транспортировались тихоокеанскими плитами и причленялись к Азиатскому континенту, периодически наращивая его край. В тектонической эволюции установлены этапы деструкции Северо-Азиатского континента (ордовик, поздний
девон-ранний карбон, пермь-триас), амальгамации (средняя юра для «колымских» и средний мел для «корякских» террейнов), коллизии (конец раннего мела) и континентального
роста (конец раннего мела, конец позднего мела, средний эоцен). Подобные периоды
можно рассматривать как эпохи тектонических бифуркаций [Соколов С.Д. Очерк тектоники Северо-Востока Азии. //Геотектоника. -2010. -№6, с.60-78.].
М.И. Тучкова, С.М. Катков и др. рассматривают современный структурный план
Верхояно-Чукотской складчатой области, который был сформирован в результате коллизии Евразии и микроконтинента Чукотка - Арктическая Аляска и закрытия ЮжноАнюйского океанического бассейна. Породы, вовлеченные в коллизионный процесс, подвергаются деформациям и постседиментационным преобразованиям, уровень интенсивности которых в регионе до сих пор не обсуждался. В статье авторами представлены данные по постседиментационным изменениям и структурным парагенезам триасовых осадочных комплексов Западной Чукотки. Зональность изменений основана на анализе новообразованных структур и минеральных ассоциаций, химического состава и политипии
глинистых минералов. Выделено три зоны постседиментационного преобразования песчаников: 1) зона хлорита, иллита и смешанослойного неупорядоченного хлорит-смектита;
2) зона иллита и хлорита; 3) зона фенгита и железистого хлорита. Уровень постседиментационных преобразований и состав новообразованных слюд коррелирует с типами кливажа – проявление кливажа двух-трех типов вызывает наибольшее преобразование пород.
Парагенезы глинистых минералов и кристаллохимические характеристики аутигенных
фенгитов свидетельствуют, что уровень постседиментационного преобразования триасовых пород достигает стадии зеленосланцевого метаморфизма в зоне двух кливажей. Там,
где второй кливаж отсутствует или проявляется слабо, постседиментационные преобразования метаморфизма не достигают. Постседиментационные преобразования терригенных пород в складчатой области обусловлены главным образом деформациями [Тучкова
М.И., Катков С.М., Галускина И.О., Симанович И.М. Постседиментационные преобразования терригенных пород триаса Западной Чукотки как показатель условий складчатости. //Геотектоника. -2011. -№3, с.64-78.].
Классические представления о формировании рельефа Алтае-Саянской области базируются, по утверждению А.В. Аржанниковой, С.Г. Аржанникова, М. Жоливе и др.
13
на обширных исследованиях, проведенных в 60-70 годы прошлого столетия. С развитием
идей геодинамики Центральной Азии начался новый этап в изучении рельефа, связанный
с определением роли Индо-Азиатской коллизии в формировании горных цепей этого региона. По последним данным термохронологических исследований Алтае-Саянская горная область считается самым северным районом Центральной Азии, рельеф которого ассоциируется с внутриконтинентальными деформациями сжатия, вызванными ИндоАзиатской коллизией. Деформация сжатия и сдвига со сжатием характерны для большинства районов Центральной Азии, расположенных к северу от коллизионного фронта. Авторами рассматривается кинематика главных разломов, характер распределения и время
проявления деформаций сжатия и растяжения в юго-восточной части Восточного Саяна.
Геометрия горных хребтов и кинематика основных разломов свидетельствуют о северовосточном направлении сжимающих усилий, ответственных за формирование современного рельефа, что соответствует вектору распространения деформаций, связанных с ИндоАзиатской коллизией. Полученные данные свидетельствуют в пользу удаленного влияния
коллизионных процессов на активизацию горообразования и формирование транспрессионных деформаций, активное проявление которых в Восточном Саяне отмечается с конца
миоцена с преобладанием на отдельных этапах вертикальных либо горизонтальных перемещений по основным морфоконтролирующим разломам. Морфотектонический анализ
показал, что существующие в Восточном Саяне области с преобладающими в четвертичное время деформациями растяжения не являются результатом влияния активного рифтогенеза Байкальской рифтовой зоны. Местоположение и геометрия опущенных блоков и
магмовыводящих разрывов свидетельствуют о том, что они формируются, как структуры
присдвигового растяжения и имеют локальный характер, тогда как сдвиги, а также надвиги, проявлены повсеместно и играют важную роль в развитии юго-восточной части Восточного Саяна [Аржанникова А.В., Аржанников С.Г., Жоливе М., Вассалло Р., Шове А.
Морфотектонический анализ плиоцен-четвертичных деформаций Юго-Восточной части
Восточного Саяна. //Геотектоника. -2011. -№2, с. 49-65.].
Складчатые сооружения Центральной Азии, по мнению И.К. Козакова, А.Н. Диденко и др., характеризуются двумя основными типами тектонических структур – мозаичными и линейными. К первому типу относятся байкальские и каледонские структуры,
ко второму - герцинские подвижные пояса западной части Алтае-Саянской области и
Южной Монголии. Герцинские подвижные пояса в Центральной Азии включают собственно герцинский и позднегерцинский (индосинийский) пояса, разделенные ЮжноГобийским микроконтинентом, становление которых связано с развитием Южно- и Внутренне-Монгольских бассейнов с океанической корой соответственно. Кристаллические
комплексы в пределах этих поясов слагают тектонические пластины разного масштаба, в
которых уровень метаморфизма на ранних этапах достигал условий высокотемпературных
субфаций амфиболитовой и, местами, гранулитовой фаций. В тектоническом плане полоса их выходов приурочена к окраине Северо-Азиатского каледонского континента и протягивается с юго-востока на северо-запад вдоль южного склона Гобийского, Монгольского и Китайского Алтая в Восточный Казахстан, где они представлены в Иртышской сдвиговой зоне. Эти образования объединяются в составе герцинского Южно-Алтайского метаморфического пояса протяженностью более 1500 км. Другая полоса изолированных выходов кристаллических пород, которые можно условно объединить в индосинийский
Южно-Гобийский метаморфический пояс, устанавливается вдоль зоны сочленения герцинид и Южно-Гобийского микроконтинента. Глубоко-метаморфизованные образования,
развитые в пределах этих поясов, не являются фрагментами энсиалического каледонского
(или более древнего) основания. Их становление происходило в интервалах 390-360 и 230220 млн. лет в ходе закрытия бассейнов с океанической корой тетического ряда (Палеотетис I и II) – Южно-Монгольского и Внутренне-Монгольского. Пространственное положение Южно-Монгольского и Южно-Гобийского метаморфических поясов обусловлено
асимметричностью строения бассейнов тетического ряда, в которых активные континентальные окраины наиболее отчетливо выражены вдоль северных частей, пассивные –
14
вдоль южных (в современных координатах) [Козаков И.К., Диденко А.Н., Азимов П.Я.,
Кирнозова Т.И., Сальникова Е.Б., Анисимова И.В., Эрдэнэжаргал Ч. Геодинамические обстановки и условия формирования кристаллических комплексов Южно-Алтайского и
Южно-Гобийского метаморфических поясов. //Геотектоника. -2011. -№3, с.7-30.].
Н.М. Левашова, А.С. Гибшер, Дж.Дж. Меерт рассматривают УралоМонгольский подвижный пояс (УМП), который расположен между ВосточноЕвропейской платформой и Сибирским, Таримским и Северо-Китайским кратонами и является одной из самых протяженных и сложнопостроенных мобильных зон Земли. Раннепалеозойскую структуру центральной части пояса называют мозаичной, т.к. фрагменты
складчатых зон здесь имеют невыдержанные, часто взаимно перпендикулярные простирания. Широко распространены торцовые сочленения по крупным разломам и сдвигам.
Представления о ранних стадиях развития УМП (поздний неопротерозой-кембрий) являются ключевыми для понимания тектонической эволюции пояса в палеозое, но именно
этот этап остается до сих пор наименее изученным. Тектонические реконструкции УМП
для этого времени зависят от взглядов на кинематику и тектоническую эволюцию многочисленных сиалических массивов с докембрийским основанием, входящих в структуру
Тянь-Шаня, Казахстана, Алтая и Монголии. В настоящее время представления о происхождении таких массивов базируются главным образом на элементах литостратиграфического сходства позднекембрийских и раннепалеозойских разрезов Таримской, ЮжноКитайской и Сибирской платформ с одновозрастными разрезами докембрийских массивов
УМП. Дополнительным источником информации о происхождении и палеотектоническом
положении микроконтинентов могут послужить новые палеомагнитные и геохронологические данные. В данной работе представлены новые изотопно-геохронологические датировки и новое палеомагнитное определение по неопротерозойским вулканитам дзабханской свиты Байдарикского микроконтинента в центральной Монголии. Установлено, что
770-805 млн. лет назад (метод по цирконам) Байдарикский микроконтинент располагался
на широте 47 град. в Северном или Южном полушарии. Полученные данные позволяют
заново оценить возможное происхождение докембрийских микроконтинентов УМП. Анализ палеомагнитных данных и сравнение возраста фундамента различных плит позволяют
достаточно уверенно говорить о том, что около 800 млн. лет назад микроконтиненты
УМП принадлежали к одной из «Северно-Родинийских» плит Индии, Тариму или Южному Китаю (их Австралийское происхождение менее вероятно) [Левашова Н.М., Гибшер
А.С., Меерт Дж.Дж. Докембрийские микроконтиненты Урало-Монгольского пояса: новые палеомагнитные и геохронологические данные. //Геотектоника. -2011. -№1, с.58-79.].
М.В. Минц подводит итог научных исследований - истории формирования Восточно-Европейского кратона, охватывающей период приблизительно с 3,5 до 1,7 млрд.
лет, т.е. с начала палеоархея до позднего палеопротерозоя. Кора Восточно-Европейского
кратона, образующая фундамент Восточно-Европейской платформы, обнажена в пределах
Фенноскандинавского и Украинского щитов; в пределах Воронежского кристаллического
массива поверхность фундамента располагается на глубине от десятков до сотен метров.
На остальной территории мощность осадочного чехла варьирует от 1,5-3,0 до 4-5 км, достигая 10-15 км у восточной окраины платформы. Юго-восточный угол ВосточноЕвропейского кратона перекрыт мощной осадочной толщей, выполняющей Прикаспийскую впадину. Интегральная объемная модель глубинного строения раннедокембрийской
коры Восточно-Европейского кратона базируется на результатах отработки системы профилей МОГТ в России и на сопредельной территории Финляндии. Геологическая интерпретация сейсмических образов коры была выполнена в комплексе с анализом геологогеофизических данных о строении Фенноскандинавского щита и фундамента платформы.
Модель демонстрирует тектонически расслоенную кору с преобладанием пологонаклонных границ между главными тектоническими подразделениями, сложное строение коромантийного раздела и позволяет сопоставить глубинное строение архейских гранитзеленокаменных областей (Кольской, Карельской, Курской) и Волго-Уральского гранулито-гнейсового ареала, палеопротерозойских внутриконтинентальных коллизионных оро15
генов (Лапландско-Среднерусско-Южноприбалтийского, Восточно-Воронежского и Рязано-Саратовского) и Свекофеннского аккреционного орогена. В основании палеопротерозойских орогенов и архейских кратонов, наблюдается нижнекоровый слой, сформированный в раннем палеопротерозое в результате андерплейтинга и интраплейтинга мафитовых
магм мантийно-плюмового происхождения и метаморфизма гранулитовой фации. Увеличение мощности этого слоя связано с торошением нижнекоровых пластин, сопряженным
со взбросо-надвиговыми деформациями в верхней коре. Средняя кора отличалась пониженной жесткостью и подвергалась пластическим деформациям. Кора Свекофеннского
орогена образована погружающимися к северо-востоку тектоническими пластинами, сложенными породами островодужного, задугового и т.п. типов, которые прослеживаются на
сейсмических разрезах до границы кора-мантия [Минц М.В. Объемная модель глубинного
строения раннедокембрийской коры Восточно-Европейского кратона, палеогеодинамические следствия. //Геотектоника. -2011. -№4, с.3-29.].
Ф.Д. Лёвин, В.А. Буш, С.А. Павлов и В.Е. Могилевский в процессе аэрогеофизических съемок на границе между Восточно-Европейской платформой и Скифской плитой обнаружили вытянутую с ЮВ на СЗ зону более 680 км при ширине от 50 до 95 км, в
пределах которой характер суточных вариаций магнитного поля значительно отличается
от характера вариаций на остальной части исследованной территории. Выявленная аномальная зона находится территориально в пределах палеозойской ДонецкоМангышлакской складчатой зоны. При этом западная и центральная ее части приурочены
к структурам кряжа Карпинского и Северной части Донецкого кряжа, располагаясь между
Северо-Донецким надвигом, по которому дислоцированные палеозойские породы Донецко-Мангышлакской складчатой зоны надвинуты на фанерозойские осадки Воронежского
щита на севере и Зимовнико-Ремонтненским разломом на юге. Подтверждено наличие в
земной коре данной территории на глубинах 12-15 км объекта, характеризующегося повышенной электропроводностью, что может отвечать условиям растяжения и повышенной трещиноватости. Откартирована рифтообразная структура, к глубинной части которой приурочена мощная зона разуплотнения, которая в настоящий момент, возможно, заполнена флюидами, испытывающими определенного рода перемещения. Рифт заложился
как магмоконтролирующая зона растяжения не позднее девона, когда в его пределах проявилась магматическая активность с формированием как минимум трех крупных магматических тел основного или ультроосновного состава. В этот период времени по палеоСеверодонецкому надвигу произошли подвижки по типу правого сдвига, которые сформировали сколовые мегатрещины в теле Восточно-Европейской платформы, по которым
внедрялись магматические тела. По мнению авторов, изложенные наблюдения интересны
в связи с тем, что на осевой части выявленной зоны аномалий вариаций магнитного поля в
настоящее время построена Ростовская АЭС [Лёвин Ф.Д., Буш В.А., Павлов С.А., Могилевский В.Е. Современная активность глубинных тектонических границ земной коры.
//Разведка и охрана недр. -2011. -№7, с.60-64.].
Связь современных форм рельефа, в том числе денудационных уступов, с неоднородностями геологического строения очевидна. Протяженные уступы рек центральной и
южной частей Русской равнины представляют собой однообразные по составу породы
чехла и субгоризонтальному залеганию слоев, минимизировано влияние геологических
неоднородностей на возникновение и морфологию уступов. М.Л. Копп установил контрастный характер проявления около них новейших движений. Современные речные долины Центральной России резко асимметричны. Их крутые берега выстраиваются в протяженные уступы, моделировавшиеся эрозией, а если в долины проникали неогеновые
моря – то и абразией. Асимметрия долин была удачно объяснена К.М. Бэром действием
сил Кориолиса: вызванные вращением Земли, эти силы приводят к длительной однонаправленной миграции долин и, соответственно, возрастанию эрозионного давления на тот
берег, куда эта миграция направлена. Однако оказалось, что в ряде случаев этот «закон
Бэра» страдает множеством отклонений. Одной из причин является режим новейших
движений. Кинематика малоамплитудных смещений по данным мезотектонических
16
наблюдений в породах, где эти уступы выработаны, соответствуют региональному новейшему стресс-режиму, генерируемому в зоне альпийской коллизии плит и передающемуся через консолидированную кору по горизонтали в фундамент платформ. Однако,
крупноамплитудные разрывы регионального масштаба около уступов не фиксируются. В
статье приводится материал, показывающий, что уступы образованы не крупными протяженными разрывами, а зонами сгущения малоамплитудных трещин разгрузки напряжений, маркирующих участки концентрации индуцированных в коре платформы коллизионных напряжений того или иного знака. Так как моделирующая уступ эрозия попутно
освобождает остаточные тектонические напряжения, берег разрушается не вполне хаотически: его участки вытягиваются вдоль траекторий напряжений соответствующего регионального поля. Таким образом, изучение конфигурации берегов (совместно с детальными
структурными исследованиями) позволяет прогнозировать характер передающихся с глубин новейших коллизионных напряжений [Копп М.Л. Денудационные уступы как индикатор региональных неотектонических напряжений. //Геотектоника. -2011. -№5, с.7190.].
В.П. Рудаков и В.В. Цыплаков утверждают, что традиционно обширные территории древних платформ рассматриваются как геодинамически пассивные элементы литосферы. И именно поэтому природу различных явлений, происходящих на платформе
(оползневых и карстово-суффозионных процессов, горных ударов и взрывов газа в шахтах, разрывов трубопроводов и т.п.), связывают исключительно с процессами экзогенного
изменения геологической среды, сформированной породами осадочного чехла. Ещё П.Н.
Кропоткин указывал на возможную связь флюидодинамических режимов геосинклинальных (сейсмоактивных) и платформенных регионов с процессами изменения ротационного
движения планеты. Авторами экспериментально было установлено, что флюидодинамические режимы разломных структур Восточно-Европейской платформы действительно
управляются процессами глобального изменения напряженно деформированного состояния земной коры, контролируемого изменениями скорости осевого вращения планеты.
Было показано, что процессы экзогенного преобразования геологической среды, проявляющегося в породах осадочного чехла локальными геодинамическими процессами и явлениями, соподчинены процессам глубинной трансформации геодеформационных полей литосферы, происходящей в породах кристаллического фундамента. Было установлено, что
динамика аварий на линиях газопроводных сетей в пределах Восточно-Европейской
платформы связана с колебательными движениями платформы, а также с процессами
циклического флюидопереноса в разрывных трансконтинентальных и региональных тектонических образованиях, формирующих динамику развития карстово-суффозионных
процессов в условиях Московской синеклизы. При изучении динамики активизации карстово-суффозионных процессов в одном из карстовоопасных районов Нижегородской области были проведены спектрально-временной и корреляционный анализы многолетних
временных рядов случаев образования карстовых провалов в г Дзержинске, вариаций
уровня воды в р. Ока, вариаций солнечной активности и изменения скорости вращения
Земли. Показано, что динамика карстово-суффозионных процессов связана с изменениями
флюидодинамических режимов региона, контролируемыми, в свою очередь, изменениями
солнечной активности и вариациями скорости вращения Земли [Рудаков В.П., Цыплаков
В.В. О Влиянии глобальных факторов на карстообразование в Нижегородском регионе.
//Геотектоника. -2011. -№3, с.79-82.].
Формирование Лосевской шовной зоны Воронежского кристаллического массива
(ВКМ) В.М. Ненахов и С.В. Бондаренко считают предметом дискуссий. Полученные новые данные по воронежской свите и сопряженным с ней комплексам (лосевская и донская
серии с их ассоциациями, Байгоровская вулкано-плутоническая структура т.д.) позволяют
внести существенные коррективы в устоявшиеся представления. Вне зависимости от
взглядов на геодинамическую эволюцию ВКМ все исследователи территории единодушны в оценке принципиального строения кристаллического основания, состоящего из двух
мегаблоков (КМА и юго-восточного), разделенных Лосевской шовной зоной. На основа17
нии вещественного наполнения структуры Лосевской шовной зоны, а также полученных
U/Pb возрастных характеристик воронежской свиты и уточненного возраста коллизии
предложена новая модель ее тектонической эволюции. Модель включает этапы деструкции континента Сарматии, формирование активной континентальной окраины западнотихоокеанского и андского типов, кулисообразно сменяющих друг друга с севера на юг, а
также коллизию Сарматии и Волго-Уралии, с четко проявленной стадией, которой соответствует воронежская свита и венчающая ее Байгоровская вулкано-плутоническая структура [Ненахов В.М., Бондаренко С.В. Тектоническая Эволюция Лосевской шовной зоны
Воронежского кристаллического массива в палеопротерозое. //Геотектоника. -2011.-№4,
с. 43-59.].
1.2. Стратиграфия и литология
Общие вопросы стратиграфии и литологии. О.М. Розен рассматривает
наиболее раннюю ассоциацию геологических явлений известную в комплексе Исуа, Гренландия, 3,8 млрд. лет назад (фрагменты островодужных и преддуговых, вероятно, офиолитовых построек, шельфовые карбонаты, полосчатая железорудная формация), хотя датировки единичных цирконов и некоторые другие признаки указывают на более раннее
начало геологической летописи - около 4 млрд. лет назад. С этого времени начинается история архейской континентальной коры, состоящая в формировании первичных микроконтинентов, в их аккреции и образовании кратонов, затем суперконтинентов, а также в
последующей дезинтеграции и распаде последних. Центральным явлением рассматриваемой эпохи был суперконтинент Кенорленд. Он возник в результате действия наиболее
мощных в геологической истории Земли плюмовых процессов, сопровождаемых новообразованием континентальной коры и последующей аккрецией ее в суперконтинент (2,7
млрд. лет). Автором рассматриваются объекты Австралии, Канады и Южной Африки, достаточно полно отражающие особенности данного отрезка времени. Первые осадочные
бассейны на сиалическом основании свидетельствуют об образовании в раннем докембрии долгоживущих эрозионных пенепленов, то есть о стабилизации подстилающих кратонов, на что указывает и появление гранитов-рапакиви (2,8 млрд. лет). Платформенный
режим зародился в мезоархее, 3,5 млрд. лет назад, поскольку осадочные бассейны развивались унаследовано и почти непрерывно около 1,0 млрд. лет, что является критерием
платформенного развития. После заполнения бассейнов нередко внедряются расслоенные
мафитовые плутоны. Осадочные бассейны и расслоенные интрузии тогда сопровождались
уникальной по гигантским масштабам металлогенией, включая наиболее крупные в мире
месторождения золота, урана, платиноидов, хромитов. В качестве возможной причины
рассматривается исключительно высокая интенсивность переносивших рудные элементы
плюмовых процессов, определивших возникновение и распад суперконтинента Кенорленд. По интенсивности процессов плюмового магматизма и рудообразования рассмотренный отрезок геологической истории не имеет себе равных и является переломным в
истории Земли [Розен О.М. Стабилизация и начало распада архейских кратонов: формирование осадочных бассейнов, мафитовый магматизм, металлогеническая продуктивность. //Геотектоника. -2011.-№1, с. 3-27.].
В 2002 г. на российском шельфе Берингова моря впервые была пробурена глубокая
скважина Центральная-1. Она вскрыла кайнозойский осадочный чехол до глубины 2785 м.
Л.С. Маргулис, Д.Д. Агапитов, Е.А. Маргулис и др. изложили результаты исследований
каротажа, керна и шлама. Вскрытый разрез датируется палеоценом квартером. Он расчленен на девять толщ (сверху вниз): верхнемиоцен-плиоценовую песчано-алевритовую;
средне-верхнемиоценовые
туфодиатомитовую,
алеврито-песчаную,
аргиллитовоалевролитовую и ракушняковую песчаниково-алевролитовую; эоцен-нижнемиоценовые
угленосную и песчаниково-аргиллитовую; палеоцен-нижнеэоценовую вулканогенноосадочную. Толщи сопоставлены со стратиграфическими подразделениями суши. Сква18
жина пересекла три крупных несогласия: в основании плиоцена (глубина 380 м, основание
александровского стратиграфического горизонта), в основании среднего миоцена (глубина
1390 м, основание автаткульского горизонта) и предположительно в основании среднего
эоцена (глубина 2635 м, кровля танюрерского горизонта). Последнее несогласие сопровождается каолинитовой корой выветривания. Разрез, вскрытый скважиной Центральная1, свидетельствует о сохранении общих черт строения кайнозойского чехла в пределах
всего Анадырского бассейна при его существенной фациальной изменчивости. [Маргулис
Л.С., Агапитов Д.Д., Маргулис Е.А. и др. Первые данные о кайнозойском разрезе Чукотского шельфа Берингова моря. //Стратигр. Геол. корреляция. -2011.-№2, с. 19.].
Региональная стратиграфия. В.В. Балаганский, А.Б. Раевский и С.В.
Мудрук изучили Кейвский террейн, расположенный на северо-востоке Балтийского щита,
который по особенностям геологического строения заметно отличается от смежных тектонических блоков. В северо-западной части террейна (район хр. Серповидный) известен
останец палеопротерозойских супракрустальных пород, окруженный архейскими(?)
кейвскими высокоглиноземистыми парасланцами и названный авторами Серповидной
структурой. Структурные и магнитометрические исследования показали, что эти палеопротерозойские породы смяты в сильно сжатую колчановидную складку размером на
поверхности 8х2 км длиною вдоль оси «колчана» не менее 5 км. В складку также смяты
разломы, параллельные границам пачек пород и местами срезающие их под острым углом. Внешние границы Серповидной структуры имеют тектоническую природу, и она является комплементарной более крупной тектонической линзе кейвских слюдянокварцевых парасланцев. Авторы делают вывод, что все супракрустальные породы района
хр. Серповидный залегают в виде тектонических пластин, чешуй и смяты в колчановидные складки. Анализ литературных данных показал, что гигантские колчановидные
складки развиты во всей полосе кейвских парасланцев и, скорее всего, отражают надвигание с С-СВ на Кейвский террейн Мурманского кратона. Сланцеватость и линейность, связанные с надвигами, установлены в кислых метавулканитах и щелочных гранитах архея,
занимающих большую часть террейна. В отличие от них, гранитоиды и габброанортозиты архейского фундамента, слагающие в юго-западной части Кейвского террейна
структуру размером 90 х 20 км, не несут следов палеопротерозойских деформаций. В итоге в строении террейна выделены сорванный ансамбль тектонических пластин, сложенный породами верхней и средней коры и претерпевший деформации на начальной стадии
палеопротерозойской лапландско-кольской орогении, и архейский фундамент, избежавший этих деформаций. Глубина срыва оценивается в 20-25 км. Проявление тектоники сорванной верхней и средней коры в Кейвском террейне и его расположение в структуре
Балтийского щита занимают закономерно место в пространственно-временной последовательности образования палеопротерозойского суперконтинента, фрагментом которого является этот щит. Эта последовательность началась на северо-востоке Балтийского щита с
амальгамации и деформации архейских террейнов во время лапландско-кольской орогении, причем Кейвский террейн несет следы самой ранней переработки (1,97-1,93 млрд.
лет), и окончилась на юго-западе и юге щита (1,80 млрд. лет) после свекофеннской орогении, которая выразилась в аккреции к континенту островодужных террейнов, сложенных
ювенильной палеопротерозойской корой [Балаганский В.В., Раевский А.Б., Мудрук С.В.,
Нижний докембрий Кейвского террейна, северо-восток Балтийского щита: стратиграфический разрез или коллаж тектонических пластин. //Геотектоника. -2011.-№2, с. 3248.].
В основу статьи Л.С. Маргулис, Е.А. Маргулис положили детальное изучение
строение и вещественный состав юрских отложений, вскрытых морскими скважинами, и
сейсмостратиграфические исследования. По опубликованным данным выполнен анализ
строения юрских береговых и островных разрезов, а также юрских отложений скважин
(норвежской части) Баренцева моря. Юрские отложения Баренцева моря, как объект
повышенного внимания служат с момента открытия в 1988 г. Штокмановского
19
газоконденсатного месторождения. Юрские отложения совместно с меловыми слагают
обширный плитный покров, перекрывающий различные горизонты более древних
образований. Эти отложения имеют терригенный состав и распространены на всей
акватории Баренцева моря. По восточной периферии седиментационного бассейна они
повсеместно залегают с размывом на триасовых отложениях, а в Приуралье и
Приновоземельском районе перекрывают дислоцированные отложения палеозоя. На
островах Новой Земли юрские отложения в естественном залегании не известны, но
сохранились в виде валунов, глыб, развалов на западном побережье. Ранне-среднеюрский
этап развития баренцевоморского региона характеризовался интенсивным воздыманием
областей сноса и массовым поступлением обломочного материала в бассейн
седиментации. К волжскому времени значительная пенепленизация определила
седиментационный «голод» в области осадконакопления. Нижне-среднеюрские отложения
сформированы в нескольких литолого-фациальных зонах: континентальной, дельтовой и
шельфовой; верхнеюрские – в прибрежно-морской, шельфовой глинистой и
депрессионной битуминозно-глинистой. Зона морского битуминозно-глинистого
осадконакопления занимала значительную часть Баренцева моря. С отложениями зоны
морского битуминозно-глинистого осадконакопления связан основной продуктивный
пласт Штокмановского, Ледового и Лудловского месторождений [Маргулис Л.С., Маргулис
Е.А. Литолого-фациальная зональность юрских отложений Баренцева моря. //Разведка и
охрана недр. -2011. -№1, с.12-17.].
В отделе стратиграфии нефтегазоносных провинций ВНИГРИ группой научнометодических основ разработки стратиграфических схем разработан комплекс
биостратиграфических шкал верхней части верхнего мела Сахалина на основе
переизучения основных групп фауны. Разработан новый вариант стратиграфической
схемы вулканогенно-осадочного триаса Западной Сибири на основе комплексно
обработанных опорных разрезов от Восточного Урала до Таймыра включительно.
Разработана межрегиональная схема триасовых отложений Восточного Урала и ТПП.
Проведена корреляция со стратотипами Южной Германии. Уточнен возраст
континентальных стратонов триаса регионов. Разработаны литофациальные профили
триасовых и юрских отложений по опорным разрезам на материке и скважинам
Баренцевоморского шельфа. Выделены самостоятельные циклы седиментации,
характеризующие этапы развития Печоро-Баренцевского бассейна [По материалам
выставки «Недра 2012».//ВНИГРИ. ВДНХ. –М. -2012.].
Г.Г. Филиппова дает стратиграфические и палеонтологические характеристики
поперечненской и тыльпэгыргынайской свит, развитых на восточных и западных склонах
хр. Пекульней. Находки морской фауны в подстилающих и перекрывающих эти свиты
осадках позволяют уверенно датировать тыльпэгыргынайский флористический комплекс
коньякским веком. Проведено сопоставление тыльпэгыргынайского комплекса с
палеофлорами других районов Северо-Востока Азии; установлено его наибольшее
сходство с кайваямским комплексом меловых растений на северо-восточном побережье
Пенжинской губы, айнусским из нижней части арковской свиты на о. Сахалин и
чинганджинским из одноименной свиты Сев. Приохотья, а также с верхне-аграфеновским
комплексом флоры из Вилюйской впадины. Рассмотрены небольшие палеофлоры из
вышележащих отложений янранайской и рарыткинской свит на западном склоне хр.
Пекульней. Дана их краткая литологическая характеристика. Установлена
последовательность развития флористических комплексов в Анадырско-Корякском
субрегионе. Описано 105 видов ископаемых растений [Филиппова Г.Г. Стратиграфия и
флора меловых отложений северной части хребта Пекульней (Чукотка). //СВКНИИ
СВНЦ ДВО РАН. -Магадан. -2010г.].
Е.Ю. Голубкова, Е.Г. Раевская и А.Б. Кузнецов на основании опубликованных и
оригинальных данных проанализировали стратиграфическое положение и таксономическая характеристика комплексов акантоморфных микрофоссилий пертататакского типа,
распространенных в нижневендских отложениях центральной и юго-восточной части Си20
бирской платформы и ее обрамления. В разрезах Непско-Ботуобинского, Предпатомского,
Сюгджерского, Анабарского, Жуинско-Ленского и Березовского структурно-фациальных
районов выделены четыре таксономически различные микробиоты: две богатые (непская
и уринская) и две обедненные (отраднинская и торгинская), каждая из которых включает
диагностические таксоны ранневендского возраста. За пределами Сибирской платформы,
характеризующие их род и вид, встречаются в единых ассоциациях и являются диагностическими таксонами второй и третьей зон акритарховой шкалы, предложенной австралийскими специалистами в качестве биостратиграфической основы расчленения эдиакария Международной стратиграфической шкалы (МСШ). В российской Общей стратиграфической шкале распространение комплексов акритарх пертататакского типа приходится
на нижний отдел венда. Появление и расцвет акантоморфных микрофоссилий является
глобальным биологическим событием и должно быть учтено как биостратиграфический
критерий выделения вендской системы. Для обоснования возраста в ряду диагностических видов нижнего венда Восточной Сибири следует использовать Appendisphaera
grandis,
"Appendisphaera''
tabifica,
A.
tenuis,
Ceratosphaeridium
glaberosum,
Dicrospinasphaera virgata, Multifronsphaeridium pelorium, "Polygonium'' cratum, Tanarium
conoideum, Variomargosphaeridium litoschum, Talakania obscura. Эти формы легко распознаются, имеют морфологическую выдержанность, а также широкое латеральное распространение при сравнительно узком диапазоне существования. Их присутствие в отложениях верхней части дальнетайгинской серии Байкало-Патомского региона свидетельствует, что вмещающие отложения относятся не к верхнему рифею, как это сейчас принято
считать, а к нижнему венду [Голубкова Е.Ю., Раевская Е.Г., Кузнецов А.Б. Нижневендские
комплексы микрофоссилий Восточной Сибири в решении стратиграфических проблем региона. //Стратигр. Геол. корреляция. -2010. 18. -№ 4.].
Н. В. Сенников, Н.Г. Изох, А.А. Алексеенко и др. рассмотрели новые палеонтолого-стратиграфические и литологические данные по пяти опорным разрезам пограничных силурийско-девонских отложений Тувы. Впервые в стратотипе хондергейской свиты
найдены конодонты, анализ которых позволяет считать эту свиту силурийским стратоном,
а хондергейский горизонт коррелировать с пржидолом. Саглинская свита (и ее возрастной
и литологический аналог кендейская свита) сопоставлены с верхней прагой и нижним эмсом. Предложен сводный модельный профиль седиментации для пограничного силурийско-девонского интервала Тувы - от удаленных от берега сероцветных карбонатотерригенных морских обстановок к прибрежным красноцветным терригенным экстремально мелководным и далее к континентальным красноцветным и пестроцветным терригенным [Сенников Н. В., Изох Н.Г., Алексеенко А.А. и др. Новые палеонтологостратиграфические данные по «пограничным» силурийско-девонским разрезам Тувы.
//Региональная геология. Стратиграфия и палеонтология докембрия и нижнего палеозоя
Сибири. Сборник научных трудов СНИИГГиМС. -Новосибирск. -2010].
И.В. Будников и Б.Г. Краевский отразили актуальные проблемы стратиграфии
отложений верхнего докембрия и нижнего палеозоя Сибирской платформы и АлтаеСаянской складчатой области: соотношение и корреляция местных и региональных
стратиграфических и биостратиграфических подразделений, их возраст, пространственновременное положение горизонтов, перспективных на УВ. Большое место занимает
монографическое описание ископаемых организмов: трилобитов, брахиопод, конодонтов,
проблематичных остатков [Будников И.В., Краевский Б.Г. Региональная геология.
Стратиграфия и палеонтология докембрия и нижнего палеозоя Сибири. //Сборник
научных трудов СНИИГГиМС. - Новосибирск. -2010].
1.3. Геологическое картирование
Создание Государственных геологических карт масштаба 1:1 000 000 третьего поколения как геолого-картографической информационной основы федерального уровня,
21
обеспечивает формирование единого информационного пространства в сфере недропользования в рамках общей системы информационной поддержки принятия управленческих
решений на государственном уровне. Оценка ресурсного потенциала структурновещественных комплексов с локализацией площадей, перспективных на обнаружение месторождений стратегических, остродефицитных и высоколиквидных видов минерального
сырья в пределах крупных минерагенических провинций, субпровинций, зон и экономических районов. Одним из основных видов работ при обосновании прогнозных ресурсов
на все виды полезных ископаемых являются геолого-съемочные работы масштаба
1:200 000. По мере развития и совершенствования теории геологического развития, происхождения и эволюции Земли, теории формирования закономерностей размещения и
прогнозирования месторождений полезных ископаемых, совершенствования методов их
поисков, разработки новых методов, прогрессивных способов анализа и переработки минерального сырья, а также по мере появления результатов геологических съемок масштаба 1:50 000 комплекты Госгеолкарты-200/1 морально устарели. К 1995 г. картосоставительские работы были обеспечены новой инструкцией. С этого времени начались работы
по составлению Госгеолкарты-200/2. Обязательными в комплекте явились следующие
карты: геологическая, четвертичных образований, полезных ископаемых и закономерностей их размещения; в районах с кризисной или напряженной экологической обстановкой
- гидрогеологическая и геолого-экологическая. Основной целью Госгеолкарты-200/2
должно быть, наряду с изучением поверхности, в первую очередь изучение глубинного
геологического строения перспективных структур и объектов.
Общие вопросы и методология. В.И. Клопотов и Л.В. Клопотова в статье
изложили основные принципы и методические подходы создания на региональном уровне
информационно-картографических моделей (ИКМ) для решения задач рационального
недропользования. Использование электронно-цифровой картографической продукции в
виде цифровых карт соответствующего масштаба с информационными данными различной тематической направленности позволяет осуществлять не только оперативные управленческие решения на федеральном и региональном уровнях, но и планировать стратегию
развития регионов, моделируя различные сценарии. Технологические особенности предлагаемой методики формируются на следующих принципах. Все карты ИКМ составляются на цифровой топографической основе. Наиболее эффективно использовать топографическую основу ГИС-Атласа РФ, как имеющую статус официального документа Роснедр.
Для всех картографических объектов должны быть введены все атрибуты, отражающие их
свойства. Уважительное отношение к исходной авторской информации. Структуризация и
формализация геологической информации должна соответствовать принципам создания
реляционной базы данных и традиционным методическим подходам геологического картирования и создания серийных легенд. Современное развитие компьютерных технологий
и географо-информационных систем (ГИС) в геологии создало необходимые условия для
перехода на следующий информационный уровень – информационно-картографическое
моделирование (включая 3D). Возможность выбора картографируемых моделируемых
объектов из базы данных ИКМ позволяет составлять по желанию заказчиков различные
модели карт, включая геологические, полезных ископаемых, прогнозные, ландшафтные,
геолого-экономические и т.д. [Клопотов В.И., Клопотова Л.В. ИнформационноКартографические модели геологического строения территории как основа рационального недропользования. //Разведка и охрана недр. -2011 .-№11, с.7-11.].
Н.Л. Энн охарактеризовал состояние геолого-геофизической изученности территории Северо-Кавказского федерального округа (СКФО). Им приведены сведения о степени
изученности территории по масштабам и видам работ (геологическая съёмка, гидрогеологические и инженерно-геологические исследования, гравиметрическая и аэрогеофизическая съёмки, сейсморазведочные работы, глубокое бурение). Региональные геологогеофизические работы, включающие проведение геологических съёмок разных масштабов, геофизических, геохимических и гидрогеологических исследований, отработку сети
22
опорных геолого-геофизических профилей и глубоких скважин, направлены на подготовку современной многоцелевой основы недропользования для решения различных народнохозяйственных задач, экологических мероприятий, рационального природопользования,
оценки перспектив территории и планирования геологоразведочных работ. Н.Л. Энн констатирует, что территория СКФО характеризуется высокой, но одновременно неравномерной степенью геолого-геофизической изученности. Крупно- и среднемасштабными
работами охвачено преимущественно горно-складчатое сооружение Большого Кавказа,
средне- и мелкомасштабными и профильными геолого-геофизическими работами – Равнинное Предкавказье. Геологическая изученность является наиболее важным показателем,
определяющим представления о геологическом строении, истории развития и минерально-сырьевом потенциале региона, которые опираются на материалы государственного регионального мелко-, средне-, и крупномасштабного геологического картирования. На территорию СКФО имеются Государственные геологические карты масштаба 1:1 000 000
первого и второго поколений (новая серия), за исключением листа K-38, -39, геологическая основа которого не издавалась. В 2005 г. подготовлен к изданию комплект карт Госгеолкарты – 1 000 третьего поколения листа L-38, а в 2009 г. листы K-37, -38, -39. Таким
образом, к настоящему времени современная мелкомасштабная геологическая основа
имеется для 93,9% площади СКФО и отсутствует лишь для восточной части Ставропольского края и северо-востока Карачаево-Черкесской Республики. Геологическим картографированием масштаба 1:200 000 первого поколения охвачена практически вся территория
округа, при этом для большей части листов ГК-200 издана до 1980 г. и лишь для 8 листов,
охватывающих около 32% площади округа, ГК-200 подготовлена к изданию и издана в
1980-1990 гг. За период 1993-2010 гг. проведено обновление геологической основы СКФО
на площади 20 номенклатурных листов в пределах 48,2% территории округа. В настоящее
время изданы 6 комплектов Госгеолкарты-200 второго поколения (16,7% территории K38). Геологической съёмкой масштаба 1:50 000 охвачена большая часть горной территории СКФО и частично Предкавказье (69,4 тыс. кв. км, около 41%), а современным требованиям соответствуют материалы геолого-съёмочных работ, выполненных после 1980г.
(около 8,2%). Детальные съёмки масштабов 1:5 000-1:25 000 проводились и проводятся в
пределах действующих горно-обогатительных комбинатов, на флангах рудных полей или
перспективных площадях, выявленных на предыдущих этапах исследований (менее 5%
площади). Тем не менее, степень среднемасштабной геологической изученности СКФО
следующая: современным требованиям и кондициям отвечают около 50% геологических
карт среднего масштаба. К настоящему времени территория СКФО обеспечена современной мелкомасштабной геохимической основой (88,7%), подготовленной для листов L-37, 38, K-37, -38, -39 в 2001-2003 гг. Отсутствует она для Республики Ингушетия и Чеченской
республики. Территория СКФО обеспечена материалами геоэкологических, включая эколого-геохимические, исследований масштаба 1:1 000 000, территория Ставропольского
края – масштаба 1:500 000. Геофизическая изученность СКФО по площади, точности и
детальности выполненных работ достаточно высока, но неравномерна. Основой геофизической изученности являются региональные аэромагниторазведочные и гравиразведочные
работы, мелко- и среднемасштабными работами (1:1 000 000-1:200 000) охвачена вся территория СКФО (100%), более детальными съёмками (масштабы 1:25 000-1:100 000) изучены основные нефтегазоносные и горно-рудные районы в горной части региона. Изученность территории глубоким бурением высока для нефтегазоносных областей Предкавказья, в пределах же горного сооружения известны единичные глубокие скважины. Максимальное число скважин, вскрывших домезозойский фундамент, пробурено в Ставропольском крае (454), но по степени изученности (56,6 м/кв. км) наиболее полно изучена Республика Дагестан. Самая глубокая (до 6000 м) скважина (Достлукская 1) пробурена на
границе между ставропольским краем и Равнинным Дагестаном. Она прошла по складчатому фундаменту свыше 2400 м. Не изученной бурением остается перспективная территория Северной моноклинали Центрального Кавказа на территории Карачаево-Черкесской
Республики. Важным элементом геологической изученности территории, основой совре23
менных геологических карт является их обеспеченность надежной стратиграфической основой, схемами корреляции магматических и метаморфических комплексов и соответственно серийными легендами ГК-200 и ГК-1000. В 2001 г. завершены работы по оценке
изученности и составлены карты распространения магматических комплексов Северного
Кавказа в масштабе 1:1 000 000, выбраны массивы, предлагаемые в качестве эталонных
объектов. Таким образом, главными направлениями дальнейших региональных работ в
пределах СКФО являются: завершение работ по созданию комплектов Госгеолкарты-1000
третьего поколения для листов L-37, L-39; совершенствование и актуализация легенды
Госгеолкарты-100 Скифской серии, мониторинг и актуализация легенд Госгеолкарты-200;
развитие работ по геолого-геофизическому изучению глубинного строения ЭльбрусКазбекского района, создание гидрогеодеформационной и глубинной геофизической основы сейсмического районирования Северо-Кавказского региона [Энн Н.Л. Геологогеофизическая изученность Северо-Кавказского федерального округа. //Минеральные ресурсы России. Экономика и Управление. -2012. -№1, с.7-17.].
Региональное геокартирование. Одной из основных задач государственной
политики в области изучения и охраны недр, как считают В.С. Круподеров, Б.М.
Крестин, И.В. Мальнева и В.И. Дьяконова, является перспективное планирование
обеспечения устойчивого развития территорий активного хозяйственного освоения,
порядка и режима их освоения, минимизации потерь от негативных природных
воздействий в целом и опасных геологических процессов (ОГП). Особую актуальность эта
задача приобретает в связи с глобальной активизацией природных катастроф
(землетрясения, оползни, сели, эрозия и др.). Карта оценки интенсивности проявления
современных геологических процессов и геологических опасностей освоения территории
РФ отражает закономерности распространения интенсивности и опасности проявления
экзогенных и эндогенных геологических процессов. В качестве определяющих развитие
экзогенных геологических процессов (ЭГП) природных условий учитываются:
тектонические, геоморфологические, геолого-литологические, а также степень
увлажнения территории и геокриологические условия. Выделяемые на карте
парагенетические комплексы ЭГП в зависимости от условий развития характеризуются
определенным составом процессов, их относительной значимостью в комплексе и
суммарной интенсивностью проявления процессов в границах распространения
комплекса. Количественная характеристика интенсивности проявления ЭГП оценивается
по коэффициенту пораженности территории процессом. На основе данных, отраженных
на карте районирования по интенсивности проявления ЭГП (пораженности территории),
дается оценка потенциальной опасности проявления ЭГП. При этом под опасностью
проявления конкретного генетического типа понимается вероятность проявления его в
данном месте в заданное время и с определенными энергетическими характеристиками
(скорость проявления процесса, площадь и объемы горных пород, вовлеченных в процесс,
дальность их перемещения и др.). Информация об опасных эндогенных геологических
процессах включает сведения о неотектонической активности и сейсмичности территории
[Круподеров В.С., Крестин Б.М., Мальнева И.В., Дьяконова В.И. Карта геологических
опасностей России масштаба 1:2 500 000. //Разведка и охрана недр. -2011. -№9, с.49-52.].
2. ГЕОЛОГИЯ, МЕТОДЫ ПРОГНОЗА, ПОИСКОВ, ОЦЕНКИ И
РАЗВЕДКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
2.1. Металлические и неметаллические полезные ископаемые
Общие вопросы и методология. Балтийский (Фенноскандинавский) щит
24
является крупным выступом раннедокембрийского кристаллического фундамента
Восточно-Европейского кратона. В настоящее время он рассматривается как один из
наиболее перспективных регионов с точки зрения поисков и освоения месторождений
стратегических полезных ископаемых. В пределах северо-восточной части Балтийского
щита распространены как классические геолого-промышленные типы оруденения,
присущие всем докембрийским провинциям, так и специфические. В целом территория
Кольского полуострова весьма насыщена мафит-ультрамафитами различного генезиса,
состава и масштаба. Важнейшее металлогеническое и промышленное значение здесь
имеют позднеархейские, раннепротерозойские и палеозойская металлогенические эпохи.
Впервые В.Т. Филатова предлагает использовать расчеты градиентных полей напряжений
в целях выделения ослабленных зон в фундаменте, предопределяющих локализацию
магматических процессов. Разработанные методы могут быть использованы как методы
экспресс-диагностики при проведении поисков полезных ископаемых. На примере
Кольского региона было выполнено тектонофизическое моделирование, позволившее
выделить структуры, дренирующие подъем мантийных основных-ультраосновных магм.
Выявлена унаследованность положения магмапроводящих структур региона от архея до
раннего протерозоя [Филатова В.Т. Реконструкция основных архейских магмавыводящих
зон Кольского региона. //Разведка и охрана недр. -2011. -№8, с. 3-6.].
А.Д. Истомин, А.В. Ладейщиков, М.Д. Носков и др. представляют геологическую
геоинформационную систему (ГГИС) - «ГНОМ», предназначенную для использования на
предприятиях, осуществляющих геологоразведочные работы бурением, а также
подготовку и разработку месторождений урана способом подземного выщелачивания
(СПВ). Система позволяет проводить сбор, хранение, обработку, интерпретацию и
визуализацию данных о продуктивном горизонте. В состав ГГИС входит пять модулей,
предназначенных для решения отдельных задач:
- система управления базой геологических данных (СУБГД) предназначена для
хранения всего массива данных (исходные, результаты их обработки и интерпретации,
геотехнологические показатели, цифровые модели и др.);
- модуль «Электронный паспорт скважины» предназначен для ввода,
редактирования, анализа, интерпретации и визуализации данных по скважине;
- модуль «Перенос данных по скважинам» позволяет согласованно переносить
данные паспортов скважин одной базы геологических данных в другую;
- модуль «Технологический разрез» предназначен для ввода, редактирования и
визуализации данных геотехнологического разреза;
- модуль «Подсчет геотехнологических показателей» - для ввода, редактирования и
визуализации данных подсчетного плана.
Применение ГГИС на предприятиях, осуществляющих поиски, разведку,
подготовку и разработку месторождений позволяет исключить потерю или искажение
исходных данных, существенно снизить временные и трудовые затраты на подготовку,
обработку, интерпретацию и анализ разнородных данных, и обеспечить оперативный и
полный доступ к информации, необходимой для принятия эффективных управленческих
решений по разведке и разработке месторождений [Истомин А.Д., Ладейщиков А.В.,
Носков М.Д. и др. Применение геологической геоинформационной системы при проведении
ГРР на инфильтрационном месторождении урана. //Разведка и охрана недр. -2011. -№8, с.
6-11.].
И.В. Егоров и И.Г.Добрецова обращают внимание, что в последнее время многие
страны мира уделяют внимание исследованиям срединно-океанических хребтов в связи с
проблемой поисков в их пределах глубоководных полиметаллических сульфидов (ГПС). В
июне 2011 г. на 17-й сессии МОМД, наша страна получила в пределах СрединноАтлантического хребта (САХ) площадь размером 10 тыс км2 . Российский разведочный
район ГПС располагается в северной приэкваториальной части САХ. Структурно южная
граница Российского разведочного района располагается вблизи трансформного разлома
«Марафон - 12о30I с. ш.», северная – приурочена к нетрансформному разлому «20о30I», с
25
которым пространственно соотносится вулкан Пюи де Фолль. Изученность заявленной РФ
площади далеко не равномерна: за прошедшие годы в научно-исследовательских рейсах
проводилась региональная съемка, позволяющая к настоящему времени строить
геологические карты масштаба 1:200 000 (региональные детализированные работы). На
участках выявленных гидротермальных рудных объектов опробование сгущалось до
масштабов 1:5 000-1:20 000. В то же время среди заявленной площади есть участки,
масштаб геологической изученности которых возможно определить не крупнее чем
1:500 000. Анализ донных осадков в общей схеме исследования рифтовых зон срединноокеанических хребтов и изучения объектов ГПС выполнялся на основе фактического
материала. До последнего времени основное внимание уделялось изучению содержания в
осадках рудного компонента. Разработанная и постоянно совершенствуемая авторами
методика имеет специализированную направленность на следующие функции
шлихоминералогического анализа: научные - получение представлений о геологическом
строении и оказание помощи при геологическом картировании в специфических условиях
океана там, где коренные породы перекрыты рыхлым осадочным чехлом; прогнознопоисковые - определение рудных полей (которые фиксируются по ареалу распространения
металлоносности осадков) и содержания минералов индикаторов гидротермальной
деятельности в осадках. Таким образом., одним из наиболее эффективных методов
получения геологической информации при изучении срединно-океанических хребтов
является
шлихоминералогическая
съемка.
Оптимальная
система
заложениясетиопробования донных осадков в глубоководных условия рифтовых зон
возможна с применением ГИС-анализа строения поверхности дна. Выбор точек
опробования производится на основе расчета замкнутых литодинамических систем и
областей сноса и аккумуляции в их пределах. Минералогическая информативность
шлихов из донных осадков позволяет оперативно решать как научные, так и прогнознопоисковые задачи [Егоров И.В., Добрецова И.Г. Методические аспекты поисков
океанических сульфидных руд. //Горный журнал. -2012. -№3, с. 18-22.].
Геохимические методы поисков. А.А. Жильзова и Ю.В. Коржов приводят
результаты полевой геохимии, сопровождающей сейсморазведку в Когалымском районе,
выполненные по аномалиям концентраций мигрирующих в поверхностные отложения
ароматических углеводородов. Выявлено три перспективных участка, два из которых
подтверждены бурением. Проведенные исследования показывают перспективность новых
геохимических поисковых признаков на нефть и газ – повышенных концентраций в
приповерхностных отложениях ароматических углеводородов. Применяемые методы
экспрессны и геохимические исследования могут быть совмещены со сроками
сейсморазведочных исследований [Жильзова А.А., Коржов Ю.В. Геохимическое
прогнозирование залежей нефти по аномалиям ароматических углеводородов. //Разведка и
охрана недр. -2011. -№1, с. 18-20.].
В.Б. Чекваидзе и С.А. Миляев утверждают, что элементы семейства железа (Ni,
Co, Mn, V, Cr, Ti) проявляют двойственный характер поведения в рудах и околорудном
пространстве в пределах золоторудных месторождений. Кроме относительного обеднения
этими элементами рудоносных зон отмечалось их накопление в ближайших контактах.
Перечисленные элементы образуют на рудных уровнях так называемые зоны выноса, проявляющиеся в обеднении ими рудоносных зон относительно призальбандовых частей
вмещающих пород. Переотложение выносимых компонентов осуществляется на границах
зоны максимальных изменений по латерали, а также в надрудных пространствах – это относится к глубинным объектам. В близповерхностных субаэральных условиях на всем
вертикальном интервале развития оруденения и в надрудных пространствах проявляется
вынос сидерофильных элементов в отсутствие зон переотложения. Тесная связь геохимической и метасоматической зональности свидетельствует о главенствующей роли дорудных метасоматических изменений в процессах миграции сидерофильных элементов. Выявление двух стадий миграции сидерофильных элементов – дорудной и синрудной, в раз26
личной степени проявления на разнотипных объектах, дает объяснение противоречивости
поведения этих элементов в отношении их привноса – выноса. Отрицательные аномалии
сидерофильных элементов могут служить индикаторами рудолокализующих структур,
особенно в сочетании с положительными ореолами и сопутствующих элементов. В обстановке развития вулканогенных золотосеребряных месторождений отрицательные аномалии рассматриваемых элементов могут свидетельствовать о слепых рудных телах, скрытых на глубине. Положительные аномалии сидерофильных элементов, с одной стороны,
могут быть указателями близко расположенных (сотни метров) рудоносных зон метасоматитов в латеральных направлениях, с другой – свидетельствовать о возможном залегании
руд на глубине. Наличие вертикальной зональности в распределении элементов семейства
железа может быть использовано для определения относительного уровня эрозионного
среза рудных тел [Чекваидзе В.Б., Миляев С.А. Аномалии сидерофильных элементов на золоторудных месторождениях и их индикаторное значение. //Разведка и охрана недр. 2011.-№2, с. 3-7.].
Находкинское рудное поле находится к югу от г. Билибино (Чукотка) и включает в
себя медно-молибден-порфировые месторождения. Рудная минерализация на всех месторождениях связана с кварц-серицитовыми метасоматитами (филлизиты). Блеклые руды
детально были изучены на трех месторождениях (Малыш, Весенний, Прямой), где эти
минералы широко развиты. Е.В. Нагорная в результате исследования по составу блеклых
руд сделала предположение о критерии оценки уровня эрозионного среза меднопорфировых месторождений. На сильно эродированных объектах развит высокожелезистый теннантит, на среднеэродированных – как высокожелезистые, так и высокоцинкистые члены ряда теннантит – тетраэдрит, на слабоэродированных к ним добаляется голдфиллит. В пределах месторождений Находкинского рудного поля установлена эволюция
составов блеклых руд от теннантита к тетраэдриту, что вызвано снижением температуры
крислаллизации минералов [Нагорная Е.В. Эволюция химического состава блеклых руд
медно-молибден-порфировых месторождений Находкинского рудного поля. //Разведка и
охрана недр. -2011.-№8, с. 11-16.].
На основе большого фактического материала освещены геохимические
особенности распределения редких, благородных, щелочных, радиоактивных и других
примесных компонентов в нижне-среднеюрских терригенных рудовмещающих
отложениях колчеданных месторождений Восточного сегмента Большого Кавказа. На
примере Филизчайского колчеданно-полиметаллического месторождения Н.А. Новрузов
установил общие закономерности в характере распределения элементов в рудной залежи и
околорудном пространстве, являющиеся отражением общей геохимической зональности.
Уровни концентрации большинства компонентов зависят от литологического состава и
степени околорудного изменения пород, расположения последних в разрезе, близости
расположения контактирующей руды и ее минерального состава. Содержания элементов,
характерных для руд, во вмещающих породах во многом тесно связаны с их
концентрацией в самих залежах [Новрузов Н.А. Геохимические особенности терригенных
рудовмещающих отложений колчеданных месторождений Восточного Кавказа. //Литол.
и полез. ископаемые. -2011. -№5].
Металлические полезные ископаемые. Благородные металлы (Au, Ag,
Pt). Тополево-Хетачанская рудно-россыпная зона располагается в пределах северозападного фланга Олойской складчатой зоны (междуречье нижних течений Омолона и Б.
Анюя), представляющего собой вытянутый в северо-западном направлении блок,
ограниченный Больше-Анюйской и Курьячанской продольными и Элганжинской и
Омолонской поперечными зонами региональных глубинных разломов. С использованием
методики, основанной на изучении ранговых рядов месторождений, И.С. Литвиненко
провела оценка прогнозных ресурсов золота в россыпях Тополево-Хетачанской руднороссыпной зоны. Установлено, что перспективы Тополево-Хетачанской золотоносной
зоны на россыпное золото в настоящее время реализованы на 75-80%. В ее пределах
27
можно ожидать выявление еще 40-50 мелких и очень мелких россыпных месторождений с
общими запасами золота около 6.5-7.5 т. Основная масса известных в районе россыпных
месторождений сформировалась в результате разрушения золотосодержащих проявлений
молибден-медно-порфирового типа, пространственно и парагенетически связанных с
интрузиями егдэгкычского комплекса. Формирование россыпных месторождений региона
осуществлялось на протяжении длительного (с конца поднего мела) периода в несколько
этапов. Основной эрозионный срез коренных источников приходится на палеоценовый и
позднеолигоцен-миоценовый периоды и совпадает с эпохой планации рельефа.
Кратковременная активизация эрозионных процессов в новейший тектонический этап
(плиоцен-плейстоцен) привела к некоторому преобразованию аллювиально-остаточных
россыпей палеоцен-миоценового возраста. Это выразилось преимущественно в выносе
золота мелкой и тонкой размерности. Последовавшее вслед за этим поступление
огромного количества выветрелого материала со склонов в долины привело к смене
эрозионных процессов аккумулятивными с формированием горизонта субстративного
аллювия, который в дальнейшем был перекрыт аккумулятивными толщами плиоценплейстоценового возраста, несущими лишь слабую россыпную золотоносность. Таким
образом, прогнозируемые россыпные месторождения следует ожидать на юго-восточном
фланге зоны, здесь может быть выявлено около 30 россыпных месторождений золота.
Остальные 15-20 месторождений, вероятно, могут быть выявлены в пределах уже
известных узлов на северо-западном фланге зоны, а также в центральном Тополевском
узле [Литвиненко И.С. Оценка перспектив россыпной золотоносности ТополевоХетачанской рудно-россыпной зоны. //Разведка и охрана недр. -2011. -№3, с. 9-14.].
Основные геологические особенности месторождений золотокварц-сульфидных
руд, локализованных в разновозрастных вулканогенно-осадочных комплексах,
рассмотрены И.Л. Реутом на примере наиболее перспективных проявлений ВознесенскоПрисакмарской структурно-формационной зоны Южного Урала. В ней сосредоточены
многочисленные проявления рудного золота, относящиеся к различным геологопромышленным типам (золотокварцевому, золотокварц-сульфидному, золотосульфидному,
золотоносных кор выветривания). Геологическая позиция золотокварц-сульфидных руд,
локализованных в разновозрастных вулканогенно-осадочных комплексах ВознесенскоПрисакмарской структурно-формационной зоны определяется приуроченностью их к двум
основным литолого-стратиграфическим уровням: низам разреза ирендыкской свиты
среднего девона, сложенным разнообломочными вулканокластическими отложениями
преимущественно базальтового состава, и низам разреза залаирской свиты позднего
девона-раннего карбона, в составе которых преобладают мелко-тонкообломочные
отложения основного и смешанного составов. Породы отмеченных комплексов
геохимически специализированы на золото; в пределах месторождений интенсивно
преобразованы тектоническими и гидротермально-метасоматическими процессами.
Основные особенности строения золоторудных проявлений Вознесенско-Присакмарской
структурно-формационной зоны рассматриваются как критерии прогноза и поисков
золотокварц-сульфидных руд в близких отмеченным геологических условиях на Южном
Урале [Реут И.Л. Геологические особенности месторождений золотокварц-сульфидных
руд в вулканогенно-осадочных комплексах Южного Урала, критерии их прогноза и
поисков. //Разведка и охрана недр. -2011. -№3, с. 14-17.].
А.В. Мельников, В.Г. Моисеенко, В.А. Степанов и др. в результате исследований
установили, что Чагоянский рудно-россыпной узел является весьма перспективным на
золотое, серебряное и полиметаллическое оруденение. Прогнозные ресурсы узла по
интерпретации геохимических данных составляют: золото 320 т, серебро 950 т, сумма
свинца и цинка 580 тыс. т. Прогнозные ресурсы свинца, цинка и серебра сосредоточены в
Чагоянском золотополиметаллическом месторождении стратиформного типа. Золотое
оруденение кварцево-жильного типа вряд ли будет представлять значительный
промышленный интерес из-за низких содержаний золота в рудах и небольших размеров
золоторудных жил и прожилковых зон. Значительный интерес может представлять
28
оруденение джаспероидного типа благодаря значительным параметрам тел джаспероидов
и достаточно высокому содержанию золота в ряде рудопроявлений. Судя по геологоструктурной позиции золотого оруденения и составу руд этот тип аналогичен карлинскому,
или золотортутному, типу, широко известному своей перспективностью в мире.
Примерами могут служить месторождения Карлин, Белл, Гэтчелл (США), Воронцовское,
Куранах (Россия) и др. В Хабаровское крае находится отработанное небольшое ТасЮряхское месторождение карлинского типа [Мельников А.В.. Моисеенко В.Г., Степанов
В.А. и др. Перспективы Чагоянского рудно-россыпного узла Приамурской золоторудной
провинции. // Докл. РАН. - 2010.- №1, с. 434.].
Статья В.В. Масленникова посвящена минералогии золота в рудных фациях
колчеданных месторождений. Установлено, что в составе теллуридов и в самородном виде
оно концентрируется преимущественно в гидротермально-метасоматических рудных
фациях, донных гидротермальных фациях сульфидных труб и продуктах субмаринного
преобразования кластогенных сульфидных отложений. По мере нарастания в сульфидных
трубах «черных курильщиков» содержаний сфалерита, борнита, кварца и барита
халькопирит-теллуридные ассоциации сменяются золото-галенит-сфалеритовыми.
Пробность золота снижается «от черных курильщиков к серым» по мере уменьшения в
разрезе количества ультрамафитов и базальтов и нарастания роли кислых вулканитов
[Масленников В.В Золото в рудных фациях колчеданных месторождений. //Всероссийская
научно-практическая конференция «Уникальные геологические объекты Кольского
полуострова: Пирротиновое ущелье», Апатиты, 27-29 июня, 2011. -2011.].
Разработана типизация золотоносных осадочных формаций. Выделены группы молассовых, шельфовых, турбидитовых, флишоидных и аспидных золотоносных формаций,
формирующихся в определенных палеотектонических обстановках. М.М. Константинов
рассмотрел примеры золотоносных молассовых (угленосных и конгломератовых), турбидитовых и аспидных формаций, заключающих крупные месторождения золота [Константинов М.М. Золотоносные осадочные формации. //Руды и мет. -2011. -№2.].
А.Ф. Хазов, В.И. Силаев и В.Н. Филиппов приводят новые данные об аутигенной
минерализации в уральских золотоплатиновых речных россыпях, представленной золотыми пленками, пассивно нарастающими на обломочные золотины, и келифитовыми каймами, метасоматически их замещающими. Золотые пленки обладают губчатым микростроением, примесью к золоту в них выступают фазы смешанного Au-Pb состава, самородная медь, Au-содержащий галенит и впервые выявленные Au-Ag-Pb-Fe гидроксибромиды. Зональные келифитовые каймы сложены непрерывно варьирующими по составу
Au-Pb твердыми растворами замещения, образованными в результате ионного обмена золота свинцом на поверхности классических золотин и последующего диффузионного метасоматоза. При этом подавляющая часть самородно-металлических фаз приходится на
область, к которой приурочен минерал хунчунит [Хазов А.Ф., Силаев В.И., Филиппов В.Н.
Аутигенная минерализация в речных россыпях как природный научный феномен. //Изв.
Коми УрО РАН. - 2010.- №2.].
Предприняты лишь первые попытки прогнозирования крупных докембрийских и
мезо-кайнозойских золоторудных месторождений на востоке Сибирской платформы.
Предполагаемые коренные источники докембрийского возраста, приуроченные к выступам фундамента, возможно, могут являться аналогами крупных месторождений СевероАмериканской платформы типа Поркьюпайн и Керкленд-Лейк и др. Формирование месторождений мезо-кайнозойского возраста типа Крипл-Крик возможно в рифтовой зоне
Кемпендяйской дислокации, а типа Карлин (Куранах) в зоне сочленения Уринского антиклинория с северо-восточной частью Байкало-Патомского надвигового пояса. Безусловно,
проблема прогнозирования коренных источников на востоке Сибирской платформы требует дальнейшего детального изучения с привлечением геолого-структурных, геофизических и других методов анализа [Никофорова З.С Крупные золоторудные месторождения
где их искать?.//Новые горизонты в изучении процессов магмо- и рудообразования. Материалы Научной конференции, Москва, 8-11 нояб., 2010. ИГЕМ РАН. –2010.].
29
Черные металлы (Fe, Mn, Cr, Ti, V). А.А. Шарков утверждает, что
железомарганцевые проявления на Колпинской площади Окско-Цнинского вала относятся
к двум рудоносным формациям: сидеритовой, распространенной в юрских мелководных
отложениях, и железомарганцевой, приуроченной к предкелловейским корам
выветривания, широко распространенным на его западном крыле. Железомарганцевая
минерализация в юрских отложениях связана с сидеритами, в которых содержание
марганца достигает 8-10%. Эти сидеритовые образования служили источником для
формирования железомарганцевого оруденения в предкелловейских корах выветривания.
По условиям образования и характеру локализации железомарганцевые проявления на
Колпинской площади относятся к двум рудоносным формациям: сидеритовой,
распространной в юрских мелководных отложениях; железомарганцевой, приуроченной к
приконтактовой зоне кор выветривания с карбонатными породами клязьминского
горизонта. Железо-марганцевая минерализация в сидеритовой рудной формации обычно
проявляется очень слабо, не дает существенных концентраций марганца.
Железомарганцевое оруденение, локализованное в корах выветривания, относится к
гипергенному инфильтрационному генетическому типу. Рудные образования здесь имеют
четко выраженный наложенный характер, свидетельствующий об их формировании в
корах выветривания в процессе продолжительной многократной миграции компонентов в
растворенном состоянии из юрских отложений в рыхлые отложения кор выветривания.
Процесс формирования марганцевого оруденения в предкелловейских корах выветривания
представляет интерес для развития теории железомарганцевого рудообразования [Шарков
А.А. Марганценосность юрских отложений Окско-Цнинского вала. //Разведка и охрана
недр. - 2011.- №8, с. 16-25].
В мае 2010 г. Международным органом по морскому дну при ООН (МОМД ООН)
приняты правила поиска и разведки глубоководных полиметаллических сульфидов (ГПС)
в Международном районе океана. К середине 2011 г. в Мировом океане установлено 198
проявлений сульфидных скоплений, из которых 135 охарактеризованы с позиции
геохимии. Распространенность сульфидных объектов неравномерная. С.И. Андреев, В.Е.
Казакова и Л.Н. Романова рассматривают закономерности ГПС в Мировом океане, в
срединно-океанических хребтах и Западно-Тихоокеанской транзитали. В транзиталях ГПС
обычно приурочены к тыловым глубоководным желобам (поле Джейд) или формируются
на самих поднятиях островных дуг (поле Санрайз). Дается характеристика вещественного
состава глубоководных сульфидов: Cu, Zn, Pb – основных полезных компонентов; Au, Ag –
попутных металлов. Показана связь состава ГПС и масштаба их распространения с
геодинамикой развития различных звеньев срединного хребта океана. Производится
сравнительный анализ объектов ГПС, на основе которого оценивается правильность
определения мест скоплений полиметаллических сульфидов в пределах Российского
разведочного района в Северо-Атлантическом хребте [Андреев С.И., Казакова В.Е.,
Романова Л.Н. Сульфидные руды Мирового океана: распространение, состав, генезис,
перспективы освоения. //Горный журнал . -2012. -№3, с. 7-17.].
Кулешов В.Н. на основе имеющихся литературных данных и собственных исследований установил основные закономерности образования марганцевых пород и руд. В
его работе приведена генетическая классификация основных месторождений марганца (с
их модельными примерами): осадочно-диагенетические (Никопольское, БольшеТокмакское; Украина); (вулканогенно)гидротермально-осадочные (месторождения Атасуйского р-на, Казахстан; Примагнитогорского прогиба, Ю.Урал); эпигенетические (катагенетические) (месторождения МРП Калахари, ЮАР; Усинское, Кузнецкий Алатау) и гипергеннные: остаточные, инфильтрационные, заполнения карстовых полостей, пизолитовые (месторождения Индии, Бразилии, ЮАР, Габона, Австралии). Делается заключение,
что: 1) все первичные марганцевые породы и руды известных месторождений имеют исходное гидротермально- и диагенетически-осадочное происхождение; образованы в морских условиях; 2) концентрация марганца до размеров месторождения происходит на
30
постседиментационных стадиях преобразования исходного марганецсодержащего осадка
и марганцевой породы: диагенетической, катагенетической и в условиях гипергенеза; 3)
общей закономерностью образования карбонатов марганца в условиях диагенеза является
непременное участие в этом процессе изотопно-легкой углекислоты, образованной в результате деструкции органического вещества; 4) участие органического углерода в марганцевом рудогенезе отмечается уже с ранних этапов накопления марганца в осадочных
бассейнах глубокого докембрия не позднее конца археяначала раннего протерозоя [Кулешов В.Н. Месторождения марганца. Генетические модели марганцевого рудогененза.
//Литол. и полез. ископаемые. -2011. -№5.].
Б.Н. Шашорин, Н.Л. Рахманов, Е.В. Железова и др. проанализировали условия
локализации промышленных рудных концентраций на рудопрявлении вольфрама
Гетканчикское. По мнению авторов, тектоника (структура земной коры, история ее
становления и развития) во многом определяет закономерности пространственного
размещения и условия локализации эндогенных рудных объектов в складчатых областях и
на щитах. Для Становой области, в пределах которой в истории формирования структуры
земной коры выделяют три главных этапа – архейский, раннепротерозойский и
мезозойский, тектоника является одним из ведущих факторов рудоконтроля (в том числе и
для вольфрамовых руд). Гетканчикское рудопроявление вольфрама расположено в
Тындинском районе Амурской обл. Шеелитовые руды сосредоточены главным образом в
участках скарнирования и окварцевания карбонатных и терригенных пород джелтулакской
серии, в экзо- и эндоконтактовых частях массива гранитов тукурингрского интрузивного
комплекса. Мощность тел скарнирования и прожилкового окварцевания горных пород –
первые десятки метров, протяженность – до 2,5 км и более. На рудном объекте
Гетканчикский по результатам полевых исследований устанавливается интерферентная
складчатость, обусловленная наложением субгоризонтальных складок продольного
северо-восточного сжатия. За счет увеличения интенсивности дислокационных
преобразований пород и связанных с этим процессов перераспределения рудного вещества
в узлах интерференции (наложения) складок различной генерации происходит
концентрация богатого вольфрамового оруденения в узловых точках (локальных
структурно-тектонических обстановках). Распределение рудных концентраций в
тектонических зонах становится неравномерным. Данными явлениями, вероятно, и
обусловлено чередование высоко- и низкопродуктивных рудных концентраций. Это
отчетливо видно по характеру распределения метропроцентов и средневзвешенных
содержаний WO3 при морфоструктурном и тектонодинамическом анализах Гетканчикской
рудоносной структуры [Шашорин Б.Н., Рахманов Н.Л., Железова Е.В. и др. Структурнотектонический контроль и условия локализации промышленных рудных концентраций на
проявлении вольфрама Гетканчикское. //Разведка и охрана недр. -2011. -№11, с. 11-16.].
Цветные металлы (Cu, Pb, Zn, Ni, Co, Sn, W, Mo, Hg, Sb, Bi, As – тяжелые, Al,
Mg - легкие). В.С. Гробман рассматривает титан-циркониевые россыпи Ставрополья, которые по возрасту и минеральному составу идентичны промышленным сарматским россыпям Приднестровья и имеют с ними единый коренной источник - Украинский кристаллический щит. Продукты размыва его древней коры выветривания в виде тонкодисперсных коллоидных систем без помех транспортировались (попутно отсеиваясь) морскими
течениями через Западное Предкавказье к перемычке между Палеочерноморским и Палеокаспийским бассейнами, каковым явился Ставропольский свод. На его восточном платообразном склоне в унаследованных от фундамента тектонических впадинах сформировались прибрежно-морские и лагунные титан-циркониевые россыпи. Такое сочетание
условий на всех стадиях россыпеобразования обеспечило Ставропольскому россыпному
району максимальную перспективность среди титан-циркониевых россыпей Предкавказья
[Гробман В.С. Некоторые геолого-минерагенические проблемы образования Ставропольского титан-циркониевого россыпного района. //Разведка и охрана недр. -2011. -№1, с. 2025.].
31
В пределах Сорского Cu-Mo-порфирового месторождения выделяются
плутоногенный, порфировый (рудоносный) и дайковый комплексы, формировавшиеся от
ордовика до девона соответственно на коллизионном, постколлизионном и рифтогенном
этапах развития региона. Магматизм месторождения проявился синхронно с
внутриплитным, широко распространенным в пределах Кузнецкого Алатау и
инициированным Алтае-Саянским мантийным плюмом. По структурному положению и
геохимическим характеристикам дайковый комплекс месторождения сопоставляется с
внутриплитными образованиями прилегающих районов. Становлению дайкового
комплекса предшествовало развитие Сорской рудно-магматической системы, включающей
близкие по геохимическим характеристикам и металлогенической специализации
плутоногенный и порфировый комплексы. Согласно моделям взаимосвязи мантийных
плюмов и рудно-магматических систем, развитие плутоногенного и порфирового
комплексов Сорского месторождения соответствует этапу теплового воздействия плюма на
литосферу, вызывающего ее плавление и как следствие проявление известково-щелочного
магматизма. При перестройке геодинамического режима от коллизионного и
постколлизионного к рифтогенному создавались условия для продвижения на верхние
горизонты плюмовых расплавов, принимавших участие в формировании внутриплитных
образований, в частности, дайкового комплекса Сорского месторождения [Берзина А.П.,
Берзина А.Н., Гимон В.О. Сорское Cu-Mo-порфировое месторождение (Кузнецкий
Алатау): магматизм, влияние мантийного плюма на развитие рудно-магматической
системы. //Геол. и геофиз. - 2011.- №12, с. 52.].
А.А. Павлова отмечает, что в последнее время возрастает интерес к цинковым
хромшпинелидам Приполярного Урала и Тимана. Одни исследователи считают, что
цинковые хромшпинелиды могут быть использованы как минералы-индикаторы при
поисках коренных алмазов наподобие «пироповой дорожки». Другие утверждают, что
сами по себе цинковые хромшпинелиды не являются прямым признаком алмазоносности.
Происходит
эпигенетическое
оцинкование
бесцинковых
хромшпинелидов
в
гидротермально-метасоматических или гидрогенных условиях, при этом было отмечено,
что цинксодержащие хромшпинелиды встречаются внутри кимберлитовых алмазов и
природа оцинкования им пока неизвестна. Первая находка акцессорных цинковых
хромшпинелидов обнаружена на небольшой территории в осадочно-терригенных породах
нижнехобеинской свиты на участке Палеодолинный северо-восточного контакта
гранитного массива Мань-Хамбо Приполярного Урала. Эти хромшпинелиды встречены в
слюдистом
фукситовом
цементе
совместно
с
редкоземельно-уран-ториевой
минерализацией, представленной цирконом, рутилом, ортитом, торитом, брокитом.
Цинкосодержащие хромшпинелиды представляют собой черные и коричневые зерна
неправильной округлой формы, реже слабо окатанной, в очень тонких чередующихся
прослоях слюдистого состава. В хромшпинелидах не обнаружен магний, доля титана мала.
Это говорит о том, что породы, вмещающие хромшпинелиды, не относятся к глубинным
формациям. Предполагается, что источником цинковых хромшпинелидов являются
магматические породы-дайки хобеизского метагабброидного комплекса, состоящие из
крупного непереработанного ксенолита метаморфизованных интрузий габброамфиболитов и габбро. Эта дайка была изучена только с поверхности, и о ее детальном
строении и составе мало данных. Сделан вывод о россыпном характере данных минералов
в породах осадочно-терригенной толщи и о развитии последующих гидротермальнометасоматических процессов, при которых происходило перераспределение элементов
[Павлова А.А. Цинковые хромшпинелиды в осадочно-терригенных породах участка
Палеодолинный гранитного массива Мань-Хамбо. //Разведка и охрана недр. -2011. -№1, с.
25-28].
Неметаллические полезные ископаемые. О нефритовых проявлениях на
Урале известно очень немного. (Нефрит высоко ценится китайцами, которые называют его
«камнем жизни», он является их национальным камнем. Нефрит всегда был материалом,
32
который в Китае ценился выше золота и серебра). Все предпринятые в 1990-2000 годах
попытки поиска нефрита на Урале оказались неудачными. Методы поиска, которые
широко используются в Сибири, на Урале оказались неэффективными. В 2003 г. в ходе
проведения И.Е. Архиреевым, В.В. Масленниковым, Е.П. Макагоновым и Л.Я.
Кабановой в окрестностях г. Миасс (Челябинская область) учебной практики, в одном из
серпентинитовых массивов зоны Главного Уральского глубинного разлома открыто 35
нефритовых тел различного размера и качества. Результатом работ стал выделенный
участок Академический (потенциальное месторождение) с двумя крупными рудными
(нефритоносными) полями – Студенческим и Факультетским. Было установлено, что
перспективная нефритоносная полоса прослеживается с севера на юг от г. Карабаш через
Миасс до г. Учалы. В результате проведенных исследований установлено, что нефритовые
проявления локализованы в пределах серпентинизированных участков ультраосновных
массивов, приуроченных к зонам глубинных разломов, и тяготеют к местам пересечения
этих разломов. Разломы фиксируются субвулканическими и интрузивными телами. Зоны
контактов ультрамафитов и субвулканических алюмосиликатных пород везде
тектонизированы и маркируются разрывными нарушениями. В контактовых зонах
проявлен комплекс гидротермальных и метасоматических изменений (родингитизация,
амфиболизация, оталькование, цоизитизация). Контрастность химизма контактирующих
пород
и
существенно
магнезиальный
состав
вмещающих
ультрамафитов,
обусловливающие повышенные содержания в метасоматических растворах кальция,
алюминия, щелочей и ряда других элементов, являются главной причиной широкого
развития контактово-метасоматических процессов в ультрамафитах. Положение
нефритовых тел в зонах интенсивной метасоматической проработки, их небольшая
мощность, линзовидная форма, наличие метасоматической зональности и ассоциация
разнотемпературных минералов свидетельствуют о многостадийности процесса
формирования и преобразования нефрита. Проявление пострудных тектонических
нарушений приводит к снижению качества нефрита. Наличие многочисленных
проявлений нефрита в массивах ультрамафитов Учалинско-Миасского района, позволяет
положительно оценивать его перспективы на обнаружение новых месторождений
нефрита, в том числе высокосортным ювелирным сырьем [Архиреев И.Е., Масленников
В.В., Макагонов Е.П., Кабанова Л.Я. Южно-Уральская нефритоносная провинция.
//Разведка и охрана недр. -2011. -№3, с. 17-22.].
Н.Н. Зинчук приводит характеристику составленных типовых моделей алмазоносных кимберлитовых трубок Сибирской, Восточно-Европейской и Африканской платформ.
В кимберлитовых алмазоносных диатремах Сибирской платформы выделяются (снизу
вверх): а) корневая часть - подводящий канал в виде дайкового тела; б) вулканический
(вертикальный) канал; в) раструб (воронкообразное расширение), венчающийся в неэродированных аппаратах кольцевым валом. Каждая из этих частей сложена породами, имеющими определенные вещественные и текстурно-структурные особенности. Существующие закономерности в смене пород создают своеобразную вертикальную зональность коренных месторождений алмазов. Кимберлитовые трубки на Восточно-Европейской платфоме характеризуются многими специфическими свойствами, отличающими их от классических кимберлитов Сибирской и Африканской платформ. Среди отличий можно отметить обогащенность основной массы сапонитом, что связано с обогащенностью кварцем
как вмещающих трубки пород, так и самих кимберлитов. Химический состав кимберлитов
африканского региона может быть эталоном, поскольку от них получила название сама
порода [Зинчук Н.Н. Особенности использования типовых моделей кимберлитовых трубок при поисках алмазв. //Вестн. ВГУ. Сер. Геология. -2011. -№1.].
А.Я. Рыбальченко, Т.М. Рыбальченко и В.И. Силаев рассмотрели актуальную
проблему генезиса алмазных месторождений Урало-Тиманской провинции, ошибочно
трактовавшуюся в течение длительного времени в рамках модели россыпеобразования и
«промежуточных коллекторов». Показано, что многие геологические, петрографические и
минералого-геохимические свойства алмазных месторождений уральского типа свиде33
тельствуют об их первичности и принадлежности к туффизитовым фациям мантийных
кимберлит-лампроитов [Рыбальченко А.Я., Рыбальченко Т.М., Силаев В.И. Теоретические
основы прогнозирования и поисков коренных месторождений алмазов туффизитового
типа. //Изв. Коми УрО РАН. - 2011.- №1.].
Одним из богатейших месторождений Алтае-Саянской бериллиеносной провинции
является Снежное фенакит-берилловое. Оно пространственно ассоциирует с щелочными
гранитами огнитского комплекса и расположено в его апикальной части. Изучен редкоэлементный состав огнитских щелочных гранитов, бериллиевых и Nb-Ta-руд месторождения. По полученным Rb-Sr-изотопным данным, возраст бериллиевого оруденения на
месторождении Снежное 305 млн. лет. Полученный возраст согласуется со временем образования многочисленных массивов редкометальных щелочных гранитоидов в Восточном Саяне и в Восточной Туве. Область распространения этих гранитоидов выделена как
позднепалеозойская Восточно-Саянская редкометальная щелочногранитная металлогеническая зона, специализированная на Nb, Ta, Be, Li, Zr, Th, REE оруденение. ВосточноСаянская зона возникла в периферической части Баргузинской магматической провинции
и по составу магматических ассоциаций и металлогенической специализации подобна
другим периферическим зонам этой провинции. Образование Баргузинской магматической провинции и Восточно-Саянской металлогенической зоны связывается с формированием мантийного плюма в конце карбонаначале перми [Ярмолюк В.В., Лыхин Д.А., Шурига Т.Н. и др.. Возраст, состав пород, руд и геологическое положение бериллиевого месторождения Снежное: к обоснованию позднепалеозойской восточно-саянской редкометальной зоны (Россия). //Геол. руд. месторожд. -2011 .-№5, с.53.].
С.Ю. Буравлева, В.А. Пахомова, Ю.А. Шабанова и др. связывают приуроченность корундовой минерализации к пегматитовым жилам гранитного состава, секущим
карбонатные породы, что открывает дальнейшие перспективы на нахождение аналогичных корундовых проявлений в пределах Малого Хингана района широкого развития пегматитовых жил, карбонатных пород и продуктов их метаморфизма [Буравлева С.Ю., Пахомова В.А., Шабанова Ю.А. и др. Петрогенезис корунда месторождения Сутара (Еврейская автономная область. //Строение литосферы и геодинамика. Материалы 24 Всероссийской молодежной конференции, Иркутск, 19-24 апр., 2011.ИЗК СО РАН. –2011.].
Для восстановления экономики Южной Осетии немаловажную роль, как
утверждают В.А. Антонов и Е.В. Беляев, играет освоение месторождений нерудных
полезных ископаемых, освоение которых не сопряжено с крупными финансовыми
вливаниями и не требует глубокой технологической переработки добываемого сырья. Их
добыча производится преимущественно открытым карьерным способом. Авторами дана
характеристика основных видов твердых нерудных полезных ископаемых Республики
Южная Осетия. Показана их доля в общем балансе запасов республики и по
административным районам. Предложены основные направления освоения и развития
минерально-сырьевой базы, включающей около 80 месторождений и проявлений горнотехнического (барит, глины огнеупорные, пьезооптическое сырье, тальк, серпентинит),
нерудного металлургического (пески формовочные, кислотоупорные материалы) и
минерально-строительного (гипс, карбонатные породы для производства строительной
извести, облицовочные камни, кирпично-черепичное сырье, песчано-гравийные
материалы, строительные бутовые и стеновые - пильные камни, вулканический шлак)
сырья [Антонов В.А., Беляев Е.В. Минерально-сырьевой потенциал нерудных полезных
ископаемых и перспективы его использования для развития экономики Южной Осетии.
//Разведка и охрана недр. -2011. -№1, с. 28-34.].
Потребность в неметаллических полезных ископаемых в России традиционно
велика. Особое место среди них занимают минеральные наполнители – добавки к
некоторому исходному материалу для получения изделий улучшенного качества или с
заданными физико-механическими и другими свойствами. Наибольший объем
наполнителей использует строительная промышленность – в виде дробленого камня и
песка для производства бетона, асфальтобетона и в виде песка и крошки,
34
диспергированной и сыпучей массы для изготовления разнообразных декоративных,
кровельных и других металлов. В.А. Михайлов и В.З. Фукс охарактеризовали
геологическое
строение
Шайдомского месторождения
строительного
камня,
технологические свойства и запасы сырья, экономическую эффективность его освоения.
Район Шайдомского месторождения располагается в области сочленения трех
разновозрастных тектонических сооружений, выполненных структурно-вещественными
комплексами, которые формировались в различных геодинамических условиях и
отличаются составом, структурными особенностями. По результатам поисковых работ
выделено четыре участка - Амфиболитовый, Микросланцевый, Доломитовый и
Кварцевый. Каждый из них характеризуется различным геологическим строением и
составом горных пород и, как следствие, - разновидностями камня, пригодного для
различного применения, что придает месторождению качество комплексного объекта
строительных полезных ископаемых. Освоение Шайдомского месторождения и создание
на его базе предприятий по изготовлению готового продукта может послужить основой
для появления в Республике Карелия отрасли производства природных наполнителей
[Михайлов В.А.,Фукс В.З. Шайдомское комплексное месторождение строительного
камня в Карелии. //Разведка и охрана недр. -2011.-№2, с. 15-21.].
Проведенные в последние годы исследования, направленные на изучение бороносности отложений соляных структур российской части Северного Прикаспия, дали возможность выявить благоприятные предпосылки в отношении поисков месторождений галогенных боратов на территории Астраханской обл., на боропроявлении Баскунчак. В ходе проведенных исследований Ф.А. Закирова, Н.А. Фролова, А.Е. Волков и др. установили новые прямые и косвенные признаки наличия бороносности в породах гипсовой
шляпы в пределах перспективных площадей, которые позволяют прогнозировать развитие
на боропроявлении Баскунчак залежей элювиальных боратов индерского типа. По результатам проведенных ФГУП «ЦНИИгеолнеруд» прогнозно-ревизионных работ прогнозные
ресурсы элювиальных боратов Северного гипсового поля соляно-купольной структуры
Баскунчак апробированы по категории Р2. В породах гипсовой шляпы этой структуры бораты по своим параметрам (протяженность рудных тел, мощность, глубина залегания, вещественный состав и технологические свойства) могут быть приравнены к элювиальным
боратам Индерского месторождения (Казахстан). Соляной купол Баскунчак общей площадью около 600 кв. км расположен в западной части Прикаспийской впадины, в пределах Ахтубинского админостративного района Астраханской обл. В его центральной части
находится соляное оз. Баскунчак, с которым связано крупное разрабатываемое месторождение поваренной соли. В тектоническом отношении рассматриваемый объект представляет собой крупный соляно-купольный массив прорванного типа, обрамленный межкупольными депрессиями. Отдельные выступы массива сложены дислоцированными палеозойскими и мезозойскими породами [Закирова Ф.А., Фролова Н.А., Волков А.Е. и др. Перспективы поисков галогенных боратов на структуре Баскунчак Северного Прикаспия.
//Разведка и охрана недр. -2011. -№2, с. 15-21.].
В Калининградской области РФ расположен уникальный янтареносный район
(Приморский) с суперкрупными месторождениями высокосортного янтаря сукцинита. В
районе следует выделять объекты двух типов по обрамлению Самбийского полуострова в
Южной Прибалтике: погребенные эоценовые россыпи, расположенные ниже уровня моря
на мелководной акватории; донные скопления, локализованные в прибрежной зоне на
поверхности маломощного чехла голоценовых – современных донных осадков, а также в
районе северного фланга Куршской косы. А.Н. Смирновым, О.Р. Мироновой и С.М.
Исаченко рассмотрены установленные и прогнозируемые типы подводных
месторождений янтаря в обрамлении Самбийского полуострова. Образование
современных подводных россыпей янтаря возможно на глубинах моря более 20 м, т. е. на
границе зоны активного влияния волн на морское дно; вмещающие янтарь осадки,
вероятно, должны быть представлены мелко- и тонкозернистыми песками (участки
предполагаемого гидравлического накопления янтаря); естественными ловушками янтаря
35
являются площади развития расчлененного микрорельефа дна в районах выхода на
поверхность дна коренных пород и морены; на морском дне возможно нахождение
реликтовых скоплений янтаря, связанных с древними береговыми линиями Литоринового
моря. Показаны горно-геологические условия, возможные перспективы отработки,
предварительно оценена промышленная значимость месторождений янтаря [Смирнов
А.Н., Миронова О.Р., Исаченко С.М. и др. Подводные россыпи янтаря Калининградского
сектора Прибалтики как потенциальный объект отработки. //Горный журнал. -2012. №3, с. 61-65.].
2.2. Нефть и газ
Общие вопросы. В ФГУП «ВНИГРИ» (Прищепа О.М., Григоренко Ю.Н.,
Яшенкова Л.К.) рассматриваются ближайшие и дальнейшие перспективы нефтедобычи в
нафтидных бассейнах Восточной Сибири, суши и акваторий Дальнего Востока России. До
2030 г. главными центрами наращивания нефтедобычи будут развивающиеся районы.
Определены основные направления региональных и поисковых работ на перспективу.
Россия является крупнейшим в мире производителем и экспортером нефти, обеспечивая около 12% мировой добычи. В 2010 г. добыча нефти в России составила более 500
млн. т, а экспорт превысил 246 млн. т. Разведанная сырьевая база нефти обеспечивает современный высокий уровень добычи и является основой ее дальнейшего наращивания.
Высокие темпы развития нефтяной отрасли определены «Энергетической стратегией России на период до 2030 г.» (ЭС-2030), в которой предусмотрена добыча нефти и газового конденсата по Восточной Сибири и Дальнему Востоку на уровне 110 млн. т в год в
2030 г. Еще более оптимистичные цифры озвучены в широко известных прогнозах ИПНГ
РАН, где добыча нефти по Восточной Сибири и Дальнему Востоку с учетом шельфа Сахалина оценена в 130 млн. т в 2020 г. и в 165 млн. т - в 2030 г.
В недавно утвержденном стратегическом документе «Генеральная схема развития
нефтяной отрасли до 2020 года» приведены три основных сценария добычи нефти с уровнями от 480 до 546 млн. т по России в целом в 2030 г., значительная добыча в Сибирском
ФО - от 65,3 до 75 млн. т в 2030 г., а также добыча по Дальневосточному ФО от 1-1,8 до
17,6 млн. т (без учета Сахалинского шельфа). Суммарная добыча нефти в Сибирском и
Дальневосточном федеральных округах по (низкому и высокому) вариантам запланирована на уровнях от 45,8 до 78,8 млн. т в 2020 г. и от 77, 1 до 92,6 млн. т в 2030 г.
при условии эффективной доразведки геологических запасов нефти в регионе.
В 2009-2010 гг. на восточные регионы России пришелся наибольший прирост добычи нефти, которая достигла 36,3 и 43,0 млн. т с учетом добычи на Ванкорском месторождении.
В течение 2010-2030 гг. соответственно своему потенциалу роль рассматриваемых
регионов в добыче будет существенно меняться. Сибирский ФО к 2030 г. станет вторым
по объему добычи нефти после явного лидера - Уральского ФО. В настоящее время он занимает 4-е место после Уральского, Приволжского и Северо-Западного округов. Дальневосточный ФО (без шельфа Сахалина) поднимается с седьмого на шестое место.
Возможности разведанной сырьевой базы страны в целом уже определились и совершенно очевидно, что дальнейшее развитие нефтегазовой промышленности будет зависеть от успешного освоения новых сырьевых баз и центров нефтегазодобычи. Эти центры
нефтегазодобычи должны быть созданы, в первую очередь, в Ямало-Ненецком АО Западной Сибири, в Восточной Сибири с Республикой Саха (Якутия), в северной части ТиманоПечорской провинции (Ненецкий АО), в акваториях Баренцева (Печорского), Карского,
Охотского морей. В совокупности сырьевой углеводородный потенциал территорий и акваторий Востока России, включая извлекаемые запасы и ресурсы всех категорий, составляет порядка 36 млрд. т нефти и 124 трлн. м3 газа.
36
В нефтегеологическом отношении Восток России включает пять нефтегазоносных
провинций и несколько крупных нефтегазоносных областей самостоятельного значения. В
качестве провинций в него включаются Притихоокеанская, Охотская, ВосточноАрктическая, Лено-Тунгусская, Хатангско-Вилюйская НГП. К нефтегазоносным областям
вне провинций отнесены Лаптевская, Южно-Чукотская, Усть-Индигирская, АнадыроНаваринская, Момо-Зырянская и ряд мелких впадин континентальной части Дальнего Востока. В пределах административных границ Красноярского края к территории Восточной
Сибири отнесен и Большехетский (Ванкорский) район, в нефтегазоносном плане принадлежащий к Западно-Сибирской НГП.
Общая площадь перспективных земель названных нефтегеологических элементов,
охватывающих значительные территории и акватории России составляет немногим более
4 млн. км2. Начальные суммарные геологические ресурсы нефти в соответствии с количественной оценкой НСР по состоянию на 01.01.2002 г. оценены в более чем 72 млрд. т.
Исходя из геологических и физико-географических условий их размещения
обособляются три природно-ресурсных блока: собственно Восточно-Сибирский с ресурсами нефти 38,2 млрд. т, блок северо-восточных акваторий - 20 млрд. т и ОхотскоБеринговский блок, включающий наряду с перспективными шельфами территории о-ва
Сахалин, п-ова Камчатка, Хатырского и Анадырского НГБ с ресурсами нефти 14 млрд. т.
При этом возможности добычи в северо-восточных акваториях при учете сложной ледовой обстановки могут существенно сократиться.
В соответствии с утвержденной Правительством РФ Генеральной схемой развития
нефтяной отрасли главными районами прироста запасов нефти определены ЗападноСибирская, Лено-Тунгусская, Волго-Уральская и Тимано-Печорская НГП. При этом сам
прирост запасов в базовом варианте Генсхемы запланирован в Сибирском ФО на уровне
2,32 млрд. т (за весь период 2010-2030 гг.), а в Дальневосточном ФО в 0,22 млрд. т. В
ближайшие 10 лет прирост запасов нефти составит 1,1 и 0,1 млрд. т соответственно. Для
получения такого прироста запасов нефти предполагается в Сибирском округе 3,9 млн. м
глубокого бурения, а в Дальневосточном - 2,26 млн. м. Последние цифры свидетельствуют
об использовании оценок эффективности поисково-разведочного бурения на уровне 560
т/м в Сибирском округе и менее 100 т/м в Дальневосточном, что в первом случае соответствует средним показателям по России в последние годы (при очень небольшом объеме
глубокого бурения), а во втором - соответствует эффективности по ДФО без учета Якутии. Приведенные показатели инициируют некоторые вопросы, в том числе: если эффективность ГРР низкая и существенный прирост запасов не планируется, почему необходимо размещать объемы бурения в ДФО, а не в Западной Сибири или Тимано-Печорской
провинции?
Одним из принципиальных вопросов, позволяющих судить о возможных уровнях
добычи нефти, является состояние и изученность запасов нефти в регионе, а также оценка
сырьевой базы региона в целом. Последняя позволяет с учетом изученности оценить возможную эффективность геологоразведочных работ и с учетом физических и стоимостных
объемов оценить темпы прироста запасов, которые, в свою очередь, позволят нарастить
разведанную базу запасов нефти, вовлекаемую в освоение.
Состояние запасов нефти по Восточной Сибири свидетельствует о необходимости
проведения большого объема доразведки на уже выявленных месторождениях и неподготовленности сырьевой базы к освоению на большинстве из них (соотношение промышленных категорий С1 и предварительно оцененных С2 близко 1:1). При этом собственно в
зоне ВСТО объем запасов нефти кат. С1 оценивается в 680 млн. т и кат. С2 в 860 млн. т,
что естественно требует также концентрации ГРР для ввода их в освоение.
Результаты геологоразведочных работ в зоне ВСТО в существенной мере свидетельствуют об отставании темпов подготовки новых запасов нефти, позволяющих надеяться на существенное увеличение в ближайшие годы запасов вовлеченных в освоение в
дополнение к уже разведанным.
37
Прогноз добычи нефти на базе уже известных месторождений с учетом оценки
подтверждаемости запасов кат. С2, а также соответствующий достигнутым максимальным
в последние годы темпам подготовки новых запасов, увеличенным вдвое, выполненный
во ВНИГРИ в 2009 г. по Восточной Сибири (без учета Ванкорской группы), гораздо более
умеренный, чем во всех вышеуказанных документах, включая Генеральную схему: к 2020
г. 30-32 млн. т, а к 2030 г. - до 35 млн. т. При этом объемы геологоразведочных работ,
обеспечивающие подготовку необходимой сырьевой базы нефти в Восточной Сибири для
достижения обозначенных целевых ориентиров добычи, должны быть увеличены на порядок.
На севере Красноярского края в настоящее время введено в разработку Ванкорское
месторождение. НК Роснефть считает возможным довести годовую добычу до 25 млн.
т/год. Наращивание добычи можно связывать с Тагульским, Сузунским и Лодочным месторождениями. Первые два ТНК-ВР планирует ввести в разработку в 2012-2013 гг. Максимальная добыча по ним планируется на уровне 8-9 млн. т/год.
Таким образом, при оценке на базе уже разведанных запасов нефти пока на севере
Красноярского края наиболее вероятные уровни добычи нефти: 2010 г. -11 млн. т, 2015 г. 25 млн. т, 2020 г. - 22-25 млн. т, 2025 г. - 20 млн. т. Новые открытия, безусловно, могут
оказать существенное влияние на объемы добычи после 2025 г., но скорее речь пойдет о
поддержании добычи на уровне 20-25 млн. т.
При вышеуказанных посылках следует, что даже при благоприятных обстоятельствах на базе уже разведанных месторождений добыча нефти по Восточной Сибири, даже
с учетом Ванкорской группы месторождений, не превысит в продолжительный период 50
млн. т, а для достижения добычи 80 млн. т нефти в год потребуется уже в ближайшие 5-10
лет нарастить темпы ГРР на порядок (механизм такого наращивания абсолютно не ясен) и
подготовить к 2020 г. новую сырьевую базу нефти, сопоставимую с разведанной.
Прирост запасов в восточных областях России может быть получен в районах двух
категорий: в развивающихся и перспективных. К первым можно отнести АнадырскоНаваринский, Северо-Сахалинский, Непско-Ботуобинский, Байкитско-Катанский и Большехетский районы. В первых из них основным содержанием работ является подтверждение и оценка ранее намеченных и выделение новых зон накопления жидких УВ, а также
поиски, разведка и освоение месторождений. Общее число открытых в регионе месторождений с существенными запасами нефти достигает 68 единиц, и все они концентрируются
в развивающихся районах.
В перспективных районах, где цикл геологоразведки начинается с региональных
работ, важнейшее значение имеет их ориентация на базовые перспективные объекты.
Необходимо геологическое доизучение северных территорий Восточной Сибири с целью
оценки нефтяного потенциала венд-кембрийских и позднепалеозойских отложений и поисков нефтяных месторождений в структурах Лено-Анабарского, Енисей-Хатангского
прогибов, Анабаро-Хатангской седловины и т.д.
Следует провести оконтуривание, ресурсную оценку и детализацию предполагаемых зон и мегазон нефтегазонакопления - Байкитско-Собинской, Западно-Якутской, Тынетской, Хантайской, Алдано-Майской и др. Необходимо изучение пояса кембрийских
биогермных построек, рассекающих Сибирскую платформу с юго-востока на северозапад, а затем суб-меридионально простирающегося вдоль ее западного края на юг. Обязательным представляется изучение бортовых зон крупнейших синеклиз региона.
На Дальнем Востоке России по своему значению выделяется задача изучения
нефтегазоносности кремнистых толщ на шельфах Сахалина и Камчатки и палеоценэоценовых формаций в приморских прогибах островодужной окраины, а также шельфовых районов Камчатки и Хатырского НРБ.
Чрезвычайно важное значение имеют поиски крупнейших месторождений нефти в
Восточной Сибири - в Непско-Ботуобинской, Байкитско-Катангской НГО и Большехетском районе уже открыты 8 крупных месторождений с существенным содержанием
нефтяных УВ. Три крупных месторождения - Чайво, Аркутун-Дагинское и Пильтун38
Астохское установлены и на шельфе Северного Сахалина, где перспективы дальнейших
открытий крупных скоплений УВ более сложны.
Прогноз крупных и гигантских скоплений жидких УВ в недрах восточных территорий и акваторий России указывает на возможность открытия еще до 10 месторождений.
Половина из них прогнозируется в районах с высокой концентрацией УВ Восточной Сибири - в Непско-Ботуобинской и Байкитско-Катангской НГО. Как минимум одно месторождение прогнозируется в кайнозойском дельтовом комплексе рифтового бассейна моря
Лаптевых. Два месторождения, возможное присутствие которых обосновывается недавним открытием в американских водах газоконденсатного месторождения Бургер и высокой ресурсной оценкой недр, предполагаются в Восточно-Сибирском и Чукотском морях.
Ожидается, что целенаправленное проведение региональных и регионально-зональных
геологоразведочных работ при методическом обеспечении и научном сопровождении ведущих отраслевых организаций в соответствующих объемах сможет обеспечить необходимый прирост запасов и поисковый задел в восточных провинциях и областях России
для реализации стратегических задач государства.
Важнейшим ближайшим шагом по созданию плацдарма для разворота геологоразведочных работ является актуализация «Программы геологического изучения и предоставления в пользование недр....» в соответствии с реальными результатами ГРР и парадигмой низкого инвестиционного интереса к новым и удаленным участкам. Для каждого
из указанных направлений ГРР следует разработать целевую программу с конкретными
задачами, объемами и сроками и распределением роли государства и недропользователей,
а также механизмов финансирования [Прищепа О.М., Григоренко Ю.Н., Яшенкова Л.К.
Перспективы развития нефтедобычи на Востоке России. //Разведка и охрана недр. -2011.
-№ 4, с. 3-6.].
Проект Генеральной схемы развития газовой промышленности до 2030 г. предусматривает вывод отрасли на качественно новый уровень: создание новых базовых центров газодобычи с производством СПГ, новой системы магистральных газопроводов и
подземных газохранилищ, центры газопереработки. Решение этих задач повлечет за собой
развитие трубной промышленности, машиностроения, судостроения, средств автоматизации. Утверждение Генеральной схемы развития газовой отрасли отразится и на планах
ОАО «Газпром» в отношении ООО «Газпром добыча Уренгой», поскольку добыча газа к
2030 г. с разрабатываемых сейчас предприятием площадей упадет почти в 2 раза. Дальнейшие перспективы развития предприятия связаны с разработкой залежей углеводородов
в глубоких ачимовских и юрских отложениях Уренгойского нефтегазоконденсатного месторождения и выявлением в ходе геологоразведочных работ сателлитных (сопутствующих) залежей. Работа по этому направлению уже ведется несколько лет в плане освоения
и ряда других месторождений с вводом и началом добычи в 2029 г. [Сулейманов Р. Реализация Генеральной схемы газовой отрасли потребует особых усилий. //Газ. бизнес. -2011.
-№ 1.].
Россия занимает лидирующее положение в мире по запасам природного газа,
нефти, угля и золота. Ее минерально-сырьевые запасы разведаны большей частью еще во
времена Советского Союза и составляют фундаментальное значение для российской экономики и политики. Особенно сложное положение в нефтедобывающей отрасли: 70 промышленных запасов нефтяных компаний находится на грани рентабельности, запасы
нефти высокопродуктивных месторождений, дающих 60 добычи, выработаны на 50, растет доля трудноизвлекаемых запасов (до 60 от разрабатываемых). Коэффициент извлечения нефти упал до 0,29, в то время как в США разрабатывается программа по его увеличению до 0,5. Мы оставили в недрах в последние двадцать лет не менее 5 млрд. тонн неизвлеченной нефти. При этом активы минерально-сырьевого комплекса России составляют
почти 40 всех основных фондов промышленных предприятий и 13 их балансовой стоимости, а его продукция образует не менее трети российского ВВП и около 70 объема экспорта. Е.А. Козловский убежден, что в этих условиях государству необходимо пересмотреть
"Основы государственной компании в исследовании недр", более оперативно решать
39
стратегические задачи, стоящие перед отраслью в целом. Советский Союз смог стать державой мирового значения в значительной степени благодаря созданной мощной минерально-сырьевой базы [Козловский Е А. Не потерять бы ключи от недр. Бурение и нефть.
-2009. - № 1.].
В настоящее время Республика Татарстан испытывает недостаток запасов природного газа. Этот дефицит может быть восполнен в связи с открытием залежей сланцевого
газа. Методы извлечения этого газа требуют особого подхода. Перспективным месторождением сланцевого газа является Ромашкинское (палеозойские отложения). Определенный интерес может представлять толща «лингуловых» глин. Проведенный анализ позволяет утверждать, что в пределах Ромашкинского нефтяного поля имеется ряд горизонтов,
перспективных на наличие промышленных скоплений легких углеводородов, однако, их
промышленная оценка (сделали вывод в своем докладе Р.С. Яруллин, Т.М. Акчурин,
П.В. Изотов и др. авторы) требует проведения специальных исследований [Яруллин Р.С.,
Акчурин Т.М., Изотов П.В. и др. Газовый потенциал Республики Татарстан. //Увеличение
нефтеотдачи - приоритетное направление воспроизводства запасов углеводородного сырья. Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 100летию со дня рождения академика А.А. Трофимука, Казань, 7-8 сент., 2011. Фэн. -Казань.
-2011.].
Природные богатства, прежде всего минеральные ископаемые, служат источником
доходов, весьма необходимых для экономики и социальной сферы России. Из-за интенсивной эксплуатации действующих гигантских и крупных месторождений, в первую очередь Западной Сибири и Ненецкого автономного округа, происходит существенное ухудшение структуры запасов нефти и газа и, как результат, истощение экономически рентабельных запасов. В связи с этим существует необходимость прироста ресурсной базы
нефти и газа. Шельф Арктических морей для российского ТЭКа является стратегическим
резервом для обеспечения страны энергоносителями в XXI веке [Воронина Е.П. Тенденции
освоения углеводородных ресурсов арктического шельфа России. //Экон. и упр. -2011. -№
9.].
Юго-западная часть Сандивейского поднятия расположена в Усинском районе, который играет значительную роль в топливно-энергетическом комплексе Республики Коми
из-за значительного количества разрабатываемых месторождений нефти и развитой инфраструктуры. Рассматриваемая территория, несмотря на низкую степень изученности
сейсморазведкой и бурением, обладает высоким ресурсным потенциалом, здесь возможно
выявление новых залежей углеводородов и быстрый ввод их в промышленную эксплуатацию [Леонова Е. В. Перспективы нефтегазоносности карбонатных комплексов палеозоя
юго-западной части Сандивейского поднятия //8 Международная молодежная научная
конференция "Севергеоэкотех-2007", Ухта, 21-23 марта, 2007. Материалы конференции
УГТУ. -Ухта. -2007.].
Снижение прироста запасов углеводородного сырья и сокращение объемов добычи
нефти юга Русской плиты обусловлено степенью выработанности нефтяных месторождений, превышающей 80. При этом обеспеченность разведенными запасами нефти при сохранении существующих темпов добычи приближается к 10 годам. Одним из путей обеспечения прироста запасов углеводородного сырья Э.С. Сианисян считает расширение
стратиграфического интервала нефтегазоносности разреза за счет включения в число перспективных новых нефтегазоносных комплексов. К их числу в пределах юга Русской плиты следует отнести породы докембрийского фундамента. Эти отложения в южных областях страны залегают на глубинах, доступных для бурения [Сианисян Э.С. Фундамент и
кора выветривания - новый этаж нефтегазоносности юга Русской плиты. //Дегазация
Земли: геодинамика, геофлюиды, нефть, газ и их парагенезы. Материалы Всероссийской
конференции, Москва, 22-25 апр., 2008. -М. -2008.].
В настоящее время у России есть угроза упустить начало освоения Арктики, включившись в него с опозданием, без технологических, финансовых, кадровых ресурсов и без
военной мощи. Существует риск вложения крупных ресурсов в развитие отрасли, которая
40
может оказаться «тупиковым направлением». Залог успеха заключается в том, чтобы реалистично спрогнозировать развитие событий, доложил на конференции А.В. Криворотов.
Развитие нефтегазовой промышленности на северном шельфе не следует воспринимать
как панацею и тем более самоцель. Это лишь средство решения более важных задач (в
частности, удержания исконных позиций нашей страны в Арктике), использование которого должно быть и экономически, и политически осмысленно [Криворотов А.К. Северный шельф перед лицом глобальной нестабильности. //Север и Арктика в новой парадигме
мирового развития. Лузинские чтения - 2010. Материалы 5 Международной научнопрактической конференции, Апатиты, 8-10 апр., 2010. КНЦ РАН. -Апатиты. -2010.].
Западно-арктический шельф России потенциально является крупным резервом для
обеспечения углеводородным сырьем энергетических потребностей страны и экспорта
нефти и газа. А.Е. Череповицын и А.М. Жуков приводят данные по запасам и перспективным ресурсам углеводородного сырья на месторождениях и подготовленных для глубокого бурения на площадях Западно-арктических морях в процентах. Начальные извлекаемые ресурсы Арктического шельфа составляют 71 млрд. т н.э., в том числе нефти 6,2
млн. т, конденсата 2,2 млн. т, природного газа 63,1 млрд. м3. Реальная добыча УВ в пределах акваторий будет существенно ниже их добычного потенциала в силу целого ряда причин: недостаточная разведанность и, как следствие, надежность полученных оценок уровней возможной добычи по перспективным объектам; суровые природно-климатические
условия и наличие нерешенных проблем технологического обеспечения добычных проектов; практически полное отсутствие необходимой производственной и транспортной инфраструктуры (или ее ограниченные объемы, не достаточные для наращивания добычи);
отсутствие необходимых материальных и финансовых ресурсов для организации и наращивания добычи [Череповицын А.Е., Жуков А.М. Стратегический анализ возможностей
и угроз освоения углеводородных ресурсов Западной Арктики. //Север и Арктика в новой
парадигме мирового развития. Лузинские чтения - 2010. Материалы 5 Международной
научно-практической конференции, Апатиты, 8-10 апр., 2010 КНЦ РАН. -Апатиты. 2010.].
В арктическом регионе России добывается около 80 газа. В дальнейшем роль Арктики возрастет за счет ресурсного потенциала арктического шельфа России, который содержит более 90 млрд. т углеводородов (в нефтяном эквиваленте) - это почти 20 мировых
запасов. К месторождениям с запасами в интервале 200-500 млн. т н.э. относятся Ледовое
и Лудловское газовые, Долгинское нефтяное месторождение в Баренцевом море; СевероКаменномысское газовое месторождение в Карском море. При таких запасах арктический
шельф обладает реальной перспективой преобразования в регион замещения нефтегазодобычи после 2020 г., с формированием здесь крупных добывающих центров. Задачами
государственной политики в Арктике на период до 2020 г. относятся: существенный прирост балансовых запасов полезных ископаемых арктических морских месторождений, а
также начало работ по их освоению; разработка и внедрение новых видов техники и технологий для освоения морских месторождений полезных ископаемых, в том числе в покрытых льдом районах; формирование системы комплексной безопасности морских работ
в суровых арктических условиях; сохранение ценных природных экосистем в условиях
расширения экономической деятельности и глобальных изменений климата. Для эффективного решения государственных задач на континентальном шельфе, подводит итог Ю.
Кочемасов, актуальным является участие Российского газового общества в разработке
встречных предложений к проектам формируемых стратегических, программных и нормативно-правовых документов [Кочемасов Ю. Перспективы развития нефтегазодобычи
на континентальном шельфе (арктическое направление). //Газ. бизнес. -2009. -№ Янв.февр.].
С точки зрения технологии добычи традиционного природного газа и сланцевого
стоимость природного газа всегда будет ниже. По сравнению с СПГ сланцевый газ является более дешевым, поскольку не нуждается в сжижении, танкерной перевозке, регазификации и транспортировке от приемных танкеров. При определенных финансовых, пра41
вовых, технологических, экологических и геологических параметрах его разработка может быть важным дополнением к поставкам традиционного природного газа, преимущественно в виде локального использования. Для газовой отрасли в целом он способен сыграть и положительную роль, помогая увеличению доли газа в энергетическом балансе
стран, которые испытывают реальные или мнимые проблемы с обеспечением энергобезопасности. Однако революционного, системообразующего сдвига газ из нетрадиционных
источников обеспечить в обозримом будущем не сможет [Комлев С. Дешевый газ?
//Газпром. -2011. -№ 3.].
На современном этапе освоения Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции
баженовская свита является одним из важнейших резервов добычи углеводородного сырья, геологические запасы ее составляют порядка 105 млрд. т нефти. Со времени открытия
нефтеносности баженовской свиты прошло уже более 35 лет, однако данный объект все
еще не разрабатывался в промышленных масштабах на постоянной основе, из-за отсутствия надежных и эффективных технологий [Харитонов Ю.А., Рябков И.И. Способ привязки к пласту с АВПД при строительстве горизонтальных скважин. //8 Конференция
молодых специалистов организаций, осуществляющих виды деятельности, связанной с
пользованием участками недр на территории Ханты-Мансийского автономного округа Югры, Ханты-Мансийск, 2-4 апр., 2008. Сборник материалов конференции Параллель. Новосибирск. -2008.].
А.Г. Коржубаев и Л.В. Эдер рассмотрели долгосрочные процессы в нефтяном
комплексе России, включая добычу и воспроизводство минерально-сырьевой базы нефти.
Проведен анализ изменений в 2009 г. с детализацией по регионам добычи и компаниям;
представлены показатели геологоразведочных работ по видам, регионам, источникам финансирования. Приведена организационная структура отрасли по компаниям и их крупнейшим подразделениям. Отдельно рассмотрены показатели ввода и выбытия скважин,
объемов поисково-разведочного и эксплуатационного бурения [Коржубаев А.Г., Эдер Л.В.
Нефтяная промышленность России: итоги 2009 г. //Минерал. ресурсы России: Экон. и
упр. -2010. -№ 3.].
А.Ф. Яртиев рассмотрел два пути развития отечественной экономики - инерционный и инновационный. Инерционная («сырьевая») модель отечественной экономики не в
состоянии обеспечить ее устойчивое и быстрое развитие хотя бы потому, что запасы рентабельных нефтегазовых месторождений относительно скоро истощатся, а разработка новых месторождений является исключительно капиталоемкой. Кроме того, именно освоение нефтегазовых месторождений в труднодоступных районах, в том числе на северном
шельфе, требует создания и задействования высоких технологий, т.е. без перехода к «высокотехнологичной» модели Россия может лишиться своего не только «несырьевого», но
и «сырьевого» будущего. В связи с этим главной задачей российской экономической политики становится трансформация «нефтедолларовых» доходов в потенциал высокотехнологичного развития народного хозяйства. Инновационный путь развития для топливноэнергетического комплекса особенно актуален, так как он обеспечивает в структуре ВВП
30, принося 50 дохода бюджета страны и 70 всех валютных поступлений [Яртиев А.Ф. О
формировании инновационной стратегии нефтедобычи России. //Увеличение нефтеотдачи - приоритетное направление воспроизводства запасов углеводородного сырья. Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию со
дня рождения академика А.А. Трофимука, Казань, 7-8 сент., 2011. Фэн. -Казань. -2011.].
Д.И. Иванов поднимает проблему о сокращение добычи нефти из палеозойских
отложений. Следовательно, необходимы поиски новых месторождений углеводородов в
осадочных образованиях верхнего протерозоя, имеющих большие мощности, широкое
площадное развитие и выявленные признаки нефтегазоносности на территории платформенного Башкортостана [Иванов Д.И. Нефтематеринские толщи рифея Камско-Бельской
грабеновой впадины. //Проблемы геологии, геофизики, бурения и добычи нефти. Экономика и управление. Сборник статей аспирантов и молодых специалистов. Науч.-произв.
фирма «Геофизика». -Уфа. -2008.].
42
Акватория Калиниградской площади Российского сектора в тектоническом отношений принадлежит Куршской впадине Балтийской синеклизы Восточно-Европейской
платформы. Нефтепоисковые работы были начаты в 1976 г. СП "Петробалтика". V.
Desyatkov, A. Otmas, V. Chegesov и V. Shmakov отметили в докладе на конференции, что
в районе выделяются 3 перспективных комплекса - среднекембрийский, ордовикский и
верхнесилурийский. В результате проведенных сейсморазведочных работ 2006-2008 гг.
выявлен ряд перспективных структур с извлекаемыми запасами от 1,5 млн. т до 8 млн. т.
Разработка этих объектов будет экономически эффективной при комплексных поисковоразведочных работах и строительстве подводной системы транспортирования углеводородов [Desyatkov V., Otmas A., Chegesov V., Shmakov V. Геология и перспективы нефтегазоносности Российского сектора Балтийского моря. Geology, oil-and-gas content and prospects of Russian Sector of the Baltic Sea development. //The Baltic Sea Geology - 10. 10 International Marine Geological Conference, St. Petersburg, 24-28 Aug., 2010: Abstracts
VolumeVSEGEI. -St. Petersburg. -2010.].
Геология и формирование месторождений нефти и газа. В саратовском государственном университете на базе обобщения фактического материала и с учетом ранее выполненных исследований других специалистов разработали логичную и последовательную теорию связи периодов тектонической активности рифтовых образований, а также отрицательных тектонических элементов низшего порядка с динамикой палеотемпературных полей, влиянием их на процессы генерации УВ, их миграции и реализованной в результате этого фазовой зональности УВ-систем. Проведенные исследования
позволили разработать универсальную минералого-катагенетическую шкалу, отражающую взаимосвязи катагенеза - углефикации - нафтидогенеза. Это позволило по-новому
рассмотреть процессы генерации и миграции УВ [Коробов А.Д., Коробова Л.А. Нефтегазоперспективный рифтогенно-осадочный формационный комплекс как отражение гидротермальных процессов в породах фундамента и чехла. //Разведка и охрана недр. -2011. №3, с. 15-24.].
Доминирующим становится признание возможности полигенного образования
нефтяных систем. Имеющиеся к настоящему времени подходы к объяснению образования
абиогенной составляющей не проясняет причин появления в нефтях гетероатомов (S, V,
Ni и др.) и устойчивых корреляций между их количеством и другими показателями
нефтей. М.А. Лурье и Ф.К. Шмидт предполагают, что взаимодействие эндогенных СН4
(его ближайших гомологов) и S с участием в качестве катализаторов V и Ni, входящих в
состав мантийных потоков, обеспечивает формирование абиогенной нефти и обуславливает указанные корреляции [Лурье М.А., Шмидт Ф.К. Серосодержание и металлоносность нефтей как генетические характеристики. //Изв. вузов. Нефть и газ. -2011. -№ 3.].
Согласно общепринятой в настоящее время осадочно-миграционной концепции
происхождения нефти главным фактором нефтеобразования является термическая деструкция созревшего керогена при достижении породами в процессе погружения главной
фазы нефтеобразования. Отсюда, казалось бы, должен следовать логический вывод: чем
больше керогена или органического вещества (ОВ) в породе, тем больше образующейся
нефти. Однако на практике эта закономерность не наблюдается [Лифшиц С.Х. Нанопроцессы в генезисе нефти. //Минералогическая интервенция в микро- и наномир. Материалы
Международного минералогического семинара, Сыктывкар, 9-11 июня, 2009. ИГ Коми
НЦ УрО РАН. -Сыктывкар. -2009.].
В статье А.В. Ступаковой (МГУ им. М.В.Ломоносова) сделана попытка посмотреть на нефтегазоносные бассейны северных окраин Восточно-Европейской платформы
как на единую мегапровинцию и сопоставить региональный структурный план с особенностями распределения крупных зон нефте- и газонакопления. Сравнительный анализ
большого региона помогает найти аналогии в истории развития и формировании нефтегазоносности крупных территорий и проследить их в акватории Баренцева и Карского морей, где еще предстоит сделать много новых открытий. Сверхглубокие депрессии как об43
ласти длительного и устойчивого погружения представляют собой зоны, высокоперспективные для аккумуляции преимущественно газовых месторождений. Они формируют региональные пояса газонакопления, протягивающиеся на тысячи километров, где наиболее
крупные месторождения следует ожидать в зонах их пересечения с крупными тектоническими элементами другого простирания. На бортах сверхглубоких депрессий, в зонах тектонических ступеней и моноклинальных склонах разрез осадочного чехла не содержит
полного набора нефтегазоносных комплексов, выделяемых в сверхглубоких депрессиях.
Образование залежей в их пределах возможно главным образом за счет латеральной миграции флюидов из сопредельных очагов генерации или из доминирующих собственных
нефтегазоматеринских толщ. Для формирования нефтяных скоплений наиболее благоприятными оказываются платформенные массивы и зоны древних поднятий [Ступакова А.В.
Структура и нефтегазоносность Баренцево-Карского шельфа и прилегающих территорий. //Геология нефти и газа. -2012. -№ 6. с. 99-115.].
Доминирующим тектоническим элементом является Шенталинско-Черемшанское
радиально-концентрическое образование. В.А. Трофимов, Ю.А. Романов и В.Т. Хромов
провели анализ магнитных и гравитационных полей, который указывает на радиальнокольцевое распределение аномалий потенциальных полей; кольцевое образование хорошо
обособляется по аэрокосмическим данным. Чрезвычайно важным является выявленный по
данным сейсморазведки факт существенного отличия внутреннего строения фундамента в
центральной части Шенталинско-Черемшанского радиально-кольцевого образования и за
ее пределами. Здесь четко видны погружающиеся к его центру сильные отражающие границы [Трофимов В.А., Романов Ю.А., Хромов В.Т. Крупные радиально-кольцевые образования Волго-Уральской НГП как фактор, контролирующий формирование и размещение
скоплений углеводородов. //Дегазация Земли: геодинамика, геофлюиды, нефть, газ и их парагенезы. Материалы Всероссийской конференции, Москва, 22-25 апр., 2008. Геос. -М. 2008.].
Темп седиментации, в конечном счете (сделал вывод в своем докладе В.С. Конищев), определяет глубину захоронения потенциально нефтегазоматеринских отложений,
режим их прогрева, время вступления сначала в главную зону нефтеобразования, а затем в
главную зону газообразования. К тому же высокий темп накопления нефтегазоматеринских осадков является необходимым условием быстрой изоляции рассеянного органического вещества от окислителей, растворенных в придонных водах, и его сохранения в
осадках, а, следовательно, условием формирования потенциально нефтегазопроизводящих
отложений [Конищев В.С. Геодинамика седиментогенеза, энергетика нафтидогенеза и
нефтегазоносность осадочных бассейнов. //Общие и региональные проблемы тектоники
и геодинамики. Материалы 41 Тектонического совещания, Москва, 2008. -М. -2008.].
А.Д. Коробов, Л.А. Коробова, А.Т. Колотухин и В.М. Мухин установили, что интенсивный пульсирующий стресс ранней тектоногидротермальной стадии вызывал активное выщелачивание пород и формирование вторичных коллекторов в пластах Талинского
месторождения. Слабый пульсирующий стресс поздней тектоногидротермальной стадии
выступал в роли природного насоса, эвакуирующего нафтиды из нефтегазоматеринских
пород в ловушки. Присутствие триклинного крупночешуйчатого структурносовершенного каолинита, а также позднего регенерационного кварца является главным
минералогическим показателем нефтенасыщенности коллекторов шеркалинской пачки
[Коробов А.Д., Коробова Л.А., Колотухин А.Т., Мухин В.М. Влияние пульсирующего бокового давления при тектоногидротермальной активизации на формирование продуктивных коллекторов чехла (Западная Сибирь). //Недра Поволжья и Прикаспия. -2011. -№ 66.].
На данной стадии изученности Большехетской зоны (Западная Сибирь) Т.Д. Куликов делает вывод, что источники нефти, газа и конденсата Большехетской впадины и обрамляющих ее мегавалов приурочены в основном к юрским и доюрским отложениям. Несмотря на относительную обедненность данного комплекса органическим веществом, его
нефтегазогенерационный потенциал очень высок под воздействием высоких температур и
давлений - наиболее важных факторов образования и миграции углеводородов, здесь
44
находится многокилометровая толща потенциально нефте- и газоматеринских пород [Куликов Т.Д. Перспективы нефтегазоносности осадочных отложений Большехетской зоны
(Западная Сибирь) в свете основных генетических признаков. //Состояние, тенденции и
проблемы развития нефтегазового потенциала Западной Сибири. Материалы Международной академической конференции, Тюмень, 20-22 нояб., 2007. -Тюмень. -2008.].
В недрах шельфа Берингова моря создавались рифтовые бассейны (потенциально
нефтегазоносные Нортонский, Анадырский, Наваринский, Св. Георгия, Бристольский и
др.), а на сопредельной суше межгорные молассовые впадины и прогибы (нефтегазоносные Нижнеанадырская, Хатырская, Кук-Инлет, Сент-Элиас и др.). И.Д. Полякова сделала
вывод, что эти два типа бассейнов развивались в результате действия синхронных процессов растяжения и сжатия коры на северо-западе Тихоокеанской окраины. [Полякова И.Д.
Влияние геодинамических факторов на образование и накопление углеводородов в северозападной части Тихоокеанской окраины. //Тектоника земной коры и мантии. Тектонические закономерности размещения полезных ископаемых. Материалы 38 Тектонического
совещания, Москва, 2005. -М. -2005.].
А.Г. Родников и М.В. Родкин провели изучение глубинного строения осадочных
впадин Охотского моря. Исследование выполнено по материалам международного проекта «Геотраверс» с использованием глубинных разрезов литосферы и астеносферы, построенных на основе комплексной интерпретации геолого-геофизических данных. Рассмотрены модели глубинного строения Северо-Сахалинского нефтегазоносного бассейна и осадочных впадин Дерюгина, Татарского пролива и Курильской котловины. На основе проведенного анализа высказывается предположение о перспективности ряда структур земной коры, сформировавшихся в условиях задуговых бассейнов и в настоящее время являющихся фундаментом кайнозойских осадочных впадин, для поисково-разведочных работ
на нефть и газ [Родников А.Г., Родкин М.В. Роль глубинных процессов в формировании
осадочных бассейнов Охотского моря. //Углеводородный потенциал фундамента молодых
и древних платформ. Перспективы нефтегазоносности фундамента и оценка его роли в
формировании и переформировании нефтяных и газовых месторождений: Материалы
Международной научной конференции, Казань, 6-8 сент., 2006. -Казань. -2006.].
Проведенный анализ (в ФГУП «ВНИГРИ» и Техническом университете) и переобработка материалов ГИС и бурения в биогенно-карбонатном верхневизеисконижнепермском комплексе Тимано-Печорской провинции позволили выявить перспективные объекты. Проведенные эксперименты позволили разработать концептуальную модель вторичного осернения природных УВ и формирования высокоемких карстовых карбонатных резервуаров в зонах нефтегазонакопления. Формирование высокоемких резервуаров в комплексе связано не только с выщелачиванием в приповерхностных условиях,
но и с процессами образования Н2S и осернения природных УВ, приводящих к образованию палеокарстовых пустот [Макаревич В.Н., Крыкова Т.Н., Петухов А.В. Новые нефтегазоносные объекты в визейско-нижнепермском комплексе Тимано-Печорской провинции.
//Разведка и охрана недр. -2011. № 4, с .17-22.].
На примере Кравцовского нефтяного месторождения, расположенного на шельфе
Балтийского моря, А.А. Отмас анализирует условия формирования локальных нефтеперспективных объектов в Калининградском регионе. При изучении истории тектонического
развития локальных структур в основу исследований положен метод анализа толщины,
который является одним из важнейших методов палеотектонических исследований, позволяющих дать не только качественную, но и количественную оценку тектонических
движений. Результаты проведенных палеотектонических исследований подтверждают
длительную историю формирования ловушек нефти доминирующего комплекса, связанную с тектоническим развитием всего Калининградского региона. Основной этап формирования потенциально нефтеперспективных структур приходится на заключительную
стадию каледонского тектогенеза [Отмас А.А. Комплексный палеотектонический анализ
условий формирования локальных нефтеперспективных объектов на примере Кравцовского месторождения. //Нефтегаз. геол. Теория и практ. -2010. -№ 1.].
45
Газогидраты (ГГ) - это кристаллические нестеохиметрические соединения молекул
воды и газа клатратного типа. В одном кубическом метре ГГ содержится 160 кубических
метров метана, доложил А.В. Егоров на конференции по морской геологии. ГГ устойчивы
в довольно жестких термобарических условиях низких температур и высоких давлений.
Благоприятные условия существуют на 90 площади дна Мирового океана. Однако потенциально гидратоносными являются лишь 10, в основном, связанные с континентальным
склоном и его подножием [Егоров А.В. Основные закономерности формирования газогидратных скоплений в акваториях. //Геология морей и океанов. Материалы 17 Международной научной конференции (Школы) по морской геологии, Москва, 12-16 нояб., 2007. -М.
-2007.].
Ю.М. Берлин и М.М. Марина на конференции по морской геологии сообщили,
что в Черноморском регионе в качестве основной нефтегазоматеринской и нефтегазосодержащей толщи выделены олигоцен-нижнемиоценовые отложения (майкопская свита),
для которых составлены карта распределения типов органического вещества (ОВ) и карта
распределения температур. На основе их совместного анализа была впервые построена
для большей части Черноморского региона схематическая карта нефтегазогенетического
районирования. На ней оконтуриваются очаги нефте- и/или газообразования с подразделением их, в зависимости от типа ОВ и температурных условий, на зоны генерации УВ
различного фазового состава [Берлин Ю.М., Марина М.М. Прогноз распределения очагов
нефтегазообразования в олигоцен-нижнемиоценовых отложениях Черноморского региона. //Геология морей и океанов. Материалы 17 Международной научной конференции
(Школы) по морской геологии, Москва, 12-16 нояб., 2007. Геос. -М. -2007.].
Большинство нефтегазоносных бассейнов современности находятся в составе одного из пяти поясов нефтегазонакопления, приуроченных к зонам перехода от континентов к океанам, которые существовали в мезозое и кайнозое. Лавразийский пояс включает
окраины континентов в северной части Атлантического и Северного Ледовитого океанов,
где расположены несколько крупных нефтегазоносных бассейнов. А.И. Конюхов рассмотрел геологическую историю, строение осадочного чехла и состав основных нефтегазоносных комплексов в осадочных бассейнах Лавразийского, или бореального, пояса
нефтегазонакопления [Конюхов А.И. Окраины континентов глобальные пояса нефтегазонакопления, Лавразийский пояс. //Литол. и полез. ископаемые. -2010. -№ 2.].
Е.О. Малышевой, И.А. Воналевской, И.А. Сержанович и др. рассмотрено месторождение нефти сложного тектонического строения из зоны сочленения Предуральского прогиба с Печорской синеклизой. Комплексирование стандартных методов сейсмической интерпретации с технологией геостатистической инверсии, разработанной в компании «Фугро-Джейсон», позволило выполнить построение геологической модели месторождения. Была обоснована сдвиговая модель формирования современного структурного
плана, детализированы контуры залежей и дан прогноз распространения коллекторов. Использованный подход и технологии можно рекомендовать для изучения аналогичных месторождений зоны тектонического сочленения структур Предуральского прогиба и Печорской синеклизы [Малышева Е.О., Воналевская И.А., Сержанович И.А. и др. Роль сдвиговых деформаций в формировании месторождений углеводородов (на примере месторождения Печорского нефтегазоносного бассейна). //Разведка и охрана недр. -2011. -№3,
с.2-13.].
И.А. Керимов, З.Г. Борисенко, А.А. Даукаев и др. приводят краткие сведения о
геологическом строение Терско-Сунженской нефтегазоносной области (Чеченская Республика и Республика Ингушетия), включающие исторический обзор развития поисков и
разведки месторождений минерального сырья, литолого-стратиграфическую характеристику разреза, тектонику, нефтегазогеологическое районирование, нефтегазоносность и
гидрогеологическую характеристику разреза. Описано геологическое строение месторождений нефти и газа Терско-Сунженской нефтегазоносной области (ТСНО). Включены
данные о физико-химических свойствах УВ нефтяных месторождений ТСНО [Керимов
46
И.А., Борисенко З.Г., Даукаев А.А. и др. Геология нефтяных месторождений ТерскоСунженской нефтегазоносной области. //Справочник АН ЧР. -Грозный. -2010.].
Открытие Табынского месторождения ознаменовало собой открытие новой нефтеносной зоны на стыке складчатого Урала с Предуральским прогибом, протяженность которой составляет более 2000 км. Р.А. Исмагилов и А.Р. Гумерова отмечают, что передовые складки Урала это не цепочка единичных антиклиналей, как иногда представляют, а
целый каскад структур, образующих сложный складчато-чешуйчатый комплекс вдоль
границы с Предуральским прогибом [Исмагилов Р.А., Гумерова А.Р. К вопросу о поисках
новых месторождений нефти и газа в зоне передовых складок Урала. //Изв. отд-ния наук
о Земле и экол. АН Респ. Башкортостан. Геол. -2008. -№ 12.].
В.Ф. Никонов представил классификацию нефтегазоносных бассейнов по составу
углеводородных систем и основным элементам геологического строения. Одна из главных
особенностей распространения нефти и газа - региональная зональность, выражающаяся,
прежде всего, в том, что месторождения той или иной системы углеводородов образуют
четко ограниченные, однородные по составу УВ зоны разной величины (площади). Анализ углеводородных скоплений на Земле показывает, что имеются зоны битумонефтеносные, нефтеносные, газонефтеносные и нефтегазоносные, конденсатогазоносные и газоносные. Бассейны можно разделить на две крупные категории - однородные и гетерогенные [Никонов В.Ф. Классификация нефтегазоносных бассейнов по составу углеводородных систем и основным элементам геологического строения. //Новые идеи в геологии и
геохимии нефти и газа. Нефтегазоносные системы осадочных бассейнов. Материалы 8
Международной конференции, Москва, 2005: К 60-летию кафедры геологии и геохимии
горючих ископаемых. МГУ Геос. -М. -2005.].
В.И. Попков и А.В. Дердуга пришли к выводу, что важнейшим фактором, определяющим наличие залежей углеводородов в чокракских отложениях Темрюкской синклинали Западно-Кубанского прогиба, является гидродинамическая закрытость ловушек.
Очевидно, что применительно к условиям чокракских отложений северного борта и приосевой части Западно-Кубанского прогиба (ЗКП), где характерно развитие зон АВПД (с
коэффициентом аномалийности 1,5), определение поровых давлений является весьма актуальным с позиции косвенного прогноза насыщения. Коллекторские продуктивные пачки чокрака представлены терригенными отложениями подводно-морских конусов выноса.
Зонально они разделены на два типа: склоновые (северный борт) и дистальные (приосевая
часть ЗКП) конусы выноса [Попков В.И., Дердуга А В. Поровые давления как косвенный
критерий прогноза УВ-насыщения чокракских отложений северного борта ЗападноКубанского прогиба. //Юж.-Рос. вестн. геол., геогр. и глобал. энергии. -2006. -№ 12.].
На территории Западно-Сибирского региона выявлен ряд территорий распространения карбонатных отложений кембрийско-раннекарбонового возраста, которые подвержены процессам доломитизации и в которых установлены месторождения нефти и газа.
Это территория Красноленинского структурно-фациального района (СФР), Новопортовского и Нюрольского СФР. Такой широкий диапазон распространения доломитизированных известняков на территории Западно-Сибирского региона как по площади их распространения, так и в диапазоне их возраста позволяет говорить о перспективе обнаружения в
данных отложениях новых месторождений нефти и газа [Ковешников А.Е. Силурийскораннекарбоновые отложения палеозойского фундамента Западно-Сибирского региона
перспективный объект для открытия месторождений нефти и газа на территории Западной Сибири. //Актуальные вопросы литологии. Материалы 8 Уральского литологического совещания, Екатеринбург, 2010. ИГГ УрО РАН. -Екатеринбург. -2010.].
Статья Л.С. Маргулиса посвящена секвенс-стратиграфии в изучении нефтегазоносных бассейнов акваторий, которая базируется на фундаментальных положениях стратиграфии, седиментологии и учения о фациях. Главный толчок возникновению этого нового научного направления дала сейсмостратиграфия. Возникла и родилась из недр сейсмостратиграфии и полностью вобрала ее положения и методические разработки [Маргулис Л.С. Секвенс-стратиграфия в изучении нефтегазоносных бассейнов акваторий.
47
//Теория и практика нефтегеологического прогноза. Сборник статей ВНИГРИ. -СПб. 2008.].
Б.Р. Кусов приводит критический анализ существующих представлений о геологическом строении нефтяных месторождений Восточного Предкавказья. На конкретных
примерах отмечено несоответствие этих представлений фактическому геологическому
строению месторождений. Показано, что многие месторождения разбиты разломами и
имеют блочное строение, где в каждом блоке пластовые залежи имеют свой водонефтяной
контакт. Объединение таких залежей в одну без учета разломов и пластового типа залежей
приводит к ложному представлению о наклонных водонефтяных контактах. Не подтверждается и исключительно трещинный тип карбонатных коллекторов. Все это приводит к
ошибкам в подсчете запасов и оставлению в недрах значительных запасов извлекаемой
нефти в процессе разработки месторождений [Кусов Б.Р. Некоторые особенности геологического строения нефтяных месторождений Восточного Предкавказья. //Геол. нефти
и газа. -2010. -№ 1.].
В. И. Попков, В.А. Соловьев и Л.П. Соловьева предлагают тектонический принцип
районирования нефтегазоносных территорий в соответствии с которым провинции определяются как плиты платформ, а области как структурные элементы плит антеклиз, синеклиз и краевых прогибов. Составлены схемы тектонического районирования и перспективных нефтегазоносных областей России [Попков В.И., Соловьев В.А., Соловьева Л.П.
Систематика структур земной коры как основа районирования нефтегазоносности.
//Геол., геогр. и глоб. энергия. -2009. -№ 3.].
На шельфе Чукотского моря в пределах российского сектора расположен СевероЧукотский прогиб (крупный осадочный бассейн). Интенсивное погружение этого прогиба
и накопление большого объема осадков, в свою очередь, способствовало появлению
Врангелевско-Геральдской зоны инверсионных компенсационных поднятий, образовавшихся в депоцентрах накопления отложений более раннего возраста. Ю.К. Бурлин в своем докладе сделал заключение, что перспективы нефтегазоносности этого осадочного бассейна могут быть очень велики, здесь имеются благоприятные факторы для открытия месторождений нефти и газа [Бурлин Ю.К. Перспективы открытия крупных нефтегазовых
месторождений на шельфе Чукотского моря (Российский сектор). //Материалы Международной научно-технической конференции "Нефть, газ Арктики", Москва, 27-29 июня,
2006. Интерконтакт Наука. -М. -2007.].
В ОАО «Газпром» и ООО «Газпром научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий» (Вовк В.С., Карнаухов С.М. и Скоробогашов В.Л.)
проанализированы геологические и генетические условия формирования и размещения
скоплений УВ разного типа и фазового состояния в недрах осадочных бассейнов российской части Арктики (шельф), Охотского и Берингова морей.
В породах триаса, нижней-средней юры и нижнего мела Баренцева и Карского морей, а также в неогене Охотского моря 0В присутствует в рассеянной и концентрированной формах существенно гумусового и сапропелево-гумусового типов, что в генерационном отношении предопределило формирование (и сохранность) преимущественно газосодержащих залежей и месторождений (типа газовых, газоконденсатных, газоконденсатнонефтяных). Сделаны выводы:
1. Общемировые закономерности (тенденции), установленные на примере хорошо
изученных материково-шельфовых регионов (бассейнов, провинций и областей, разделенных береговыми линиями), и уже накопленные факты (материалы) по российским
шельфовым бассейнам свидетельствуют о том, что с высокой вероятностью недра последних (прежде всего, в Арктике и на Дальнем Востоке) будут преимущественно газоносны, а
нефтяные скопления (и запасы) будут иметь подчиненное значение.
2. В 2011-2030 гг. в результате активизации поисково-разведочных работ в Баренцево-Карском регионе общий прирост разведанных запасов газа реален в объеме до 9,0
трлн. м3 газа и 1,5 млрд. т жидких УВ (конденсата и нефти, всеми компаниямиоператорами).
48
3. Целенаправленные поиски преимущественно нефтесодержащих месторождений
не приведут к крупным открытиям в недрах арктических морей России.
4. Освоение открытых и разведанных в будущем преимущественно средних и небольших по запасам скоплений нефти в шельфовых областях (в районах открытого шельфа) будет сталкиваться с большими трудностями, обусловленными рядом природных и
геолого-технологических причин и, прежде всего, наличием свободного газа в смешанных
скоплениях, а также выше и ниже интервалов установленной и прогнозируемой нефтеносности [Вовк В.С., Карнаухов С.М., Скоробогашов В.Л. Соотношение газа и нефти в
недрах арктических и дальневосточных морей России. //Геология нефти и газа. -2011. -№
6, с. 13-19.].
И.В. Кислухин рассмотрел геологическое строение юрских и нижнемеловых отложений полуострова Ямал. В юрско-неокомской части разреза осадочного чехла происходит стратиграфическое выклинивание или литологическое замещение 38 песчаноалевритовых пластов. На полуострове имеется огромный резерв не опоискованных зон
развития перспективных ловушек экранированного типа. Изучение этих объектов позволит обеспечить стабильную добычу газообразных углеводородов на полуострове на длительный период [Кислухин И.В. Экранированные ловушки основной объект поисков залежей углеводородного сырья на полуострове Ямал. //Изв. вузов. Нефть и газ. -2009. -№ 6.].
Во ВНИГНИ (Лившиц В.Р. и Шарнин А.А.) разработана имитационная стохастическая модель латеральной миграции первичных скоплений УВ в прикровельной зоне
коллектора. С помощью серии выполненных на ней вычислительных экспериментов показано, что степенное распределение скоплений УВ по массе может быть следствием процесса латеральной миграции, а также, что оно возникает как результат действия двух разнонаправленных процессов: слияния скоплений и потери их массы на путях миграции.
Формирование степенного распределения возможно лишь при превышении средней массы первичных скоплений некоторого критического значения, при котором вероятность
объединения оказывается достаточной для возникновения степенного распределения, в
противном случае объединение первичных скоплений происходит слишком редко и основная их масса рассеивается на путях миграции [Лившиц В.Р., Шарнин А.А. Об одном
возможном механизме формирования распределения скоплений углеводородов по крупности. //Геология нефти и газа. -2011. -№ 5, с. 11-17.].
В последнее время прирост запасов нефти обеспечивается за счет тяжелых, вязких
и высокопарафинных нефтей. В России в 2006 г. было добыто 480 млн. т нефти, из них
более 70 составляют с высоким содержанием парафинов (более 6). Добыча, переработка и
транспортировка таких нефтей связаны с большими проблемами. Для освоения таких месторождений необходимы знания о пространственных закономерностях их распространения и временных изменениях их физико-химических свойств. С этой целью в Институте
химии нефти СО РАН создана и постоянно пополняется база данных по физикохимическим свойствам месторождений мира. Представлены данные около 19 тыс. образцов из 4973 месторождений, расположенных в 180 нефтегазовых бассейнов мира на
нефтеносных территориях Азии, Африки, Америки, Австралии, Европы [Полищук Ю.М.,
Ященко И.Г. Глобальная база данных по физико-химическим свойствам нефтей и изучение закономерностей пространственного и временного распределения нефтей мира.
//Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр.
Материалы 9 Международной конференции, Москва - Котону (Бенин), 13-19 сент., 2010.
РУДН. -М. -2010.].
Г.В. Романов, Р.Х. Муслимов, Л.М. Петрова и др. обосновали значение результатов комплексных исследований нефтей разрабатываемых месторождений для понимания процессов, протекающих в пласте при их извлечении и роли техногенных факторов, с
целью создания научных основ наиболее эффективного освоения нефтяных ресурсов,
включая трудноизвлекаемые запасы высоковязких нефтей и природные битумы [Романов
Г.В., Муслимов Р.Х., Петрова Л.М. и др. Фундаментальные исследования в химии и геохи-
49
мии остаточных нефтей и природных битумов: их значение для нефтяной отрасли.
//Георесурсы. -2011. -№ 3.].
Т.О. Перемитина, С.О. Лучкова и Д.А. Семыкина рассмотрели вопросы комплексного подхода к анализу многомерных данных о физико-химических свойствах
нефтей и геохимических характеристиках нефтеносной территории на основе применения
статистических методов в сочетании с методами пространственного анализа. Описана
структура программного комплекса для реализации данного подхода. С использованием
метода главных компонент определен набор информативных геохимических параметров,
обеспечивающих решение задач анализа и прогноза свойств нефтей [Перемитина Т.О.,
Лучкова С.О., Семыкина Д.А. Вопросы анализа данных о нефтях на основе статистических методов. //Материаловедение, технологии и экология в 3-м тысячелетии. Материалы 4 всероссийской конференции молодых ученых, Томск, 19-21 окт., 2009. ИОА СО РАН.
-Томск. -2009.].
М.М. Доманов, З.И. Верховская и Е.Г. Доманова выполнили комплексные исследования состава углеводородов и содержания ряда элементов в поверхностном слое
донных осадков Охотского и Японского морей. Проведен анализ группового состава углеводородных структур, результаты сопоставлены с данными о распределении некоторых
элементов. Показано, что в распределении фракций и углеводородных структур битумоидных осадков существует корреляционная связь с концентрацией элементов, обычно образующих комплексные соединения с органическими компонентами нефтей. Наиболее
плотная корреляционная связь наблюдается в пределах ограниченных регионов со сходными условиями осадкообразования и трансформации осадка в процессе диагенеза [Доманов М.М., Верховская З.И., Доманова Е.Г. О связи содержания углеводородных структур битумоидов и концентрации микроэлементов в планктоногенных морских осадках
охотского и японского морей. //Нефтехимия. -2011. -№ 4.].
Методы прогноза, поисков, разведки и оценки нефтяных и газовых
месторождений. Результаты совместной работы представили ОАО «Всероссийский
научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана
им. И.С. Грамберга», ФГУП «Севморнефтегеофизика» и ФГУНПП «Севморгео». Проведенный комплекс сейсморазведочных работ МОВ ОГТ последних лет свидетельствует,
что северная часть Карского моря, обычно выделяемая в качестве Карской плиты, весьма
перспективна в отношении нефтегазоносности. Строение этой области сходно с ТиманоПечорской провинцией, но характеризуется большей мощностью палеозойского карбонатного комплекса и разнообразием фациальных обстановок. Уже на региональной стадии
изучения здесь выявлены значительное число перспективных ловушек различных типов в
отложениях всех систем палеозоя и многочисленные косвенные признаки нефтегазоносности. Для возрастной привязки сейсмических горизонтов и уточнения вещественного состава перспективных комплексов необходимо бурение параметрической скважины не менее 4 км на о-ве Уединения [Мартиросян В.Н., Васильева Е.А., Устриикий В.И. и др. Север Карского моря – высокоперспективная на нефть область Арктического шельфа России. //Геология нефти и газа. -2011. -№6, с. 59-69.].
УВ потенциал осадочных бассейнов арктических морей составляет около 80%
начальных суммарных ресурсов нефти и газа всего российского шельфа. В ряду проблем,
сдерживающих его освоение, остается слабая геолого-геофизическая изученность акваторий. Наибольшая плотность сейсмических наблюдений сосредоточена в Печорском море
и на юге Баренцева моря. Северные районы Баренцева и Карского морей до недавнего
времени были изучены отдельными рекогносцировочными профилями. С 2004 г. ОАО
«Морская арктическая геологоразведочная экспедиция» (ОАО «МАГЭ») выполняет сейсморазведочные работы в комплексе с гравимагнитными наблюдениями на перспективных площадях в морях Арктики. Общий объем съемок превысил 60 тыс. км. В результате
проведенных региональных геофизических работ выявлены десятки локальных поднятий,
а также зоны возможного развития неантиклинальных ловушек УВ. Крупные структуры
50
площадью более 1000 км2 обнаружены в северной части Баренцева моря. Локализованные
прогнозные ресурсы в пределах выявленных поднятий в Баренцевом, Карском, Лаптевых
морях составили около 2500 млн. т н.э. [Казанин Г. С., Заяц И. В., Шкарубо С. И. и др. Региональные сейсморазведочные работы в арктических морях - основные результаты нового этапа и дальнейшие перспективы. //Геология нефти и газа. -2009. -№6, с. 90-98.].
Е.А. Лавренова и М.В. Круглякова изложили результаты впервые выполненного
трехмерного бассейнового моделирования северо-восточной части Черного моря. На основании анализа и обобщения опубликованной и фондовой геолого-геофизической информации, дополнительных и собственных построений сформирована нулевая модель
осадочного чехла. Обоснована высокая вероятность существования двух независимых
нефтегазовых систем в мезозойской и кайнозойской частях разреза изучаемой части акватории. Выделены области наиболее вероятной аккумуляции углеводородов и сделан прогноз нефтегазоносности [Лавренова Е.А., Круглякова М.В. Прогноз нефтегазоносности
северо-восточной части Черного моря по результатам бассейнового моделирования.
//Автоматиз., телемеханиз. и связь в нефт. пром-сти. -2010. -№ 11.].
В 1964 г. академик А.А. Трофимук впервые поставил вопрос о необходимости
крупномасштабных поисков залежей нефти и газа в палеозойском комплексе ЗападноСибирского осадочного бассейна. Он называл этот комплекс «золотой подложкой» мезозоя. Эта проблема остается актуальной и теперь, в начале ХХI века. Во ВНИГНИ на базе
комплексной интерпретации материалов сейсморазведки и данных глубокого бурения построена геологическая модель палеозойских отложений Останинской площади. Предложены методические приемы выделения зон, перспективных для формирования коллекторов в отложениях девона и карбона. В качестве объектов исследований рассмотрены
Останинское и Северо-Останинское месторождения, расположенные в восточной части
Чузикско-Чижапской зоны [Канакова К.И., Губин И.А. Модель геологического строения и
прогноз нефтегазоносности палеозойских отложений Останинской, СевероОстанинской площадей (Юго-Восток Западной Сибири, Томская область). //Геология
нефти и газа. -2011. -№ 5, с. 26-37.].
Д.К. Нургалиев, А.С. Борисов, В.П. Галеев и др. приводят обзор аналитических
методов исследования реальной структуры порового пространства нефтяных коллекторов
в связи с проблемами повышения нефтеотдачи. Показано, что параметры, измеренные при
микроскопических и микротомографических исследованиях, имеют важное значение для
компьютерного моделирования многофазной фильтрации в пласте и выбора технологий
увеличения нефтеотдачи [Нургалиев Д.К., Борисов А.С., Галеев В.П. и др. Фундаментальные геологические исследования для инновационного проектирования технологий увеличения нефтеотдачи. //Георесурсы. -2011. -№ 3.].
Нефтегазоносными районами мира являются преимущественно осадочные бассейны. Месторождения нефти и газа располагаются в локальных структурах осадочного чехла этих бассейнов, что и объясняет методику оценки перспектив поисков этих месторождений путем изучения геологических особенностей именно осадочного чехла. На первых
порах для таких целей использовался комплекс геофизических методов, состоящий из
гравиразведки, магниторазведки и электро- и сейсморазведки. С течением времени во
всем мире стали отдавать предпочтение наиболее дорогому, но и более надежному методу
- сейсморазведке в сочетании с использованием геологических данных, полученных с помощью глубокого бурения. Недавно был предложен новый подход к выяснению пространственных закономерностей расположения нефтегазоносных структур в осадочном
чехле путем использования систем разломов фундамента. Образно говоря, предпринята
попытка "заглянуть в осадочный чехол через кристаллический фундамент". По мнению
К.Ф. Тяпкина, В.П. Солдатенко, М.М. Довбнича и Я.В. Мендрия основной особенностью новой методики прогнозирования является использование взаимосвязи образования
локальных структур в чехле с разломами фундамента. Дело в том, что нет таких реальных
сил, которые бы действовали в чехле, минуя фундамент. Поэтому образование локальных
структур в осадочном чехле - это результат движения блоков проявляется на их границах
51
(разломах), то формирование локальных структур в чехле должно неизбежно происходить
в пределах зон влияния разломов фундамента. Использование этой закономерности в значительной мере сужает площадь поисковых работ. Кроме того, в новой методике прогнозирования может быть использована взаимосвязь между эпохами активизации систем разломов фундамента и возрастом деформируемых толщ чехла. Это обстоятельство открывает дополнительные возможности восстановления геологической истории развития региона
и, соответственно, прогнозирования нефтегазоносных структур. Второй отличительной
особенностью рассматриваемой методики прогнозирования является ее инвариантность
по отношению к до сих пор не решенной проблеме органического или неорганического
происхождения нефти и природного газа. В Украине имеются три нефтегазоносных осадочных бассейна, известные под названиями Днепрово-Донецкой, Азово-Черноморской и
Карпатской впадин. В предлагаемой статье приведены результаты опробования новой методики прогнозной оценки нефтегазоносности Днепрово-Донецкой впадины (ДДВ) [Тяпкин К.Ф., Солдатенко В.П., Довбнич М.М., Мендрий Я.В. Результаты использования систем разломов фундамента для оценки перспектив нефтегазоносности ДнепровоДонецкой впадины. //Геоiнформатика. -2007. -№ 1.].
В.И. Кислухин, И.В. Кислухин, А.А. Шрейнер и Д.А. Огнев рассматривают модель строения верхней части сеноманских отложений, позволяющую прогнозировать
наличие, либо отсутствие в ловушках нефтяных и газообразных углеводородов. Приводится площадное развитие нефтегазоносных фаций позднесеноманского возраста. Использование данных исследований позволит проводить целенаправленные поиски залежей
углеводородного сырья в осадочных образованиях сеноманского возраста в Западной Сибири [Кислухин В.И., Кислухин И.В., Шрейнер А.А., Огнев Д.А. Нефть и газ сеноманских
отложений севера Западной Сибири. //Нефть и газ. Изв. вузов. -2010. -№ 1.].
А.В. Мигурский, В.С. Старосельцев, Г.М. Тригубович и др. в своем докладе
рассказали о прогнозе нефтегазоперспективных объектов в шарьяжно-надвиговых зонах
на начальных этапах поисковых работ, который становится гораздо легче за счет анализа
морфологии линейных дислокаций в плане и по разрезу. Как показал анализ подобных регионов с хорошей геолого-геофизической изученностью, виргация линейных складок поверхностных горизонтов зачастую обусловлена существованием на глубине жестких блоков (поднятий) в авто- или параавтохтоне. Поэтому «обтекание» линейными складками
изометричных участков может служить надежным признаком наличия в их пределах погребенных поднятий [Мигурский А.В., Старосельцев В.С., Тригубович Г.М. и др. Технология прогнозирования нефтегазоперспективных объектов в шарьяжно-надвиговых зонах.
//Комплексирование геолого-геофизических методов при обосновании нефтегазопоисковых объектов на Сибирской платформе (в Восточной Сибири и Республике Саха (Якутия). Материалы Научно-практической конференции, Новосибирск, 21-23 апр., 2008. Новосибирск. -2009.].
Сибирская платформа на протяжении рифей-фанерозойского времени пережила
ряд тектонических активизаций растяжения и сжатия с активным проявлением обстановок
сдвига, а также подвергалась интенсивному воздействию магматизма. Это оставило следы
на осадочном чехле в виде дизъюнктивных, пликативных и инъективных (в основном
магматогенных) дислокаций. Известно, что различным геодинамическим режимам (сжатия, растяжения, сдвига и инъективному) присущи свои парагенезы структурных форм.
Их исследование в историческом аспекте способствует пониманию закономерностей развития осадочных толщ, что весьма важно для нефтегазоносных регионов [Мигурский А. В.
Структурно-парагенетический метод поиска ловушек углеводородов в осадочном чехле
Сибирской платформы. //Комплексирование геолого-геофизических методов при обосновании нефтегазопоисковых объектов на Сибирской платформе (в Восточной Сибири и
Республике Саха (Якутия). Материалы Научно-практической конференции, Новосибирск,
21-23 апр., 2008. -Новосибирск. -2009.].
Использование различных гидрогеологических данных при проведении региональных поисковых и оценочных работ повышает их достоверность и точность. По гидрогео52
логическим критериям определяются условия нефтегазонакопления в додевонскосреднедевонских отложениях на территории Саратовской области. Н.В. Клычев и В.В.
Гонтарев приводят зональную оценку перспектив накопления УВ в верхнедевонских и
нижне-среднекаменноугольных (доверейских) отложениях [Клычев Н.В., Гонтарев В.В.
Зональность условий нефтегазонакопления в верхнедевонско-среднекаменноугольных отложениях на территории Саратовской области по гидрогеологическим данным. //Недра
Поволжья и Прикаспия. -2008. -№ 54.].
Северо-Кавказский регион включает старейшую нефтегазоносную провинцию,
степень изученности которой достигла максимума. Промышленная нефтегазоносность
осадочного чехла установлена практически для всего стратиграфического диапазона - от
терригенных горизонтов плиоцена - миоцена до палеозойских образований. Направленность современных регионально-зональных геологоразведочных работ определяется значительной выработанностью запасов УВ и ограниченностью рентабельной ресурсной базы. Использованные в последнее время оценки нефтегазоносности в старых разрабатываемых провинциях себя не оправдали. В статье Г.И. Лебедько (ФГНУ Северо-Кавказский
научный центр ЮФУ) обоснована необходимость использования новейших подходов к
анализу глубинного строения и перспективности старых нефтегазоносных провинций. На
современном этапе изучения важную роль играет знание геологических условий и геодинамической направленности развития глубинных структур для оценки перспектив нефтегазоносного региона. Они в первую очередь связаны с зонами флюидизации поднадвиговых зон бортовых уступов передовых прогибов, а также с подсолевым карбонатным комплексом верхней юры [Лебедько Г.И. Перспектива нефтегазоносности предкавказской
системы передовых прогибов. //Разведка и охрана недр. -2011. -№3, с. 32-41.].
На основе технологии, разработанной в ФГУНПП «Севморгео» совместно с ООО
«Специальное бюро независимых экспертиз-2» (СБРЭ-2), были проведены комплексные
региональные геохимические работы в Юрацкой и Гыданской губах. Данная инновационная технология (прошла апробацию на геотраверсах в Карском, Баренцевом и Охотском
морях) включала в себя следующие методы исследований: газогеохимию, битуминологию, ртутометрию, гидрохимию, литологию, дешифрирование космоснимков, высокочастотную геоакустику. Было выполнено более 400 комплексных станций. Анализ и интерпретация геохимических данных позволили выявить прямые признаки нефтегазоносности
недр в донных отложениях, дать зональный прогноз нефтегазоносности, выявить районы
и зоны нефтегазонакопления, оконтурить наиболее крупные объекты, благоприятные для
поиска нефти и газа на акватории Юрацкой и Гыданской губ и территории прилегающей
суши. Кроме того, была проведена дефференцированная оценка перспектив нефтегазоносности акваториальных структур второго порядка [Иванов Г.И., Гончаров А.В., Гаврилов
А.Е. и др. Оценка перспектив нефтегазоносносности Гыданской губы по результатам
комплексной геохимической съемки. //Разведка и охрана недр. -2011. -№ 10, с. 39-43.].
Восполнение запасов УВ в старых нефтегазодобывающих районах России с развитой инфраструктурой - задача весьма актуальная. Один из путей ее реализации - это геологоразведочные работы на территориях с невыясненными перспективами нефтегазоносности. Большая часть территории Республики Марий Эл расположена в западной части
Волго-Уральской нефтегазоносной провинции и, в силу ее слабой изученности глубоким
бурением и другими нефтепоисковыми работами, относится именно к таким территориям.
Новые геолого-геофизические данные вместе с накопленной к настоящему времени информацией позволили В.А. Трофимову, А.И. Волгиной, Ч.Г. Саттарову и др. авторам
статьи произвести переоценку перспектив нефтегазоносности территории Республики
Марий Эл, указав на первоочередные участки в пределах Казанско-Кажимского прогиба и
его обрамления [Трофимов В.А., Волгина А.И., Саттаров Ч.Г. и др. Перспективы нефтеносности Республики Марий Эл в свете новых данных. //Разведка и охрана недр. -2011. №4, с. 15-20.].
Научно-исследовательский институт космоаэрогеологических методов провел работы, которые в результате космогеологического изучения площадей размещения место53
рождений нефти, в Калининградской области выявлены характерные региональные и локальные аномалии спектральной яркости. Конкретизирована приуроченность нефтяных
месторождений к субширотным и субмеридиональным зонам разломов, узлам их пересечения, а также к кольцевым и дуговым структурам определенных размеров. На этой основе сформулированы прогнозные космоструктурные и космоспектральные критерии
нефтеперспективности. В центральной части Калининградской области выделены участки, рекомендованные для первоочередного проведения поисковых работ [Антипов В.С.,
Журавлев Е.А., Гальперов Г.В., Волин К.А. Нефтеперспективность центральной части
Калининградской области по данным анализа многоспектральных космических снимков
//Разведка и охрана недр. -2011. -№4, с. 26-36.].
Построена геологическая модель 3D нефтегазоносного бассейна. На основе изучения условий миграции и аккумуляции нефти и газа, равновесных в различных геологических обстановках, метод расчета параметров предшествующих элементов в сочетании закона Дарси и алгоритмы искусственного интеллекта применены для расчета скорости миграции. Liu Zhifeng, Wei Zhenhua, Wu Chonglong и др. авторами статьи предложена идея
«лабиринтной» миграции и аккумуляции УВ и программирования прогоночного модуля.
Последний испытан на реальной разведочной площади с получением удовлетворительных
результатов. Результаты исследований дают хороший аналитический инструмент для
снижения рисков поисков нефти [Liu Zhifeng, Wei Zhenhua, Wu Chonglong и др. Исследование «лабиринтной» миграции УВ и имитация аккумуляции на основе точечно-сеточной
модели Корнера. //Shiyou shiyan dizhi = Petrol. Geol. and Exp. -2010. 32. -№ 6.].
Месторождения нераспределенного фонда недр открывались в течение 75 лет, а их
запасы оценивались по неоднократно изменявшимся методическим правилам. В результате перевода устаревших исходных материалов оценки в цифровой формат, их ревизии и
актуализации, первоначальные объемы суммарных запасов большинства месторождений
были уточнены. В результате пересчета уточненных запасов на единой методической основе в соответствии с международными стандартами, категорийная структура запасов
всех месторождений изменилась в сторону уменьшения доли разведанных запасов. Эти
изменения первоначальных запасов объективно обусловлены необходимостью их соответствия единым современным стандартам - как отечественным, так и международным.
Опыт работ, выполненных в рамках проекта «Переоценка», показал, что запасы
большей части месторождений НФН требуют уточнения и пересчета по причинам, не связанным с переходом на новую классификационную основу. Апробация новой классификации, утвержденной в 2005 г., и методических рекомендаций по ее применению (2007 г.),
проведенная ведущими предприятиями страны во всех ее регионах на основе сотен месторождений НФН, позволила выявить недостатки обоих документов, устранение которых
может сделать их вполне работоспособными. Несмотря на это, главный результат их применения уже достигнут - отечественные разведанные запасы по степени их геологической
обоснованности приведены в соответствие с международными стандартами. И этот результат вряд ли подлежит пересмотру. Он подлежит государственной экспертизе и официальному утверждению.
Ввод в действие новой классификации, строго регламентирующей правила выделения участков подсчета разведанных запасов, отложен до 01.01.2012 г. Сегодня запасы месторождений НФН уже пересчитаны по новым правилам. Запасы месторождений распределенного фонда недр находятся в прежнем состоянии, которое, вероятно, также далеко от
безупречного. Недропользователи при оценке запасов новых месторождений вынуждены
придерживаться сложившейся отечественной традиции, допускающей ее неоднозначность. Безусловно, проблема сопоставления отечественных запасов нефти и газа, как между собой, так и с оцениваемыми за рубежом, требует скорейшего разрешения.
В настоящее время рассматриваются различные варианты новой отечественной
классификации запасов нефти и газа. Все их объединяет то, что они обсуждаются, а не
апробируются. Наш опыт показывает, что новую работоспособную классификацию невозможно сконструировать или собрать из фрагментов, уже существующих. Чтобы быть
54
работоспособной, любая классификация должна пройти апробацию на примерах десятков
и сотен месторождений. Сегодня существует единственный вариант новой классификации
с таким опытом апробации, и может быть именно в этом случае полезно будет вспомнить
не стареющее житейское правило: «За одного битого — двух небитых дают» [Новиков
Ю.Н. (ФГУП «ВНИГРИ») Процедура и результаты уточнения и пересчета геологических
запасов нефти и газа месторождений нераспределенного фонда недр. //Разведка и охрана
недр. -2011. -№4, с. 11-17.].
2.3. Твердые горючие полезные ископаемые
Общие вопросы. Российская Федерация располагает значительными 193,3 млрд.
т разведанными запасами угля: бурого 101,2 млрд. т, каменного 85,3 млрд. т (в том числе
коксующегося 39,8 млрд. т) и антрацитов 6,8 млрд. т и занимает 2-ое место по запасам и 5ое по добыче угля в мире. При существующем уровне добычи его хватит более чем на 550
лет. В настоящее время не обеспечивается воспроизводство промышленных запасов с благоприятными условиям отработки по наиболее дефицитным маркам углей. 24 запасов
ценных коксовых марок представлены угольными пластами со сложным залеганием.
Необходимо провести анализ нераспределенного фонда запасов, содействовать завершению работы по утверждению методики расчета коэффициентов технологической ценности
добываемых коксующихся углей, и их конденсатов. На основе геоинформационных систем следует создать кадастр перспективных к освоению запасов углей в разрезе бассейнов, месторождений и участков, а также совершенствовать технические средства и компьютерные программы комплексного мониторинга и моделирования. Необходимо разработать программу лицензирования [Яновский А.Б. О состоянии и мерах по развитию
угольной промышленности России //Уголь. -2010. -№ 8.]
В Сибирском и Дальневосточном федеральных округах сосредоточен почти весь
угольный сырьевой потенциал страны (коксующиеся угли - 95%, энергетические ~ 94%) и
добыча углей (коксующиеся - 89%, энергетические - 95%). Бассейны и месторождения
рассматриваемого региона являются основными поставщиками углей на внешний рынок
(97%).
Общий угольный сырьевой потенциал России оценивается в 4,1 трлн. т, В территориальном отношении примерно 2/3 угольных ресурсов находится в Сибири и около 1/3 на Дальнем Востоке. Основная часть (85%) мощностей действующих угледобывающих
предприятий сосредоточена в восточных районах страны. Здесь же сконцентрирована
преобладающая часть (91%) мощностей подготовленного резерва под новое строительство.
Основными направлениями геологоразведочных, научно-исследовательских и тематических работ на ближайшую и среднесрочную перспективу следует считать:
1. Поддержание запасами коксующихся углей действующих предприятий в освоенных угледобывающих бассейнах. Эта задача актуальна, прежде всего для Кузнецкого и
Южно-Якутского бассейнов. В Кузбассе большая часть запасов коксующихся углей с простыми условиями отработки уже передана угольной промышленности. Оставшиеся в нераспределенном фонде объекты имеют, как правило, сложное геологическое строение, более глубокое залегание угольных пластов. Поэтому геологоразведочным службам угледобывающих компаний необходимо, в первую очередь, подготовить участки шх. Ольжерасская Глубокая, Мрасский, Чертинский Глубокий, Березовский Глубокий, поле шх. Южная
и др.
В Южно-Якутском бассейне взамен выбывающих мощностей Нерюнгринского
разреза по добыче марки К целесообразно доизучить Налдинское, Муастахское, Кабактинское месторождения и уч. Нижне-Талуминский. Для организации подземной добычи
углей марки КЖ следует уточнить перспективы Верхне-Талуминского, Алдакайского месторождений и уч. Верхне-Якокитский.
55
2. Выявление новых сырьевых баз коксующихся углей особо ценных марок Ж, КЖ,
К, ОС, дефицитных в коксохимической промышленности.
Решение этой задачи актуально, прежде всего, для Южно-Якутского бассейна. В слабо
изученном Токийском районе бассейна перспективными для дальнейшего геологического
изучения являются расположенные к северо-востоку от Эльгинского месторождения Укикитская, Биркандинская и Муламская угленосные площади. В восточной части района
объектом поисковых работ, в первую очередь, может быть Хударканская площадь. В Кузбассе перспективы выявление новых объектов с углями дефицитных марок ограничены
Макарьевским месторождением (марки К, КО, ОС).
3. Создание резерва опоискованных площадей и оцененных месторождений с энергетическими углями в энергодефицитных районах с существующей угледобычей.
Проблема энергодефицита на юге Дальневосточного ФО может решаться за счет
освоения ряда угольных месторождений региона.
В Амурской области поддержание добычи связывается, в первую очередь, с Ерковецким буроугольным месторождением, в меньшей степени - с Архаро-Богучанским. При
условии использования низкометаморфизованных бурых углей технологической группы
1Б непосредственно в районе добычи (строительство крупной ГРЭС) возможно вовлечение в освоение подготовленного резерва на Свободном месторождении с годовой добычей
до 10 млн. т. В определенной степени промышленный интерес могут представлять ресурсы углей Гербикано-Огоджинской площади, на перспективных месторождениях которой
(Огоджинское и др.) возможна открытая добыча 3-5 млн. т угля в год.
В Хабаровском крае развитие добычи может базироваться на объектах Буреинского
бассейна. Сырьевая база открытой добычи каменных углей составляет 200 млн. т, горногеологические условия Ургальского месторождения благоприятны для высокопроизводительной подземной добычи с применением прогрессивных технологий и средств. В бассейне имеются перспективы выявления новых участков для открытой отработки. Буроугольные месторождения края рассматриваются как сырьевые базы местного значения.
В Еврейской АО на базе ресурсов Ушумунского буроугольного месторождения в
перспективе возможно достижение мощности на строящемся разрезе до 1,5 млн. т/год.
В Приморском крае на запасах бурого угля Бикинского месторождения возможна
добыча до 14-16 млн. т/год, на Павловском месторождении - до 6 млн. т/год, в Раздольненском бассейне - до 1,5-2 млн. т/год каменных энергетических и технологических углей.
4. Развитие угольной сырьевой базы для обеспечения местных нужд в энергодефицитных районах, удаленных от центров угледобычи.
Задача обеспечения твердым топливом удаленных от центра добычи и транспортных коммуникаций энерго-дефицитных районов должна быть решена за счет использования местных угольных ресурсов, строительства разрезов малой мощности (Красноярский
и Забайкальский края, Иркутская и Магаданская области, Чукотский АО и др.).
5. Изучение месторождений углей, пригодных для комплексного эффективного использования.
Решение этой задачи особенно актуально в пределах новых минерально-сырьевых
центров социально экономического развития, где наряду с рудной специализацией ЦЭРов
уголь будет не только энергетическим, но и технологическим сырьем. В пределах КодароУдоканского ЦЭРа - это Читкандинское месторождение; в Восточно-Забайкальском ЦЭРе
- Даурское, Харанорское, Пограничное и Кутинское буроугольные месторождения; в
Амуро-Буреинском ЦЭРе - Гербикано-Огоджинская каменноугольная и Амуро-Зейская
буроугольные площади, в Южно-Камчатском ЦЭРе - Крутогоровское месторождение и
другие угленосные объекты Северо-Востока, упомянутые выше.
6. Научно-методическое обеспечение геологоразведочных работ на уголь содержит
в себе следующие направления: совершенствование (разработка и создание новых) технологий прогнозирования угленосности, поисков и оценки месторождений с высокой углеплотностью; оценки ресурсов и подсчета запасов с применением автоматизированных
56
систем сбора и обработки информации, разработки объемных моделей геологопромышленных типов месторождений.
Переоценка угольной сырьевой базы включает геолого-экономическую переоценку
запасов и ресурсов участков с определением их промышленной значимости в осваиваемых бассейнах и месторождениях, разработку и реализацию эффективной системы управления геологоразведочными работами с целью обеспечения баланса воспроизводства и
потребления углей, формирование и ведение единого автоматизированного банка данных
с отражением состояния изученности и результатами переоценки угольной сырьевой базы.
Совершенствование минералогических, аналитических и технологических методов
изучения и оценки углей и углевмещающих пород преследует цель обеспечения на современном научном, технологическом и аппаратурно-техническом уровне лабораторноаналитического сопровождения геологоразведочных работ на твердое топливо на всех
стадиях - от прогнозных до углубленного изучения природы, качества и свойств углей,
отходов их добычи, обогащения и переработки с целью расширения сфер использования и
получения экологически чистых нетрадиционных и дефицитных продуктов, пользующихся повышенным спросом на внутреннем и мировом рынках.
Комплекс организационно-координирующих мероприятий по определению
направлений работ МПР России по воспроизводству угольной сырьевой базы направлен
на осуществление контрольных функций за реализацией проектов геологоразведочных
работ, экспертизу перечней объектов лицензирования, предлагаемых для предоставления
в пользование недрами, методическое и метрологическое обеспечение комплекса полевых
геофизических и геохимических исследований; геолого-геофизические, минералоготехнологические, геотехнологические, аналитические и лабораторные исследования с оказанием консультативной и научно-методической помощи структурным подразделениям
Роснедр, осуществление контроля за выполнением требований нормативных документов
по системе управления качеством лабораторных испытаний углей, рекомендации по применению современных методов и технологий геологоразведочных работ на уголь.
Актуализация нормативно-методической и нормативно-технической базы геологоразведочных работ направлена на обеспечение их качества и экономической эффективности и вызвана тем, что значительная часть существующих нормативных документов устарела и не охватывает определившиеся в настоящее время стратегические направления
геологоразведчных работ, не учитывает особенности и возможности новой аппаратуры и
методов, а также современные требования к метрологическому обеспечению, обработке и
представлению результатов. В связи с этим актуальным является создание нормативнометодических и нормативно-технических баз нового поколения.
Конъюнктура мирового рынка энергоносителей к 2020 г. (в т.ч и в связи с последними событиями в Японии) в целом будет складываться в пользу углей. Это находит свое
объяснение в наличии огромной сырьевой базы широким ее распространением по континентам, что обеспечивает стабильное и прогнозируемое развитие энергетики; в относительном постоянстве цен на уголь, меньше зависящих от политических событий, чем цены
на другие энергоносители (нефть и газ); в возможности снижения цен за счет научнотехнического прогресса в процессах добычи, переработки, транспортировки и использования.
Ввод новых мощностей в Кузнецком, Южно-Якутском и Улугхемском бассейнах
позволят увеличить экспортные поставки после 2030 г. на 45-55 млн. т/год. В более отдаленной перспективе роль углей Сибирского и Дальневосточного регионов еще больше
возрастет за счет строительства и ввода в эксплуатацию объектов Канско-Ачинского, Минусинского, Иркутского бассейнов, месторождений Хабаровского края, Чукотского АО и
др. [Логвинов М.И., Файдов О.Е., Микерова В.Н. (ФГУП «ВНИГРИуголь»). Сырьевой потенциал коксующихся и энергетических углей Сибири и Дальнего Востока. //Разведка и
охрана недр. -2011. -№ 5, с 43-50.].
Анализ состояния добычи угля в странах мира с 2000 по 2009 гг. приводит Л.С.
Плакиткина, в котором отдельно представлены данные по производству каменного, кок57
сующегося, энергетического и бурого углей в основных странах. Рассматриваются объемы
импорта и экспорта угля различными странами, и в первую очередь, Японией и странами
ЕС. Показано, что за 10 лет доля поставок российских углей за рубеж возросла от 7 до 15 в
зависимости от вида угля. Приводятся экспортные цены угля, поставляемого в Японию и
страны ЕС. Делается прогноз цен российского энергетического угля, поставляемого в
Японию и страны ЕС в период до 2030 г. [Плакиткина Л.С. Анализ развития угольной
промышленности в основных странах мира, включая Россию и страны СНГ, в период с
2000 по 2009 гг. и перспективы дальнейшего развития. //Горн. пром-сть. -2011. -№ 2.]
Мировые запасы нефти и газа, основных энергетических ресурсов, за последние
десятилетия были значительно истощены. Так, к 2010 году было израсходовано 87 мировых запасов нефти, 73 мировых запасов природного газа и всего 2 мировых запасов угля.
По оценкам экспертов, на ближайшие 30-40 лет уголь остается основным энергетическим
ресурсом. Именно по этой причине в конце 90-х годов в США был провозглашен так
называемый возврат к «эре угля». К настоящему моменту 75 электростанций США работают на угольном топливе. Таким образом, значительные мировые запасы угля, а также
его большая доступность по сравнению с другими видами углеводородного топлива являются основными факторами, привлекающими внимание ведущих стран мира [Левчук
И.Р. Современное состояние мировой угольной промышленности и некоторые экологические проблемы, возникающие при добыче угля //Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане. Естественно-технические науки. Сборник статей 4 Международной научной конференции, г. Алматы, 26-27 нояб., 2010. Фонд Первого
Президента Респ. Казахстан. -Алматы. -2010.].
Долгосрочная программа развития угольной промышленности в настоящее время
проходит процедуру утверждения в Правительственных органах. Определены цели, задачи, структура и этапы реализации программы. Рассматриваются конкретные количественные и качественные ожидаемые результаты реализации Программы. Положительные результаты реализации программы обеспечиваются за счет размещения производительных
сил, замены устаревших основных средств, использования инновационных технологий и
техники, создания новых продуктов переработки угля. Реализация программы позволит до
2030 г. добиться среднемирового уровня эффективности главных факторов производства.
Важен механизм реализации Программы и контроль ее выполнения [Воскобойник М.П.
Долгосрочная программа развития угольной промышленности России. //Горн. пром-сть. 2011. -№ 2.].
Г.Л. Краснянский обосновал объективную необходимость перехода к новому инновационному этапу технологической реструктуризации угольной промышленности. Основной целью этого этапа является расширение направлений использования угля за счет
его глубокой переработки в продукты с высокой добавленной стоимостью. Идея технологической реструктуризации предметно представлена при описании реализуемого в настоящее время проекта создания угольно-энергетического комплекса на ресурсной базе Караканского угольного месторождения. Представленный в статье Г.Л. Краснянского метод
формирования энергоугольных кластеров может послужить основой при определении путей решения проблемы расширения внутреннего рынка угля за счет комплексного использования энергетического потенциала угольных месторождений [Краснянский Г.Л. Формирование энергоугольных кластеров - инновационный этап технологической реструктуризации угольной промышленности Российской Федерации. //Горн. инф.-анал. бюл. -2011.].
Предполагается два пути развития минерально-сырьевой базы угольной промышленности - экстенсивный и интенсивный. На сегодняшний день сырьевая база угольной
промышленности Кузбасса развивалась по экстенсивному пути, т. е. за счет вовлечения в
добычу новых участков недр и отработку их преимущество одной технологией. Это ведет
к тому, что ежегодно уровень списания балансовых запасов в три раза выше уровня добычи, а эффективность работы отдельных предприятий низкая. Расширения области применения и адаптация различных технологий добычи, их комбинирование и интегрирование,
для сложных горно-геологических условий, позволит увеличить количество пригодных к
58
эксплуатации запасов на полях действующих предприятий и на возможных к освоению
новых участках месторождений, а также повысить эффективность их отработки. Это интенсивный путь развития минерально-сырьевой базы России весьма привлекательный
именно для Кузбасса [Шаклеин С.В., Писаренко М.В. Нетрадиционные технологии добычи угля - основа интенсивного освоения минерально-сырьевой базы Кузбасса. //Горн. промсть. -2010. -№ 4.].
Рассмотрены результаты геолого-экономической переоценки угольных объектов
нераспределенного фонда недр в Восточном Донбассе, Печорском, Подмосковном, Сосьвинско-Салехардском, Кузнецком бассейнах, а также месторождений Забайкалья, Амурской области и Приморского края. Отмечено, что современным требованиям угольной
промышленности соответствует лишь четвертая часть запасов нераспределенного фонда
недр изученных бассейнов и месторождений. Подчеркнуто, что при сохранении существующего отношения к воспроизводству угольной сырьевой базы созданный ранее сырьевой резерв будет сокращаться при постоянном ухудшении горно-геологических условий
добычи. [Логвинов М. И., Старокожева Г.И., Файдов О.Е. Результаты геологоэкономической переоценки угольных объектов нераспределенного фонда недр. //Разведка и
охрана недр. -2011. -№ 2.].
Торф и другое органо-минеральное сырье в болотах и озерах - огромная ценность
для человечества. В Сибири это сырье имеется в огромных количествах и находится прямо на поверхности; добыча его не требует глубоких скважин, шахт и супердорогого оборудования. Торфяные ресурсы Сибири в настоящее время практически не осваиваются.
Несмотря на колоссальные запасы торфа, нет ни одного торфяного предприятия в Новосибирской, Омской и Томской областях. Возможности для мелких и средних предпринимателей, а также для крупных компаний в регионе огромные. В центральной России в
этом отношении дело обстоит немного лучше [Запивалов Н.П. Торфяные ресурсы - нетронутые богатства Сибири. //Геол. и минерал.-сырьев. ресурсы Сибири. -2011. -№ 3.].
В настоящее время в мире добывается около 25 млн. т торфа. Л. С. Плакиткина и
П. А. Апухтин приводят анализ его добычи в мире и России. Рассмотрены перспективы
развития торфяной отрасли России по сравнению с другими торфодобывающими странами мира. Приводят сведения по развитию ключевых торфодобывающих регионов РФ и
дают экономическую оценку и анализ добычи и агломерации торфа в России. Анализируются среднегодовые цены на топливный и сельскохозяйственный торф [Плакиткина Л.С.,
Апухтин П.А. Анализ развития торфяной промышленности в России и мире в период с
2000 по 2009 годы. //Горн. пром-сть. -2011. -№ 1.].
Подземная газификация угля (ПГУ) является альтернативным способом разработки
угольных пластов путем превращения угля на месте его залегания в горючее газообразное
топливо. К социальным, энергетическим и экономическим преимуществам ПГУ добавляются еще и экологические. ПГУ позволяет расширить ресурсную базу газовой промышленности за счет производства из угля газовообразного энергоносителя различного состава (от малокаллорийного газа до заменителя природного газа). Это особенно важно для
угольных регионов страны, так как повышает их энергетическую безопасность и снижает
зависимость трубопроводного природного газа. Освободившийся природный газ может
быть эффективно использован в энергодефицитных регионах, в том числе в виде экспортных поставок. ПГУ является сложной разновидностью физико-химической геотехнологии,
обусловленной влиянием большого количества различных факторов: горение и газификация угля, горнотехнические закономерности разработки угольного месторождения, гидрогеологические особенности месторождения, возможные экологические последствия. В
монографии Е.В. Крейнина обобщены и проанализированы инженерные и научные результаты (отечественные и зарубежные) в области ПГУ за период 1933-2010 гг. Рассмотрены основные стадии сооружения и эксплуатации подземного газогенератора: бесшахтная (скважинная) подготовка каналов газификации, закономерности газообразования в реакционном канале, влияние горно- и гидрогеологических факторов, контроль и управление технологическим процессом и др. Особое внимание уделяется инновационным пред59
ложениям по управлению технологическим процессом и получению газа стабильного состава и количества. Разработанные за последние 10-15 лет новые эффективные технические решения, защищенные блоком российских патентов, гарантируют управляемое и
стабильное промышленное производство газа ПГУ при одновременной эксплуатации более сотни дутьевых и газоотводящих скважин [Крейнин Е. В. Подземная газификация углей: основы теории и практики, инновации. –М. -2010.].
Геология месторождений твердых горючих полезных ископаемых.
В.Я. Афанасьев, Ю.Н. Линник и В.Ю.Линник приводят результаты анализа горногеологических условий разработки угольных пластов. Особое внимание уделено характеристикам пластов, влияющим на безопасность ведения очистных и подготовительных работ в подземных условиях шахт. С учетом закрытия действующих шахт и вновь вводимых
в эксплуатацию, дана прогнозная оценка горно-геологических условий на период до 2030
года [Афанасьев В.Я., Линник Ю.Н., Линник В.Ю. Прогнозная оценка горно-геологических
условий подземной разработки угольных месторождений на период до 2030 года. //Горн.
инф.-анал. бюл. -2010. -№ 12.].
Рассмотренные В.М. Калинченко и Д.Н. Шурыгиным способы работы с цифровой
информацией позволяют автоматизировать самый трудоемкий этап при прогнозировании
горно-геологических условий отработки угольных месторождений. Одновременное отражение информации в табличной форме и на карте позволяет проводить первичный анализ,
обнаруживать пространственные закономерности в размещении прогнозных показателей.
Анализ возможностей современных ГИС показал, что для обеспечения решения задач
прогнозирования горно-геологических условий стандартные функции пространственного
анализа в ГИС должны быть дополнены: специальными аналитическими функциями;
функциями построения производных карт, включающими алгебраические, тригонометрические, логические и другие операции над наборами карт и построение изолиний с учетом
барьеров (срывов поверхностей), расчет потенциалов и другими средствами многомерного
районирования, в том числе с использованием экспертных оценок [Калинченко В.М., Шурыгин Д.Н. Геоинформационная система прогнозирования горно-геологических условий
отработки угольных месторождений. //Перспективные технологии добычи и использования углей Донбасса. Материалы Международного научно-практического семинара, Новочеркасск, 1-2 окт., 2009. ЮРГТУ (НПИ). -Новочеркасск. -2009.].
П.Ф. Сидоренко представлены методические особенности оценки достоверности
прогноза горно-геологических условий отработки угольных пластов с учетом полноты
изучения осложняющих факторов и применения результатов комплекса полевых и шахтных геологических и геофизических методов их исследования, что позволяет повысить
экономическую эффективность добычи запасов угля в сложных горно-геологических
условиях [Сидоренко П.Ф. Проблемы повышения достоверности прогноза горногеологических факторов, осложняющих отработку угольных пластов. //Горн. инф.-анал.
бюл. -2011. -№ 2.].
Содержание ртути в углях составляет порядка 0,1 г/т как в каменных, так и бурых
углях. Известны угли, сильно обогащенные ртутью, например, в некоторых районах России, Украины, США и Китая. В уникальных по своей ртутоносности донецких углях обнаружены киноварь и металлическая ртуть. Вследствие высокого сродства иона Hg2+ к
гумусу, вполне возможна сингенетическая (или раннеэпигенетическая) концентрация Hg в
торфяниках или бурых углях, но большинство аномально-ртутоносных углей обогатилось
ртутью в процессах эпигенеза. Вследствие высокой токсичности Hg и ее соединений, а
также практически полного перехода ртути при сжигании углей в газовую фазу, изучение
геохимии Hg в углях имеет первостепенное значение для охраны окружающей среды
[Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Ртуть в углях - серьезная экологическая проблема.
//Биосфера. -2009. -№ 2.].
На основании проведенных исследований дана характеристика органического вещества торфов бассейна р. Соузар. Показано, что отличительной особенностью состава
60
исследованных торфов является высокое содержание водорастворимых и легкогидролизуемых компонентов. Согласно данным элементного анализа и ИК-спектроскопии гуминовые кислоты торфов обладают высокой конденсированностью макромолекул, насыщенных кислородсодержащими группами [Савельева А. В., Ларина Т. В. Характеристика органического вещества торфов Горного Алтая. Болота и биосфера. //Материалы 7 Всероссийской с международным участием научной школы, Томск, 13-15 сент., 2010. ТГПУ.
-Томск. -2010.].
М.Л. Улановский представил процесс углефикации в виде трех последовательных
периодов с содержанием углерода 75-87(88); 87(88)-93 и 93-95 и водорода соответственно:
5,25 ± 0,25; 5-3 и 3. Первый период включает в себя донецкие угли марок от Д до К, второй - К, ОС и Т; третий - Т и примыкающие к ним малометаморфизованные антрациты.
Приведены графические зависимости максимальной влагоемкости, выхода летучих веществ, спекаемости и теплоты сгорания от содержания водорода в каждом из периодов. В
результате показано, что в пластах углей, относящихся к первому периоду, реакция дегидрирования не идет, и поэтому водород органической массы не может быть источником
образования в них метана [Улановский М.Л. Взаимосвязь свойств углей с изменением содержания водорода при углефикации. //Кокс и химия. -2011. -№ 2.].
С.Г. Гагарин представил результаты исследований состава и термохимических
свойств фракций, выделенных из угля по плотности. Среди свойств рассмотрены следующие: термогравиметрические параметры; индекс свободного вспучивания; толщина пластического слоя; показатели дилатометрии; выход жидкоподвижных составляющих пластической массы. Эти свойства определяются петрографическим (мацеральным) составом
фракций. При увеличении плотности фракций снижается содержание липтинита и витринита и увеличивается содержание инертинита, что ведет к снижению алифатического и
повышению ароматического характера химической структуры и соответственно ухудшает
термохимические свойства фракций. Результаты показывают, что фракционирование угля
перед его переработкой может быть потенциально весьма эффективным [Гагарин С.Г.
Термохимические свойства фракций угля различной плотности (обзор). //Кокс и химия. 2010. -№ 6.].
На основании результатов определения содержаний U и Th в 5000 образцов углей и
торфов сев. Азии С.И. Арбузов, А.В. Волостнов и др. установили, что среднее содержание U в углях месторождений и бассейнов колеблется от 0,6 до 32,8 ч/млн., а среднее содержание Th варьирует от 0,8 до 9,2 ч/млн. В пределах угольных бассейнов, месторождений и пластов установлены вертикальные и латеральные изменения содержаний U и Th.
Их высокие концентрации пространственно связаны с отдельными блоками пород в
структуре бассейнов или с вулканитами периодов формирования угля. Установлено изменение роли пирокластики в накоплении U и Th в широтном направлении [Arbuzov S.I., Volostnov A.V., Rikhvanov L.P. и др. Геохимия радиоактивных элементов (U, Th) в углях и
торфах Северной Азии (Сибирь, Дальний Восток России, Казахстан и Монголия). Geochemistry of radioactive elements (U, Th) in coal and peat of northern Asia (Siberia, Russian
Far East, Kazakhstan, and Mongolia). //Int. J. Coal Geol. -2011. 86. -№ 4.].
Результаты сейсмологических наблюдений в Кузнецком угольном бассейне показывают значительное увеличение и изменение характера тектонической и сейсмической
активности. Отмечается рост геодинамических рисков. А. И. Екимовым и С. В. Цирелем
рассмотрены методики сейсмологических наблюдений в районах шахтовой добычи угля.
Подчeркивается необходимость совместной работы научных и производственных организаций [Екимов А.И., Цирель С.В. Особенности проявлений тектонической и сейсмической
активности в Кузбассе. //Зап. Горн. ин-та. -2010. с.- 188.].
Представлены данные по содержанию микроэлементов в торфах трех болотных
экосистем Бакчарского массива: транзитной мезоолиготрофной топи, ряма и переходной
между рямом и данной топью экосистемой. В. А. Степанова и Н. Г. Коронатова показали,
что содержание микроэлементов в ряме и переходной экосистеме значительно ниже, чем в
топи. В ходе разложения торфа содержание большинства микроэлементов увеличивается
61
в ряме и уменьшается в топи и переходной экосистеме. Для железа, магния, стронция и
марганца наблюдалась обратная картина [Степанова В.А., Коронатова Н.Г. Микроэлементный состав торфов Бакчарского болота. //Болота и биосфера. Материалы 7 Всероссийской с международным участием научной школы, Томск, 13-15 сент., 2010. ТГПУ.
-Томск. -2010.].
Методы поисков и разведки месторождений твердых горючих полезных ископаемых. Угленосная толща Элегестского месторождения характеризуется
различного вида трещиноватостью (экзогенной, эндогенной и тектонической) и, следовательно, различной степенью водообильности, что представляет определенную опасность
при разведке и отработке угольного пласта подземными горными выработками. Целью
комплексных геофизических исследований, включающих газовую съемку с измерением
концентраций радона, метана и двуокиси углерода и крестовые высокоразрешающие
электрические зондирования (ВЭЗ), являлось картирование экзогенной и тектонической
трещиноватости как наиболее водообильной на изучаемой площади. Интерпретация полевых данных газовой съемки осуществлялась на основе априорной физико-геологической
модели газовыделения зоны повышенной трещиноватости пород [Бондаренко В.М. Полонский-Буслаев И.А., Штырков А.Ю. Изучение трещиноватости пород Элегестского месторождения каменного угля комплексом геофизических методов. //10 Международная
конференция «Новые идеи в науках о Земле», Москва, 12-15 апр., 2011. Доклады ЭкстраПринт. РГГРУ. -М. -2011.].
Н.А. Смирнов и С.М. Простов приводят результаты детализации геологической
структуры прибортового массива на угольном разрезе «Красный Брод» методами вертикального электрического зондирования и электропрофилирования. С использованием одномерной инверсии данных ВЭЗ, нелинейной зависимости УЭС и мощности первого слоя
для двухслойного геоэлектрического разреза дан прогноз изменения мощности слоя суглинков и расположения границы влагонасыщенной зоны от прилегающего гидроотстойника [Смирнов Н.А., Простов С.М. Детализация изменений свойств прибортового массива угольного разреза электрофизическим методом. //Горн. инф.-анал. бюл. -2011. -№ 1.].
А.С. Сальников, К.А. Дунаева, Б.А. Канарейкин и др. провели опытную апробацию в шахтах Кузбасса автономных сейсмических станций РОСА-А в условиях отсутствия спутниковых сигналов от GPS-приемника. Было показано, что система высокоточной временной синхронизации, реализованная в этой станции, обеспечивает детальные
сейсмические исследования несколькими станциями одновременно в шахтах (и других
подземных и наземно-подземных сооружениях). Сейсмические исследования выполнены
с целью выявления зон геологических нарушений в выемочных столбах угольных шахт.
Актуальность проблемы обусловлена необходимостью снизить значительные издержки
добывающего предприятия (шахты) при внезапной встрече не вскрытого подготовительными выработками нарушения или при неопределенной его конфигурации. По полученным сейсмическим материалам выполнена идентификация зарегистрированных волн, построены системы их годографов, проведена сейсмотомографическая обработка проходящих среду волн, определены особенности структуры угольного пласта и границе его размыва [Сальников А.С., Дунаева К.А., Канарейкин Б.А. и др. Первые результаты сейсмических работ по просвечиванию угольных пластов с использованием автономных станций
РОСА-А. //Геол. и минерал.-сырьев. ресурсы Сибири. -2011. -№ 1.].
Метаноносность, метанобезопасность на угольных шахтах. Проблемы внезапных выбросов. Пожары на угольных шахтах. Решить проблему
обеспечения безопасности работ по добыче угля и получить газ с высоким (до 97-99) содержанием метана позволит заблаговременная дегазация перспективных к освоению
угольной промышленностью месторождений. ОАО «Газпром» с 2003 года реализует проект по оценке возможности промышленной добычи метана из угольных пластов в Кузбас62
се, а в феврале 2010 года запущен первый в России промысел на Талдинском метаноугольном месторождении с подачей газа на АГНКС. Извлечение значительного (не менее
40) объема содержащегося в угольных пластах метана при реализации проекта позволит в
будущем сократить затраты угольных компаний и повысить безопасность добычи угля на
месторождении. Промышленная добыча метана из угольных пластов обеспечит заблаговременную дегазацию будущих шахтных полей, при этом обеспечивая окупаемость инвестиций ОАО «Газпром» за счет реализации добываемого газа потребителям региона [Кошелец А.В. Обоснование экономической целесообразности заблаговременной дегазации
перспективных угольных месторождений Кузбасса. //10 Международная конференция
«Новые идеи в науках о Земле», Москва, 12-15 апр., 2011. Доклады РГГРУ. -М. -2011.].
Потенциальная опасность взрыва метана и угольной пыли определяется многими
факторами, к которым прежде всего необходимо отнести горно-геологические, горнотехнические и организационно-субъективные. А.В. Джигрин, И.Р. Исаев и С.В. Мясников
считают, что возникает она только при определенном их сочетании в определенном месте
и определенный промежуток времени. Вероятность возникновения взрыва устанавливается безотносительно к переменным, определяющим изменяемые технические и технологические параметры различных систем разработки угольных месторождений подземным
способом. Учет таких управляемых параметров позволит не только прогнозировать опасные ситуации, которые могут привести к взрыву, но и определять, какие из этих параметров и как должны быть скорректированы, чтобы вероятность воспламенения не превышала допустимой величины. Классификация шахт по потенциальной опасности взрывов метана и угольной пыли позволит правильно решать задачи по оснащению их средствами
пылевзрывозащиты [Джигрин А. В., Исаев И. Р., Мясников С. В. Прогнозирование взрывов
газа и пыли в угольных шахтах. //Безопас. труда в пром-сти. -2010. -№ 4.].
Продолжающиеся взрывы в подземных выработках угольных шахт традиционно
связывают с воспламенением воздушно-метановой смеси. Общераспространенным является представление о биогенном происхождении метана, хотя подток метана глубинного
происхождения, как и сопутствующего ему водорода, также явно имеет место. Е.А. Козловский, И.М. Белозеров, В.А. Мишин и Г.Н. Шаров в своем докладе отмечают, что
при глубинной дегазации Земли водород сопутствует метану не только в пределах угольных бассейнов. Так академиком Адушкиным В.В. с сотрудниками установлено, что в составе горючих газов, интенсивно выделяющихся в карьере кимберлитовой трубки «Удачная» в Якутии на долю водорода приходится около 50, остальное - на метан. Известно, что
свойства смесей воздух-водород («гремучая смесь») и воздух-метан сильно различаются
между собой не в пользу «гремучей смеси». Справедливо предположить, что в тройной
газовой смеси воздух-метан-водород, именно водород является детонатором взрыва, тогда
как метан (как и угольная пыль) - лишь топливом. При этом, очевидно, содержание собственно метана в газовой смеси может быть ниже установленного норматива. В более
сложных условиях (концентрация, температура и пр.) детонировать, по-видимому, может
и чисто метан-воздушная смесь. Нарастающие темпы развития водородной энергетики в
мире не оставляют сомнения в необходимости промышленного использования газа не
только при предварительной дегазации угольных пластов и вмещающих пород, но и газовоздушной смеси, удаляемой из шахт при проветривании выработок [Козловский Е.А., Белозеров И.М., Мишин В.А., Шаров Г.Н. К вопросу о взрывоопасности газа при подземной
добыче угля. //10 Международная конференция "Новые идеи в науках о Земле", Москва,
12-15 апр., 2011. Доклады Экстра-Принт. РГГРУ. -М. -2011.].
Первоначальный состав и свойства органического и сопутствующего ему минерального вещества, комплекс биохимических и физико-химических процессов, определяющих характер композита «органические вещества угля - минеральная примесь» в седиментогенезе и диагенезе, а также процессы преобразования органоминерального вещества
под воздействием факторов метаморфизма, способствовали образованию на выбросоопасных и невыбросоопасных пластах антрацитов с различной структурной организацией как
на макро-, так и на микроуровнях. Существует сложная зависимость между выбросоопас63
ностью углей, их структурой на различных уровнях и условиями формирования угольного
вещества на всех стадиях углеобразования. Изучение процессов углеобразования и структуры ископаемых углей, с позиции природных наполненных полимеров, может способствовать установлению причин различной реакции угольного вещества на геотектонические и горнотехнологические нагрузки и выявлению природы внезапных выбросов при
отработке угольных пластов [Персунько Т.Ф., Федоренко Ю. В. Генетические факторы и
выбросоопасность антрацитов. //Перспективные технологии добычи и использования
углей Донбасса. Материалы Международного научно-практического семинара, Новочеркасск, 1-2 окт., 2009. ЮРГТУ (НПИ). -Новочеркасск. -2009.].
Для оценки газоемкости ископаемых углей опробован метод сорбционной активности по йоду. Показано, что более высокое поглощение йода характерно для углей, залегающих в зонах с тектонической нарушенностью, а также для петрографически неоднородных углей с преобладанием микрокомпонентов группы инертинита [Семенова С.А.,
Патраков Ю.Ф. Оценка выбросоопасности углей методом сорбционной активности по
йоду. //Горн. инф.-анал. бюл. -2009.].
В Карагандинском угольном бассейне с 1959 по 2009 гг. зарегистрировано 54 внезапных выбросов угля и газа. Т.У. Селиханов проанализировал, что все выбросы произошли в зоне геологических нарушений: при приближении выработок к крупным тектоническим нарушениям, в сопутствующих этим нарушениям зонах мелких нарушений и в зонах уменьшения или увеличения мощности пласта. Применение шахтной сейсморазведки
для исследований геологических нарушений угольного пласта позволяет прогнозировать
зоны повышенного риска по внезапным выбросам угля и газа. Применяются три основных
метода: метод отражeнных волн, метод сейсмического просвечивания и метод сейсмической локации впереди забоя. Анализируются динамические и кинематические параметры
волн различных типов [Селиханов Т.У. Применение методов шахтной сейсморазведки при
прогнозировании выбросоопасных зон угля и газа. //9 Уральская молодежная научная школа по геофизике, Екатеринбург, 15-19 марта, 2010. Сборник докладов ИГФ УрО РАН. Екатеринбург. -2010.].
Представлены результаты анализа информации по взрывам метана в угольных
шахтах России. Показано, что социально-экономические и политические условия последних десятилетий обусловили необходимость первостепенного внимания к обеспечению
безопасности по газовому фактору. Н.М. Качурин, А.М. Борщевич и др. предложили
системный подход к снижению риска и локализации последствий взрывов метана в угольных шахтах и сформулированы научные и практические задачи безопасности добычи угля
по газовому фактору [Качурин Н.М., Борщевич А.М., Качурина О.Н., Бухтияров А.А. Безопасность геотехнологий добычи угля по газовому фактору. //Безопас. жизнедеят-сти. 2010. -№ 5.].
Выброс угля и газа является главной опасностью при подземной разработке угля и
происходит при сочетании определенных условий напряжения, прочности и газонасыщенности угля. Выброс рассматривается как двухступенчатый процесс, состоящий из
начальной стадии и стадии развития. Каждый из них характеризуется своими собственными особенностями и требует дифференцированного подхода при цифровом моделировании. При моделировании начальной стадии выброса следует учитывать деформацию и
разрушение угольного пласта, абсорбцию и десорбцию газа и течение газа и воды в угле.
Моделирование их влияния осуществляется путем взаимосвязанного и последовательного
использования 2-х цифровых кодов программы COMET на языке FISH. Первый из них
используется для прикладных инженерных расчетов при моделировании, а второй для моделирования выработки воды и газа, контролирующихся десорбцией резервуара. Xue
Sheng, Wang Yucang, Xie Jun показали, что их совместное использование при моделировании осуществляется путем использования объединяющих их модулей [Xue Sheng, Wang
Yucang, Xie Jun. Комплексный подход к моделированию начальной стадии выброса угля и
газа: модель развития. A coupled approach to simulate initiation of outbursts of coal and gas
Model development. //Int. J. Coal Geol. -2011. -№ 23.].
64
В настоящее время для предотвращения взрывов используется сложная система
вентиляции. В результате ежегодно в атмосферу выбрасываются тонны метана в виде низкоконцентрированной метановоздушной смеси. Однако метан из угольных пластов можно
добывать в промышленных объемах. По оценке МАГАТЭ, мировые запасы метана в
угольных пластах и сланцевого газа в пять раз больше мировых запасах "традиционного"
метана. Многие страны мира проявляют огромный интерес к альтернативным источникам
добычи природного газа. Для проведения оценки экономической эффективности таких
мероприятий необходимо проанализировать возможные объемы и скорость извлечения
метана из выработанного пространства. Е.К. Харик и А.В. Астанин в своем докладе доказали, что результаты расчетов задач в трехмерной постановке являются более достоверными, чем результаты расчетов задач в других постановках [Харик Е.К., Астанин А.В.
Математическое моделирование извлечения метана из подземного пространства угольной шахты в трехмерной постановке. //Физика и химия высокоэнергетических систем.
Сборник материалов 6 Всероссийской конференции молодых ученых, Томск, 14-17 апр.,
2010. ТМЛ-Пресс. -Томск. -2010.].
А.И. Волошин, О.В. Рябцев и А.И. Коваль описывают основные теоретические
положения, на которых базируется современное представление о механизме возникновения и динамике развития полостей расслоения, и основные особенности сдвижения слоистого горного массива. Приведена оценка горнотехнических и горно-геологических факторов, влияющих на особенности формирования полостей расслоения и на условия добычи угля в газонасыщенном массиве горных пород [Волошин А.И., Рябцев О.В., Коваль А.И.
О механизме формирования полостей расслоения, содержащих метан. //Уголь Украины. 2011. -№ 1.].
П. Зверева cообщает, что ОАО «Криогенмаш» выходит на рынок утилизации
шахтного метана. Компания предлагает угледобытчикам России и других стран собственную технологию предприятия, которая позволит обрабатывать газ, выделяющийся при
добыче угля. Подобная система может повысить безопасность шахт, снизить выбросы метана в атмосферу, а также получить прибыль от продажи переработанного метана. Стоимость установок, предлагаемых «Криогенмашем», колеблется от 3 млн. долл. до 10 млн.
долл. Конкретная цена зависит от параметров установки, а также от потребностей каждой
конкретной шахты. В арсенале предприятия имеются, например, противопожарные установки [Зверева П. Метановые возможности. //Объед. машиностр. -2010. -№ 1.].
К.С. Коликов, К.С. Кашапов и Ю.М. Иванов рассмотрели опыт извлечения метана из неразгруженных угольных пластов в Карагандинском бассейне и описали развитие
данной технологии на полях действующих шахт. Представили основные результаты по
извлечению метана на полях действующих шахт Карагандинского угольного бассейна.
Дана укрупненная экономическая оценка, подтверждающая целесообразность реализации
данной технологии именно в условиях действующих шахт [Коликов К.С., Кашапов К.С.,
Ю.М. Иванов Опыт заблаговременного извлечения метана из угольных пластов Карагандинского бассейна. //Технол. нефти и газа. -2011. -№ 1.].
N.K. Mohalik, D.C.Panigrahi и V.K. Singh дают краткую оценку различных методов анализа самовоспламеняемости углей. Особенно внимание уделено методу калориметрического сканирования; рассмотрены его достоинства и условия проведения экспериментов. Показано, что на данном этапе проектирования шахт или их эксплуатации указанные методы вряд ли могут применяться. В связи с этим авторы провели 84 эксперимента по определению самовозгораемости угля с применением метода дифференциальной
калориметрии, который имеет больше шансов быть примененным для практических целей, т. е. для выявления тенденций самовозгорания. Показаны пути внедрения метода для
конкретных исследований угольных шахт [Mohalik N.K., Panigrahi D.C., Singh V.K. Исследования с целью получения оптимальных параметров дифференциальной сканирующей
калориметрии с целью прогнозирования тенденции угля к самовозгоранию. An investigation
to optimise the experimental parameters of differential scanning calorimetry method to predict
the susceptibility of coal to spontaneous heating. //Arch. Mining Sci. -2010. 55. -№ 3.].
65
2.4. Уран
Оценка перспектив выявления урановых месторождений. В ФГУП
«ВИМС» рассмотрено состояние урановой минерально-сырьевой базы мира и России, дана характеристика ураново-рудных районов России. Показана необходимость расширения
и совершенствования отечественной сырьевой базы, определены главные направления
прогнозно-поисковых и поисково-оценочных работ на уран.
Минерально-сырьевая база урана мира.
Мировая минерально-сырьевая база урана (извлекаемые запасы), по данным
МАГАТЭ, составляет около 6,5 млн. т металла, в т. ч. в экономической категории до 80
долл/кг - порядка 4, 1 млн. т. В России в недрах сосредоточено 662 тыс. т запасов урана,
однако они связаны главным образом с бедным и рядовым по качеству оруденением.
Мировая добыча урана в последнее время составляет порядка 45 тыс. т в год, что
обеспечивает лишь две трети его потребностей. Остальная их часть покрывается складскими запасами, которые в обозримой перспективе будут исчерпаны. Следует отметить,
что в последнее время, несмотря на значительные объемы геологоразведочных работ, выявлено лишь несколько промышленно значимых объектов - Миллениум в Канаде, Южный
Россинг и подобные ему объекты в Намибии, Ниота в Танзании и др. Низкая эффективность поисковых работ главным образом связана с существенным исчерпанием резерва
приповерхностных, легко открываемых объектов.
Минерально-сырьевая база урана России
Минерально-сырьевая база урана России включает 662 тыс. т учтенных государственным балансом запасов и 650 тыс. т прогнозных ресурсов кат. Р1 и Р2, среди которых
на долю достоверно оцененных (Р1) приходится 17%. Однако только часть запасов по своим количественным и качественным параметрам, а также по инженерно-геологическим
условиям месторождения относится к рентабельным.
Основное количество запасов сосредоточено в Сибирском регионе, в осваиваемых
урановорудных районах: Стрельцовском (около 152 тыс. т), Восточно-Забайкальском (42
тыс. т) и Эльконском (344 тыс. т) с месторождениями в скальных породах, а также в Витимском (43 тыс. т) и Зауральском (26 тыс. т), в которых оруденение залегает в рыхлых
отложениях палеодолин и пригодно для освоения способом СПВ.
Прогнозные ресурсы урана также сосредоточены, главным образом, в Сибири и частично в других регионах. Основная их часть принадлежит к ожидаемому эндогенному
жильно-штокверковому типу промышленных руд. Кроме того, перспективы обнаружения
новых объектов имеются в Дальневосточном регионе и на Северных территориях России.
Добыча урана в России в настоящее время составляет около 3,6 тыс. т в год.
Остальная часть потребностей атомной промышленности покрывается добычей металла
на казахстанских ГОКах, совладельцами которых является урановый холдинг Атомредметзолото (АРМЗ), и складскими запасами, основную часть которых представляет отвальный уран российских предприятий глубокого обогащения сырья.
С учетом необходимости покрытия растущих потребностей в атомном сырье на
ближайшую перспективу планируется увеличение производства урана в Стрельцовском,
Витимском и Зауральском районах, а также освоение Эльконского и ВосточноЗабайкальского районов. Наряду с этим предусматриваются значительные суммарные
объемы добычи урана на совместных с АРМЗ предприятиях в Казахстане, Монголии, Танзании, США и в других странах. Однако уже с 2015-2020 гг. потребуется ввод в освоение
новых российских месторождений.
Состояние и перспективы освоения запасов урана России
Приаргунский урановорудный район (Юго-Восточное Забайкалье) выявлен и разведан ПРО «Сосновгеология» в 1963-1981 гг. Он представлен 17 месторождениями жильноштокверковых урановых руд, залегающих в породах домезозойского кристаллического
66
гранитизированного фундамента и юрско-мелового вулканогенно-осадочного чехла. Пространственно и генетически оруденение связано со Стрельцовской кальдерой, сформированной в результате проявления мезозойской тектономагматической активизации (ТМА).
Первоначально запасы урана в районе составляли порядка 300 тыс. т при его среднем содержании около 0,25%. К настоящему времени месторождения Тулукуевское и
Красный Камень отработаны, пять месторождений - Стрельцовское, Антей, Октябрьское,
Мартовское, Лучистое - отрабатываются подземным способом, Аргунское готовится к
эксплуатации, остальные находятся в резерве. Остаточные запасы района составляют около 152 тыс. т урана при среднем его содержании 0,155%.
В последнее время годовая производительность осваивающего района ОАО
«ППГХО» составляет порядка 3 тыс. т урана. Планами развития предприятия предусматривается увеличение добычи к 2020-2025 гг. до 4 тыс. т в год, что потребует ввода в освоение месторождения Аргунского и других объектов, роста производства урана хорошо зарекомендовавшим себя здесь методом кучного выщелачивания бедных руд, модернизации
завода и осуществления целого ряда других дорогостоящих мероприятий. Острой сырьевой проблемой является необходимость выявления и последующего вовлечения в освоение месторождений с относительно богатыми рудами, которые могли бы повысить содержание металла в перерабатываемой заводом рудной массе и соответственно улучшить
экономику предприятия.
Витимский ураново-рудный район (Республика Бурятия) включает экзогенноэпигенетические месторождения в неогеновых палеодолинах, врезанных в палеозойские
гранитоиды и перекрытые большей частью вулканическими плато-базальтами: Хиагдинское, Вершинное, Неточное, Тетрахское, Количикан и др. Общие запасы района оцениваются в 43 тыс. т при среднем содержании урана 0,037%. Район активно осваивается ОАО
«Хиагда», которым в последние годы завершена оценка запасов промышленных категорий целой группы объектов, проводится опытная добыча урана с хорошими показателями
выщелачивания (до 100 мг/л урана в промрастворе), создается мощный заводской комплекс с проектной производительностью 2 тыс. т, построена дорога от предприятия до
действующей автомагистрали и сооружен капитальный мост через р. Витим. В ближайшей перспективе - доразведка и подготовка к освоению целой группы других месторождений района. В целом реализованный и планируемый комплекс мероприятий создает
благоприятные условия для продолжительной деятельности предприятия по добыче урана
методом скважинного подземного выщелачивания. Однако запасов урана здесь явно недостаточно, что требует наращивания минерально-сырьевой базы района за счет реализации
имеющихся здесь значительных прогнозных ресурсов.
Зауральский ураново-рудный район (Курганская область) представлен тремя месторождениями - Далматовским, Хохловским, Добровольным и рудопроявлениями, локализованными в рыхлых верхнеюрско-нижнемеловых отложениях палеодолин. Ураноносные структуры врезаны в липариты, граниты и метаморфические комплексы домезозойского фундамента, имеют протяженность десятки километров при ширине 1-3 км и глубине вреза до 100 м. Долины перекрыты мощной, до 600-700 м, толщей мезозойскокайнозойских глинисто-песчаных отложений. Суммарные запасы урана в районе оцениваются в 26 тыс. т при среднем содержании металла 0,04% . Район осваивается ЗАО «Далур» с добычей урана методом СПВ из залежей, расположенных на глубинах 550-650 м. В
настоящее время в разработке находится месторождение Далматовское с запасами 10,2
тыс. т и средним содержанием урана 0,03%. Подготавливается к освоению месторождение
Хохловское с запасами 4,7 тыс. т и прогнозными ресурсами Р 1 - 3,9 тыс. т при среднем содержании урана 0,039%. На очереди месторождение Добровольное, являющееся аналогом
первых двух объектов.
Предприятие располагает производственной и энергетической инфраструктурой,
рассчитанной на годовую производительность порядка 1 тыс. т урана. Для этого необходима одновременная разработка как минимум двух объектов: на первом этапе - Далматовского и Хохловского месторождений. Однако для долгосрочной экономически целесооб67
разной деятельности предприятия имеющихся запасов явно недостаточно, тем более что
извлекаемая их часть не превышает 70-75%. Поэтому главной проблемой в этом районе
является расширение минерально-сырьевой базы урана.
Эльконский ураново-рудный район (Республика Саха-Якутия) является для России
главным резервом ядерного сырья и одним из крупнейших ураново-рудных районов мира.
Запасы урана здесь составляют порядка 344 тыс. т при среднем его содержании в рудах
около 0,15%. Наряду с ураном в рудах содержится 140 т золота, концентрации которого
составляют около 1 г/т, и 90 тыс. т молибдена со средним содержанием 0,15%. Основная
часть запасов сосредоточена в шести месторождениях зоны Южной - Элькон, Эльконское
плато, Курунг, Непроходимое, Дружное, Минеевское. Около 60 тыс. т урана содержится в
зоне Северной с одноименным месторождением. Небольшая доля запасов связана с относительно мелкими месторождениями - Снежное, Таежное, Агдинское, Интересное и другие. Урановое оруденение района локализовано в пределах долгоживуших, омоложенных
в мезозое древних разломов и тектоническихих зон мезозойского заложения, интенсивно
проработанных гидротермальными процессами щелочного характера. Его формирование
связано с проявлением в пределах древнего Алданского щита мезозойской тектономагматической активизации.
В 2007 г. было создано ОАО «Эльконский ГМК», которое ведет активную подготовку района к освоению. К настоящему времени завершена доразведка месторождений
Элькон и Непроходимое. На основе современных компьютерных технологий проведена
переоценка запасов зоны Южной в целом. На ближайший период планируется доизучение
бурением и подсчет запасов промышленных категорий месторождения Северное. Близка к
завершению разработка многостадийной технологии обогащения и переработки комплексных золотоурановых руд.
Сейчас идут работы по проектированию предприятия и созданию оптимального
горно-химического комплекса, обеспечивающего рентабельное освоение этого сложного
объекта с годовой производительностью порядка 5 тыс. т урана в год. Вопросы развития
МСБ района на сегодня не актуальны, поскольку обеспеченность создаваемого предприятия запасами урана с заданной производительностью составляет более 70 лет. В то же
время низкие содержания урана в рудах (0,146%), технологически упорный характер и
глубокое их залегание в существенной мере удорожают производство.
На стадии подготовки к освоению находится Оловский район (Читинская область)
с месторождениями Оловское и Озерное. Основным является Оловское месторождение с
запасами 11,7 тыс. т урана при среднем его содержании 0,082%. Лентообразные рудные
залежи локализованы в мезозойской вулканогенно-осадочной толще, выполняющей депрессионную структуру. Оруденение сопровождается аргиллизацией, окварцеванием и
другими изменениями пород, которые вместе с оруденением сформировались на поздних
стадиях мезозойской ТМА.
Чикойский ураново-рудный район (Читинская обл.) образован месторождениями
Горное, Березовое, Югал, локализованными в высокорадиоактивных юрских гранитоидах,
и Дусалейским, заключенным в нижнемеловых терригенных породах. Основными здесь
являются месторождения Березовое и Горное, запасы урана на которых составляют 3,5 и
5,3 тыс. т соответственно. Из-за более благоприятных горно-геологических условий в
настоящее время ведется подготовка к освоению месторождения Березовое. Оруденение
на объекте характеризуется жильно-штокверковой морфологией и бета-уранотиловой
рудной минерализацией. В настоящее время требуется проведение натурных опытов с целью определения регламента подземного выщелачивания. Для эффективного и экономически выгодного освоения Чикойского района необходимо кардинальное увеличение его
минерально-сырьевой базы.
Наряду с рассмотренными уже осваиваемыми объектами на территории России
имеются разрозненные, преимущественно небольшие по масштабам (первые тыс. т) урановые месторождения, которые составляют резерв атомной промышленности - месторождения Онкажинское, Буяновское, Ласточка, Балковское, приповерхностные объекты,
68
пригодные к отработке кучным выщелачиванием в Республике Бурятия и в Забайкальском крае и многие другие. Однако эффективное освоение подобных объектов возможно
лишь при создании и внедрении в производство новых передвижных техникотехнологических модульных установок.
Кроме того, запасы урана учтены в качестве попутного компонента на редкометалльных месторождениях (Улуг-Танзекское, Катугинское и др.). Однако, как правило,
концентрации урана в редкометалльных рудах невелики (первые сотые или высокие тысячные процента) и его извлечение возможно лишь при масштабной добыче редких и редкоземельных элементов.
Особняком стоят уран-фосфор-редкоземельные руды Ергенинского района, связанные с костными остатками рыб в олигоценовых глинистых толщах, где уран является одним из основных компонентов. Суммарные запасы известных здесь 13 месторождений
оцениваются в 50 тыс. т, из которых балансом учтены 15 тыс. т на месторождении Степное. На современном этапе при резком повышении спроса на редкие земли комплексное
освоение района с получением урана, редкоземельных элементов и фосфора для удобрений может оказаться рентабельным. В этом году начаты работы по геологической, технологической и экономической оценке близповерхностного Шаргадыкского месторождения,
где наряду с ураном (5,2 тыс. т) содержится около 42 тыс. т суммы редких земель, 9,7 тыс.
т иттрия, 200 т скандия и 5 т рения. В случае получения положительных технологических
и экономических результатов и последующего решения проблемы добычи глубокозалегающих руд способом скважинной гидродобычи в перспективе возможно осуществить здесь
производство урана на уровне 1-1,5 тыс. т в год, а также соответствующего количества
редких земель, иттрия и скандия.
Низкая инвестиционная привлекательность значительной части российской минерально-сырьевой базы, обусловленная истощенностью богатых руд Приаргунского района, ограниченностью ресурсного потенциала Зауралья, невысокими содержаниями урана и
сложными инженерно-геологическими условиями в Эльконском районе и другими особенностями, требует решения основной задачи геологоразведочных работ - выявления новых месторождений с богатыми или технологичными (пригодными для СПВ) рудами.
Состояние и перспективы развития поисковых работ на уран.
Практическая реализация поисковой задачи за последние годы не дала ощутимых
положительных результатов. Исключение составляют выявленные мелкие месторождения
палеодолинного типа в Витимском районе. Балковское месторождение в Калмыкии и небольшие рудопроявления в древних формациях Северного Прибайкалья. Низкая результативность поисковых работ обусловлена целым рядом причин: несоблюдением стадийности ГРР, недостаточными объемами горных и буровых работ, сложными условиями ведения полевых исследований в горнотаежных районах, слабой подготовкой поисковых площадей опережающими работами, но главное - «слепым», скрытым характером ожидаемого оруденения и несовершенством методики его выявления.
В настоящее время перспективы существенного расширения минерально-сырьевой
базы урана, как, впрочем, и целого ряда других рудных полезных ископаемых, могут быть
связаны, главным образом, с выявлением «слепых» объектов, не проявленных на современной поверхности. В сложившихся условиях для повышения эффективности геологоразведочных работ необходимо создание комплекса методических разработок и поисковых технологий по выявлению скрытого уранового оруденения. При этом такие разработки должны учитывать особенности геологического строения, ландшафтногеоморфологические обстановки рудоперспективных территорий и факторы локализации
ожидаемых типов оруденения.
Выделяются два основных поисковых направления: первое - расширение минерально-сырьевой базы осваиваемых районов за счет обнаружения в них новых месторождений, второе - выявление новых урановорудных районов, пригодных для организации
добычных производств.
69
Первоочередное значение для поисковых работ первого направления имеет Забайкалье, где уже действуют ОАО «ППГХО» (Стрельцовский район) и ОАО «Хиагда» (Витимский район), а также подготавливаются к производственной деятельности вновь созданные в Восточно-Забайкальском районе ЗАО «УДК Горное» (месторождения Березовое и Горное) и ЗАО «Оловская ГХК» (месторождение Оловское).
Положительные результаты в последние годы получены по поискам гидрогенных
месторождений в палеодолинах Витимского района.
По гидрогенному направлению предусматривается опоискование крупной Баргузинской впадины, где возможно выявление месторождений в связи с развитием зон пластового окисления.
В Забайкалье многолетние поисковые работы последнего периода на эндогенное
урановое оруденение в кристаллическом основании не дали положительных результатов.
Специальная поисковая изученность территории, и в первую очередь на «стрельцовский»
тип месторождений, настолько высока, что не дает возможности ожидать здесь выявления
новых рудных районов. Ограниченный суммарный объем прогнозных ресурсов урана позволяет рассчитывать на обнаружение лишь отдельных месторождений со «скрытым» залеганием руд.
В то же время отдельные вулканотектонические структуры (ВТС), такие как Акуинская, Мухор-Талинская, Тугнуйская, с ожидаемым масштабным оруденением заслуживают постановки поисковых работ. Также требуют дополнительного опоискования отдельные рудопроявления и перспективные на уран высокорадиоактивные гранитоидные
массивы района месторождений Березовое и Горное, где для организации добычного производства необходимо существенное увеличение запасов бета-уранотиловых руд.
Особняком стоит проблема выявления «слепого» эндогенного оруденения в нестандартных обстановках в связи с выступами древнего основания за пределами ВТС. Для
постановки поисковых работ в подобных обстановках необходим тщательный и всесторонний анализ результатов ранее проведенных работ с построением детальных геологогеофизических моделей ожидаемых объектов. Эти мероприятия тем более требуются на
локальных перспективных участках в пределах хорошо изученного Стрельцовского района.
Другим осваиваемым районом, требующим существенного расширения МСБ урана, является Зауральский. Существующих извлекаемых запасов урана на Далматовском,
Хохловском и Добровольном месторождениях, составляющих порядка 17-20 тыс. т, явно
недостаточно для долгосрочной деятельности ОАО «Далур» с экономически необходимым уровнем годовой добычи около 1 тыс. т. В то же время перспективы обнаружения в
районе месторождений-аналогов на глубинах до 600 м практически исчерпаны. Исключения составляют отдельные рудопроявления (Рижское, Шумихинское и др.) с незначительными прогнозными ресурсами урана. Однако в юго-восточной части территории имеются
перспективы выявления месторождений в палеодолинах на глубинах более 700-800 м (Ново-Георгиевская и др.). На предприятии, в принципе, есть технические возможности эксплуатации месторождений на подобных глубинах, поэтому в недалеком будущем здесь
могут быть развернуты поисковые работы.
Кроме того, в западной части района, в пределах Восточно-Уральского поднятия,
располагается Санарская группа урановых месторождений, где оруденение локализовано
в неоген-четвертичных торфянистых песчано-глинистых отложениях в интервале глубин
0-100 м. Суммарные запасы урана этой группы объектов достигают 13 тыс. т. В конце
1950-х годов здесь частично проводились добычные работы способом СПВ, которые в
технологическом и экономическом отношении имели положительные результаты. В целях
расширения ресурсной базы предприятия следует реализовать комплекс технологических
и геолого-экономических исследований, которые должны определить целесообразность
освоения этих объектов в условиях современной конъюнктуры уранового сырья. Помимо
этого, необходимо оценить перспективы выявления потенциально рудовмещающих палеодолин на западном склоне Зауральского поднятия.
70
Подготавливаемый к освоению Эльконский район, как уже отмечалось, не нуждается в увеличении запасов урановых руд рядового качества. Здесь целесообразен прирост
запасов руд с высокими содержаниями металла, использование которых в перерабатываемой рудной массе могло бы существенно повысить технологические и экономические показатели деятельности создаваемого предприятия. Однако перспективы выявления подобных объектов в районе пока неясны.
Второе поисковое направление, связанное с выявлением новых рудных или крупных месторождений с высокими качественными показателями, в настоящее время является главным для урановой геологии России.
Перспективы выявления на территории России новых провинций с экзогенным
урановым оруденением практически отсутствуют. В европейской части страны в разновозрастных отложениях Русской плиты в 1950-е и начале 1960-х годов выявлены разрозненные мелкие и средние по масштабу месторождения - Брикетно-Желтухинское и Бельское в карбоновых отложениях Подмосковного буроугольного бассейна, Ефремовское,
Виноградовское и Черепановское в пермских пестроцветных формациях и др. Оруденение
представлено маломощными линзо- и платообразными телами, приуроченными как правило к углисто-глинистым и углисто-песчано-глинистым малопроницаемым отложениям.
Масштабы их невелики - от 5 до 1 тыс. т, содержание урана составляет первые сотые доли
процента. Эти объекты оценены как непромышленные. По комплексу признаков они относятся к экзодиагенетическому типу накоплений, сформированных вне связи с зонами
грунтово-пластового окисления, которые обычно контролируют промышленное урановое
оруденение.
Особняком стоит месторождение Репьевское с запасами порядка 10 тыс. т урана.
Разными исследователями оно рассматривается либо как гидротермальное, либо как экзогенно-эпигенетическое, обусловленное проявлением неогенового грунтово-пластового
окисления в карстовых битуминозных структурах.
В последние годы в результате изучения ураноносности миоцен-олигоценового
комплекса Скифской плиты в Калмыкии определился ураноносный Гашунский район. В
его пределах выявлено и оценено небольшое по масштабам Балковское месторождение
бедных (0,01-0,03% урана) руд, связанное с проявлением неоген-четвертичных зон грунтово-пластового окисления. Оруденение в виде отдельных маломощных линз рассредоточено в разрезе песчаной толщи. Более широкие поисковые работы на территории района
не привели к положительным результатам. Причина низкой ураноносности неогеновых
песчаных и песчано-глинистых отложений, относящихся к русловым формациям палеоДона, кроятся в недостаточно интенсивном проявлении продуктивной грунтово-пластовой
окислительной зональности, что в свою очередь связано с вялой динамикой подземных
вод в условиях низкой неотектонической дифференцированности региона.
В Зауралье и Западной Сибири промышленное урановое оруденение связано, главным образом, с юрско-меловыми палеодолинами. К сожалению, к северу от Зауральского
района резко сменяется палеоклиматическая обстановка рудообразующего раннемелового
этапа с продуктивной аридной на гумидную, не сопровождающуюся окислительными
ураноносными процессами. Также бесперспективны в связи с отсутствием (по данным бурения) зон грунтово-пластового окисления юрско-меловые палеодолины в южном и восточном обрамлении Западно-Сибирской плиты. Исключение составляет район северозападных склонов Барнаульского массива и Митрофановского антиклинория (ТомьКолыванская зона), погребенных под толщей меловых и олигоцен-миоценовых отложений, где палеодолинные структуры рудоперспективного юрско-мелового комплекса практически не изучены специализированными работами.
Ураноносность молодых осадочных комплексов громадной территории Западной
Сибири представлена группой непромышленных урановых объектов: месторождениями
Михайловское и Смоленское в Бийско-Барнаульской впадине и ее обрамлении и рудопроявлениями Ледяшевское и Новое в Приенисейском районе на юго-восточной окраине Западно-Сибирской плиты. Низкие количественные и качественные показатели урановых
71
руд этих объектов обусловлены слабым развитием зон фунтового окисления в палеорусловых (месторождение Смоленское) и плитных (месторождение Михайловское и др.)
комплексах как непосредственно на рудоносных участках, так и в районе в целом. В южной части Сибирского региона, как показали многолетние специализированные исследования, урановое оруденение может быть локализовано в неоген-четвертичных русловых
структурах, а также в орогенных впадинах.
Учитывая особенности геологического строения России, можно полагать, что перспективы обнаружения новых крупных урановорудных районов с экзогенноэпигенетическими объектами, пригодными для отработки способом СПВ, в целом невелики, но сохраняется возможность выявления отдельных месторождений подобного типа или их групп в
рифтогенных впадинах Забайкалья, в пределах Томь-Колыванской зоны, Удоканского
плато базальтов и в других обстановках. Для надежного обоснования поисковых работ на
экзогенно-эпигенетическое оруденение необходимо проведение всего комплекса опережающих тематических и полевых исследований.
Перспективы выявления в России районов с эндогенными урановыми объектами
достаточно велики. В районах Сибири, Дальнего Востока, Центральной Якутии, СевероЗапада и Центральной России имеются крупные рудоперспективные структуры, характеризующиеся комплексом благоприятных критериев и признаков уранового оруденения.
Учитывая изученность приповерхностной части этих структур, можно полагать, что ожидаемые объекты будут иметь скрытый характер. Это обусловливает необходимость совершенствования методики их выявления и значительного увеличения объемов глубокого
бурения.
Ранее ВИМСом в содружестве с другими организациями была создана методология
прогнозирования районов с масштабным эндогенным урановым оруденением, которая базируется на мировом опыте изучения и оценки ураноносности крупнейших структур земной коры. Методология основывается на историко-геологическом анализе комплекса особенностей раннего рудоподготовительного и более позднего рудообразующего этапов.
Разработанный на этой основе комплекс критериев рудоносности проявлен в пределах крупных гранитизированных фрагментов южного обрамления Восточно-Сибирской
плиты, Воронежского кристаллического массива, в южной части Балтийского щита и в
других структурах, где в разные годы проводились специализированные на уран региональные и детальные исследования.
Южное обрамление Восточно-Сибирской плиты сложено древними допалеозойскими гранитизированными структурами, претерпевшими разновозрастные (от кайнозоя
на востоке до рифея на западе) этапы тектономагматической активизации рифтогенного
типа. Эта металлогеническая зона протягивается на несколько тысяч километров и включает Енисейский кряж, Восточный Саян, Северное Прибайкалье, активизированные
структуры Алданского щита, Учуро-Майский прогиб и другие районы. В каждом из них
выявлены очаговые проявления ТМА, сопровождавшиеся развитием гидротермальнометасоматических изменений, образованием урановых месторождений и рудопроявлений.
В их числе районы: Северо- и Южно-Енисейский с месторождениями Кедровое, Оленье,
Кременецкое; Восточно-Саянский с мелкими объектами Ансах, Столбовое и др.; Акитканский, Тонодский, Чарский в Северном Прибайкалье с небольшими объектами Безымянное, Парусное, Тукжан, Чепок и др.; Мурунский с месторождением Торгойским и группой
рудопроявлений; Восточно-Алданский с месторождением Тавитчак, рудопроявлениями
Топорикан, Конкули и др. Ранее оценка этих районов проводилась на небольших площадях, главным образом, по результатам АГСМ-съемки, выявившей ураноносные участки и
объекты с приповерхностной локализацией оруденения. При этом системных работ с последовательным проведением региональных, среднемасштабных и детальных исследований, сопровождавшихся оценкой ураноносности глубоких уровней рудоперспективных
структур, как правило, не выполнялось.
В южной части Балтийского щита, в Прионежском районе, известна группа комплексных уран-золотованадиевых месторождений (Средняя Падма, Космозеро и др.). В
72
Сев. Приладожье, на Салминской плошади обнаружено небольшое месторождение Карку,
по комплексу геологических особенностей сходное с месторождениями «несогласия» района Атабаска в Канаде. Перспективы этого региона, в том числе на слепое урановое оруденение, далеко не исчерпаны.
Рекогносцировочным бурением ранее оценивалась ураноносность погребенного
древнего основания Воронежского кристаллического массива, и была установлена проявленность на отдельных участках ряда критериев ураноносности. Однако площадных поисковых работ проведено не было.
Рассмотренные ураноносные районы заслуживают реализации всего стадийного
комплекса прогнозно-металлогенических, поисковых и оценочных работ. Слепой характер
ожидаемого оруденения потребует совместных усилий научных и производственных организаций и значительных объемов геофизических, геохимических и горно-буровых работ.
Кроме рассмотренных районов на эндогенный тип уранового оруденения перспективен ряд площадей в пределах крупных структур Дальнего Востока и северных территорий Сибири, представленных крупными гранитизированными блоками, возникшими на
ранних этапах консолидации земной коры. В их числе Охотский, Омолонский и Чукотский срединные массивы, Алазейское и Таймырское поднятия. Все они претерпели мезозойско-кайнозойскую ТМА с проявлением гидротермальных рудообразуюших процессов
и формированием небольших по масштабу урановорудных объектов. Эти структуры планомерно не изучались и заслуживают постановки и реализации региональных специализированных работ масштаба 1:500 000-1:200 000, целью которых должно являться выделение и обоснование поисковых площадей.
Методическое обеспечение поисковых работ на уран имеет важнейшее значение
для решения проблемы воспроизводства и расширения МСБ урана России. Очевидно, что
эффективная реализация масштабных поисковых задач требует соблюдения основополагающих методологических принципов геологоразведочных работ на уран и их модернизации применительно к скрытым урановым эндогенным объектам.
Во-первых, обязательным является восстановление стадийности работ, включающей: опережающие региональные прогнозно-металлогенические исследования с выделением и обоснованием поисковых площадей ранга рудных районов; среднемасштабное
специализированное картирование с применением всего комплекса геологогеофизических и геохимических исследований и картировочным бурением с построением
в итоге комплектов прогнозных материалов, отражающих глубинно-геологические рудоперспективные обстановки; детальные поиски и оценку выявляемых объектов на основе
составления и заверки бурением глубинно-геологических поисковых моделей месторождений ожидаемых промышленных геолого-генетических типов.
Во-вторых, основой поисковых работ должны являться усовершенствованные рациональные комплексы методов, адаптированные к конкретным геолого-структурным и
ландшафтно-геоморфологическим обстановкам. Наряду с традиционным набором детальных геологических, геофизических, геохимических и гидрогеохимических методов должны применяться новые газогеохимические и изотопно-геохимические методы, способные
маркировать рудоносные структуры на глубине.
В-третьих, необходимо использовать современные АГСМ-поиски, включающие и
электроразведочный канал, которые уже на стадии детального картирования перспективных площадей способны выделять не только аномалии радиоактивных элементов, но и
комплексы рудосопровождающих преобразований пород.
В-четвертых, необходимо вернуться к использованию массовых поисков урана, которыми ранее выявлялось значительное число ураново-рудных объектов. Для этого следует включать в геологические задания организаций Роснедр, работающих в пределах перспективных на уран регионов, требования обязательного проведения гамма-каротажа всех
буровых скважин и измерения радиоактивности пород и руд в горных выработках при работах на твердые полезные ископаемые, воду и углеводородное сырье.
73
В целом территория России обладает значительными перспективами выявления новых
урановорудных районов и месторождений, главным образом, не проявленных на современной поверхности. Для эффективного планирования геологоразведочных работ на уран
целесообразна разработка Программ развития ГРР на уран на краткосрочную и длительную перспективу для отдельных рудоносных районов. Такие программы должны составляться на основе сбора, анализа, переинтерпретации всей имеющейся геологогеофизической информации, объемного глубинного моделирования, оценки ресурсного
потенциала площадей и объектов до глубин порядка 800-1000 м и завершаться выделением и ранжированием площадей по очередности их вовлечения в ГРР с составлением технических (геологических) заданий по конкретным объектам. В первую очередь такие программы необходимо разработать для Забайкалья, Приаргунья, Северного Прибайкалья,
Енисейского кряжа и некоторых других районов [Машковцев Г.А., Коноплев А.Д., Мигута
А.К., Щеточкин В.Н. (ФГУП «ВИМС») Состояние и перспективы развития минеральносырьевой базы урана России. //Разведка и охрана недр. -2011. -№ 5, с. 15-23.].
Геология формирования и прогнозирование месторождений урана.
М.В. Шумилин (ОАО «Атомредметзолото») изучил эволюцию типов месторождений
урана в пространстве и рассмотрел их положение на палеореконструкциях континентов. В
результате установлено, что в истории Земли существовал ряд эпох массового образования месторождений урана, разделенных периодами, когда они практически не формировались. Рост общих ресурсов урана свидетельствует, что процессы его рассеяния при разрушении древних объектов с избытком компенсировались процессами концентрации в
виде вновь формируемых месторождений. Выполненный анализ указывает на унаследованность пространственного положении древних и вновь образующихся урановых месторождении в геологической истории. [Шумилин М.В. Металлогения урана на палеореконструкциях континентов //Разведка и охрана недр. -2011. -№ 2, с.7-11.].
На месторождениях Горное и Березовое (Южное Забайкалье) установлено два этапа формирования гидротермальных урановых минералов. К первичным относятся: настуран, коффинит, уранинит, урановые черни, браннерит и измененный браннерит с высокими содержаниями свинца и единичные зерна нингиоита; вторичными являются более низкотемпературные также гидротермальные минералы уранофан (примерно 25) и отенит
различных модификаций (70-80). Цеолитовая минерализация во всех низкотемпературных
образованиях месторождения явилась осадителем (геохимическим барьером) для ураноносных растворов, что определило специфику урановой минерализации. Приведены данные для урановой минерализации, ее генезис и закономерности распространения позволяет говорить о том, что эти месторождения совершенно своеобразны по своему строению,
минерализации и генезису. Приуроченность урановых (различные по морфологии и составу отенит и метаотенит) и жильных минералов (цеолиты) к разновозрастным гидротермальным прожилкам позволяет предположить гидротермальный генезис этих месторождений (в отличие от предполагавшегося ранее гипергенного, инфильтрационного в отложениях коры выветривания) [Кринов Д.И., Салтыков А.С., Азарова Ю.В., Кузнецов А.В.
Новые данные о генезисе, минералогии и особенностях распределения руд урановых месторождений Горное и Березовое (Южное Забайкалье). //Минералогические перспективы.
Материалы Международного минералогического семинара, Сыктывкар, 17-20 мая, 2011.
ИГ КомиНЦ УрО РАН. -Сыктывкар. -2011.].
Месторождения урана образуются в широком диапазоне геологических обстановок
от глубинных магматических до поверхностных условий, и варьируют по возрасту от архея до настоящего времени. Результаты изучения распределения TR в разных типах месторождений урана свидетельствуют, что характер распределения TR специфичен для
каждого генетического типа месторождений урана, отражает условия его образования.
Предполагается, что оценка параметров I-ого порядка, контролирующих поведение TR в
минерализующей системе месторождений того или иного генетического типа, может
явиться основой для выбора и построения его геологической модели и генетической дис74
криминации вновь выявленных месторождений [Mercadier Julien, Cuney Michel, Lach
Philippe и др. Происхождение урановых месторождений, установленное по характеристике признаков редкоземельных элементов. Origin of uranium deposits revealed by their
rare earth element signature. //Terra nova. -2011. 23. -№ 4.].
Изучены формы нахождения урана в углях и торфах. На примере различных месторождений Северной Азии показано, что в торфах, бурых и каменных углях преобладает
рассеянная форма нахождения урана. Наряду с рассеянной формой, связанной с органическим веществом, установлены минеральные формы, представленные уранинитом, коффинитом и минералами, в которые уран входит в качестве изоморфной примеси (циркон,
ксенотим и др.). Получены новые данные о соотношении минеральной и органической
форм нахождения урана в углях и торфах. Показано изменение форм нахождения урана в
ряду торф - бурый уголь - каменный уголь [Арбузов С.И., Ильенок С.С., Волостнов А.В. и
др. Формы нахождения урана в углях и торфах Северной Азии. //Изв. Томск. политехн. унта. -2011. -№ 1.].
О.А. Дойниковой рассмотрено современное состояние минералогии четырехвалентного урана. Новые и малоизвестные результаты получены благодаря использованию
локальных методов аналитической электронной микроскопии (АЭМ). Углубление минералогических исследований с оптического уровня на уровень электронный не только расширило спектр минералов U4+, показав возможность существования U4+-фосфосиликатов,
но и позволило, наконец, более определенно говорить о структурном взаимоотношении
Ca и U4+ в этих минералах [Дойникова О.А., Сидоренко Г.А. К минералогии четырехвалентного урана. //Новые данные о минералах. -2010. -№ 45.].
В 2010 году впервые на Липовском месторождении (Средний Урал) в гранитных
пегматитах был обнаружен уранинит, ранее не упоминаемый в минералогической сводке.
На данный момент акцессорный уранинит уже установлен в трех типах пегматитов: редкометальных, десилицированных и контаминированных гранитных жилах, а также установить его химический состав и условия образования уранового минерала [Захаров А.В.,
Ерохин Ю.В. Типоморфизм уранинита из пегматитов Липовского жильного поля (Средний Урал). //Минералогия Урала. 6 Всероссийское совещание, Миасс, 22-26 авг., 2011.
Сборник научных статей УрО РАН. -Миасс, Екатеринбург. -2011.].
На примере ряда месторождений урана и редких металлов СНГ А.А. Поцелуев показал, что в их рудах присутствует твердое углеродистое вещество (графит, аморфный С,
антраксолит, керит) и газообразные углеводороды (от метана до гексана) в виде флюидных включений. Изотопно-геохимические и минералогические данные свидетельствуют,
что образование углеродистого вещества происходило в ходе общего процесса рудообразования. На многих гидротермальных месторождениях устанавливается связь с углеродистым веществом повышенных концентраций Au и ЭПГ. На ряде месторождений отмечается нелинейные закономерности в распределении С, основных рудных и благородных
металлов. Это подчеркивает генетическое единство твердого углеродистого вещества и
благородных металлов в рудах и их общую связь с эволюцией флюидов в области рудообразования [Поцелуев А.А. Углеродистые вещества в гидротермальных урановых и редкометалльных месторождениях. //Дегазация Земли: геотектоника, геодинамика, геофлюиды, нефть и газ, углеводороды и жизнь. //Материалы Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 100-летию со дня рождения академика П. Н. Кропоткина, Москва, 18-22 окт., 2010. Геос. -М. -2010.].
На месторождении урана гранитного типа гидрослюда является типичным минералом изменений и важным признаком урана. В связи с плохими результатами прогноза при
традиционных методах моделирования предлагается адаптировать алгоритм SMOreg для
моделирования гидрослюды по данным спектрального анализа. Этот способ моделирования в целях прогнозирования U-минерализации перспективен. [Wu Jia, Cai Zhi-Hua, Gao
Zhe-Chao. Новый алгоритм SMOreg, основанный на примере клонирования, и его исследование при спектральном моделировании гидрослюды на урановом месторождении.
Guangpuxue yu guangpu fenxi. //Spectrosc. and Spectral Anal. -2011. -№ 6.].
75
Ю.Б. Миронов и С.В. Бузовкин приводят сведения о положении Байкальской
рифтовой зоны (БРЗ) в структурах Восточной Азии и истории геологического развития
кайнозойских впадин новейшего этапа тектоно-магматической активизации. В работе дана
характеристика ожидаемых геолого-промышленных типов гидрогенного уранового оруденения в отложениях кайнозойских депрессий и в разделяющих их блоках кристаллического фундамента БРЗ. Рассмотрены основные факторы формирования урановых объектов витимского, чикойского, харатского типов. В соответствии с проявленностью критериев и признаков обоснованы перспективные на уран территории для дальнейшего изучения [Миронов Ю.Б., Бузовкин С.В. Перспективы ураноносности кайнозойских депрессий
Байкальской рифтовой зоны. //Регион. геол. и металлогения. -2011. -№ 47.].
Выполнен анализ геологических, структурных, минералогических и геохимических
особенностей толщи пород, рудоперспективной на уран-торий, редкометалльные и редкоземельные элементы. Эта толща с востока обрамляет крупный гранитоидный массив
Мань-Хамбо и вместе с ним находится в пределах одноименного поднятия в юго-западной
части Ляпинского мегантиклинория Центрально-Уральского поднятия. Рудоперспективная толща имеет средне-позднерифейский возраст и относится к структурноформационному комплексу доуралид байкалид Северного и Приполярного Урала. На основе обобщения имеющихся материалов А.А. Павловой получены новые данные о структурной позиции этой толщи и условиях локализации оруденения. [Павлова А.А. Закономерности размещения и условия формирования редкометально-уран-ториевого оруднения
массива Мань-Хамбо (Приполярный Урал). //Дисс. на соиск. уч. ст. канд. геол.-минерал.
наук. Рос. гос. геол.-развед. ун-т, Москва. -.2011. Автореф. дис. на соиск. уч. степ. –М. 2011.].
А.М. Карпуниным, Ю.Б. Мироновым и С.В. Бузовкиным подтверждена периодичность накопления урана в черных сланцах на протяжении геологической истории Земли на основе анализа возраста отечественных и зарубежных урановых месторождений.
Подчинена периодичность величине галактического года. Построена геохронологическая
таблица [Карпунин А.М., Миронов Ю.Б., Бузовкин С.В. Эпохи уранового седиментогенеза
черносланцевого типа в осадочных бассейнах Земли. //Отеч. геол. -2012. -№ 1.].
Систематическое изучение органического вещества в обстановке осадконакопления
ведется с учетом органического вещества с высоким молекулярным весом и простого органического вещества и гумуса. Обычно органическое вещество подразделяется на гумус
и негумус. Негумус (негумусовое вещество) представлено категорией органических соединений, включающая сахар, липиды и аминокислоты. Гумус (гумусовая субстанция)
трудно идентифицируется и не может быть классифицирована на другие органические соединения. На основе своей растворимости и окраски она подразделяется на гумусовые
кислоты и комплекс черной гнили (гумины). На основе результатов экспериментальных
работ установлено, что органическое вещество, особенно фульневая кислота, играет важную роль при образовании руд урана [Yu Man, Ouyang Jing, Di Peng-Fei, и др. Влияние органического вещества на условия осадконакопления при формировании урановой руды.
Dizhi zhaokunang luncong. //Contrib. Geol. and Miner. Resour. Res. -2011. -№ 3.].
А.К. Константиновым рассмотрены два региона Забайкалье и Чукотская мезозойская складчатая система, где широко развиты месторождения и рудопроявления так называемой цеолит-урановой рудной формации. Выделены две группы месторождений: 1) с
урановым оруденением в зонах глинисто-цеолитовых изменений в высокорадиоактивных
юрских брекчированных гранитах; 2) месторождения в послойных аргиллизированных
тектонических зонах в терригенных и терригенно-вулканогенных отложениях мелпалеогеновых впадин. Первая группа подразделяется на две подгруппы.
По своему географо-экономическому положению, горно-техническим условиям и хорошим геолого-технологическим характеристикам руд наибольшую инвестиционную привлекательность для промышленности имеют месторождения цеолит-бета-уранотилового
типа в Чикой-Ингодинском рудном районе [Константинов А.К. Цеолит-урановая рудная
76
формация России. //Минерал. сырье. (Опыт структурно-минералогической типизации
месторождений). -2011. -№ 23.].
Методы поисков, разведки и оценки месторождений урана. Г.А.
Машковцев, А.К. Константинов, А.К. Мигута (ВИМС) свою монографию посвятили
проблеме состояния и развития российской минерально-сырьевой базы природного урана
- главного источника ядерного топлива, необходимого для атомной энергетики, доля которой в общем производстве электроэнергии и в России и в мире стремительно возрастает. Работа охватывает широкий спектр вопросов, связанных с этой проблемой, от свойств
урана как химического элемента и условий формирования в земной коре его промышленных концентраций до методик прогноза, поисков, разведки и геолого-экономической
оценки урановых месторождений, добычи и переработки уранового сырья и производства
атомного топлива. Охарактеризованы все осваиваемые, отработанные и резервные урановые месторождения России, условия их локализации и позиция в геологических структурах ураноносных регионов. С использованием единого методологического подхода, для
двух главных классов урановых месторождений эндогенного и экзогенного разработаны
эволюционно-геологические модели, которые вскрывают наиболее общие закономерности
масштабного рудообразования и характеризуют процессы создания потенциальных источников рудного вещества, направленную миграцию и концентрацию урана. На этой основе сформулированы принципы прогнозирования и опоискования районов с масштабным урановым оруденением [Машковцев Г.А., Константинов А.К., Мигута А.К., Шумилин М.В. Уран Российских недр. //ВИМС. -М. -2010.].
В.Е. Голомолзин рассматривает информативность радиогеохимических признаков
при прогнозировании перспективных на уран площадей с использованием компьютерной
технологии обработки материалов. Делается вывод о том, что объективная информация о
вероятном местоположении ураново-рудных объектов может быть получена только на основе исследования тонкой структуры полей и использования прогнозных моделей промышленных объектов. Информативные радиогеохимические признаки отражают участки
нарушения первично-конституционального распределения радиоэлементов, что характерно для урановых месторождений всех типов [Голомолзин В.Е. Об информативности радиогеохимических полей при прогнозировании ураново-рудных объектов. //Рос. геофиз. ж.
-2011. -№ 49-50.].
Л.Б. Макарьев, Ю.Б.. Миронов и Г.Л. Митрофанов обобщили современные сведения о рудоносности раннекарельских зеленокаменных структур Северного Забайкалья,
включая территории северной части Саяно-Байкальской складчатой области и прилегающей западной части Алданского щита. Охарактеризованы структуры с благороднометалльным и золото-урановым оруденением и выделены конкретные рудоперспективные
площади [Макарьев Л.Б., Миронов Ю.Б., Митрофанов Г.Л. Благородные металлы и уран в
раннекарельских зеленокаменных структурах Северного Забайкаль. //Разведка и охрана
недр. -2012. -№ 1, с. 10-15.].
Методика
радиогидрогеологических
исследований
при
прогнознометаллогенических работах на инфильтрационное урановое оруденение включает разномасштабные работы, такие как гидрогеологическое районирование, гидрогеологическую
стратификацию разрезов, изучение динамики подземных вод, изучение геохимических
особенностей подземных вод, включающее изучение радиоактивных и сопутствующих
элементов, а также исследования подземных вод изотопными методами. В целом, уникальный опыт поисков, разведки, эксплуатации и изучения инфильтрационных месторождений урана и сопутствующих элементов, по-видимому, в дальнейшем может быть использован при прогнозных и поисково-разведочных работах на другие рудные полезные
ископаемые в породах осадочного чехла [Кондратьева И.А., Печенкин И.Г., Гаврюшов
А.В. Условия формирования инфильтрационных месторождений урана и гидрогеохимические методы их изучения //Минерал. сырье. -2011. -№ 24.].
77
Участок «Сохсолоох» выделен специалистами ФГУП ВСЕГЕИ, как перспективный
на золото и уран в зонах гематизированных брекчий по аналогии с месторождением золота, урана и меди «Олимпик Дэм». Площадь рудопроявления расположена в ЮВ части
Эльконского горста вдоль левого борта долины руч. Сохсолоох. В 2008 г. на участке по 10
профилям были отобраны геохимические пробы на спектральный анализ. Результаты анализов этих проб положены в основу рекомендуемой базы данных совместно с другой первичной информацией по геологии участка. На основании имеющейся информации с помощью программного обеспечения ArcMap составлены поэлементные карты участка
«Сохсолоох», а также оцифрованный вариант геологического плана. На топографическую
основу были нанесены с географической привязкой точки отбора геохимических проб с
данными по спектральному анализу. С помощью дополнительного модуля 3D Analyst были построены моноэлементные карты распределения химических элементов на территории участка. Полученная поэлементная геохимическая база данных позволяет наблюдать
геохимическую характеристику участка, а также производить визуальную корреляцию
между химическими элементами. Повышенные концентрации Ag, Au, Cu, U и V на участке обусловлены не их кларковыми содержаниями во вмещающих породах, а исключительно зонами метасоматоза, развитыми вдоль трещин северо-западной ориентировки.
Совместный визуальный анализ геологической схемы и планов распределения геохимических аномалий показывает, что максимальные концентрации сосредоточены в пределах
метасоматических зон преимущественно на водораздельных участках. Таким образом, на
нижних гипсонометрических уровнях в зонах метасоматоза полезные элементы отсутствуют. Полученные выводы следует учитывать при организации последующих геологических изысканий. Однако авторами планируется провести подобное изучение и других
участков в пределах Эльконского горста [Лоскутов Е. Е., Жижин В. И. Поэлементная
геохимическая база данных участка «Сохсолоох» (Эльконский горст). //10 Международная конференция «Новые идеи в науках о Земле», Москва, 12-15 апр., 2011. Доклады
Экстра-Принт. РГГРУ. -М. -2011].
Как известно, Монголия входит в 1-ую группу из 15 стран в мире по утвержденному запасу урана, в связи с этим внедрение прогрессивной технологии по добыче урана
имеет большое экономическое значение. Большой интерес к этой проблеме проявляют
иностранные и монгольские компании, а также научно-исследовательские институты и
вузы. Для Монголии эффективность геологоразведочных работ прежде всего зависит от
точности определения содержания элементов в руде. В настоящее время во всем мире для
определения радиоактивных элементов более часто применяют спектральные, чем классические химические методы анализы. Д. Болортуяа и П. Зузаан представили разработанную в Центре ядерных исследований экспрессную методику определения урана, основанную на способе внешнего стандарта с применением регрессионного уравнения 2-ого
порядка для учета межэлементных влияний. В данном эксперименте применен энергодисперсионный спектрометр с возбуждением рентгеновской флуоресценции рентгеновской
трубкой с Rh-ым анодом и полупроводниковым Si-pin-детектором с энергетическим разрешением 200 эВ для излучения 5,9 кэВ от Fe55. Методика опробована для различных типов природных образцов [Болортуяа Д., Зузаан П. Рентгенофлуоресцентное определение
урана в природных образцах. //7 Всероссийская конференция по рентгеноспектральному
анализу, Новосибирск, 19-23 сент., 2011. Тезисы докладов СО РАН. -Новосибирск. -2011.].
Рентгенофлуоресцентный анализ (РФА) уранованадиевых руд, являющийся одним
из основных методов количественного химического анализа минерального сырья, обычно
реализуется по способу стандарта-рассеянного излучения (стандарта-фона). По результатам измерений А.В. Бахтияровым, А.П. Бороздиным и Н.В. Николаевой были составлены рабочие универсальные уравнения для определения урана и ванадия во всем диапазоне их содержаний, которые позволили получить прецизионные результаты РФА [Бахтияров А.В., Бороздин А.П., Николаева Н.В. Рентгенофлуоресцентный анализ уранованадиевых руд по способу стандарта-рассеянного излучения. //7 Всероссийская конференция
78
по рентгеноспектральному анализу, Новосибирск, 19-23 сент., 2011. Тезисы докладов СО
РАН. -Новосибирск. -2011.].
При изучении урановых месторождений гидрогенного типа В.Т. Перелыгин, А.И.
Машкин, А.Н. Огнев и др. информируют об аппаратурных разработках в области каротажа нейтронов деления (КНД), о преимуществах метода, возможности современных модификаций аппаратуры КНД, а также о результатах исследований [Перелыгин В.Т., Машкин А.И., Огнев А.Н. и др. Использование скважинных приборов каротажа нейтронов деления при разведке и эксплуатации месторождений урана гидрогенного типа.
//Каротажник. -2011. -№ 5.].
3. ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Общие вопросы разведочной геофизики
В последние годы, как технология проведения геофизических работ, так и технология интерпретации геофизических методов развиваются впечатляющими темпами. С одной стороны этому способствует широкое внедрение в геофизическую практику компьютерных технологий, представивших возможность в т. ч. ставить и решать задачи, теоретически обоснованные ранее, но требующие значительных вычислительных ресурсов. С
другой стороны - перманентно кризисное состояние Российской экономики на протяжении последних десятилетий привело к резкому уменьшению объемов как геологоразведочных работ в целом, так и полевых геофизических работ в частности. При резком
уменьшении объемов экспериментального материала крен в сторону развития технологических и методологических вопросов представляется вполне оправданным и объяснимым
[Бабаянц П.С. Формальные методы при неформальной геологической интерпретации
комплексных геофизических данных. //Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей. Материалы 37 сессии
Международного семинара им. Д. Г. Успенского, Москва, 25-29 янв., 2010. ИФЗ РАН. -М. 2010. С. 34-38.]. Указанные процессы привели как к углублению и развитию элементов
физико-математической теории интерпретации, так и к возникновению принципиально
новых научных направлений (интерпретационная томография при анализе потенциальных
и электромагнитных полей, аппроксимационные методы на принципиально новой основе,
3D - интерпретация данных электромагнитного зондирования и т. п.). В то же время геологическое истолкование результатов геофизических работ в подавляющем большинстве
случаев носит примитивный, качественный (не количественный) характер. Причины этого
представляются очевидными. Во-первых, классическая геология по-прежнему остается
описательной наукой. Ключевые характеристики геологической среды носят явно выраженный качественный характер (с формальной точки зрения любой геологический объект
может быть описан набором дихотомических (бинарных) в лучшем случае - шкалированных признаков). Во-вторых, сами геологические характеристики отдельных геологических
объектов могут оказаться крайне неоднозначными: нередки случаи, когда одни и те же
геологические образования могут идентифицироваться разными исследователями абсолютно по-разному и генетически, и по формационной принадлежности, и по возрасту, и
по другим характеристикам. Наконец, в-третьих, - даже абсолютно достоверное и устойчивое решение обратной задачи для любого геофизического метода отнюдь не гарантирует однозначного геологического истолкования результатов интерпретации как в силу
естественной изменчивости физических свойств горных пород, так и из-за того, что близкими, практически неразличимыми значениями физических параметров могут обладать
абсолютно разные в геологическом смысле объекты. Из изложенного с очевидностью следует, что содержательная геологическая интерпретация результатов любых геофизических
работ неизбежно носит исключительно вероятностный характер.
79
Тем не менее, продолжают развиваться и совершенствоваться специальные технологии выделения слабоконтрастных аномалий, Одной из таких программных систем является «КОСКАД-3Dt» [Сюэли Хоу. Выделение слабоконтрастных аномалий в геофизических полях с использованием технологии «КОСКАД-3D». //5 Международная научная
конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Молодые - наукам о Земле",
Москва, 23-25 марта, 2010. Материалы конференции РГГРУ. -М. 2010. C. 200.]. Система
представляет собой программный комплекс, который предназначен для анализа трехмерной цифровой геоинформации, методами вероятностно-статистического подхода. Возможности комплекса "КОСКАД 3Dt" позволяют на современном уровне провести полный
спектрально-корреляционный и статистический анализ геофизических данных, выполнить
расчет спектров Фурье, различных корреляционных функций и градиентных характеристик геофизических полей. [Гончарук Э. С. Комплексная интерпретация данных гравиразведки и сейсморазведки на основе использования программного комплекса «КОСКАД
3Dt» для изучения восточного борта Косью-Роговской впадины. //Международная молодежная научная конференция «Севергеоэкотех – 2010», Ухта, 17-19 марта, 2010. Материалы конференции УГТУ. -Ухта. -2010. С. 66-70.]. В комплексе широко представлены
линейные оптимальные фильтры, использование которых позволяет представить исходное
поле набором составляющих с последовательным уменьшением доли низких частот. Специальные алгоритмы адаптивной линейной фильтрации дают возможность корректно обрабатывать нестационарные по спектрально-корреляционным характеристикам геополя.
Вооруженная арсеналом измерительной техники и технологией обработки данных
разведочная геофизика привлекается для решения разнообразных задач, стоящих перед
геологией-наукой и геологией-практикой.
В последние годы все более и более выявляется роль флюидодинамических систем
в преобразовании земной коры и локализации в ее пределах полезных ископаемых разнообразных типов. Выделяют крупные флюидодинамические системы, связанные с региональными геотектоническими процессами, и соподчиненные с ними более мелкие, обусловленные сочетанием локальных факторов. Флюидодинамические системы активны,
они развиваются в тектонически ослабленных зонах земной коры и приурочены к глубинным разломам, по которым под действием вертикальных градиентов давления и температуры осуществляется перенос минеральных и газовых компонентов, а также энергии. По
пути своего следования флюидопоток производит преобразования горных пород, изменяя
их физические свойства (плотность, намагниченность, электропроводность и пр.). Такие
изменения физических свойств могут фиксироваться геофизическими методами, в частности гравиразведкой и магниторазведкой. Одним из путей интерпретации результатов
наблюдений этими методами является изучение расчетных распределений плотности и
намагниченности пород в разрезе [Алексеев С. Г., Ворошилов Н.А. и др. Проявления разноранговых углеводородных и рудных систем в гравитационном и магнитном полях.
//Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных
и электрических полей. Материалы 37 сессии Международного семинара им. Д. Г. Успенского, Москва, 25-29 янв. 2010 г.ИФЗ РАН. -М. -2010. С. 15-20.].. Это направление получило название «гравитационной и магнитной томографии». Для расчета характеристик горных пород в нижнем полупространстве применяют различные способы.
Успехи современных технологий поисков и разведки нефти и газа целиком базируются на достижениях технического прогресса в области создания приборов и систем
разведочной геофизики. Революционный переход на цифровую регистрацию и системы
многократных перекрытий в сейсморазведке обеспечил возможность использования анализа формы сейсмического сигнала для прогноза вещественных характеристик среды. Новые датчики с регистрацией полного вектора сейсмического волнового поля сегодня позволяют проводить производственные 2D/3D/4D-съемки на суше, в море и в переходных
зонах с качественно новым уровнем интеграции сейсмической информации на всех типах
волн для решения задач прогноза геологического разреза (ПГР) и прямого поиска углеводородов (ПП). Компьютерная революция вкупе с впечатляющими достижениями средств
80
и способов визуализации сейсмических данных позволили реализовать миграционные
преобразования в глубинной области в производственном режиме, выполнять атрибутный
анализ исходных сейсмограмм и итерационный процесс построения сложных моделей
среды. Настольные многоэкранные рабочие станции сделали интерактивный и итерационный процесс построения глубинной модели легко управляемым в трехмерном пространстве и в реальном времени. При этом возможно увязывать материалы бурения и сейсморазведки разных лет и модификаций между собой и с материалами ГИС, проводить расчет
и анализ множества атрибутов, выявлять многомерные связи с оценкой точности и достоверности малым числом специалистов-интерпретаторов при совмещении достоинств высокого разрешения по вертикали (ГИС) с высоким разрешением по горизонтали (сейсморазведка). Сочетание компьютерной техники с технологиями ИНТЕРНЕТа позволяет специалистам различных специальностей собираться вместе в надежной виртуальной среде и
обмениваться информацией в масштабе реального времени, не выходя из дома и используя общую базу данных. Принятие важных решений по разработке пласта и бурению
скважин оптимизируется при объединении всей необходимой информации в «единой среде визуальной интерпретации», для чего все крупные нефтяные компании создают специальные «центры визуализации». Приборная оснастка скважин и системы разведочной
геофизики уже сегодня позволяют перейти от сейсмической интерпретации к моделированию и оценке месторождений. Публикуемые примеры успешного решения геологических задач стали многочисленными, но не массовыми и лишь подчеркивают парадокс невысокого роста геологической эффективности результатов применения сложных геофизических технологий по сравнению с ростом научного прогресса в техническом оснащении
нефтяных, геофизических компаний и ростом затрат на ГРР. Чтобы понять причины парадокса, достаточно сделать простое сравнение известных ошибок и достижений недалекого
прошлого и настоящего времени [Феоктистов А. В., Феоктистов В. А. Проблемы и особенности интерпретации геофизических материалов при работах ПГР. //Недра Поволжья и Прикаспия. -2011. -№ 67, с. 47-68].
Развитие технологий измерения геофизических полей и компьютерной обработки
ускоряется с каждым годом. Сегодня, в распоряжении разведчиков имеются такие инструменты изучения недр, о которых в конце прошлого века можно было только мечтать:
высокоточное спутниковое топогеодезическое обеспечение; прецизионные геофизические
приборы, обладающие микропроцессорным «искусственным интеллектом» и «памятью»
например, такие, как применяемые в ООО «ТНГ-Казаньгеофизика» гравиметры Scintrex
CG-5; недорогие сорбентные датчики для выполнения геохимических исследований, результаты которых, полученные с помощью газовой хроматографии и масс-спектрометрии,
обрабатываются с использованием искусственных нейронных сетей. Однако сколь бы высокотехнологичным и высокоточным не был каждый отдельно взятый метод геологоразведки, без грамотного комплексирования методов нет возможности всестороннего изучения и адекватного восприятия сложных геологических объектов, к числу которых относятся нефтяные залежи, связанные с локальными сейсмическими поднятиями, особенно
малоамплитудными. При изучении геологического строения месторождений нефти основным геофизическим методом является сейсморазведка, возможности которой непрерывно возрастают за счет совершенствования средств возбуждения, приема и обработки
сейсмического сигнала. Однако сейсморазведка дорогостоящий метод, особенно в модификации 3D, позволяющей изучать сейсмические свойства по площади. Чаще нефтяникам, особенно из малых нефтяных компаний, приходится ориентироваться на результаты
профильной сейсморазведки 2D, в связи с чем возникают неопределенности в интерполяции полученных результатов в пространстве между профилями. И, самое главное, сейсморазведка - структурный метод, она может обнаружить ловушки нефти, но не дает однозначного ответа на вопрос о содержимом этих ловушек. Восполнить эти пробелы в восприятии помогают площадные несейсмические геофизические и геохимические методы
разведки, на выполнении которых специализируется ООО «ТНГ-Казаньгеофизика». «Минимальным набором» для обнаружения нефтяной залежи являются сейсморазведка, элек81
троразведка и геохимия. Сейсморазведка выявляет ловушку, где может скопиться нефть.
Электроразведка по изменениям электропроводности в целевых горизонтах может оценить коллекторские свойства и наличие воды – того «транспорта», который может доставить рассеянные частицы нефти в ловушку, произвести сепарацию углеводородного сырья. И, наконец, площадная приповерхностная геохимия может ответить на вопрос, есть
ли углеводороды в районе ловушки в количествах и соотношениях, характерных для ближайших известных залежей. Наличие каждого из перечисленных элементов «продукт»
«транспорт» «ловушка» совершенно необходимы для образования месторождения. Нет
проницаемых водонасыщенных толщ – углеводороды останутся в рассеянном состоянии.
Нет ловушки нефти – негде будет скопиться. Если нет рассеянных углеводородов, ловушка с замечательными коллекторами останется пустой. Необходимо подчеркнуть речь идет
о минимальном наборе, обеспечивающем полноценную интерпретацию, а не о гарантии
успеха. Нефтяники всегда стремятся получить от геофизиков гарантии, что пробуренная
по геофизическому прогнозу скважина даст промышленный приток нефти, громадные затраты на бурение окупятся, и будет получена прибыль. К сожалению, стопроцентно
успешных геофизических методов не существует, и как их не комплексируй вероятность
удачи всегда будет менее 100%.
Кроме привлечения разведочной геофизики к решению безусловно важных практических задач, методы применяются и для разрешения глобальных проблем: изучение
глубинного строения Земли, сейсмических явлений, генезиса месторождений полезных
ископаемых и т.п.
Перед геофизиками иногда ставятся задачи, которые можно назвать экзотическими.
В качестве примера можно указать на В.В. Адушкина и С.И. Козлова, которые в своей
работе [Адушкин В. В., Козлов С. И. К вопросу о геофизическом оружии. //Геология рудных
месторождений. -2011. 53. -№ 2, с. 99-109.] рассмотрели различные аспекты проблемы
возможного использования природы в военных целях. Такое использование природы и ее
энергетического потенциала обычно называют геофизическим оружием. Описаны возможные в этом случае методы и средства активных воздействий на различные оболочки
Земли (геосферы), а также эффекты и последствия этих воздействий. Сделаны выводы о
том, что проблема геофизического оружия существует, и что она весьма многогранна и
достаточно злободневна. Необходимы дальнейшие всесторонние исследования этой проблемы на основе современных достижений геофизической науки и внимательного отношения ко всякого рода активным воздействиям на природную среду, чтобы не переступить границы недопустимых изменений. Авторы отмечают, что проблема геофизического
оружия имеет самое прямое отношение ко многим вопросам геоэкологии.
Поскольку разведочная геофизика развивается по двум различным направлениям,
(совершенствование методов и аппаратуры, с одной стороны, и развитее технологий решения геологических задач, с другой) дальнейшее изложение материала удобно проводить как по методам, так и по целям (решаемым задачам).
3.2. Геолого-геофизическое моделирование геологических образований
В конце 60-х начале 70-х годов прошлого века так называемое объемное геологическое картирование (ОГК) получило развитие как самостоятельный вид работ по изучению геологического строения на глубину. В 70-х – 90-х гг. был проведен ряд практических работ в разных регионах на территории СССР.
Под объемным геолого-геофизическим картированием (ОГГК) понимался комплекс интерпретационных и специальных полевых геолого-геофизических работ, обеспечивающих в условиях дефицита буровой информации возможность построения объемных
геолого-структурных моделей.
82
В дальнейшем началось развитие методик объемного картирования на территории
с определенным типом геологического строения, например, на «линейных складчатых системах Уральского типа».
К 2000 г. были определены основные принципы, цели и задачи объемного картирования, геологические объекты исследования. Проанализировано применение геологических, геохимических, петрофизических, грави- и магнитометрических, сейсмических и
электроразведочных методов в рудных районах, компьютерных технологий. Сделанные
рекомендации ориентированы на хорошо изученные рудные районы, где применяется или
может быть применим указанный широкий круг разносторонних исследований.
Документом, регламентирующим изучение глубинного строения в рамках проекта
ГГК 1000/3, стало изданное в 2005 г. «Методическое пособие по изучению глубинного
геологического строения складчатых областей для Государственной геологической карты
России масштаба 1:1 000 000» (отв. исполнитель А.А.Духовский). В этой работе изложена методика использования геофизических, геологических и геохимических материалов
для изучения геологического строения складчатых областей при составлении Госгеолкарты 1000/3. При этом геофизические построения должны сопровождаться геологической
интерпретацией с приближением к прямым геологическим наблюдениям и направлены на
прогноз новых минерагенических объектов. Проиллюстрированы методические и прогнозно-металлогенические возможности предлагаемой методики: по глубинным критериям, выявлен ряд новых перспективных рудных узлов.
Предлагаемая последовательность работ по составлению карты глубинного строения масштаба 1:1 000 000, по мнению авторов, состоит из следующих основных этапов:
- Составление базы исходных геологических, геофизических, геохимических и петрофизических данных;
- Районирование гравитационного и магнитного полей;
- Изучение закономерностей размещения месторождений полезных ископаемых относительно региональных и локальных составляющих физических полей;
- Определение геологической природы гравитационных и магнитных аномалий;
- Создание сети интерпретационных (расчетных) профилей;
- Составление по профилям приповерхностных геологических разрезов;
- Количественное разделение исходного гравитационного поля на составляющие
разных порядков;
- Построение по расчетным профилям плотностных и геометрических разрезов до
глубины 15-20 км;
- Составление глубинных геологических разрезов;
- Составление геологических карт-срезов, карт стратоизогипс, геологических поверхностей, карт закономерностей размещения и прогноза полезных ископаемых.
Вместе с тем в методике подчеркивается, что основой объемных построений являются геологические и гравиметрические данные. Остальные данные (магнитометрические, аэрокосмические, геохимические) слабо задействованы при построении комплексной модели, что не позволяет говорить о полном использовании всех имеющихся ретроспективных материалов.
Основной упор в указанной методике делается на построение глубинных разрезов,
однако отсутствует комплексный подход при их построении. В методике недостаточно
внимания уделено и вопросам распространения результатов моделирования от опорных
геологических разрезов на всю территорию исследования. Не освещены вопросы построения 3D структурного каркаса, как основы всех дальнейших 3D построений.
До конца не исчерпаны возможности обработки данных потенциальных полей,
например, в рамках применения методов морфоструктурного анализа, позволяющих оценить взаимоотношения и ориентировку аномалий разной формы и размеров. Такой анализ
дает возможность перейти к относительным, а в некоторых случаях и абсолютным, возрастным характеристикам аномалий и связанных с ними геологических объектов.
83
Также недостаточно внимания уделено вопросам картирования основных структурных поверхностей, в том числе фундамента.
Иной подход к построению моделей земной коры изложен в работе В.И. Галуева,
С.А. Каплана, А.А. Никитина [Галуев В. И., Каплан С. А., Никитин А. А. Технология создания физико-геологических моделей земной коры по опорным профилям на основе геоинформационных систем. //ВНИИгеосистем, -М. -2009. 236 с.], в которой авторы обобщили опыт многолетних исследований на опорных профилях. В работе последовательно
излагаются:
- методология формирования базы геолого-геофизических данных по региональным исследованиям четырех основных методов разведочной геофизики (сейсморазведки
МОВ-ОГТ, электроразведки МТЗ, гравиразведки и магниторазведки);
- методики обработки и интерпретации монометодных геофизических данных;
- технология построения моделей земной коры по данным различных геофизических методов;
- построение согласованных комплексных физико-геологических моделей (ФГМ)
земной коры с их геологической интерпретацией и проведением регионального минерагенического прогноза на углеводороды и твердые полезные ископаемые.
Построение монометодных и согласованных моделей продемонстрировано на примере реальных профилей на Восточно-Европейской и Сибирской платформах.
Результат моделирования по профилям распространялся по площади на основе
данных гравиразведки и магниторазведки.
Предложена схема исследований по изучению глубинного строения земной коры и
верхней мантии, которая состоит из следующих этапов:
-формирование информационного обеспечения, включающее создание базы данных и построение априорной физико-геологической модели по ретроспективным картографическим и литературным данным;
-построение монометодных физических моделей по результатам обработки и интерпретации данных отдельных геофизических методов;
-создание согласованной комплексной модели земной коры по физическим свойствам и геометрическим параметрам разных геофизических методов;
-построение геологической модели земной коры, фундамента и осадочного чехла,
ориентированной на определенную геологическую концепцию;
-прогноз зон и обстановок по опорным и региональным профилям, благоприятных
для скоплений полезных ископаемых.
Сильной стороной предложенной методики следует считать комплексный подход к
построению моделей глубинного строения - согласование монометодных моделей и критериальную оценку обобщенной модели. При построении методных моделей по потенциальным полям авторами предложен оптимальный комплекс их обработки.
Опорной информацией для построения объемной модели являются сейсмические
данные по региональным профилям, а распространение модели по площади выполняется
по данным потенциальных полей. Вместе с тем опорные или региональные профили не
всегда проходят через территорию листа масштаба 1:1 000 000, что автоматически должно
повышать вес гравиразведки и магниторазведки в построении 3D модели.
В рассмотренной методике, как и в предыдущей, отсутствуют такие этапы построения модели, как, например, создание 3D структурно-тектонического каркаса территории.
Районирование исходных полей и построение структурно-тектонических схем на разных
структурных этажах не выделяется в отдельный этап (базовый для всех дальнейших построений). При построении модели осадочного чехла недостаточно используется информация с геологической карты.
Приведенный выше обзор методик создания физико-геологических моделей земной коры заимствован из отчета ФГУП ГНЦ РФ ВНИИгеосистем.
В настоящее время у геофизиков безусловно имеется потребность в технологии локализации кавернозно-трещиноватых коллекторов и прогноза их свойств на основе сей84
сморазведочных поверхностных и скважинных наблюдений ЗС. Группа энтузиастов из
числа новосибирских математиков поставила перед собой задачу создать такую прогнозную математическую геофизическую модель, которая с большой долей вероятности указывала бы компаниям-недропользователям на скопление углеводородов на основе мультиволновой сейсмики [Если не Роснефть, то кто станет инновационным лидером геофизического рынка страны? //Нефтегаз. вертикаль. -2011. -№ 7, с42-44.]. К октябрю 2010
года команда разработала и сформировала межотраслевую программу научноисследовательских, опытно-методических и опытно-производственных сейсморазведочных работ «Разработка технологии локализации кавернозно-трещиноватых коллекторов и
прогноза их свойств на основе сейсморазведочных поверхностных и скважинных наблюдений ЗС» стоимостью в 280 млн рублей с трехлетним сроком выполнения. Если новое
руководство «Роснефти» продолжит начатое дело, то государственная нефтяная компания
станет лидером инновационного геофизического рынка страны, окупив вложенные инвестиции уже только за счет значительного сокращения сухих скважин.
Вне зависимости от окончания разработки упомянутой выше межотраслевой программы геологи в настоящий момент все же получают в свое распоряжение новые способы изучения глубинного строения Земли, основанные на томографических способах интерпретации данных гравиразведки и магниторазведки. Томография дает распределения
эффективных плотности и намагниченности пород в нижнем полупространстве. При геологической интерпретации результатов геофизических исследований необходимо учитывать особенности проявления геологических объектов и структур в физических полях, известные геофизикам, но, возможно, недостаточно освещенные в геологической литературе. Гравитационное поле ведет себя подобно световому, если исключить отражение и преломление. Благодаря томографической обработке результатов измерений потенциальных
полей, мы может увидеть предметы в своеобразных лучах гравитационного или магнитного поля. При этом возникают некоторые явления – оптические обманы, тени, иллюзии, которые необходимо учитывать при геологическом истолковании результатов. Существуют
различные методы расчета эффективной плотности и намагниченности пород в нижнем
полупространстве. Авторы [Алексеев С. Г., Козлов С. К., Штокаленко М. Б. Особенности
геологической интерпретации результатов гравиразведки и магниторазведки. //Вопросы
теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей. Материалы 37 сессии Международного семинара им. Д. Г. Успенского,
Москва, 25-29 янв., 2010. ИФЗ РАН. –М. –2010. С. 20-25] предлагают использовать
вейвлет-преобразования с физическим смыслом. Применение в качестве ядра преобразования функции, описывающей поле точечного источника, позволяет получать значения
эффективной плотности и намагниченности пород, привязанные к глубине. Одной из основных особенностей интерпретации результатов наблюдений является переменная глубинность исследований. Глубина возможной оценки эффективных плотности и намагниченности среды в каждой точке наблюдения пропорциональна расстоянию от данной точки до края планшета (в 3D геометрии) или до ближайшего конца профиля (в 2D геометрии). Естественно, что наибольшая глубинность исследований достигается в центральной
части планшета или профиля. Глубинность исследований зависит также от используемой
методики расчета. Эмпирически, на реальных разрезах установлено, что при использовании вейвлет-преобразования потенциальных полей с соответствующим ядром глубинность выявления неоднородностей в распределениях избыточных свойств примерно в два
раза больше, чем глубинность определения положения сингулярных источников в деконволюции Эйлера. В результате расчетов на моделях установлено, что при использовании
вейвлет-преобразований максимальная глубинность, на которой не наблюдается искажения глубин неоднородностей, составляет около 1/3 расстояния до края планшета, по которому имеются наблюдения. В краевых частях планшета или на концевых отрезках профиля глубинность исследований является практически нулевой. В этом случае возможны варианты антисимметричной экстраполяции поля за пределы планшета. Этот способ экстраполяции обеспечивает непрерывность всех производных поля на концах профиля и позво85
ляет достраивать разрезы до самого конца профиля с плавным снижением достоверности
результата. Другим вариантом является проведение расчета неполной палеткой с соответствующей нормировкой. В любом случае вдоль края планшета появляются полосы искажения эффективных характеристик изучаемой среды.
Нефтяники в последние годы особое внимание уделяют проблеме создания трехмерных моделей геологического строения продуктивных резервуаров и их нефтегазонасыщенности. Одной из актуальных задач в сфере трехмерного моделирования является
полноценный учет дистанционных (в первую очередь, сейсмических) результатов прогноза свойств и строения природных резервуаров в межскважинном пространстве. На настоящий момент это является единственным подходом, позволяющим создать адекватные
литолого-фациальные модели, отражающие реальный характер изменчивости отложений.
В последние годы создана при участии А. В. Унгера [Унгер А. В. Апробация методики
детального трехмерного моделирования с учетом сейсмических данных для терригенных
отложений Волго-Уральского НГБ. //Материалы Международного молодежного научного форума «Ломоносов-2011», Москва, 11-15 апр., 2011. Секция Геология. МАКС Пресс. М. -2011. С. 324-325.] и применяется методика учета сейсмических данных, которая хорошо себя зарекомендовала на территории Западной Сибири. Данная методика включает в
себя: построение структурного каркаса с использованием метода взаимных точек; выполнение сейсмического прогноза свойств и строения пластов в межскважинном пространстве; подготовку трендовых карт и кубов вероятности распространения литологических
типов; собственно литолого-фациальное моделирование; петрофизическое моделирование. Однако при проведении работ на территории Волго-Урала (Софьинское месторождение, северо-восток Башкирского свода) выяснилась необходимость дополнительного учета особенностей строения терригенных отложений визейского яруса.
Геологическая модель, представление о строении и образовании залежи нефти и газа, формировании залежей и месторождений основа не только разведки, но и разработки
залежей и месторождений углеводородов (УВ). Все начинается с наших априорных представлений, нашей профессиональной «зрелости», осведомленности, нашей свободы от
догм и принятых (часто устаревших) теорий, концепций и положений о генетической
природе образования и миграции УВ и т. д. Каковы наши представления о тех геологических объектах, которые мы ищем на этапе поисково-разведочных геолого-геофизических
работ, такова и успешность разведки [Бембель С. Р. Геологические модели сложнопостроенных залежей углеводородов: от разведки до разработки. //К принципам организации
природы. Труды 6 Международной конференции «Биниология, симметрология и синергетика в естественных науках», Тюмень, 2011. ТюмГНГУ. – Тюмень. -2011. С.80-85.]. Какими мы предполагаем (по результатам разведочных работ) ловушки, залежи и месторождения УВ таковы и методы оценки УВ-потенциала, т. е. методы подсчета запасов и построения первых геологических моделей, которые послужат основой для проектирования
разработки залежей и месторождений, проектирования обустройства будущих месторождений. Эволюционный путь развития представлений о геологическом строении территории месторождения и составляющих его залежей УВ не простой. По мере ввода месторождения в разработку продолжается этап промышленной доразведки. Кроме бурения
первых эксплуатационных скважин продолжается бурение и разведочных скважин, отбор
и исследование керна и пластовых флюидов. Контуры залежей уточняются, открываются
новые залежи и новые продуктивные пласты, приращиваются или списываются запасы
нефти и газа. Соответственно новым построениям перестраивается геологическая модель
залежей, составляющих большую или меньшую часть месторождения. Следом происходит корректировка проектных решений по разработке месторождения. Существует несколько вариантов изменения представлений о геологической модели залежи УВ. Основные из них включают: изменение (сокращение либо увеличение, а также разделение на
несколько отдельных, более мелких залежей) площади залежи за счет уточнения структурного плана по результатам бурения скважин или проведения сейсморазведочных работ; изменение границ продуктивных объектов (разделение либо объединение нескольких
86
пластов и пачек) вслед за разбуриванием большей или меньшей части площади и проведения детальной корреляции; изменение параметров продуктивного интервала, характеризующих величину и характер распределения по площади фильтрационно-емкостных
свойств (ФЕС), на основе результатов анализа керновых исследований и фациального
анализа, данных гидродинамических исследований и разработки (добычи и закачки по
скважинам); изменение представлений о фазовом состоянии залежей (открытие в куполе
залежи газовой шапки) и др. Этот процесс непрерывный, с момента поиска и открытия
залежи, месторождения, до заключительной стадии его разработки (и как вариант, до момента восстановления запасов УВ).
Для создания, поддержки и анализа трехмерной модели залежи на основе комплексной интерпретации данных сейсморазведки, геологии, каротажа и петрофизики служит интегрированный программный комплекс DV-SeisGeo. В основу данного пакета заложена технология динамического визуального анализа данных, состоящая в изучении
любых многопараметровых пространств, в соответствии со своими знаниями, опытом и
мотивацией. Для реализации поставленных задач в программе предусмотрен удобный
графический интерфейс и множество способов визуализации кубов сейсмических данных.
Для достижения поставленных целей решаются следующие задачи: загрузка любой геолого-геофизической информации в проектную базу системы, позволяющая осуществлять
выборку по набору фильтров, предварительный просмотр и анализ качества исходных
данных; оперативный доступ и использование исходных данных, промежуточных и конечных результатов интерпретации отдельных методов, опирающихся на интегрированную базу данных проекта, включающую всю информацию, связанную с разведкой и разработкой месторождений нефти и газа при помощи большого набора интерактивных прикладных процедур; кинематическая и динамическая интерпретация сейсмических данных
2D и 3D; сейсмическое моделирование и литолого-стратиграфическая привязка сейсмических горизонтов; трехмерное моделирование распространения петрофизических и литофациальных и промысловых свойств пластов на основе результатов интерпретации скважинных данных [Рахмангулова Л. И. Построение 3D геологической модели в программном комплексе DV-SeisGeo. //Материалы Международного молодежного научного форума «Ломоносов-2011», Москва, 11-15 апр., 2011. Секция Геология. МАКС Пресс. -М. 2011. С.129-130].
Рассмотренный выше программный комплекс DV-SeisGeo представляет только одну единицу из целого семейства систем геологического моделирования, в число которых
включены также системы DV-Discovery и DV-Geo DV-SeisGeo [Кашик А. С., Гогоненков Г.
Н., Билибин С. И., Перепечкин М. В., Ушатов Е. Ю., Жемжурова З. Н., Ковалевский Е. В.
Системы геологического моделирования семейства DV: DV-Discovery, DV-Geo, DVSeisGeo. //Приборы и системы развед. геофиз. -2011. - № 4, с. 32-37.]. Эти системы являются наукоемкими программными продуктами высокого уровня сложности. Их разрабатывают крупные специализированные компании в сотрудничестве с университетами, государственными и частными научными центрами. Лучшие мировые производители
названных систем компании: Schlumberger, Paradigm, Landmark, Roxar, SMT. Россию в
этой мировой табели о рангах представляет Центральная геофизическая экспедиция
(ЦГЭ). Мы придаем большое значение тому обстоятельству, что Экспедиция, созданная в
1967 г. как главный в СССР методический центр обработки цифровой сейсмики и каротажа, входит сегодня в число ведущих мировых разработчиков систем геологического моделирования, воплощая в эти системы знания и опыт, накопленные в нашей стране. Специализируясь в области геофизического сервиса, ЦГЭ предоставляет российским и зарубежным нефтяным компаниям широкие услуги в сфере геологического моделирования обработку и интерпретацию сейсмики 2D и 3D, интерпретацию данных ГИС, построение геологических моделей месторождений, подсчет запасов, проектирование разработки, гидродинамическое моделирование. Как подрядчик, ЦГЭ имеет в своем распоряжении программные системы Petrel, Tigress, IRAP RMS, More и другие. Однако главными рабочими
инструментами в ЦГЭ являются программные системы собственного производства. В
87
первую очередь, это системы семейства DV (разработанные совместно с компанией ПИК
Петролеум инжиниринг и консалтинг). В семейство DV входят три системы сейсмической
интерпретации: DV-Discovery, геологического моделирования DV-Geo и сейсмогеологического моделирования DV-SeisGeo. Название DV есть сокращение от Dynamic Vision.
Разрабатываемые алгоритмы и технологии моделирования, в том числе эволюционного моделирования, нуждаются в программном обеспечении, поддержке целостности
данных, а также возможности использования современного технического обеспечения для
совместного решения комплексных задач геофизики. Для построения и поддержки актуальности моделей сложнопостроенных сред, позволяющих корректировать и взаимно увязывать изменения распределенных параметров литосферы, в рамках исследования разрабатывается редактор геолого-геофизических моделей среды [Барабанов, М. И., Куделин С.
Г. Программный редактор геолого-геофизических моделей среды "GeoVIP" и его функциональные возможности. //11 Международная молодежная научная конференция «Севергеоэкотех – 2010», Ухта, 17-19 марта, 2010. Материалы конференции. УГТУ. -Ухта. 2010. С. 63-65.]. Разработка инструмента для редактирования геолого-геофизических моделей сред позволит применить современные алгоритмы обработки данных полевых и
скважинных исследований, а также объединить функциональность ряда разработанных в
УГТУ программ в едином комплексе. Современные комплексы программных средств для
построения геолого-геофизических моделей в основном имеют модульную структуру и
применимы на всех стадиях жизненного цикла месторождения, начиная от детальной разведки и заканчивая извлечением остаточных запасов; но в нашем случае комплекс имеет
геофизическую направленность и предназначен в основном для проведения геофизических исследований и подготовки графического материала. Одной из основных задач разрабатываемого программно-аналитического комплекса можно считать включение в модели, построенные по данным геофизических исследований, геологических характеристик и
алгоритмов их определения. Реконструкция геологических моделей, которая и является
конечной целью интерпретации данных исследований, таким образом, будет производиться в комплексе на основе совокупности геофизических и геологических характеристик
среды. Несмотря на то, что многие современные программные комплексы, такие как Irap
RMS, Petrel, Landmark и другие, предоставляют многие из этих функциональных возможностей, ни один из этих комплексов не дает возможности производить интерполяцию геологических данных по геофизическим полям, основываясь на методах решений обратных
задач для комплексных геофизических исследований.
Одной из задач упомянутого выше геофизического редактора струтурных геологических поверхностей (GeoVIP) является построение представления 3D модели месторождения [Федотов В. И. Разработка модуля многомерной интерполяции на неравномерной
сетке для системы GeoVIP. Международная молодежная научная конференция «Севергеоэкотех – 2010», Ухта, 17-19 марта, 2010. Материалы конференции. УГТУ. –Ухта, –
2010. С.99-101.]. Данные, которыми оперирует система, представляют собой множество
геологических профилей, при наложении этих профилей друг на друга появляется множество точек в трехмерном пространстве, формирующих неравномерную сетку. Для построения 3D модели необходимо дополнить уже имеющиеся множество точек новыми значениями. Другими словами нам необходимо провести многомерную интерполяцию на неравномерной сетке, в данном случае будет использован алгоритм линейной интерполяции.
Только результаты моделирования, как считает А.А.Чернов [Чернов А. А. Роль
плотностного моделирования в интерпретации гравиметрических данных. //Геомодель2010. 12 Международная научно-практическая конференция по проблемам комплексной
интерпретации геолого-геофизических данных при геологическом моделировании месторождений углеводородов, Геленджик, 13-17 сент., 2010. EAGE. -Houten. .-2010. С. 85-88.],
могут показать соответствуют ли сделанные построения наблюденным полям (т. е., являются ли они реальными). При построении плотностной модели геологического разреза
исходной информацией являются глубины залегания структурно-плотностных комплексов
(определенные по сейсмическим и геологическим данным) и характеристики исходной
88
обобщенной плотностной модели разреза. Осуществляется подбор параметров модели,
порождающей гравитационное (магнитное) поле, геологической среды. Интерпретация
гравитационных аномалий затруднена тем, что аномалии зафиксированы на весьма ограниченной площади и содержат ошибки измерений, в связи с чем основным вопросом является выделение таких геофизически разумных классов тел, в которых решение единственно и конструктивно строится по внешнему потенциалу. При наличии в геологическом разрезе изучаемой области аномалеобразующих структурных поверхностей, эффект
от которых может «затемнить» эффект от ловушки УВ, либо при наличии геологических
факторов, обуславливающих гравитационные аномалии-помехи, решается задача «очищения» наблюденного гравитационного поля от влияния этих факторов: геологическое редуцирование. «Очищенное» гравитационное поле подвергается определенным преобразованиям, с целью выявления в геологическом разрезе участков плотностных неоднородностей. Три элемента геолого-геофизической ситуации - контактная поверхность, фон посторонних влияний, распределение плотности - формируются и взаимосогласуются в итерационном процессе, смысл которого состоит в построении целостной модели, отвечающей и наблюденным данным, и закономерностям геологической среды. При этом в определенной мере возмещается неполнота и ошибочность первичных данных (в частности, о
плотности) на основе учета сведений о закономерностях и соотношениях в геологической
среде. Наиболее широко распространена комплексная интерпретация сейсмических и гравиметрических данных в районах соляно-купольной тектоники.
Кроме создания геолого-геофизических моделей месторождений, в частности, углеводородного сырья, важное значение в научном и практическом плане является моделирование литосферы. М. И. Копылов и И. Н. Скрябин считают эту задачу не решенной
[Копылов М. И., Скрябин И. Н. Геофизические модели литосферы Дальневосточного региона. //Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных,
магнитных и электрических полей. Материалы 37 сессии Международного семинара им.
Д. Г. Успенского, Москва, 25-29 янв., 2010. ИФЗ РАН. -М. -2010. С. 194-197]. Неоднородность строения различных уровней коры, мантии и ядра Земли, определяют некоторую
условность деления их на отдельные слои с учетом различной природы границ. Одновременно неоднородность уровней и в сложной диссипативной системе Земли отчетливо выражена тенденция нарастания снизу вверх градиентной неоднородности, а также пространственно-временные взаимоотношения, во многом определяют нелинейный характер
развития процесса глубинной дифференциации. Разрабатываемые в настоящее время методики создания комплексных моделей в региональной геофизике основываются на принципах оптимального моделирования, которое наиболее удачно применяется при сейсмогравитационном моделировании. Первоначально строились плотностная, сейсмогравитационная, электрическая и магнитометрическая модели, на их основе создавалась комплексная модель литосферы юга ДВ.
Имея наиболее полную и точную геоэлектрическую модель земной коры и мантии
можно приблизиться к решению проблемы предсказания сильных землетрясений.
В. В. Белявский и А. Г. Яковлева создали геоэлектрическую модель КорякскоКамчатского сейсмически опасного региона [Белявский В. В., Яковлева А. Г. Геоэлектрическая модель коры и мантии Корякско-Камчатского региона. //10 Международная конференция «Новые идеи в науках о Земле», Москва, 12-15 апр., 2011. Доклады. ЭкстраПринт. РГГРУ. -М. -2011. С. 92.].
Для этого региона основная доля сейсмической активности приходится на субмеридиональную Олюторско-Восточно-Камчатскую и на Центрально-Камчатскую депрессионную зону, протягивающуюся от Южно-Камчатских структур до Алеутской глубоководной впадины. В пределах этих зон повышенной сейсмичности и вулканической активности выполнены магнитотеллурические зондирования и работы методом обменных волн.
Полученное с помощью процедур 3D решения обратных МТ задач представление о разрезе региона позволило выделить в коре домены, обладающие повышенной проводимостью.
Оценена их флюидонасыщенность. Алгоритм решения задач следующий: Построение
89
стартовой геоэлектрической модели согласно 1D-2D инверсии МТ данных. Построение
результирующей модели в 3D режиме методом подбора к экспериментальным кривым
МТЗ и данным МВЗ модельных 3D параметров геоэлектрического разреза. Рассмотрение
максимальных и минимальных комплексных значений матрицы импедансов, их направления, размерность и магнитовариационная матрица Визе-Паркинсона. Оценка флюидонасыщенности при минерализации флюида 10 г/л с учетом изменения температуры и давления с глубиной. Выделение проводящих зон, если они проявлялись одновременно в данных МТЗ-МВЗ или МТЗ и Vp. Границы проводящих блоков коры и мантии строились с
учетом построений методов МОВЗ ГСЗ. В результате установлена взаимосвязь между
флюидонасыщенностью и геодинамической активностью структур: в зонах активной вулканической деятельности. В пределах Южной Камчатки относительно проводящие зоны
разломов северо-западного простирания продолжаются и на шельфе Тихого океана в виде
трансформных разломов или Северо-Тихоокеанского трансконтинентального рифта. Под
ее восточным побережьем выделена на глубинах 50 км проводящая астеносфера. Наиболее активные (флюидонасыщенные) области расположены в местах пересечения глубинных активизированных структур северо-западного и северо-восточного или субширотного
направлений. Они коррелируют местоположение областей пониженной плотности, скорости или пониженной прозрачности обменных волн землетрясений.
Итак, создание трехмерных цифровых геологических моделей в настоящее время
практически стало обязательной процедурой в рамках общего процесса разведки и разработки нефтяных и газовых месторождений, рудного и нерудного сырья, изучения земной
коры и т.д.. При этом построение двумерных карт на сегодня, несмотря на все более широкое использование 3D-моделей, остается одним из основных средств получения и
предоставления результатов геологической оценки месторождения. Эффективность технологических решений, принимаемых на основе геолого-гидродинамических моделей,
напрямую зависит от качества последних. Существует ряд общих критериев, позволяющих судить о достоверности и адекватности моделей для тех или иных целей. Основными
этапами экспертизы геологических моделей (ГМ) являются: оценка количества и качества
исходной информации; оценка соответствия созданных моделей исходной информации;
оценка корректности распространения фильтрационных и емкостных свойств в объеме
резервуара; оценка адекватности моделей условиям фильтрации пластовых флюидов; анализ качества адаптации модели и ее прогнозирующих свойств [Сазонова А. А., Калугина Л.
Н. Особенности создания геологической модели, оценка степени ее достоверности и рисков бурения новых скважин. //10 Юбилейная конференция молодых специалистов организаций, осуществляющих виды деятельности, связанной с пользованием участками недр на
территории Ханты-Мансийского автономного округа - Югры, Ханты-Мансийск, 7-9
апр., 2010. Сборник материалов конференции. -Новосибирск. -2010. С. 91-95].
3.3. Комплексирование геофизических методов
Комплексирование геофизических методов поисков и разведки полезных ископаемых, как показано в разделе 3.2, широко используется при создании 2D и 3D моделей земной коры и отдельных месторождений минерального сырья, особенно при построении физико-геологических моделей залежей углеводородов, с которых, видимо, все и началось.
Как показала Н. В. Югова [Югова Н. В. Построение трехмерной физико-геологической
модели залежей углеводородов с использованием геоинформационных технологий. //9
Уральская молодежная научная школа по геофизике, Екатеринбург, 15-19 марта, 2010.
Сборник докладов. ИГФ УрО РАН. -Екатеринбург. -2010. С. 267-269.], технология физико-геологического моделирования базируется на данных геофизических исследований
скважин (каротажа), геологической информации, результатах опробования скважин и их
90
эксплуатации. Очень интересно, что создание 3D моделей решает, как правило, задачи:
подсчета запасов углеводородов.
При выполнении подсчета запасов одним из основополагающих этапов работы является проведение корреляции разрезов скважин на основе материалов геофизических исследований [Фурсов А. Я., Малыгина Ю.А. Учет данных 3D сейсморазведки при корреляции продуктивных пластов как фактор изменения геологических моделей залежей и запасов углеводородов. //Сб. науч. тр. Всерос. нефтегаз. НИИ -2010.-№ 143, с. 86-97]. Как
правило, корреляция границ выдержанных по площади и толщине продуктивных пластов
не вызывает серьезных затруднений, чего нельзя сказать о пластах, имеющих клиноформно-линзовидное строение. В таких случаях необходимо выполнять комплексную корреляцию: по данным ГИС и 3D сейсморазведки.
В регионах России новые направления поисков и разведки углеводородного сырья
связаны как с изучением новых площадей и объектов, так и с применением новых аппаратурных и интерпретационно-методических технологий. Пример такого рода исследований
- зонально-региональные геологоразведочные работы на Гайнинской площади (север
Пермского края), размер площади - 3420 км2, которые включали в себя сейсморазведку,
гравиразведку. В итоге зонально-региональных геологоразведочных работ, выполненных
на Гайнинской площади, проведена комплексная интерпретация гравиметрических и магнитометрических материалов с результатами сейсморазведочных работ, аэрокосмогеологических и геохимических исследований, выделены и охарактеризованы перспективные
объекты для дальнейших геолого-геофизических работ и лицензирования [Геник И. В.,
Простолупов Г. В., Борисов А. А. Гравиметрические и газогеохимические исследования на
стадии зонально-региональных геологоразведочных работ на нефть и газ в северной части Пермского края. //Инновации и технологии в разведке, добыче и переработке нефти и
газа. Материалы Международной научно-практической конференции, Казань, 8-10 сент.,
2010. Фэн. -Казань. -2010. C. 82-85.].
Несмотря на то, что в настоящее время зарубежная научная информация с трудом
пробивается в систему государственных (Всероссийских) органов информации, необходимо отметить коллектив американских геологов и геофизиков в составе Леопольда
Маттиаса, Детера Давида, Волькельта Джорга и др., которые смогли это сделать [Leopold Matthias,Dethier David, Volkelt Jorg, Taab Thomas, RikertTyler Corson, Caine Nel/ Using
geophysical methods to study the shallow subsurface of a sensitive alpine environment, Niwot
Ridge, Colorado Front Range, U. S. A. //Arct., Antarct., and Alp. Res. -2008. 40. -№ 3, p. 519530.]. Они рассмотрели данные геофизических исследований, проведенные на профиле
протяженностью в 1,5 км, расположенном в зоне передового хребта Ниво. Работа была
проведена с использованием сейсмического метода рефрагированных волн с привлечением данных интерпретации материалов грунтопроникающего радарного излучения. Получены сведения о мощностях и составе пород, установлено наличие в разрезе линз льда.
Достигнута высокая эффективность проведенных комплексных геофизических исследований, результаты которых согласуются с материалами бурения, выполненного на участках,
прилегающих к площади работ.
Совместно
проанализировав
магнитные
и
гравитационные
аномалии,
М. Б. Рыбаков, В. И. Гольдшмидт , Джон Холл, Аврахам Бен Ж. и Майкл Лазар для
установления особенностей расположения магматических пород в Леванте (Восточное
Средиземноморье) рассмотрели полученные ранее данные регионального магнитного картирования, результаты гравитационных и петрофизических исследований, а также их интерпретацию на тот момент. Вектор магнитного поля Земли в этом регионе имеет низкий
наклон, поэтому использовать карту суммарной интенсивности магнитного поля для
определения расположения и ориентации в пространстве магнитных тел достаточно
сложно. В связи с этим была составлена приведенная к полюсу карта магнитного поля.
Совместный анализ магнитных и гравитационных аномалий позволил оценить глубину
залегания и размеры магматических тел; в отдельных случаях определить их состав.
Надежность и достоверность полученных результатов подтверждается расчетными дан91
ными, а также результатами сейсмического изучения и глубинного бурения. В исследуемом регионе, согласно магнитным данным, были выделены пять областей. В основу их
разграничения положены не только формальные результаты по изменению вектора магнитного поля, но и данные по известному (или предполагаемому) геологическому строению территорий. Места близкого совпадения магнитных и положительных гравитационных аномалий соответствуют, вероятно, наличию офиолитовых массивов в северной части
региона и магматическим интрузиям основного состава в его южной части. Сильные магнитные аномалии, не связанные с положительными гравитационными аномалиями, вызваны, по-видимому, мезозойскими и кайнозойскими вулканитами в центральной части
региона. Отсутствие магнитных аномалий в некоторых районах дает основание предполагать, что здесь нет вулканических или плутонических тел основного состава. В то же время эти данные не позволяют судить о наличии здесь кислого магматизма (гранитов и др.)
[Рыбаков М. Б. Гольдшмидт В. И., Холл Джон, Бен Аврахам Ж., Лазар Майкл. Новые
представления об источниках магнитных аномалий в Восточном Средиземноморье: ключ
к локализации офиолитов и габброидных интрузий. //Геол. и геофиз. -2011. 52. -№ 4, с.
487-511.].
Комплексирование методов, кроме решения основных проблем, связанных с поиском, разведкой и эксплуатацией месторождений углеводородов успешно применяется в
рудной геофизике, а также с целью поисков алмазов. С их помощью в различных регионах
были выявлены многочисленные месторождения этого сырья. На сегодняшний день при
оценке алмазоносности территорий чаще всего используют сочетание возможностей магниторазведки и электроразведки, что обусловлено их высокой информативностью. На
различных этапах оценки алмазоносности территорий могут применяться гравиразведка,
сейсморазведка, аэрогамма-спектрометрический метод и др. Однако в отдельности ни
один из этих методов не может гарантировать обнаружение всех кимберлитовых тел.
Магниторазведка применялась для выявления перспективных аномалий как на начальном
этапе, так и при проведении высокоточных исследований посредством наземной геофизической съемки. Электроразведка применялась в модификациях: наземная электроразведка
на постоянном и переменном токах, ВП, межскважинное радиоволновое просвечивание,
аэроэлектроразведка. По опыту применения, метод позволяет выделять преимущественно
неалмазоносные трубки при высокой точности наблюдений и оптимизированных параметрах съемок. Низкая эффективность магниторазведки и электроразведки обуславливается тем, что для выявленных кимберлитовых и родственных им пород Архангельской
алмазоносной провинции (ААП) характерным является повышенная магнезиальность и
пониженная железистость, которые объясняют повышенное сопротивлениям и пониженную намагниченность [Ахметшин А. Г. Комплексирование геофизических методов при
оценке алмазоносности территорий. //Материалы Международного молодежного
научного форума «Ломоносов-2011», Москва, 11-15 апр., 2011. Секция Геология. МАКС
Пресс. -М. -2011. С. 87-88.].
На основе анализа геолого-геофизических данных в толще карбонатного массива
Астраханского свода выявлены зоны, связанные с аномальной трещиноватостью. В сейсмическом волновом поле они характеризуются аномальной «мутностью», в гравитационном - понижением плотности. Выделение таких аномалий по сейсмическим и гравиметрическим данным затруднено влиянием соляной тектоники, неоднородным строением карбонатной плиты, наличием аномалиеобразующих тел в толще консолидированной коры.
Использование методик, снижающих степень такого влияния, позволяет надежно выявлять и картировать зоны аномальной трещиноватости в толще карбонатного массива на
основе комплексирования данных сейсмической и гравитационной разведки [Бродский А.
Я., Пыхалов В. В. Лыгин В. А., Пьянков В. Я. Выделение зон повышенной трещиноватости
в карбонатном разрезе по данным сейсмо- и гравиразведки.//Геофизика. -2011. -№ 3, с.5763].
В сейсморазведке МОГТ весьма остро стоит проблема подготовки статических поправок, исключающих скоростные неоднородности горных пород верхней части разреза
92
(ВЧР) из времен регистрации целевых отражающих горизонтов. Это связано, прежде всего, с резким сокращением объемов как специальных работ МПВ и МОВ, направленных на
изучение верхней части разреза, так и сейсмокаротажных исследований ВЧР. В подобных
условиях большое внимание уделяется использованию для изучения ВЧР данных других
геофизических методов и построению комплексных геолого-геофизических моделей
верхней части разреза. Существующие способы использования данных гравиразведки для
расчета статических поправок направлены на решение линейной обратной задачи, т. е.
определению плотности пород ВЧР с последующим пересчетом полученных плотностей в
интервальные скорости [Бычков С. Г., Митюнина И. Ю. Комплексирование сейсмических
и гравиметрических данных для учета влияния верхней части разреза. //Геология и полезные ископаемые Западного Урала. Материалы Региональной научно-практической конференции, Пермь, 19-20 мая, 2009. ПермГУ. -Пермь. -2009. С. 173-176/].
В настоящее время в лучшем случае только одна из трех-четырех пробуренных поисковых скважин оказывается продуктивной. Снижение рисков бурения пустых скважин
становится особенно актуальным в условиях глобального финансового кризиса. Методы
сейсморазведки, являясь наиболее информативными способами исследований, не обеспечивают надежного определения залежей УВ, поскольку являются косвенными и основываются на поисках структур-ловушек, в которых могут находиться залежи. Один из выходов из этой ситуации видится в разработке эффективных с точки зрения критерия достоверность-стоимость, прямых методов поисков и разведки залежей УВ по информации, содержащейся в акустических и (или) электромагнитных полях, а также в комплексировании
данных электроразведки с прямыми методами поисков залежей УВ. В общем случае современные методы поисков и разведки нефтегазовых месторождений основываются на
представлении изучаемого геолого-геофизического разреза в виде следующей физической
модели: геолого-геофизический разрез, составленный осадочными породами, рассматривается как многослойная пористая мембрана сложного строения. Пласты этой мембраны
заполнены флюидами различного состава и разной концентрации. При этом преобладающая часть насыщена солевыми растворами и лишь незначительная часть заполнена рассеянными УВ, которые, замещая солевые растворы в достаточно хорошо проницаемых коллекторах, образуют промышленные залежи УВ [Бахиров С.А. Возможность использования прямых методов поисков углеводородов совместно с морскими электроразведочными
работами. //Геофиз. вестн. -2011. -№ 4, с. 8-12.]/
3.4. Сейсморазведка
Сейсморазведка представляется самым весомым методом разведочной геофизики.
Несмотря на то, что это самый затратный метод, он широко используется, особенно при
поисках, разведке и даже эксплуатации месторождений углеводородов. Это связано,
прежде всего, с высокой эффективностью метода.
Отметим, что сейсмические исследования являются одним из главных элементов
работ по изучению на региональном этапе глубинного геологического строения. Однако,
исходная информация о разрезе не всегда извлекается в полном объеме. В то же время,
уровень технологии полевых работ резко повысился за счет использования сейсмической
аппаратуры с высоким мгновенным динамическим диапазоном (130 дБ), высокой чувствительностью и возможностями регистрации больших объемов сейсмической информации (до 8000 каналов) в реальном масштабе времени.
Увеличение канальности – одна из объективных тенденций развития сейсморегистрирующих систем. Число каналов сейсморегистрирующих систем удваивается каждые
3,5 года и к 2025 году ожидают появление сейсморегистрирующих систем, обеспечивающих выполнение сейсморазведочных работ с более чем 250 000 каналами. Необходимость
увеличения канальности вызвано несколькими причинами: Одной из наиболее убедительных причин расширения канальности сейсморегистрирующих систем является стремление
93
к увеличению производительности работ. Миграция двумерного разреза не восстанавливает истинные глубины залегания отражающего горизонта если падение слоев не совпадает с направлениями профиля. Истинные глубины могут быть получены только при трехмерном сейсмическом профилировании. При этом, чем круче падение отражающих слоев
и/или, чем большая нужна детальность разведки, тем требуется большая частота пространственной дискретизации и, соответственно, большая канальность. Применение трехкомпонентной регистрации, обеспечивающей более эффективное использование динамических параметров сейсмических волн для получения дополнительной информации о геологическом разрезе, требует дальнейшего увеличения канальности сейсморегистрирующих систем. В настоящее время весьма актуальной задачей становится реализация геолого-геофизического мониторинга на нефтяных и газовых месторождениях. Для проведения
мониторинга крупных объектов необходимо использование нескольких тысяч датчиков,
размещенных на значительной площади. Разрабатываемые геофизические технологии, основанные на взаимодействии физических полей (например, сейсмоэлектроразведка), также требуют увеличения канальности полевых измерительных систем [Кузнецов И М. Современные бескабельные телеметрические сейсморегистрирующие системы. //Приборы и
системы развед. геофиз. -2011. -№ 2, с. 5-15.].
В связи с растущим спросом на многоканальные сейсмические съемки компания
СКБ СП расширила линейку наземного сейсморегистрирующего оборудования новой бесканальной системой SCOUT (СКАУТ). Благодаря полному отсутствию кабелей и малому
весу оборудования, геофизические отряды могут проводить сейсмические съемки в труднодоступных, экологически чувствительных местах, а также в условиях городской застройки. Полевые блоки SCOUT снабжены высокоточным GPS приемником и встроенной
батареей питания повышенной емкости, которая обеспечивает непрерывную запись в течение 25 суток при 12 часовом рабочем дне. Для экономии энергии встроенной батареи,
была разработана технология бесконтактного включения/выключения питания. Для того,
чтобы включить питание, необходимо всего лишь поднести магнит к корпусу полевого
блока. Отсутствие кнопок делает полевой модуль более герметичным и менее чувствительным к воздействию окружающей среды. Wi-Fi модули, встроенные в каждый полевой
блок, позволяют с легкостью скачивать записанную информацию из блоков на любой
компьютер, оснащенный Wi-Fi. Скачивание данных ведется сразу с нескольких блоков,
находящихся в зоне действия беспроводной сети, что существенно экономит временные
затраты. Полевой модуль спроектирован для записи сейсмоданных без использования кабелей и радиоканала. Автономный полевой блок включает в себя 1 канал с 24-х разрядной
оцифровкой, встроенный высокочувствительный GPS-приемник, тактовый генератор,
встроенный генератор тест-сигналов, энергонезависимую память емкостью до 32 Гбайт и
высокоскоростной порт для передачи данных. При потере сигнала GPS тактовый генератор может сохранять точное время в течение 2-х часов. Полевой блок имеет герметичный
корпус, на котором имеются разъемы для подключения геофона, присоединения блока
внешнего аккумулятора большой емкости и съема записанной информации. SCOUT может выполнять тестирование работоспособности цепей сейсмического канала и геофонов.
Пользователь может на свой выбор задать программу тестирования частичную или полную. По желанию пользователя можно вывести либо все результаты тестирования, либо
только данные о неполадках. Собираемые и используемые для анализа данные записываются во флэш-память полевого блока. При проведении тестов программа автоматически
управляет последовательностью выполнения тестов и параметрами генератора тестсигналов. Все тесты проводятся с использованием текущих заданных значений частоты
дискретизации и коэффициента усиления предварительного усилителя. Отличительные
особенности: 24-х разрядная оцифровка сейсмических сигналов; встроенные GPS и синхронизируемые часы; встроенный генератор тест-сигналов с высоким разрешением;
флэш-память; возможность неограниченного наращивания канальности системы; непрерывная запись в течение 25 суток (при 12 часовом рабочем дне); совместимость с взрывными, вибрационными и другими импульсными источниками возбуждения сейсмических
94
колебаний. [Худяков Д. А. Бескабельная телеметрическая сейсморегистрирующая система SCOUT. //Международная научно-практическая конференция «Уральская горная школа – регионам», Екатеринбург, 11-12 апр., 2011. в рамках Уральской горно-промышленной
декады, Екатеринбург, 4-13 апр., 2011. Сборник докладов. УГГУ. -Екатеринбург. -2011. С.
123.].
Кстати, сейсморазведка методом "Вибросейс" занимает ведущее место в мире и в
России по объемам выполняемых полевых работ и значительно превосходит объемы, выполняемые взрывным способом и с другими типами невзрывных источников. Предлагается использовать на полевых работах вибрационные источники сейсмических волн с усилием 20-30 тонн в широком диапазоне частот (5-200 Гц). Хорошо известны преимущества
и недостатки метода. К преимуществам относятся высокая производительность метода и
возможность гибкого управления параметрами свип-сигнала для достижения высокой
разрешенности волнового поля и энергетического соответствия. Ограничения метода связаны с трудностями «закачки» высокочастотных составляющих спектра свипа в глубокие
слои геологического разреза. Основные препятствия на этом пути связаны с условиями
контакта возбудителя вибратора (плиты) с грунтом и с поглощающими свойствами верхней части геологического разреза (ВЧР), которая часто не пропускает высокие частоты в
глубинную часть разреза. Известны многочисленные методические разработки, направленные на повышение доли высоких частот в спектре посылаемого свип-сигнала [Жуков
А. П., Тищенко И. В. Гридин П. А., Телков М. П., Тищенко А. И., Калимулин Р. М. Горбунов В. С. Адаптивная вибросейсморазведка (АВИС) в условиях неоднородного строения
ВЧР. //Приборы и системы развед. геофиз. -2011. -№ 1, с. 49-51.].
Особенно кажется целесообразным и необходимым найти эффективный способ
уменьшения влияния многолетнемерзлых пород верхней части разреза (ВЧР) на данные
сейсморазведки, вызывающего искажения структурного плана. Помимо восстановления
истинного структурного плана особенно важно становится изучение природных резервуаров в межскважинном пространстве, их фильтрационно емкостных свойств (ФЕС). На
территории северной части Западной Сибири практически повсеместно присутствуют неоднородности ВЧР, осложняющие волновую картину, что в свою очередь отрицательно
влияет на наблюденные данные сейсморазведки. Это вызвано тем, что зоны аномального
строения ВЧР в зависимости от их размеров и физических свойств вносят определенные
искажения как в кинематические, так и в динамические характеристики отраженных волн.
Важно провести исследования влияния вариаций ВЧР на динамические параметры сейсмической записи, которые потом используются для расчета пористости, нефтенасыщенности, эффективных толщин и т. п. Существует большое количество методических приемов и реализованного на их основе программного обеспеченья. Известные методики учета
влияния аномалий ВЧР применяются либо на этапе обработки, либо интерпретации. Проблема учета влияния ВЧР нашла отражение в работах Козырева В. С., Жукова А. П.,
Короткова И. П., Жукова А. А., М. Б. Шнеерсона, Соколовой Н. Е. и др. Во многих
сервисных компаниях разработано и используется большое количество собственных программных средств учета влияния ВЧР. Одним из инструментов учета влияния ВЧР на этапе обработки сейсморазведочных данных является технология интерактивной коррекции
статических поправок, реализованная например, в программном комплексе IST-3MP
(ООО «Геофизические системы данных»), где предполагается решение по расчету длинно- и среднепериодных статических поправок. Метод позволяет локализовать приповерхностные аномалии и отличить их от глубинных структур, а так же рассчитать корректирующие статические поправки. Решение важнейшей задачи прогнозирования распространен ФЕС коллекторов в межскважинном пространстве основанной на том, что изменчивость свойств и строения пласта проявляет себя в сейсмическом волновом поле главным
образом изменением динамических параметров, таких как интенсивность и форма отражений от границ пластов. В процессе обработки полевые сейсмические записи подвергаются серии преобразований, призванных максимально очистить сейсмические данные от
волн-помех, сохранив при этом всю динамику полезных отражений. Многочисленные ис95
следования, проведенные А. Ю. Никульниковым [Никульников А. Ю. Влияние учета неоднородностей ВЧР на динамические характеристики сейсмической записи. //5 Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодые наукам о Земле», Москва, 23-25 марта, 2010. Материалы конференции. РГГРУ. -М. -2010.
С. 184-185.] показывают, что в Западной Сибири при условии наличия зон растеплений и
многолетнемерзлых пород на территории исследований, учет влияния ВЧР является
неотъемлемой частью графа обработки данных сейсморазведки, направленного на получение информации пригодной для детального изучения ФЕС целевых отражающих горизонтов в межскважинном пространстве.
Возобновившийся после периода короткого спада рост цен на нефть инициировал
увеличение спроса на новейшие технологические разработки. В перечень таких разработок в очередной раз попала многоволновая (многокомпонентная) сейсморазведка (МВС),
внедрение которой в мировой нефтегазопоисковой практике происходит по спирали. Последовательно расширяется спектр решаемых задач, появляются новые теоретические
разработки, совершенствуются оборудование, программное обеспечение, но широкого
внедрения в промышленную практику сейсморазведочных работ эта технология пока так
и не нашла [Керусов И., Вингалов В., Мирошниченко Д. Парадокс многоволновой сейсморазведки. //Oil and Gas J. Russia. -2011. -№ 12, с. 38-41.].
Многоволновая сейсморазведка – это комплексное использование продольных, обменных и поперечных волн для решения поисковых, разведочных и промысловых задач.
Многокомпонентная сейсмическая регистрация, т. е. измерения вертикальными и горизонтальными сейсмоприемниками, более полно охватывает сейсмическое волновое поле.
Регистрируется много волн различных типов и классов, что отразилось на названии рассматриваемой модификации: многоволновая сейсморазведка (МВС). Измеряя параметры
волн различных типов для одного и того же геологического объекта (породной формации), возможно получение более полной характеристики его упругих свойств. В частности, по данным МВС возможен расчет отношения VS/VP, который зависит только от коэффициента Пуассона. Расширенные возможности МВС, по сравнению с традиционной
сейсморазведкой на монотипных продольных волнах определяют широкий круг задач:
отображение структур, перекрытых газовым облаком; повышение разрешенности получаемых материалов; разделение влияния флюидов и литологии; отображение резервуаров с
низким акустическим импедансом; выделение нарушенных, трещиноватых зон, оценка
направления и плотности трещин, а также величин напряжений внутри и вне резервуара;
получение информации о строении верхней части разреза (в т. ч. в условиях многолетнемерзлых пород); определение ФЕС коллекторов, оценка насыщения и типа флюида. В
настоящее время в МВС наметилось два направления, основанных на совместном использовании продольных РР и обменных PS волн и монотипных продольных (РР) и поперечных (PS) волн. Преимущество первого - применение стандартных способов возбуждения
колебаний; недостаток - усложнение методики и техники полевых работ. МВС на монотипных волнах требует применения специальных источников колебаний, схем наблюдений и способов обработка; при этом появляется возможность получения существенно новой информации о разрезе. Методика полевых работ мало отличается от стандартных
съемок на Р-волнах. Основное отличие - использование трехкомпонентных приемных
устройств, которые необходимо ориентировать. Для более уверенного выделения обменных волн применяют системы наблюдений со значительными выносами. Что касается обработки и интерпретации данных МВС, то в настоящее время это наиболее быстро развивающееся направление. При обработке данных по обменным волнам сталкиваются с
нарушением симметричности падающих и отраженных волн. Величина смещения зависит
от глубины границы обмена и отношения скоростей продольных и поперечных волн.
Предложен ряд способов получения годографов по общим точкам обмена, позволяющих
вести обработку данных. Детально разработаны вопросы определения скоростей волн и
расчета кинематических поправок по скоростям суммирования PS-волн. Разработаны и
практически используются алгоритмы миграционных преобразований по временам реги96
страции обменных волн. Материалы по обменным волнам могут интерпретироваться самостоятельно, но чаще всего они анализируются совместно с данными по продольным
волнам. Важными этапами интерпретации многокомпонентных наблюдений являются:
отождествление и привязка волн разных типов к одним и тем же геологическим объектам
на глубине; сравнение параметров (скоростей, частот, времен и т. п.) волн разных типов. В
заключение следует отметить, что по кругу решаемых геологических задач МВС является
наиболее перспективным направлением в современной сейсморазведке [Габитов И. А.
Многоволновая сейсморазведка. //Международная научно-практическая конференция
«Уральская горная школа – регионам», Екатеринбург, 11-12 апр., 2011. в рамках Уральской горно-промышленной декады, Екатеринбург, 4-13 апр., 2011. Сборник докладовУГГУ. -Екатеринбург. -2011. С. 104.]. Многокомпонентные съемки (в сочетании с системами
наблюдения 3D) позволяют получить изображение структуры горных пород, определить
их коллекторские свойства, оценить насыщение и тип флюида.
Главной особенностью комбинирования продольных, поперечных и обменных
волн является получение новой информации, изучение явлений анизотропии скоростей
более полно. Используя продольные волны совместно с поперечными, появилась возможность более корректно вычислить пластовые значения коэффициента Пуассона и выявить
отчетливую связь последнего с нефтегазоносностью разреза. При картировании кристаллического фундамента под осадочными породами путем комбинирования волн различных
типов усматривается более высокая точность выделения блоков небольших размеров, в
том числе с малой амплитудой вертикальных подвижек. Применение трехкомпонентных
приемников (акселерометров) позволяет отказать от группирования, а значит, повысить
качество сейсмической записи, а главное увеличить разрешающую способность путем повышения средних частот целевых отражений. Кроме того, используя специальные приемы
заглубления приемников, можно улучшить соприкосновение приемника с грунтом, а значит, сократить влияние случайных помех. Для борьбы с поверхностными волнами следует
проводить лучшую укупорку заряда и, в свою очередь, увеличить глубину заложения ВВ.
Данные ВСП неоднократно подтверждают, что на сейсмической записи присутствуют падающие поперечные волны, а главное - их отражения, отсюда можно сделать предположение о том, что при использовании трехкомпонентных приемников на поверхности появляется возможность их выделить, совместно с обменными волнами, и постараться построить сейсмический разрез по отраженным поперечным волнам. Опытные работы данного типа выполнялись в условиях Восточной Сибири и показали, что использование многоволновой сейсморазведки на территории Восточной Сибири имеет ряд преимуществ:
крутизна годографов поперечных волн значительно ниже продольных, что позволяет точнее рассчитать скорости; отказ от группирования позволяет повысить частоту сейсмического материала; глубинный разрез по поперечным волнам более разрешенный; ввиду
сложностей рельефа использование сейсморазведки 2D 3C там, где невозможно проведение объемных работ, позволяет получить дополнительную информацию для анализа волновой картины. Комплексирование волн разных типов дает больше информации об изучаемой толще, а значит при правильной интерпретации повышает качество прогнозов
[Пьянков А. А. Постановка многоволновой сейсморазведки в Восточной Сибири.
//Международная научно-практическая конференция «Уральская горная школа – регионам», Екатеринбург, 11-12 апр., 2011. в рамках Уральской горно-промышленной декады,
Екатеринбург, 4-13 апр., 2011. Сборник докладов. УГГУ. -Екатеринбург. –2011. С. 118119.].
Наличие современной сейсмической аппаратуры, современных технологий полевых работ и высокоэффективных средств обработки существенно повышает качество, достоверность получаемых кинематических и динамических характеристик волнового поля
в большом диапазоне глубин. Получаемые данные позволяют строить объемные модели
объектов изучения, если хватает денег на приобретение новой техники, оплату труда разработчиков и исполнителей. Необходимость увеличения доли затрат на сейсморазведку в
общей структуре затрат на ГРР очевидна, так как качественно выполненная сейсморазвед97
ка позволяет существенно снизить риски при принятии решений на этапе разведки. В
2010 г. по данным компании "Делойта" объемы сейсморазведочных работ 3D вернулись
на докризисный уровень, в дальнейшем ожидается их увеличение. Основным результатом
сейсморазведки с использованием 3D технологий в нашей стране принято считать объемы
прироста геологических запасов углеводородов. При этом методы сейсморазведки 3D в
высокоразрешающем варианте позволяют значительно повысить информативность получаемых результатов и могут применяться не только для разведки и доразведки перспективных площадей, но и для контроля разработки [Бембель С. Р., Бембель М. Р. Совершенствование технологий сейсморазведки 3D для разведки и разработки месторождений Западной Сибири. //Нефт. х-во. -2011. -№ 4, c. 8-11.].
На севере Западной Сибири выполнен значительный объем сейсмических исследований 3Д. Однако, существующий ныне упрощенный подход к определению круга решаемых ими геологических задач и выбору методики полевых работ негативно сказывается
на информативности получаемых материалов, что, в свою очередь, зачастую приводит к
ошибочным выводам при интерпретации. Как правило, с целью экономии средств, трехмерные съемки проектируются с задачей одновременного изучения всего юрско-мелового
разреза. Диапазон глубин исследования охватывает обычно от 900-1500 до 3500-5000 м.
При этом не учитывается то, что характеристики съемки для разных интервалов разреза
могут существенным образом различаться, а значит - и степень решения задач будет
неравнозначной. Данное обстоятельство усугубляется еще и тем, что большинство съемок
выполняется здесь с применением ортогональной системы наблюдений - самой простой в
реализации и, в то же время, самой неудачной с точки зрения характеристик, определяющих ее направленность [Кузнецов В. И. Ошибки в интерпретации данных сейсморазведки,
вызванные проявлениями эффекта FOOTPRINT. //Проблемы объектов сложного геологического строения при поисках, разведке и разработке месторождений нефти и газа в Западной Сибире, Тюмень, 25-27 нояб., 2008. Тюменская геолого-географическая научнопрактическая конференция. Тезисы. Александр. -Тюмень. -2008. С. 59-51.].
Выше было отмечено, что иногда с помощью сейсморазведки осуществляется мониторинг (контроль) разработки месторождения путем повторной сейсмической съемки
через какой-то промежуток времени при расположении источников и приемников в тех же
местах, что и в процессе предыдущей съемки. Задача подобной съемки - методами сейсморазведки попытаться установить изменения, произошедшие в продуктивном пласте в
процессе эксплуатации месторождения через изменения, фиксируемые в повторном
наблюденном волновом поле. По мнению В. А. Милашина [Милашин В. А. 4D - терминологическая неточность? //Геомодель-2010. 12 Международная научно-практическая
конференция по проблемам комплексной интерпретации геолого-геофизических данных
при геологическом моделировании месторождений углеводородов, Геленджик, 13-17
сент., 2010. EAGE. -Houten. -2010. С. 320-323.], идея сомнительная при производстве работ на суше, т. к. практически невозможно осуществить идентичность повторного возбуждения и приема как в «координатном» смысле, так и природно-климатическом. Исключение могут составлять наблюдения в пустынных областях при гарантии отсутствия
массового переноса со временем песка на участках работ и четкой фиксации пунктов возбуждения и приема на местности. Любые отклонения условий возбуждения и приема от
предыдущих могут поставить под сомнение результат исследований, т. к. ожидаемые эффекты от разработки залежи, фиксируемые в повторном временном сейсмическом поле,
могут быть соизмеримы с эффектами, связанными с отклонениями. Исключение также
могут составить морские исследования с донной косой при условии отсутствия придонных течений, влияющих на местоположение ОВС. С плавающей косой съемки 4D
В. А. Милашин также ставит под сомнение. Но задачей статьи В. А. Милашина не является отражение позиции автора о принятии или неприятии повторных сейсмических наблюдений. В статье говорится о корректном терминологическом подходе к названию этих повторных съемок – «4D сейсморазведка».
98
Современная сейсмическая аппаратура, современные технологии полевых работ,
высокоэффективные средства обработки позволяют получать волновые поля высокого качества с сохранением динамических характеристик и при региональных работах. Поэтому
уже на региональном этапе можно ставить задачи по прогнозированию коллекторов.
Помимо чисто структурных задач, все большее внимание при интерпретации сейсмических данных уделяется анализу динамических характеристик волнового поля с выходом на прогноз коллекторских свойств продуктивных пластов. Все крупные месторождения Западной Сибири к настоящему времени изучены достаточно полно. В их пределах
пробурен обширный фонд поисковых, разведочных и эксплуатационных скважин. Основные объекты определены, активно разрабатываются, но, по-прежнему, актуальным остается вопрос оптимальности размещения скважин эксплуатационного бурения. Основным
инструментом, находящимся в арсенале современных сейсморазведочных интерпретационных комплексов, позволяющим справиться с этой задачей, является динамический анализ особенностей сейсмической записи. Известно, что динамические параметры сейсмических волн (амплитуда, частота, фаза, когерентность, длина волны, период и т. д.) отражают свойства изучаемого разреза, поскольку сейсмические отражения возникают на границах контрастного изменения акустических свойств пород, что, в большой степени, связано с их литологическими особенностями. Изучение динамических особенностей сейсмических записей, поиск корреляционных связей между динамическими атрибутами и
петрофизическими параметрами продуктивных пластов является важной задачей сейсмогеологической интерпретации в целях прогноза литологических характеристик разреза и
оценки возможной продуктивности [Катяшова Э. Х., Маляренко А. М., Гутник О. С. Использование динамического анализа для целей прогнозирования областей развития песчаников пластов БС10-11. //Геомодель-2010. 12 Международная научно-практическая конференция по проблемам комплексной интерпретации геолого-геофизических данных при геологическом моделировании месторождений углеводородов, Геленджик, 13-17 сент., 2010.
EAGE. -Houten. -2010. С. 209-212.].
Распространение сейсмических волн в пористых средах имеет свои особенности.
Направление, связанное с исследованием таких особенностей и их использованием при
выделении и локализации зон распространения нефтегазонасыщенных коллекторов, активно развивается и в России, и за рубежом. В ФГУП "ЗапСибНИИГГ" работы в данном
направлении ведутся с середины 90-х годов. В последние годы при сотрудничестве с
Хьюстонским университетом получены решения, позволяющие развивать новые способы
выделения пористых высокопроницаемых флюидонасыщенных коллекторов по сейсмическим данным на основе особенностей изменения формы отраженных сейсмических волн в
низкочастотной области. При распространении сейсмической волны в пористой неоднородной среде наблюдается поглощение и рассеяние сейсмической энергии. Вследствие
этого, сейсмический отклик такой среды всегда частотно-зависимый. Если говорить о модели нефтегазонасыщенных пластов-коллекторов, то они могут быть представлены, как
минимум, двумя типами неоднородностей: микронеоднородностью и макронеоднородностью, отличающихся друг от друга масштабом. Неоднородность на уровне флюидонасыщенного порового пространства (микронеоднородность) обусловливает разные значения
плотности горных пород и скорости распространения сейсмических волн, а также разный
уровень затухания сейсмических волн в зависимости от минерального состава горных пород, типа флюидонасыщения и подвижности флюида в поровом пространстве. Макронеоднородность связана со слоистостью пласта-коллектора в виде переслаивания литологических разностей, отличающихся фильтрационно-емкостными свойствами, характером
флюидонасыщения и, как следствие, петрофизическими параметрами. Макронеоднородность может проявляться также в виде зоны перехода одного типа флюидонасыщения в
другой без литологических изменений. Примером такой зоны могут служить газонефтяной и водонефтяной контакты, где в результате флюидозамещения меняются физические
свойства горных пород, обусловливая изменение отражающих свойств среды. Отражение
сейсмической волны от макронеоднородностей может быть смоделировано на основе лу99
чевых представлений о волновых распространениях, в локально-однородных эффективных средах в предположении независимости от частоты коэффициента отражения плоской
волны от плоской непроницаемой границы. Однако если включить в модель среды микронеоднородности и рассматривать границу между двумя пористыми флюидонасыщенными
средами как проницаемую, то сейсмическое отражение становится частотно-зависимым
[Патлин Д. Л., Цимбалюк Ю. А., Дубровина Л. А., Голошубин Г. М. Прогноз коллекторских
свойств и нефтегазоносности по сейсмогеологическим данным (юг Тюменской области).
//Геомодель-2010. 12 Международная научно-практическая конференция по проблемам
комплексной интерпретации геолого-геофизических данных при геологическом моделировании месторождений углеводородов, Геленджик, 13-17 сент., 2010. EAGE. -Houten. 2010. C. 380-383.].
Существует физически простой способ измерения проницаемости пористой среды
в скважинной диагностике – резонансный режим радиальных колебаний скважинной
жидкости. Разница скоростей пористой матрицы и жидкости на границе раздела сред в
резонансном режиме испытывает повышенную чувствительность к проницаемости пористой среды, расположенной в заскважинном пространстве. Аппаратно измеряя обозначенную разность скоростей, определяется проницаемость. Рассматриваются технологические
ограничения возможности измерений, обусловленные конечностью размеров излучающего источника. Подробно описывается эффективная двумерная разностная схема
WENO/РунгеКутта (лежащая в основе проведенных расчетов) высокого порядка точности
для двухскоростной акустики пористых насыщенных сред. [Доровский В. Н., Роменский Е.
И., Федоров А. И., Перепечко Ю. В. Резонансный метод измерения проницаемости горных
пород. //Геология и геофизика. -2011. 52. -№ 7, с. 950-961.].
Метод вертикального сейсмического профилирования (ВСП), основанный
Е. И. Гальпериным, занимает самостоятельную нишу в поисковых и разведочных работах
на нефть и газ. Первые модификации ВСП с нулевым выносом и однокомпонентной регистрацией решали кинематические задачи на линии вертикального профиля и выступали
лишь как вспомогательный инструмент для анализа волнового поля и привязки отражений. Поляризационное направление ВСП, основанное на многокомпонентной регистрации, позволило перейти к решению динамических задач в их многоволновой постановке.
По мере совершенствования аппаратурной базы менялся и подход к проектированию систем наблюдений. Удаление источника от устья скважины привело к созданию модификации "непродольного", а в случае нескольких пунктов взрыва «мультиофсетного» ВСП.
Это направление уже решало геометрические задачи, связанные с построением разреза в
окрестности скважины. К системам такого типа относятся «уровенные» наблюдения или
наблюдения обращенного годографа, когда нескольким положениям приемника в скважине соответствует профиль пунктов взрыва на поверхности. Наиболее полной модификацией описанной геометрии являются методики ВСП ОГТ (Walkaway), когда применяется полноценная регистрация по стволу скважины. Однако, пространственная асимметрия
геологических объектов, вызванная тектоническими нарушениями либо латеральным замещением пород, резко снижала эффективность профильных наблюдений, которые не давали представления о морфологии объекта в пространстве. Поэтому дальнейшее развитие
систем наблюдений ВСП было связано с желанием получить в окрестности скважины
полноценные объемные изображения. И вслед за наземной сейсморазведкой ВСП перешло к модификации 3D. Понятие 3D ВСП в его площадной модификации подразумевает
континуальное (плотное) распределение источников в окрестности скважины. Планирование таких систем происходит по законам 3D сейсморазведки, наблюдения зачастую проводятся синхронно с наземной расстановкой, а методика обработки предполагает трехмерные алгоритмы. Отечественным первопроходцем площадных скважинных наблюдений стал Г. А. Шехтман. В 1993 году им были доложены результаты эксперимента, проводимого в Казахстане на участке Кожасай. В результате анализа срезов глубинного мигрированного куба в целевом геологическом интервале удалось решить ряд геологических
задач, в частности, определить наклон отражающих границ и провести стратиграфиче100
скую привязку горизонтов в пределах соленосной толщи [Мишин В. А., Александров С. И.,
Перепечкин М. В. Специализированная система обработки данных 3D ВСП //Приборы и
системы развед. геофизики. –2011. -№ 4, с. 22-25.].
В настоящее время метод вертикального сейсмического профилированием (ВСП),
играет ключевую роль в обеспечении работников нефтяной промышленности ценной информацией не только по геологии вблизи скважин, но и по физическим свойствам разреза.
В комбинации с трехмерными наземными сейсмическими работами, выполняемыми вблизи скважины, используются такие модификации скважинных сейсмических исследований,
как поляризационная модификация ВСП и непродольное вертикальное сейсмическое
профилирование (НВСП). Для обработки и интерпретации полученных данных применяются специальные алгоритмы и системы, а также новейшие компьютерные технологии.
Комбинирование наземной 3D сейсморазведки и ВСП обладает следующими преимуществами: позволяет проводить изучение структурного строения вблизи буровой скважины;
делает возможным увеличить разрешающую способность ВСП, повысить точность построения изображений, ослабить шум и пр.; позволяет обеспечить получение многокомпонентных записей различных типов волн (прямой, падающей, P-, S-, PP-, PS-отражений и
т. д.); становится возможным определение важнейших петрофизических параметров в
разрезе, таких как пористость, плотность, проницаемость, коэффициент Пуассона, отношение значений скоростей P- и S-волн; помогает изучить процессы трещинообразования,
анизотропию и, наконец, оценить прогнозируемые запасы углеводородов; скважинное
ВСП и поляризационное ВСП можно применить вместе с 3D наземной сейсморазведкой
на действующих промыслах, имеющих сложную геологическую структуру и, следовательно, в условиях регистрации очень сложных волновых полей. Эффективность метода
поляризационного ВСП подтверждаются тем, что после выполнения обработки и интерпретация сейсмических данных получаются глубинные или временные сейсмические разрезы, показывающие, что P-, S- и обменные волны связаны с соответствующими горизонтами. Благодаря этой важной информации, можно более уверенно выполнять обработку
материалов детальной 3D сейсморазведки. Кроме этого, данные ВСП можно использовать
для уточнения и повышения достоверности результатов наземной, в том числе и 3D сейсморазведки, а также: более надежно определять значения истинных значений скоростей
распространения волн; выполнять прогноз перспективности или неперспективности на
наличие залежей нефти и газа участков разреза, коррекцию предшествующих оценок, мониторинговый объемный контроль и оценку гидродинамических процессов в продуктивных интервалах разрезе при разработке залежей УВ, особенно при изучении карбонатных
объектов. Недостатками технологии ВСП следует считать: невозможность получения и
использования сведений об изменчивости скорости по латерали; относительно невысокую
и переменную по разрезу кратность наблюдений отражающих границ; ограниченные возможности получения изображения геологического разреза вблизи устья скважины и ниже
забоя; привязка получаемых разрезов к глубине, а не ко времени отражения создает сложности увязки данных ВСП и наземных сейсморазведочных работ; сложность геометрической привязки получаемых разрезов при наличии криволинейности скважинного ствола
[Полякова А. Е. Комбинирование сейсморазведки 3D и метода ВСП. //.Международная
научно-практическая конференция «Уральская горная школа – регионам», Екатеринбург,
11-12 апр., 2011. в рамках Уральской горно-промышленной декады, Екатеринбург, 4-13
апр., 2011. Сборник докладов УГГУ. -Екатеринбург. – 2011. С. 114.].
А. М. Зайдуллиной в процессе разработки алгоритма построения изображений
околоскважинного пространства по данным ВСП понадобились синтетические сейсмограммы («модели синтетических сейсмограмм») для загрузки в систему MatLab7.0.1. Для
этого использовались уравнения годографов прямых, отраженных и преломленных волн
для сред при наличии или отсутствии отражающей границы (продольное или непродольное ВСП). Для построения синтетических сейсмограмм необходимы импульсы Берлаге и
Риккера, для наложения сформированного импульса на сейсмограмму или временной разрез вдоль линии годографа с учетом коэффициентов отражения, преломления и снятого
101
времени. При описании реальных сейсмических сигналов, преимущественно головных
волн, применяется формула, предложенная Верлаге. Импульс Верлаге относится к числу
так называемых минимально-фазовых импульсов. Это означает, что сейсмическая энергия
в таком импульсе сосредоточена в начальной части сигнала. Для моделирования записей
отраженных волн нуль-фазовым сигналом используют импульс Риккера. Для таких импульсов характерно сосредоточение максимальной энергии в центральных фазах сигнала.
Такая форма сигнала наиболее подходит для моделирования отраженных волн, время
вступления которых совпадает с центром импульса. Были построены сейсмограммы для
различных случаев [Зайдуллина А. А. Моделирование сейсмических волновых полей методом ВСП. //Международная научно-практическая конференция «Уральская горная школа
– регионам», Екатеринбург, 11-12 апр., 2011. в рамках Уральской горно-промышленной
декады, Екатеринбург, 4-13 апр., 2011. Сборник докладов УГГУ. -Екатеринбург. -2011. С.
112-113.].
3.5. Гравиразведка и магниторазведка
Существует ряд гипотез образования земного магнетизма. Самая последняя из них
принадлежит Д. Х. Расулову: земной магнетизм оформляется в виде пьезоэлектрической
модели. Генерация главного геомагнитного поля, согласно гипотезе, осуществляется в
жидком ядре Земли. В Земле существует гигантский униполярный генератор электрической энергии, статором которого является земная кора, а ротором - жидкое ядро Земли. С
позиций предлагаемой модели впервые удалось найти физически стройное объяснение
всей совокупности особенностей проявления главного геомагнитного поля [Расулов Д. Х. Пьезоэлектрическая модель образования земного магнетизма. //Геол. и мин.
ресурсы. -2010. -№ 3, с. 20-32, 54.].
Проведено исследование качества прогноза векового хода главного магнитного поля Земли, вычисленного по общепринятой международной модели нормального поля.
Установлено, что для территории России ошибка прогноза сильно структурирована, ее
максимальный градиент приходится на территорию Сибири и Дальнего Востока. Получены оценки невязок, которые могут возникать при построении сводных карт аномального
магнитного поля только за счет использования в качестве нормального поля прогноза векового хода или тренда. Проведено сравнение прогноза векового хода главного поля на
период до 2010 г. и его реальных изменений, зафиксированных в магнитных обсерваториях. Прогноз на 5 лет не отражает существующих изменений в тенденциях векового хода.
Основной вывод состоит в необходимости создания и поддержания региональной модели
главного магнитного поля, на основе сети опорных магнитных обсерваторий и пунктов
векового хода. Наиболее перспективным представляется подход, в котором сочетается
применение данных глобальных спутниковых съемок и сети стационарных обсерваторий
[Демина И. М. Качество прогноза векового хода главного геомагнитного поля и его влияние на создание сводных карт аномального магнитного поля России. //Вестн. КРАУНЦ.
Сер. Науки о Земле. -2010. -№ 1, с. 206-215.].
Магнитная съемка является наиболее распространенным методом геофизического
картирования. Однако аномалии геомагнитного поля редко используются для количественной оценки структурных параметров геологических объектов, даже для таких хорошо разработанных моделей как двухмерные пласты. Основные причины этого две: первая
- нелинейность измеряемого модуля магнитной индукции относительно намагниченности
и геометрических параметров интерпретационной модели; вторая - распространенное
мнение о том, что для магнитного поля характерна сильная эпсилон-эквивалентность,
особенно при определении нижней кромки аномалеобразующего объекта.
А. Б. Раевский и В. В. Балаганский на модельных и практических примерах рассмотрели и решили обратную задачу для поля модуля магнитной индукции с целью изучения строения палеопротерозойской структуры хр. Серповидный (Кейвский террейн,
102
Кольский полуостров). При решении этой задачи используется итерационный способ
определения намагниченности для множества случайно заданных моделей и выбор оптимального варианта геометрических параметров по критерию невязки [Раевский А. Б., Балаганский В. В. Строение палеопротерозойской структуры хребта Серповидный по данным магниторазведки. //Комплексные геолого-геофизические модели древних щитов. Труды Всероссийской (с международным участием) научной конференции, Апатиты, 28-30
сент., 2009. ГИ КНЦ РАН. -Апатиты. -2009. С.187-191.].
В гравиразведке основными исходными данными для получения информации о
геологическом строении территорий являются аномалии силы тяжести в редукции Буге.
Очевидно, они должны быть свободны от всех помех негеологического характера и не
должны изменяться в процессе интерпретации. Процедуры редуцирования стандартизированы и обязательны для всех организаций, проводящих гравиметрические работы. Субъективизм и неоднозначность должны быть только на этапе интерпретации аномалий. Принятые процедуры обработки гравиметрических данных и вычисления аномалий Буге, описанные в учебниках по геофизике, формализовались в 1920-1930-х годах, когда происходило становление гравиразведки, использовались маятниковые гравиметры и вариометры
Этвеша при нефтепоисковых исследованиях в Америке, изучении соляно-купольных
структур в Германии, Курской магнитной аномалии в СССР и др. Съемки имели локальный характер, разрешая многочисленные допущения и упрощения в процедурах обработки, которые опирались на известные в то время сведения о форме Земли, абсолютном значении силы тяжести и минимизировали вычислительные требования. Несмотря на допущения и упрощения, эти процедуры с минимальным изменением продолжают использоваться и поныне для решения большого круга геолого-геофизических задач, включены в
учебники по гравиразведке, Инструкции и ГОСТы. Хотя в большинстве перечисленных
учебников упомянуто о наличии «косвенного эффекта», о необходимости учета эллипсоидальности Земли, но в действующей «Инструкции по гравиразведке» и Государственном
стандарте об этом нет ни слова. В настоящее время произошли принципиальные изменения в аппаратурном оснащении гравиметрических исследований. Если ранее при работе с
отечественными гравиметрами ГНУ-КВ и оптическими нивелирами среднеквадратическая
погрешность определения аномалий Буге составляла ±0.06-0.10 мГал, то с современными
гравиметрами, GPS и электронными тахеометрами погрешность составляет ±0.02-0.04
мГал при точности определения наблюденных значений силы тяжести ±0.005-0.015 мГал.
Существенным образом возросли наши знания о форме Земли, создана мировая опорная
гравиметрическая сеть, в открытом доступе имеются детальные базы данных о фигуре
геоида и рельефе Земли и, учитывая современные вычислительные мощности, нет никаких причин для применения упрощенных формул при вычислении поправок и редукций в
гравиметрические наблюдения. Если в отечественной геофизической практике, как уже
упомянуто, все допущения и упрощения закреплены «Инструкцией по гравиразведке» и
Государственным стандартом, то за рубежом погрешности поправок Буге активно обсуждаются в литературе. Более того, в Северной Америке рабочая группа из 21 геофизика и
геодезиста из четырех стран, представляющих правительственные агентства, научные и
производственные организации, разработала новые стандарты для редуцирования гравиметрических данных и вычисления аномалий Буге. На основе предлагаемых стандартов
создается единая североамериканская база данных с открытым доступом на Web сайте
University of Texas в El Paso. Аналогичная база данных создается в Европе. Самое существенное изменение в Северо-Американском стандарте касается выбора вертикального
датума. Традиционно, высоты гравиметрических пунктов определяются относительно
геоида или уровнем моря, а теоретическое значение силы тяжести вычисляется на земном
эллипсоиде. Новый стандарт устраняет необходимость в вычислении косвенного эффекта,
который минимизирует погрешность, обусловленную разностью высот. Кроме того, поскольку положение пунктов гравиметрических наблюдений теперь обычно получают с
помощью GPS относительно эллипсоида, использование эллипсоидальных высот никаких
затруднений не представляет [Бычков С. Г., Симанов А. А. Новые стандарты реду103
цирования гравиметрических данных. //Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей. Материалы 37 сессии
Международного семинара им. Д. Г. Успенского, Москва, 25-29 янв., 2010. ИФЗ РАН. -М. 2010. С. 75-81; Бычков С. Г., Симанов А. А. Современные стандарты редуцирования
гравиметрических данных. //Геология и полезные ископаемые Западного Урала. Материалы Региональной научно-практической конференции, Пермь, 18-19 мая, 2010. ПермГУ. Пермь. -2010. С.183-175.].
Основными территориями России, на которых сосредоточены работы по расширению минерально-сырьевой базы и прежде всего поиску месторождений углеводородов,
являются отдаленные районы Сибири, Дальнего Востока, а также шельфы северных и восточных морей. С 2001 года аэрогравиметрия входит в арсенал аэрогеофизических методов, выполняемых ГНПП "Аэрогеофизика" для решения широкого спектра поисковых и
прогнозно-поисковых задач. Она является единственной российской компанией, обладающей необходимым опытом и ресурсами для проведения аэрогравиметрических съемок в
производственных объемах. Только в 2005-2010 г. было выполнено более 1 500 000 погонных километров съемки масштаба 1:1 000 000 в различных регионах России. В 2006
году ГНПП «Аэрогеофизика» впервые в России провела масштабные аэрогравиметрические работы над шельфом. Съемкой в масштабе 1:1 000 000 была покрыта центральная
часть Охотского моря на площади 200 000 кв. км в форме прямоугольника длиной 1000 и
шириной 200 км. Измерения выполнялись по сети рядовых (меридиональных) и ортогональных им опорных маршрутов на постоянной барометрической высоте 300 м над уровнем моря со скоростью 330 км/ч. Расстояние между рядовыми маршрутами 10 км, между
опорными 100 км. Для оценки точности были также проведены измерения на трех секущих (диагональных) и трех повторных маршрутах. В настоящее время ГНПП «Аэрогеофизика» проводит аэрогравиметрические работы с помощью аппаратурно-программного
комплекса аэрогравиметр ГИ-1 (разработка НТП «Гравиметрические технологии»), предназначенного для измерения силы тяжести в полете на борту самолета (вертолета) струнными безинерционными гравиметрами с погрешностью ±0,7 мГал, что удовлетворяет требованиям, предъявляемым к гравиметрическим съемкам масштаба 1:200 000. Диапазон
измерения силы тяжести от 9765 до 984 Гал. Постоянная времени чувствительного элемента 0,01 сек; динамический диапазон измерений 400 Гал; частота измерений 16 Гц.;
Разработана методика проведения аэрогравиметрических измерений на самолетах и вертолетах с погрешностями соответственно 0,4 до 0,2 мГал, что удовлетворяет требованиям,
предъявляемым к гравиметрическим съемкам масштаба 1:100 000 и мельче. Опыт проведения аэрогравиметрических съемок показывает, что при работах над акваториями удаленность съемочного самолета от береговых базовых станций на сотни километров не является ограничением для аэрогравиметрии. При мелко- (1:500 000 – 1:1 000 000) и среднемасштабных (1:100 000 – 1:200 000) гравиметрических исследованиях и при удаленности
района работ от береговой линии до 600-700 км целесообразно проводить именно аэрогравиметрические съемки, что позволяет существенно экономить материальные средства
и время. При интерпретации данных аэрогравиметрической съемки для определения регионального поля использовались результаты проекта GRACE. Аэрогравиметрическая съемка становится все более востребованной технологией при оценке перспектив нефтегазоносности. Эта технология рассматривается в качестве обязательной на начальной стадии
изучения перспективных территорий. Особенно эффективен этот инновационный инструмент при проведении работ на площадях, в пределах которых велика вероятность открытия крупных месторождений нефти и газа, а имеющаяся геолого-геофизическая информация недостаточна для принятия обоснованных управленческих и инвестиционных решений [Осипова А. В. Аэрогравиметрия - метод изучения труднодоступных территорий.
//Международная научно-практическая конференция «Уральская горная школа – регионам», Екатеринбург, 11-12 апр., 2011. в рамках Уральской горно-промышленной декады,
Екатеринбург, 4-13 апр., 2011. Сборник докладов УГГУ. -Екатеринбург. -2011. С. 134135.].
104
В практике работ на акваториях широко использовался способ построения геофизических разрезов, основанный на объединении результатов интерпретации данных магниторазведки в виде локальных объектов на нескольких соседних параллельных маршрутах. Магнитоактивные горизонты в этом способе выделяются по преобладающему
(наиболее вероятному) положению магнитоактивных объектов (верхних кромок, центров
масс и т. п.). Однако для набора статистики в этом способе требуется рассматривать
большое число маршрутов. При изменении глубины исследуемого горизонта это приводит
к выбору границ не всегда отвечающих среднему маршруту. Если число суммируемых
разрезов уменьшать, то число магнитоактивных объектов тоже уменьшается. Это не позволяет выделять закономерности в их распределении, как вдоль профиля, так и по глубине. Для акваторий, где нет глубокого бурения и редкая сеть сейсмических профилей, а
сейсмические границы к тому же не всегда отвечают магнитным, иногда и этот способ являлся лучшим. В настоящее время, когда аэромагнитная съемка стала по настоящему высокоточной, а навигация даже точнее, чем это необходимо, и в комплексе аэро- и надводной магнитных съемок используется гравиметрическая съемка, можно пересмотреть способы интерпретации и, в первую очередь, построение структурных планов глубокозалегающих горизонтов. При высоких точностях съемок требуется по иному подойти к вопросу разделения и использования для этой цели локальных аномалий. В этом может помочь
метод вычитания известных аномалий. Тогда, остаток, например, в аномалиях магнитного
поля Земли, может оказаться эффектом от слоев (границ), который обычно относился к
фону. Эти аномалии могут быть использованы для построения структурных планов. Чтобы получить конкретные численные оценки локальных и остаточных (региональных)
аномалий выполняется подбор магнитных масс, наилучшим образом описывающий магнитные аномалии. В качестве магнитоактивных тел могут рассматриваться шары, цилиндры и др [Глинская Н. В., Мищенко О. О., Прялухина Л. А., Бурдакова Е. В., Паламарчук
В. К., Шарков Д. В. Способ прогнозирования структурного плана глубокозалегающих
горизонтов на акваториях по магнитным и гравитационным аномалиям. //Структура,
свойства, динамика и минерагения литосферы Восточно-Европейской платформы. Материалы 16 Международной конференции, Воронеж, 20-24 сент., 2010. -Воронеж. -2011.
C. 201-203.].
В связи со значительным ростом мощностей вычислительной техники появилась
возможность формулировать задачи, решение которых ранее считалось нецелесообразным
из-за невозможности практической реализации. На современном этапе все активнее развиваются методы прямого поиска при решении обратных задач. Причины этого достаточно ясны. Большинство геофизических оптимизационных задач нелинейны, что приводит к
нерегулярному виду целевых функций. Локальные оптимизационные методы, такие как
матричная инверсия, методы скорейшего спуска, сопряженных градиентов «имеют склонность» попадать в локальные минимумы и таким образом сильно зависят от выбора
начальной модели. Поэтому методы глобальной оптимизации много экстремальных
функций, в которых нет этих ограничений, достаточно привлекательны в геофизической
практике. Среди методов прямого поиска значительный интерес представляют методы
Монте-Карло (Monte-Carlo - MC). Обратная задача в рамках методов МС заключается в
нахождении множества решений, теоретические поля которых отличаются от наблюденного поля менее чем на фиксированное положительное число [Кишман-Лаванова Т. Н.
Адаптация алгоритма окрестностей к обратной задаче гравиметрии в классе трехмерных контактных поверхностей. //Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей. Материалы 37 сессии Международного семинара им. Д. Г. Успенского, Москва, 25-29 янв., 2010. ИФЗ РАН. -М. 2010. С. 177-180.].
Интерпретация потенциальных полей играет важную роль в изучении строения
Земли. В настоящее время большая часть ее территории уже покрыта гравиметрической/магнитометрической съемкой, и возникает необходимость и возможность проведения интерпретации ранее полученных материалов при минимальных затратах. Ее основ105
ная цель заключается в выявлении источников аномалий в процессе извлечения полезной
информации из совокупности имеющихся гравиметрических/магнитометрических данных. Методы интерпретации потенциальных полей, основанные на геологической коррекции результатов, могут успешно применяться лишь при условии высокого содержания достоверной информации относительно физических свойств горных пород и/или положения
основных границ раздела [Блюменцев А. М., Белорай Я. Л., Кононенко И. Я., Елисеева
С. Г. Модификация представления трансформированных потенциальных полей и их анализ при глубинных исследованиях методом квазиособых точек. //Геофиз. вестн. -2010. № 10, с. 9-14.].
Использование решений задач Дирихле и Неймана для уравнения Лапласа почти
всегда становились основой построения алгоритмов продолжения той или иной составляющей гравитационного потенциала в верхнее или нижнее полупространство (полуплоскость). В первом случае, т. е. при продолжении вверх, тем или иным способом вычисляется интеграл, дающий решение этих задач в явном виде, во-втором, при продолжении составляющих потенциала вниз, в сторону возмущающих масс, решение сводится к вычислению интегральных уравнений первого рода типа свертки, что по сути те же явные решения задач Дирихле или Неймана для полупространства (полуплоскости), где определяемая функция находится под знаком интеграла. Везде один из сомножителей, входящий в
подинтегральную функцию, является следом на границе или самого потенциала, или его
производных. В задаче продолжения потенциала вверх след на границе считается известным, в задаче продолжения потенциала вниз его нужно определить при условии, что граница, на которой он определяется, находится в области гармоничности потенциала. Естественно, что при продолжении вниз на уровни, близкие к аномалиеобразующим массам, а
с ними связаны все особые точки потенциала и его производных, наблюдается так называемый эффект «распадения поля», свойственный всем гармоническим функциям, имеющим
особые точки, т. е. такие, при приближении к которым гармоническая функция стремится
к бесконечности. Однако, гравитационный потенциал и его производные в широком
смысле не являются гармоническими функциями, так как уже сам потенциал в точках области, включающей источники удовлетворяет уравнению Пуассона, более общему, чем
уравнение Лапласа. Поэтому сосредоточимся на получении общих интегральных представлений потенциала и его производных исходя не из свойств гармонических функций,
которые являются решениями уравнения Лапласа, а из более общих представлений, вытекающих из уравнения Пуассона, что более естественно для геофизических задач [Гольцев
В. С. О системе интегральных уравнений, восстанавливающей потенциал и его производные на границе области, включающей источники. //Структура, свойства, динамика и
минерагения литосферы Восточно-Европейской платформы. Материалы 16 Международной конференции, Воронеж, 20-24 сент., 2010. -Воронеж. -2010. С. 212-214.].
Пересчет вниз заданных на поверхности Земли значений гравитационного поля относится к числу важнейших проблем в геофизике и являются гораздо более трудной задачей, нежели пересчет наверх. Метод дискретных аппроксимаций, предложенный академиком В. Н. Страховым, дает надежную методологическую и конструктивную основу для
решения задачи пересчета вниз. Представление непрерывных двумерного или трехмерного пространств в виде сеточных пространств, дифференциального оператора Лапласа в
виде разностной аппроксимации, а искомого решения дискретного уравнения Лапласа и
заданных значений поля в виде сеточных функций, приводит к возникновению системы
линейных алгебраических уравнений (СЛАУ). Путем решения СЛАУ подходящим итерационным методом определяются значения поля в нижнем полупространстве, и таким образом, решается задача пересчета вниз [Арсанукаев З. З. О решении задачи пересчета вниз
заданных значений гравитационного поля с использованием пакета программ GrAnM.
//Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных
и электрических полей. Материалы 37 сессии Международного семинара им. Д. Г. Успенского, Москва, 25-29 янв., 2010. ИФЗ РАН. -М. -2010/ С.29-34.].
106
По мнению академика В. Н. Страхова, методообразующая идея аналитической аппроксимации занимает центральное место в единой теории трансформации геофизических
полей. Аналитические аппроксимации геопотенциальных полей физически содержательными гармоническими функциями, в качестве которых выступают поля элементарных источников (шаров, вертикальных стержней и т. п.), хорошо зарекомендовали себя на практике. Подобные аппроксимации зачастую называют также «истокообразными аппроксимациями», а саму процедуру их построения - построением аналитических моделей геофизических полей. Следует отметить, что разработка методов истокообразной аппроксимации в основном осуществлялась применительно к гравитационному полю в рамках континуальной постановки. Впервые способ редуцирования поля силы тяжести, базирующийся
на аппроксимации реальных аномалий полем «фиктивных» масс, был предложен М. С.
Молоденским. В дальнейшем он получил развитие в работах М. А. Алексидзе, Н. Н. Бровара, Е. Г. Булаха, В. М. Гордина, В. А. Кузиванова В. А., А. К. Маловичко, Л. П. Пеллинена, Ю. Г. Русьянова, О. В. Сергеева, В. И. Старостенко, И. Э. Степановой, В. Н. Страхова, А. В. Цирульского и ряда других исследователей. Особо следует выделить работы В.
И. Аронова, значение которых трудно переоценить как в теоретическом, так и в практическом плане, а также фундаментальные исследования по построению эффективных алгоритмов редуцирования и трансформации аномалий силы тяжести, принадлежащие В. Н.
Страхову. При всем многообразии известных подходов к проблеме построения истокообразных аппроксимаций общим для них является сведение проблемы к решению систем
линейных и нелинейных алгебраических уравнений большой размерности. Основной особенностью предлагаемого авторами метода построения аналитических аппроксимаций
гравитационного поля является его радикальная декомпозиция -проблема сводится к сумме простейших одномерных задач линейной минимизации. Его концептуальной основой
служит идея метода конечных элементов, ранее нашедшего применение при решении задач количественной интерпретации гравитационных и магнитных аномалий (монтажные
алгоритмы решения нелинейных обратных задач) [Пугин А. В., Шархимуллин А. Ф., Балк
П. И., Долгаль А. С. Адаптивная истокообразная аппроксимация геопотенциальных полей на основе одномерной оптимизации. //Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей. Материалы 37 сессии
Международного семинара им. Д. Г. Успенского, Москва, 25-29 янв., 2010. ИФЗ РАН. -М.
-2010. С. 330-334.].
Метод R-аппроксимаций является одним из вариантов метода линейных интегральных представлений, предложенного В. Н. Страховым. Ранее были рассмотрены метод S-аппроксимаций, основанный на представлении гармонической функции в виде суммы потенциалов простого и двойного слоев, и метод F-аппроксимаций, базирующийся на
представлении функции интегралом Фурье. Оба указанных метода являются вариантами
метода интегральных представлений, и с их помощью можно эффективно интерпретировать данные гравимагниторазведки. Приводимый ниже метод R-аппроксимаций основан
на интегральном преобразовании Радона. Метод может применяться как в сочетании с
первыми двумя методами, так и отдельно, особенно в тех случаях, когда заданы профили
гравитационного и магнитного полей. Метод R-аппроксимаций может быть использован
при обработке данных детальной гравиразведки и магниторазведки. С помощью разработанного Степановой И.Э. метода решения плохо обусловленных систем линейных алгебраических уравнений удалось аппроксимировать магнитное поле достаточно сложной
конфигурации. Предложены алгоритмы и компьютерные технологии нахождения линейных трансформаций потенциальных полей (нахождение пространственного распределения
поля и его производных, разделение полей) на основе R-аппроксимаций [Степанова И. Э.
Применение метода R-аппроксимаций при интерпретации данных гравимагниторазведки. //Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей. Материалы 37 сессии Международного семинара им. Д.
Г. Успенского, Москва, 25-29 янв., 2010. ИФЗ РАН. -М. -2010. C. 345-346.].
107
И. В. Оболенским рассмотрены возможности применения непрерывного вейвлетпреобразования при интерпретации данных потенциальных полей на примере некоторых
простых моделей. Предложен способ локализации источников аномалий различных типов.
В последнее десятилетие в теории и практике цифровой обработки и анализа сигналов, в
том числе и геофизических, активно используется вейвлет-преобразование. Одна из его
модификаций носит название непрерывного вейвлет-преобразования. Начало использованию непрерывного вейвлет-преобразования для анализа потенциальных (аномальных гравитационных и магнитных) полей было положено публикацией работы Moreau и др. в
1997 году. В дальнейшем, вопросы, связанные с возможностью применения такого преобразования с целью интерпретации аномальных гравитационных и магнитных полей, рассматривались в работах как зарубежных, так и российских исследователей. Тем не менее,
на данный момент возможности такого анализа не реализованы в полной мере. Одним из
примеров вейвлета, часто используемого при анализе сигналов, носит название «мексиканская шляпа» и получается путем вычисления производной от функции Гаусса. При интерпретации гравитационных и магнитных полей вейвлет, схожий с вейвлетом «мексиканская шляпа», может быть получен на основе вычисления производной по параметру z
от ядра Пуассона. Такой вейвлет является четной функцией и с точностью до коэффициента совпадает с ядром преобразования, осуществляющего вычисление вертикальной
производной поля на высоте h. Можно предложить нечетный вейвлет, аналогичный вычислению горизонтальной производной поля на высоте h. В своем докладе
И. В. Оболенский рассмотрел применение таких вейвлетов к гравитационным полям, рассчитанным от различных моделей. Установлено, что в некоторых случаях особенности
(экстремумы) функций, полученных в результате вейвлет-преобразования, совпадают с
положением источника гравитационной аномалии [Оболенский И. В. Непрерывное
вейвлет-преобразование гравиметрических и магнитометрических данных. //Материалы
Международного молодежного научного форума «Ломоносов-2011», Москва, 11-15 апр.,
2011. Секция Геология. МАКС Пресс. -М. -2011. С. 125].
Гравитационное поле Земли отражает все особенности распределения плотности
вещественного состава планеты. При исследовании строения земной коры используются
редуцированные гравитационные данные (редукции Буге и Фая), в которые внесены поправки за нормальное поле Земли. Поэтому аномалии имеют относительный характер, и в
задачах гравиметрии, как правило, используются избыточные значения плотностей. Переход от относительных значений плотности к абсолютным упирается в вопрос привязки
этих параметров к нормальным или средним значениям. Однако до настоящего времени
для нормальной модели гравитационного поля Земли не построены соответствующие модели нормального распределения плотности в земной коре различных регионов. На профилях, где есть сейсмические наблюдения, для нахождения абсолютных значений плотности используют корреляционные зависимости между скоростными и плотностными характеристиками пород [Федорова Н. В., Ладовский И. В., Мартышко П С. Моделирование
плотностных разрезов земной коры с учетом геотермических данных. //Вопросы теории
и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических
полей. Материалы 37 сессии Международного семинара им. Д. Г. Успенского, Москва, 2529 янв., 2010/ ИФЗ РАН. -М. -2010. С. 363-368.].
В. И. Исаевым изучены плотностные характеристики образцов керна глубоких
скважин Колпаковской впадины Западной Камчатки (кавранская, воямпольская и тигильская серии) и Нышско-Тымского прогиба Сахалина (нутовские, окобыкайские, дагинские
и уйнинские отложения). Установлены нелинейные (экспоненциальные) закономерности
изменения плотности пород одновозрастных осадочных комплексов с глубиной. Выполнена серия расчетов гравитационных эффектов для геоблоков воямпольских и кавранских
отложений, как с учетом вертикального градиента плотности, так и с постоянными плотностями. Установлено, что в абсолютных величинах искажение модели поля может составить, по меньшей мере, 0,20 мГл. Эта величина того же порядка, что и точность детальных гравиметрических работ, и существенно больше точности высокоточной грави108
разведки. Выполнена серия решений обратной нелинейной задачи для квазиреальной
модели кровли воямпольских отложений для случаев учета и неучета изменения плотности с глубиной, с разным уровнем помехи в поле. Установлено, что: (1) решение, при
учете градиента плотности, вполне удовлетворительное, так как ошибка составляет ±30 м;
(2) плотностная неадекватность модели приводит к большой погрешности решения, ±120
м, даже при отсутствии помехи в поле. Наличие помехи ±0,20 мГл в этом случае практически не ухудшает решение: ошибка остается прежней ±120 м. Это объясняется одинаковым порядком ошибок, вызванных плотностной неадекватностью модели и помехой в поле ±0,20 мГл. Выполнена серия решений задачи восстановления по наблюденному
полю (±0,25 мГл) подошвы воямпольских отложений вдоль профиля ОГТ в пределах
Колпаковской впадины с аппроксимацией экспоненциально меняющихся плотностей с
разной степенью адекватности. Обнаружено, что: (1) отклонение положения контакта, полученного сейсморазведкой от положения, полученного решением обратной задачи
гравиметрии, составляет 160, 350 и 470 м; (2) первое решение, наиболее полно учитывающее изменение плотности с глубиной, согласуется как с данными гравиразведки (в пределах ошибки съемки), так и вполне удовлетворительно с данными сейсморазведки. Восстановлено распределение плотности осадочного разреза по наблюденному полю вдоль
сейсмопрофиля, пересекающего Верхне-Нышскую продуктивную структуру. Установлено: (1) учет вертикального градиента плотности при моделировании позволяет локализовать аномалии плотности в кровле или подошве моделируемого слоя; (2) неучет градиента плотности приводит к существенно менее детальному распределению плотности моделируемого осадочного разреза. Логичным представляется постановка высокоточных гравиметрических работ только на уже опоискованных участках, т. е. там, где возможно получение и использование зависимостей изменения плотности стратиграфических комплексов с глубиной. В остальных случаях достаточно ограничиться работами с проектной
точностью порядка ±0.20 мГл [Исаев В. И.. Моделирование и интерпретация данных
высокоточной гравиметрии. Вертикальный градиент плотности. //Геодинамические
процессы и природные катастрофы в Дальневосточном регионе. Научная конференция,
посвященная 65-летию Института морской геологии и геофизики ДВО РАН, ЮжноСахалинск, 26-30 сент., 2011: Тезисы докладов. Ин-т мор. геол. и геофиз. ДВО РАН. Южно-Сахалинск. -2011. С. 33-34].
Решение обратной задачи является одной из основных задач гравиметрии. Главным
критерием эффективности метода ее решения является (помимо таких характеристик искомых источников как координаты, масса и форма) трехмерность решения. Предлагаемый
Г. В. Простолуповым и М. В. Тарантиным к рассмотрению метод формально соответствует этим требованиям. Векторы полного градиента потенциала гравитационного поля
имеют геометрическое свойство сходится в сторону положительной массы и расходиться
в случае отрицательной. Пересечение пары векторов дает возможность обнаружить центр
возмущающей массы. Этот принцип лежит в основе способа, названного полярной трансформацией векторов потенциала силы тяжести. Метод имеет в своей основе трансформацию векторов в трехмерном пространстве и отличается в частности от системы VECTOR
тем, что оперирует градиентами потенциала Vx, Vy и Vz, дающих определенные преимущества перед градиентами силы тяжести Vzx, Vzy и Vzz. Под силой тяжести подразумеваем
значение Vz. По расположению векторов горизонтальных градиентов силы тяжести Vzx,
Vzy определяется лишь положение источника в горизонтальной плоскости. Вместе с тем
сочетание всех составляющих силы тяжести Vzx, Vzy, Vzz (полный градиент силы тяжести)
не дает положения источника. Переход к полному градиенту потенциала взамен градиентов силы тяжести дает возможность помимо прямого расчета координат источника, рассчитать массу и при знании объема - плотность источника. Однако при переходе к полному градиенту потенциала необходимо знать его составляющие по осям координат, т. е. Vx,
Vy и Vz. Значение Vz измеряется непосредственно гравиметром на пунктах съемки [Простолупов Г В., Тарантин М. В. Решение обратной задачи гравиметрии путем полярной
109
3D трансформации первых производных потенциала силы тяжести. //Геология и полезные ископаемые Западного Урала. Материалы Региональной научно-практической конференции, Пермь, 18-19 мая, 2010. ПермГУ. -Пермь. -2010. С. 179-182.].
М. Н. Решетник предлагает новый метод, удовлетворяющий современной парадигме геофизики (детальности, комплексности и системности по Страхову В. Н.). Этот
метод заключается в следующих пунктах: (1.) В системе с априорными данными (фондовые материалы и пр.) выработка основных актуальных направлений исследований на данной территории. (2.) Проведение маршрутной детализационной (масштаб более 1:1 000)
пешеходной съемки магнитного поля Т и магнитной восприимчивости 'хи' одновременно,
по совместной согласованной сети по обнажениям (сканирование). По необходимости выполнение уточняющей площадной съемки (использование возможностей микромагнитной
съемки) Т и/или 'хи'. (3.) По результатам съемки Т и 'хи' определяются места отбора ориентированных образцов для петрофизического анализа. (4.) Выполняется комплексный
анализ всех результатов полученных в соответствии с пунктами 1, 2 и 3. Данный метод
позволяет преодолеть обычную разобщенность обработки данных полевых геологических,
магниторазведочных и лабораторных петрографических и физических исследований. Системная, комплексная, детализационная съемка Т и 'хи', отбор образцов и их анализ дает
возможность существенно повысить структурно-геологическую информативность магнитометрии в отличие от стандартных технологий. Так, например, малоамплитудные, высокочастотные колебания кривых Т, отбрасываемые ранее как "шум", теперь получают содержательный характер и отображают структуру распределения магнитных минералов в
приповерхностном слое обнажения. Кривая Т может быть выражена двумя составляющими Т=Т1+Т2, где Т1 определяется глубинным магнитным источником, а Т2 отражает распределение приповерхностных источников. Более точную картину и реальный характер
последних, дают результаты капаметрии и лабораторные исследования согласованные с
результатами полевой съемки Т. Мощность метода проверена на обнажениях горных пород докембрийского фундамента (Украинский щит) гранулитовой и амфиболитовой фации метаморфизма. По результатам исследований выработаны необходимые поправки и
уточнения к существующим картам магнитного поля и геологическим картам [Решетник М. Н. Магнитное сканирование, как метод изучения обнажений высокометаморфизированных пород. //5 Международная научная конференция студентов, аспирантов и
молодых ученых «Молодые – наукам о Земле», Москва, 23-25 марта, 2010. Материалы
конференции. РГГРУ. -М. -2010. С. 193.].
Как считают Л. А. Болотнова, К. В Вандышева и Е. В Кадышева, тектонофизическая интерпретация аномалий поля силы тяжести заключается в оценке характера деформирования геологической среды, ее плотностными неоднородностями. Физическая
предпосылка для тектонофизического анализа аномалий заключается в том, что главной
движущей силой процесса деформирования геологической среды и, как следствие, структуро- и рудообразования, является гравитация. Изучение влияния силы тяжести на деформирование земной коры началось во второй половине 60-х годов XX века. Тогда же
Дж. Деннис сформулировал понятие гравитационная тектоника, трактуя ее как процесс и
результат деформации пород, обусловленный преимущественно воздействием силы тяжести. Плотностные неоднородности, с оной стороны, способствуют неоднородному деформированию геологической среды, т. е. являются источниками аномалий в поле деформаций, которое количественно характеризуется тензором деформации; с другой стороны, те
же неоднородности выступают как источники аномалий в поле силы тяжести. Таким образом, два различных физических поля, поле деформации и поле силы тяжести, создаются
одним источником – плотностной неоднородностью геологической среды. Следовательно,
между этими полями должна существовать связь, используя которую можно вычислять по
результатам измерения поля силы тяжести, характеристики поля деформации (компоненты тензора деформаций), т. е. изучать напряженно-деформированное состояние среды.
Такая связь была установлена в виде обобщенной задачи Миндлина, ставшей теоретической основой метода тектонофизического анализа аномалий поля силы тяжести. Этот ме110
тод был применен для изучения характера деформирования геологической среды на ряде
рудных месторождений Урала и для оценки сейсмичности территории Екатеринбургского
мегаполиса [Болотнова Л. А., Вандышева К. В., Кадышева Е. В. Тектонофизическая интерпретация аномалий поля силы тяжести на примере рудных месторождений Урала.
//Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных
и электрических полей. Материалы 37 сессии Международного семинара им.
Д. Г. Успенского, Москва, 25-29 янв., 2010. ИФЗ РАН. -М. -2010. С. 70-75.].
3.6. Электроразведка
Развитие электроразведки, как прикладного метода геофизических исследований
имеет большую историю. Использование более дешевых, мобильных и экспрессных геофизических методов по сравнению с прямым вскрытием разреза уже в начале прошлого
века давало серьезные преимущества. В силу особенностей применяемого физического
поля только два метода (электро- и сейсморазведка) оказались способны к выполнению
зондирований, позволяющих изучать разрез послойно. Именно это позволило задействовать их на решение нефтегазопоисковых задач, что дало мощный импульс к их развитию и
совершенствованию. Естественно, что технологический уровень производства работ был
непрерывно связан с общим уровнем развития науки и техники. Требовалось не только
соответствующее теоретическое и методическое обоснование, но и решение вопросов разработки и внедрения соответствующего оборудования и совершенствования приемов полевых работ. Продвижение электромагнитных зондирований приводило не только к эволюционным изменениям, то и переходе в ряде случаев, на новые принципы методов. Однако зачастую, улучшение одних параметров приводило к ухудшению других. В некотором смысле срабатывал принцип сохранения количества энергии. С конца прошлого века
начался этап ускоренного развития "классических" электромагнитных зондирований, которые по широте решаемых геологических задач, точности и разрешающей способности
вплотную приближаются к возможностям сейсморазведки. Их рациональное комплексирование с другими геофизическими, геохимическими и геологическими методами позволяет существенно оптимизировать затраты на поиски, разведку и разработку месторождений полезных ископаемых [Поспев А. В. «Классические» электромагнитные зондирования - вчера, сегодня, завтра... //1 Международная научно-практическая конференция по
электромагнитным методам исследования "Геобайкал-2010», Иркутск, 15-20 авг., 2010.
EAGE. -Houten. -2010. С. 64-68.]
Наиболее распространенным был метод электрических сопротивлений, который и
сейчас активно используется в инженерной геофизике. До недавнего времени основными
методиками исследований были вертикальные электрические зондирования (ВЭЗ) и электропрофилирование. Эти методики, разработанные еще в первой половине прошлого века,
нацелены на интерпретацию в рамках достаточно простых горизонтально-слоистых моделей. Это существенно ограничивает эффективность их использования при изучении сложно построенных разрезов, которые существенно отличаются от одномерных. Современной
методикой работ методом сопротивлений является электротомография. На западе эта методика работ применяется более 20 лет. В практике отечественной геофизики внедрение
электротомографии только начинается. На конференции «Инженерная геофизика – 2009»
(г. Геленджик) демонстрировалось уже четыре комплекса для таких работ от различных
производителей [Бобачев А. А., Ерохин С. А. Электротомография - высокоразрешающая
электроразведка методом сопротивлений и ВП. //1 Международная научно-практическая
конференция по электромагнитным методам исследования «Геобайкал-2010», Иркутск,
15-20 авг., 2010. -. EAGE. -Houten. -2010. -С. 9-11.].
Электротомография является одним из основных геофизических методов, применяющихся для решения археологических задач. В отечественной и зарубежной литературе
существует достаточно много публикаций, посвященных примерам применения метода и
111
методическим выводам. Однако общим недостатком большого количества публикаций по
данному вопросу является отсутствие четкого сопоставления полученных материалов с
данными археологии. Результатом этого является отсутствие понимания археологами
спектра решаемых задач и точности решения, а также отсутствие четких методических
рекомендаций по применению электротомографии. В ходе проведенных исследований авторы осуществили полный цикл работ методом сопротивлений, включающий в себя отбор
и петрофизический анализ образцов грунта, полевые исследования методом томографии,
построение прогнозных карт и разрезов. По всем площадям и профилям исследования археологами были проведены раскопки, что позволило сопоставить данные археологии с
данными электротомографии. Результаты исследований по отдельным профилям показывают, что границы, выделенные по результатам электротомографии и по результатам раскопок, в целом, совпадают. Сопротивление отложений культурного слоя заметно превышает сопротивление пород материка (что подтверждено результатами измерений сопротивления на образцах). Данные электротомографии можно использовать не только как инструмент для поиска аномалий. В результате исследований мы получаем еще одну характеристику грунта - сопротивление, которое зависит от вещественного состава, влажности
и т. п. Соответственно, в некоторых случаях геоэлектрический разрез получается сложнее,
чем разрез по археологическим данным, что может стать источником дополнительной информации. По данным профильных измерений возможно строить карты сопротивлений
для некоторой глубины. Наиболее правильные карты получаются при проведении трехмерной инверсии данных по нескольким параллельным профилям, а не при интерполяции
результатов двумерной инверсии по каждому профилю. Также необходимо отметить, что
подобные исследования очень полезны не только для археологии, но и для геофизики,так
как все выделенные аномалии проверяются в полном объеме [Ерохин С. А., Павлова А М.
Применение электротомографии при археологических раскопках в с. Бородино (методические исследования). //Материалы Международного молодежного научного форума
«Ломоносов-2011», Москва, 11-15 апр., 2011. Секция Геология. МАКС Пресс. -М. -2011. С.
105-106.].
Основными геофизическими методами на стадии среднемасштабного геологического картографирования и региональных геофизических работ являются аэрогеофизические и наземные грави- магнито- и радиометрические съемки, не позволяющие фиксировать наличие электронопроводящих минералов в Земле, являющихся важным признаком
рудоносности территорий. Традиционные варианты метода вызванной поляризации (ВП),
успешно решающие эту задачу, не применяются на стадии мелкомасштабных исследований в связи с их низкой производительностью, высокой трудоемкостью и стоимостью.
Для их успешного применения необходимо повышение производительности работ. Такое
повышение достигается путем автоматизации процессов измерений при непрерывном
движении измерительной установки с помощью гусеничных транспортных средств. Технология непрерывной съемки реализована в разработанном в Забайкальском научноисследовательском институте совместно с Читинским государственным университетом
автоматизированном аппаратурно-технологическом комплексе для съемки полей ВП в
движении (ААТК-ВП). Съемка проводится с помощью двух вездеходов, двигающихся
друг за другом на расстоянии, определяемом размером питающей линии. Основным элементом комплекса является разработанная в ЗабНИИ аппаратура «Чара», позволяющая
измерять, рассчитывать и записывать в файл бортовой ЭВМ параметры ВП в диапазоне
ранних стадий [Евсюков Ю. А., Зезюлин В. Н., Карасев А. П., Маков В. Э. Анализ результатов съемки ААТК-ВП в движении. Вестн. ЧитГУ. -2004. -№ 7, с. 118-125.].
Геофизические методы, особенно электромагнитные методы, очень успешно используются для обнаружения промышленного содержания цветного металла и драгоценного металла в рудных телах. Разновидностью индуктивных методов электроразведки является аэроэлектроразведка. Существует несколько вариантов аэроэлектроразведки. Все
они основаны на измерении магнитной компоненты поля. Новым словом в отечественном
приборостроении является вертолетная аэроэлектроразведочная система «Экватор». При
112
сегодняшнем многообразии методов электроразведки, используемых для обнаружения и
оконтуривания рудного месторождения (например ВП-СГ, МТЗ, АМТЗ, ЗСБ), окончательное решение о проведении съемки именно этим, а не другим методом решается, исходя из соотношения цена-качество. До настоящего времени применение аэроэлектроразведки на участках в несколько квадратных километров было делом чрезвычайно дорогим
и невыгодным. Поэтому перед новой системой ставились следующие задачи, которые, в
конечном счете, и были решены: Эффективность системы на широком спектре разрезов
(традиционный АМПП хорошо работает только на изолирующих разрезах).. Вся установка должна быть легкой, компактной и удобной для перевозки на одном легковом автомобиле. Система должна крепиться на внешней подвеске вертолета, не внося изменений в
конструкцию летательного аппарата. Должна быть реализована возможность производить
съемку с высокой (до 170 км/ч) скоростью. Тестовый полет нового источника электромагнитного поля был произведен в мае 2009 года. В течение 2009 года разрабатывался каркас
системы. Тестовый полет готовой системы был произведен в январе 2010 года [Волковицкий А. К., Каршаков Е. В., Мойланен . Е. И. Новая вертолетная электроразведочная система «Экватор» для метода АМПП. //Приборы и системы развед. геофиз. -2010. -№ 2,
с. 27-29.].
В настоящее время в мире большой интерес проявляется к поискам углеводородов
на морских шельфах. При проведении поисковых работ в условиях шельфа Каспийского и
Баренцева морей и других акваторий хорошо зарекомендовал себя комплекс сейсморазведки и импульсной электроразведки ДНМЭ (дифференциально-нормированный метод
электроразведки). Инверсия данных электромагнитных зондирований позволяет дополнить прогнозные параметры сейсморазведки геоэлектрическими параметрами, в т. ч. поляризуемостью, которая индицирует наличие углеводородов. Зондирование в ДНМЭ регистрируются в процессе движения корабля с помощью питающей и приемной линий, соединенных последовательно и транспортируемых за судном. Разрез возбуждается прямоугольными разнополярными импульсами тока: 4с - ток; 4с - пауза. На некотором удалении
от источника тока тремя трехточечными установками MON фиксируются разности потенциалов ΔUMN и конечная разность второго порядка - Δ2UMDN. Измерения проводятся с использованием 24-х разрядных АЦП, они начинаются в последней четверти токового импульса и продолжаются в течение паузы. После серии накоплений формируется массив
исходных данных, в котором для каждого переходного процесса имеются координаты с
GPS-приемников, амплитуда токового импульса и данные по глубине с эхолота. При первичной обработке основная задача заключается в выделении полезного сигнала на фоне
помех. Спецификой данных электромагнитных зондирований является высокая степень
«загрязнения» резко выделяющимися наблюдениями - атмосферными разрядами, промышленными, в том числе судовыми, шумами. Поэтому при обработке данных широко
применяются методы робастной статистики: устойчивые значения получаются за счет использования функции влияния Хампеля при нахождении в итерационном алгоритме µоценки. Эта процедура реализуется с применением сглаживания в двумерном скользящем
окне, а так же при взятии отсчетов на временных задержках. В итоге для каждого из 6 каналов формируется файл, содержащий координаты зондирований, глубину и переходные
процессы, которые представлены 36-ью временными задержками и уровнем поля в момент пропускания тока. Данные по профилям представлены в виде временных разрезов
первых и вторых пространственных разностей потенциалов, охарактеризованных шестью
параметрами [Грайвер А. В., Давыденко А. Ю., Давыденко Ю. А., Иванов С. А., Легейдо П. Ю. Статистический подход к обработке и анализу высококоррелированных данных
морской электроразведки. //Вопросы теории и практики геологической интерпретации
гравитационных, магнитных и электрических полей. Материалы 37 сессии Международного семинара им. Д. Г. Успенского, Москва, 25-29 янв., 2010. ИФЗ РАН. -М. -2007. С. 111115.].
Магнитотеллурические зондирования часто выполняются по одиночным или удаленным друг от друга профилям. При наличии трехмерно-неоднородных геоэлектриче113
ских структур интерпретация полученных данных затруднительна. В данной работе оценены ее возможности на основе синтетических данных, отвечающих трехслойному разрезу типа «К», во втором слое которого содержатся три прямоугольные призмы, по-разному
расположенные относительно профиля. Применяя простые методы анализа магнитотеллурических данных (в виде полярных диаграмм тензора импеданса, индукционных стрелок,
лучей и графиков параметров неоднородности и асимметрии среды), удается локализовать
все три неоднородности на площади, окружающей профиль наблюдений. В результате
быстрой «сглаживающей» одномерной и двухмерной инверсии различных компонент
данных, с учетом их особенностей (различной информативности и устойчивости к двухмерной аппроксимации структур), удается восстановить фоновый разрез и определить
проекции неоднородностей на профиль и, пусть приближенно, положение их центров, а
также оценить глубины залегания аномалий и порядок значений их сопротивлений. На
этой основе, а также с использованием априорной геолого-геофизической информации,
возможно построение трехмерной модели в более или мене широкой полосе вокруг профиля и ее коррекция с помощью трехмерной инверсии данных. Однако использование в
качестве стартовой модели фонового слоистого разреза помогло программе трехмерной
инверсии справиться со своей задачей. То есть в рассматриваемой геоэлектрической ситуации включение в стартовую модель трех призм оказалось менее важным, чем правильное
задание стартового вмещающего разреза (на что указали результаты 5 инверсий с различными стартовыми моделями). Для более сложных моделей и зашумленных данных может
потребоваться задание неоднородностей в стартовой модели, что является предметом для
последующих исследований. Рассмотренная методика, в которой основная роль отведена
качественному анализу магнтотеллурических данных, называется «боковым зондированием» геоэлектрических структур и была предложена М. Н. Бердичевским и
В. И. Дмитриевым [Иванов П. В. Восстановление трехмернонеоднородной модели по результатам интерпретации магнитотеллурических данных, рассчитанных на одиночном
профиле. //Материалы Международного молодежного научного форума «Ломоносов2011», Москва, 11-15 апр., 2011. Секция Геология. МАКС Пресс. -М. -2011. С. 110.].
Территория южной части Сибири представляет собой контрастную в геодинамическом плане область сопряжения сейсмически активного Центрально-Азиатского подвижного пояса и расположенной севернее него, значительно менее активной Евразийской
плиты. На этой территории, в настоящее время, в пределах Алтае-Саянской складчатой
области (АССО) и Сибирской платформы (СП), выполнены магнитотеллурические исследования. Магнитотеллурические зондирования (МТЗ) являются практически единственным методом геофизики, обеспечивающим изучение электропроводности глубоких недр
Земли. В свою очередь, данные о распределении электропроводности земной коры и
верхней мантии позволяют прогнозировать температурный режим недр, а соответственно
и тектоническую активность отдельных сегментов литосферы. При этом, регионы с более
электропроводящим разрез являются и более активными в тектоническом плане [Пашевин А. М., Тойб Р. Е., Мишук О. В. Современные магнитотеллурические исследования на
юге Сибири. //Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей. Материалы 37 сессии Международного семинара
им. Д. Г. Успенского, Москва, 25-29 янв., 2010. ИФЗ РАН. -М. -2010. С. 305-309.].
Необычайно широкое применение беспалеточного способа интерпретации результатов ЗСБ методом кажущейся продольной проводимости основано на его относительной
простоте и универсальности. Метод «плавающей плоскости» позволяет решать как структурные задачи в нефтяной геологии, гидрогеологии, так и нефте-рудопоисковые. Этот
подход позволил одинаково решать задачи ЗСБ и МПП, что и привело к созданию одной
аббревиатуры для методов - ЗМПП. Особую ценность метод получил после введения его
автором понятия глубинности регистрируемого поля вихревых токов в среде, вызванных
ступенчатым выключением постоянного тока в незаземленном генераторном контуре
[Яхин А. М., Яхина И. А. Возможность создания адаптирующихся к условиям измерений
систем интерпретации результатов ЗМПП.//1 Международная научно-практическая
114
конференция по электромагнитным методам исследования «Геобайкал-2010», Иркутск,
15-20 авг., 2010. EAGE. -Houten. -2010. С. 87-88.].
Cреди первых автоматизированных систем интерпретации данных методов импульсной электроразведки следует отметить многофункциональную систему МФС
«ЭРА+» и программный комплекс «ПОДБОР». Эти системы с начала 90-х годов прошлого
века получили широкое распространение в России, странах бывшего Советского Союза и
были по достоинству оценены геофизиками. Зарубежным аналогом была система TEMIX.
Эти системы были предназначены для инверсии данных зондирований становлением поля
в рамках модели горизонтально-однородной проводящей среды. Вместе с тем, с начала
70-х гг. прошлого века в публикациях о результатах съемок индукционным методом переходных процессов (МПП) все чаще появляются сообщения о регистрации немонотонных вплоть до смены полярности - неустановившихся сигналов. Как выяснилось, причиной
появления таких сигналов является индуктивная вызванная поляризация (ВПИ) геологической среды. Явление вызванной электрической поляризации (ВП) давно используется
для решения геологических задач. Наиболее полно изучена и широко применяется медленная вызванная поляризация с гальваническим возбуждением и приемом поля; при этом
считается, что индукционные эффекты не играют существенной роли. Что касается быстро протекающей поляризации (БВП), особенно при индукционном возбуждении, то данное явление зачастую рассматривается как геологическая помеха. Это обусловлено как
слабой изученностью самих процессов быстрой ВП, так и тем, что на ранних временах
преобладают индукционные эффекты. Вместе с тем в работах показано, что инверсия результатов индукционных зондирований с учетом частотной дисперсии электропроводности позволяет выйти на оценку параметров БВП даже в условиях сильного проявления
индукционных эффектов. В связи с этим, актуальной представлялась задача разработки
программно-алгоритмической системы для интерпретации данных импульсных индукционных зондирований с учетом эффектов ВП. В разработанной системе TEM-IP предусмотрена обработка данных измеряемых установками индукционного типа: петля-петля и
петля-линия (для произвольного взаимного положения элементов установки, учетом их
размеров; с учетом продолжительности и формы токового импульса). В системе реализованы алгоритмы и программы для расчета индукционных переходных процессов в горизонтально-слоистых проводящих поляризующихся средах на основе решения электродинамических задач в строгой постановке. Вычислительную схему этих решений обеспечивают алгоритмы: расчета фундаментальной функции слоистой задачи; интегрирования по
пространственной частоте, реализующее интегральное преобразование Ханкеля; интегрирования по временной частоте, реализующее преобразование из частотной во временную
область. Эти алгоритмы подробно описаны в работе [Антонов Е. Ю., Кожевников Н. О.,
Корсаков М. А. «TEM-IP» – система для интерпретации данных индукционных импульсных зондирований поляризующихся сред. //1 Международная научно-практическая конференция по электромагнитным методам исследования «Геобайкал-2010», Иркутск, 15-20
авг., 2010. EAGE. -Houten. -2010. С. 16-17.].
Использование современной аппаратуры в методе магнитотеллурических зондирований (МТЗ) обеспечивает нам сегодня получение большого объема высокоточных данных в 3D области x, y, ωt (индекс t отражает частоту во временной области). Обработка
полевых данных позволяет получать переходную характеристику среды в виде тензора
Z=(x, y, ωt) второго ранга с комплексными коэффициентами. Это определяет некоторую
специфику при анализе и интерпретации данных МТЗ. Тензор Z в некоторой области
наблюдений отражает реакцию среды (распределение сопротивления 'ρ (x, y, z)) на поле
источника (плоская волна), или Z (x, y, ωt)=Uρ(x, y, z), где U - оператор прямой задачи.
Как правило, нас интересует определенная (целевая) область среды, информация о которой содержится в тензоре Z вместе с информацией о свойствах среды вне целевой области. Основным фактором, препятствующим получению полезной информации, является
крайне неоднородная верхняя часть разреза (ВЧР). Помеха за счет влияния ВЧР на много
превышает полезный сигнал. Отношение помехи к сигналу для самых простых условий
115
платформ и плит может достигать двух порядков. При развитии траппов, зоны вечной
мерзлоты или близкого расположенного высокоомного экрана это соотношение может достигать 4-5 порядков. Рассмотрены практические результаты влияния ВЧР на результаты
МТЗ в разных регионах России. Во всех случаях наиболее интенсивные искажения порождаются локальными трехмерными неоднородностями с поперечником, меньше расстояния между пунктами измерений. Изучение этих неоднородностей с точки зрения расчета каких-либо поправок за их влияние технологически невозможно. Придется многократно увеличить объемы и, соответственно, стоимость работ. Но и это не будет гарантировать успех. Решать обратную задачу по зашумленным данным «в лоб» нет никакого
смысла, т. к. формальный подбор модели ВЧР в условиях неопределенности не позволит
даже приблизиться к области параметров более глубоких (целевых) горизонтов. Это демонстрируется на примерах решения 2D обратных задач по теоретическим 2D моделям с
неоднородной ВЧР. Результаты бимобильной инверсии ничего общего не имеют с исходной моделью, несмотря на погрешность сходимости порядка 1. Если бы мы имели дело с
потенциальными полями, для которых выполняется принцип аддитивности, то в аналогичной ситуации мы использовали бы методы статистической обработки (пространственной фильтрации). Однако оператор связи между ρ (x, y, z) и Z (x, y, ωt) такому условию не
соответствует [Фельдман И. С. Технология интерпретации магнитотеллурических данных. //Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей. Материалы 37 сессии Международного семинара им.
Д. Г. Успенского, Москва, 25-29 янв., 2010. ИФЗ РАН. -М. -2010. С. 372-376.].
Известно, что электромагнитное поле является чувствительным индикатором проводящих геологических тел. Поэтому до недавнего времени в практической геофизике
считалось, что электроразведка эффективна в поиске и разведке рудных месторождений,
но в поисках углеводородов ее применимость ограничена вспомогательной ролью - в случаях затруднений с интерпретацией сейсмических данных. Действительно, месторождения углеводородов представляют высокоомные объекты, относительно слабо отражающиеся в обычно измеряемых пяти компонентах электромагнитного поля (три магнитных и
две горизонтальных электрических компоненты). В задачах же картирования вмещающих
структур разрешающая способность электромагнитного поля за редкими исключениями
ниже сейсмического. Однако достигнутый за последние годы прогресс в теории интерпретации, в соединении с развитием вычислительных средств (кластерных технологий) и появлением несопоставимо более совершенной полевой аппаратуры, сделал задачу прямого
поиска углеводородов столь же реальной, как и руд. Оказалось, что электроразведка может быть весьма эффективна для ответа на вопрос о присутствии или отсутствии углеводородов в перспективных структурах, предварительно выявленных сейсмическими методами. При этом наиболее интересны перспективы применения электромагнитных методов
на континентальном шельфе. Известно, что развитие морской электроразведки сдерживалось ограничением, связанным с высокой электропроводностью морской воды и, как
следствием, сильным затуханием электромагнитного поля. Прогресс в технологии морской электроразведки достигну подавлением влияния этого сильного проводника двумя
путями: снижением частоты возбуждаемого электромагнитного поля и соответствующим
увеличением глубины его проникновения и приближением системы возбуждения и измерения к объекту исследования, т. е. использованием придонных или донных систем. Кроме того, морская электроразведка имеет важное преимущество по сравнению с сухопутной именно при поиске углеводородов - объект поиска является высокоомной неоднородностью, лучше всего выявляемой по вертикальному электрическому полю, которое может
легко измеряться только в море. Более того, эта шестая компонента допускает технически
элегантные варианты измерения много проще остальных пяти. Первоочередными задачами развития этого направления является математическое моделирование поисковых задач
и создание современной морской аппаратуры [Велихов Е. П., Коротаев С. М. и др. Разработка прямых электромагнитных методов поиска углеводородов. //Нефтегазопромысл.
инжиниринг. -2010. -№ 4, с. 6-7].
116
А В Поспеева, И В Буддо, и др. предлагают новый подход к интерпретации данных
зондирований становлением поля в ближней зоне (ЗСБ) с целью выделения пластовколлекторов в разрезе осадочного чехла на юге Сибирской платформы. Предлагается
представление геоэлектрического разреза осадочного чехла в виде переслаивания мощных
высокоомных пластов с тонкими проводящими горизонтами-коллекторами. Создание геоэлектрических моделей базируется на априорной информациии о глубине залегания и
мощности горизонтов разреза, известных по результатам бурения. В подтверждение эффективности предлагаемого подхода приводятся результаты исследований методом становления электромагнитного поля в ближней зоне на одном из участков юга Сибирской
платформы [Поспеева А. В., Буддо И. В., Агафонов Ю. А., Кожевников Н О. Выделение
пластов-коллекторов в разрезе осадочного чехла юга Сибирской платформы по данным
зондирований становлением электромагнитного поля в ближней зоне. //Геофизика. -2010.
-№ 6, с.47-52.].
В настоящее время российская геоэлектрика испытывает потребность в разработке
электроразведочных измерителей нового поколения. В рамках настоящей работы выполнено проектирование и намечены подходы к разработке такого устройства, проводимой в
ООО «Северо-Запад» (проект «MARY Pro»). Проведен анализ технических характеристик
имеющихся на рынке измерителей и предложен набор функциональных возможностей для
их реализации в разрабатываемом измерителе нового поколения. Основная идея проекта
«MARY Pro» состоит в создании семейства многоканальных электроразведочных измерителей нового поколения с упором на развитие в следующих направлениях: Многоканальность, открывающая возможности синхронных многокомпонентных измерений ЭМ-поля
и других физических параметров (температура и пр.); Возможность использования измерителя в методах, основанных на наблюдении как искусственного, так и естественного
поля; Реализация устройства на современной элементной и информационной базе (высокоразрядные быстродействующие АЦП, современные ЦПУ, ОЗУ высокой емкости, ОС,
обеспечивающая эффективное управление цифровой частью измерителя, применение
сложных процедур обработки и создание гибкого, функционального интерфейса с возможностями визуализации измеряемого сигнала и его различных трансформант). К настоящему времени созданы опытные образцы прибора; проводится их тестирование и отладка. Автором сформулировано техническое задание в области требований к визуализации
получаемых данных для различных методов; проведен ряд экспериментов с целью оценки
аппаратурных шумов. В процессе лабораторных испытаний выявлен ряд недостатков (по
точности измерений), выдвинуты предположения о возможных причинах их возникновения; ведется работа по их устранению. Дальнейшая работа над проектом "MARY Pro"
предполагает реализацию всех проектных возможностей и вывод характеристик на уровень проектных значений. [Зорин Н. И. Возможности нового электроразведочного измерителя. //Материалы Международного молодежного научного форума «Ломоносов2011», Москва, 11-15 апр., 2011. Геология. МАКС Пресс. -М. -2011. С. 109.].
3.7. Геофизические исследования скважин
Восемь десятилетий, изобретенный братьями Шлюмберже, каротаж электрических
‘сопротивлений применяется в скважинах на всех месторождениях и для решения многих
задач. В основу метода положена высокая дифференциация осадочных пород по удельному электрическому сопротивлению. Казалось, что все о нем известно, а его теория и способы интерпретации давно стали достоянием учебников. Однако со временем изменяются
задачи и уровень требования к ним, поэтому приходится рассматривать метод под другим
углом зрения. В последнее время остро стал вопрос об исследовании сложных коллекторов на нефтяных и газовых месторождениях. Сложность заключается в тонком переслаивании песчано-глинистых разностей пород пласта коллектора, толщины которых составляют от первых до десятков сантиметров. Изучение и даже простое обнаружение тонких
прослоев требует от геофизических методов высокой разрешающей способности. Наличие
117
глинистых слоев, их структура, текстура и протяженность оказывают существенное влияние на фильтрационно-емкостные свойства и анизотропию всего пласта-коллектора.
Практически все, регионально продуктивные горизонты Тюменской нефтегазовой провинции и не только, представлены коллекторами такого типа. Исходя из теории цикличного осадконакопления пород, можно утверждать, что в природе однородные коллекторы
практически не встречаются. Применяемый стандартный комплекс ГИС обеспечивает
разрешающую способность на уровне 0,4 м. В качестве дополнительных методов применяют микроэлектрические имиджеры и акустические сканеры, имеющие повышенную
вертикальную разрешающую способность до 0.01 м. Существует пробел между применяемыми стандартными методами и высокоразрешающими методами нового поколения.
Процесс растекания постоянного тока в кусочно-однородной среде приводит к появлению
электрических зарядов на границах сред, с учетом которых определяется результирующее
поле в среде. Поверхностные заряды - физически реальны и их распределение можно использовать при решении важных для геофизики задач, например для определения зоны
чувствительности зондов КС. Плотности поверхностного заряда σ удовлетворяют некоторой системе линейных интегральных уравнений, которая в общем случае может быть решена только численными методами. Для случая многослойной тонкослоистой среды, пересеченной скважиной ортогонально к пластам, разработаны алгоритм и программа решения упомянутой системы интегральных выражений [Ершов Н. А., Попов В. В. Информативность и разрешающая способность каротажа сопротивления. //Геомодель-2010.
Международная научно-практическая конференция по проблемам комплексной интерпретации геолого-геофизических данных при геологическом моделировании месторождений углеводородов, Геленджик, 13-17 сент., 2010. EAGE. -Houten. -2010. С. 129-132.].
Метод спонтанной (самопроизвольной) поляризации (ПС) является одним из старейших методов, применяемых в нефтегазовой отрасли для изучения пластов-коллекторов
углеводородов в геологоразведочных скважинах. Одной из задач метода ПС является выделение в изучаемом разрезе пористых пластов-коллекторов углеводородов и определение
величины их пористости. Для решения этой задачи необходимо перейти от значений электрического потенциала ПС, измеренного на оси скважины напротив пласта-коллектора, к
истинной величине адсорбционного потенциала двойного слоя, образующегося на границе «пласт-скважина», который более тесно связано с фильтрационно-емкостными характеристиками. Переход осуществляется путем введения в измеренное значение электрического потенциала поправочных коэффициентов за влияние физико-геометрических факторов: диаметра скважины, мощности пласта, мощности зоны проникновения фильтрата
промывочной жидкости в пласт, удельного сопротивления пласта, промывочной жидкости
и вмещающих пород при помощи палеток Шлюмберже. В общем случае измеряемый на
оси скважины электрический потенциал состоит из трех составных частей: адсорбционного потенциала, фильтрационного потенциала и диффузионного потенциала. Первый возникает за счет адсорбции ионов разного знака на границе твердой и жидкой фазы, что
приводит к образованию двойного электрического слоя. Величина внешнего электрического поля, создаваемого двойным слоем, существенно зависит от диаметра пор и является определяющей характеристикой, по которой можно судить о пористости среды. Второй
(фильтрационный потенциал) возникает за счет электрического поля течения флюида в
проницаемой среде при положительном или отрицательном дебите скважины [Исламгалиев Д. В. Диффузионный потенциал и его вклад в потенциал спонтанной поляризации при
интерпретации каротажа скважин методом ПС. //12 Уральская молодежная научная
школа по геофизике, Пермь, 21-25 марта, 2011. Сборник научных материалов/ ИГФ УрО
РАН. -Пермь. -2011. С. 100-102.].
В последнее время наши доблестные руководители страны ввели в научный и бытовой обиход короткий корень «нано-», который, присоединив к любому имени существительному, дает возможность без реального рассмотрения и проверки любую проблему или
задачу считать необходимой, прогрессивной, актуальной и т.д. Поэтому многие считают,
что НЭК (наноэлектрический каротаж) - нечто эксцентричное в каротаже, и ждать от него
118
большой прибыли не стоит. Но на самом деле НЭК - очень интересная находка, которая
решает целый ряд задач, и прежде всего задачу эксплуатационного бурения. НЭК позволяет проводить геофизические исследования в уже обсаженном стволе скважины и одновременно продолжать буровые работы с отклонением от оси скважины, а также определять коэффициент нефтенасыщения, что ранее не представлялось возможным. Технология
НЭК позволяет избежать простоя буровой бригады, что может привести к существенной
экономии средств. Если разработать обсадные трубы с заизолированными концами (это
может быть реализовано различными способами, например покрытием резьбы не проводящим электрический ток материалом Al2O3, то появляются следующие возможности
НЭК: проведение непрерывного каротажа (сигналы вырастают на один, два порядка, и каротаж перестает быть нано); поиск пропущенных залежей и их оценка; нахождение техногенных залежей. При использовании таких обсадных заизолированных труб можно применять электротепловой метод обработки прискваженной области, который осуществляют
подведением электрического тока непосредственно к интересующей нас зоне, при этом
кабель или электроизолированная труба используется в качестве проводника, подводящего ток к нефтеносному пласту. Подведение тока в электроизолированный участок трубы
разогревает этот участок, что позволяет получить дополнительное количество углеводородов, а также предотвратить отложение парафинов. Это приводит к существенной экономии средств на капитальном ремонте. С использованием технологии НЭК становится
возможным контролировать водонефтяной контакт, газонефтяной контакт, газоводяной
контакт в процессе разработки месторождения. НЭК - это технологическая платформа,
которая может быть использована как для разведки, так и для разработки месторождений
[Хусид М. Д. Перспективы применения технологии НЭК. //10 Международная конференция «Новые идеи в науках о Земле», Москва, 12-15 апр., 2011. Доклады РГГРУ. -М. -2011.
С. 281.].
Новые технологии бурения наклонных, пологих и горизонтальных скважин потребовали разработки новой аппаратуры и технологий их исследования. Для определения
электрических характеристик коллекторов в открытом стволе бурящихся скважин успешно применяются различные модификации аппаратуры малогабаритного индукционного
каротажа диаметром 42-45 мм. Для каротажа боковых стволов, боковых горизонтальных
скважин используется аппаратура двухзондового индукционного каротажа ИК-42К, ЭКМ45. При этом спуск на забой осуществляется через лифтовые трубы с проходным сечением
более 52 мм на обычном или «жестком» кабеле. Малый диаметр приборов и небольшая
длина («мертвая» зона составляет 1,5 м) позволяют исследовать скважины с диаметром 65
мм и более, а длиной от 5-7 м и более. При исследовании горизонтальных скважин используются двухзондовая и пятизондовая аппаратура индукционного каротажа. При этом
малогабаритные приборы помещаются в стеклопластиковый промывной контейнер с
наружным диаметром 90 мм. Для исследования глубоких скважин в 2009 г. разработан и
выпускается прибор, позволяющий измерять удельное электрическое сопротивление
(УЭС) пластов в разрезе скважины в диапазоне от 0,5 до 200 Ом·м, при температуре на
забое скважины до 150° C и давлении до 1000 атм. С целью более точного определения
УЭС и насыщения коллекторов в горизонтальных скважинах при вскрытии их на высокоминерализованных промывочных жидкостях с сопротивлением 0,03-0,1 Ом·м разработан
новый прибор пятизондового индукционного каротажа 5ИК-45К. Прибор содержит пять
трехкатушечных зондов ИК длиной 0,3; 0,5; 0,7; 1,0; 1,4 м. Опробование аппаратуры проведено при исследовании горизонтальных скважин сотрудниками ОАО «Когалымнефтегеофизика». анализ результатов измерений в 35 скважинах показывает, что наблюдается
сильное влияние скважины и понижающей зоны проникновения на показания зондов ИК
длиной 0,3 и 0,5 м. Наличие в приборе трех зондов длиной 0,7; 1,0; 1,4 м позволяет с необходимой точностью определять УЭС продуктивных коллекторов в условиях вскрытия их
на «соленых» промывочных жидкостях. Малогабаритная аппаратура ИК может использоваться также для измерений в процессе бурения стволов горизонтальных скважин. Для
этого двухзондовый прибор ИК размещается в металлическом контейнере диаметром 90
119
мм. Оригинальная конструкция прибора обеспечивает его надежную работу в процессе
бурения боковых горизонтальных отводов из старого фонда скважин. Скважинные испытания показали, что в диапазоне измерения УЭС горных пород от 0,5 до 50 Ом·м результаты определения удельного электросопротивления пластов с относительной точностью
до 10% совпадают с данными, полученными при окончательном каротаже [Дворкин В. И.,
Лаздин А. Р., Царегородцев А. А., Яковлева А. П. Использование индукционного каротажа
для исследования наклонных и горизонтальных скважин. //Научно-практическая конференция “Новая техника и технологии для геофизических исследований скважин» в рамках
18 Международной специализированной выставки «Газ. Нефть. Технологии – 2010», Уфа,
26 мая, 2010. Тезисы докладов. Геофизика. -Уфа. -2010. С. 26-27.].
Одним из ведущих методов изучения и визуализации структуры широкого комплекса пористых сред является ЯМР томография. Особую известность этот метод приобрел в медицине, где дает прекрасные результаты по изучению сосудистых явлений в живых организмах. В настоящее время этот метод получает дальнейшее развитие в области
наноструктурных исследований неорганической матрицы в виде ЯМР микроскопии –
микроскопическая ЯМР томография. К сожалению, приборы такого класса, применяемые
для исследования нефтяных коллекторов как пористых сред, в России не производятся,
несмотря на приоритет наших, в том числе и казанских научных школ в области ЯМР исследований. ЯМР микроскопия дает возможность по магнитным резонансным исследованиям изучить распределение сигналов от резонансных ядер среды в микрообъемах, что, в
свою очередь, дает возможность определить структуру поровых каналов коллектора, их
форму, извилистость, количество и взаимоотношение каналов в породе – коллекторе углеводородов. В жидкой фазе коллектора ЯМР микроскопия позволяет изучить степень неоднородности флюида, соотношение в нем различных фаз (вода нефть), а также динамические явления в коллекторе и, в первую очередь, движение флюидной массы, процессы
фильтрации в поровых каналах. Все эти параметры позволяют с новых позиций оценить
фильтрационно-емкостные свойства коллекторов, что, в свою очередь, необходимо для их
объективной оценки, выбора оптимальных методов разработки и организации мониторинга разработки. Исследователи изучили возможности применения метода ЯМР микроскопии к терригенным коллекторам регенерационного и глинистого типа Ромашкинского месторождения (Миннибаевская площадь, скважина 23 154, глубина 1735,0 м). Исследования были проведены в экспериментальном центре концерна Брукер в городе Карлсруэ,
ФРГ [Гафуров М. Р., Ситдикова Л. М., Изотов В. Г., Силкин Н. И.
Опыт ЯМР микроскопических исследований терригенных коллекторов углеводородов. //Увеличение нефтеотдачи - приоритетное направление воспроизводства запасов углеводородного сырья.
Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию
со дня рождения академика А. А. Трофимука, Казань, 7-8 сент., 2011. Фэн. -Казань. 2011. С. 530-531.].
Д. А. Кожевников, К. И. Коваленко., Н. Е. Лазуткина.,З. Н. Жемжурова, и
И. А. Сафронова рассмотрели процесс построения фильтрационно-емкостных моделей
коллекторов по первичным данным методов геофизических исследований скважин (ГИС)
без использования внешних автоматизированных интерпретирующих систем на основе
адаптивной технологии интерпретации данных ГИС. Исследователи сделали попытку выявить и подтвердить принципиальные преимущества этой технологии, нацеленной на количественное определение динамических характеристик коллекторов (эффективная пористость – проницаемость) вместо традиционных статических (пористость - глинистость). В
качестве наиболее удобной для реализации новой технологии была выбрана система DVSeisGeo, поскольку она обладает следующими необходимыми для данной работы функциональными возможностями: выполнение логических операций и математических вычислений по произвольным пользовательским алгоритмам со всеми типами данных, загружаемых в проект; формирование пользовательских баз данных произвольных конфигураций
для совместной интерпретации данных ГИС и керна; применение параметрических и геостатических методов моделирования при расчете трехмерного структурного каркаса гео120
логической модели и заполнении его петрофизическими параметрами; наличие инструментов динамического отображения («визуализации»), анализа и редактирования данных.
Методика адаптивной интерпретации данных ГИС позволяет представить в обобщенной
форме аналитические связи между петрофизическими параметрами, полученными в результате интерпретации данных ГИС и фильтрационно-емкостными свойствами (ФЕС)
коллекторов. Алгоритмы истолкования погружены в систему DV-SeisGeo и объединены
со стандартными операциями геомоделирования с целью построения трехмерного распределения ФЕС продуктивных коллекторов. Новая технология опробована на данных геофизических исследований в нижнемеловых отложениях центральной части Вэнгапурского
малого вала (Западная Сибирь). Это терригенные песчано-глинистые коллекторы, цемент
и матрица которых обладают сложным полиминеральным составом. [Кожевников Д. А.,
Коваленко К. И., Лазуткина Н. Е., Жемжурова З. Н., Сафронова М. А. Адаптивная интерпретация данных ГИС в моделировании месторождений нефти и газа. //Нефт. х-во.
-2011. -№ 4, с. 80-84.].
Вопросы разработки методики количественной интерпретации данных ГИС в горизонтальных и сильно искривленных скважинах на протяжении долгого времени оставались нерешенными в силу сложностей распределения геофизических полей в условиях
горизонтальной скважины и отсутствия хорошо отработанных алгоритмов решения прямой задачи ГИС в этих условиях. Последние достижения в численном моделировании методов ядерной геофизики и электрометрии позволили значительно повысить качество интерпретации каротажных данных в условиях сильно искривленных и горизонтальных
скважин. Появление быстрых алгоритмов моделирования показаний методов ГИС дало
возможность применить их к реальным данным, зарегистрированным в скважине. Несмотря на то, что полное понимание поведения кривых ГИС в условиях сильно искривленных и горизонтальных скважин и по сей день не достигнуто, применение новых алгоритмов решения прямой задачи ГИС позволяет повысить достоверность интерпретации
каротажных данных. Для построения синтетического разреза геофизических параметров
рассматривалась возможность применения методов обработки для компенсированной
двухзондовой аппаратуры ГГК, а также применения алгоритмов математического моделирования азимутальных и интегральных замеров ГИС в процессе бурения. Предложенный
подход состоит из следующих основных методических разработок: (1) применение алгоритма осевой увязки данных большого и малого зондов ГГК в ГС; (2) применение быстрых алгоритмов численного моделирования радиоактивных методов и данных электрометрии; (3) построение комплексных трехмерных моделей, согласующихся с данными измерений в скважине, для данных плотностного и нейтронного методов, а также для данных электрометрии. Первым этапом обработки данных является анализ азимутальных замеров ГГК (имиджей). Результирующие модели на основе исследований ГИС являются
входными данными для традиционной интерпретации и получения оценок пористости,
литологии и водонасыщенности. Помимо стандартных задач интерпретации ГИС, применение методик моделирования совместно со структурной информацией и траекторией
скважины может быть использовано для оценки песчанистости в тех случаях, когда скважина вскрывает подошву геологического объекта (пласта). Полученная модель, удовлетворяющая показаниям исходных методов ГИС, впоследствии может быть использована
для оценки ФЕС и количественной интерпретации ГИС с применением традиционных петрофизических зависимостей и приемов интерпретации. Применение методик рассматривается на примере четырех горизонтальных скважин, вскрывших песчано-аллевритовые
отложения месторождения Чайво (северо-восточный шельф о. Сахалин, Россия). Скважины пробурены на растворе с углеводородной основой (РУС) со стандартным комплексом
ГИС в процессе бурения (LWD). Результаты комплексного моделирования всего комплекса ГИС (ГТК, ННК, ВЧИК) были использованы для оценки литологического состава, пористости и водонасыщенности. Применение методики осевой увязки данных двухзондового ГТК и алгоритмов решения прямой задачи позволило повысить осевую разрешающую способность результатов интерпретации и достоверность количественных определе121
ний ФЕС, что дало возможность получить более достоверные оценки вычисленных параметров по сравнению с применением исходных необработанных кривых ГИС. Для оценки
качества полученных результатов привлекались данные и проводились сопоставления с
данными соседних вертикальных скважин, а также с результатами исследования керна
[Мендоза А., Гейлот Ф., Мардон Д., Жоу Дж., Гуо П., Вертанен С., Йин Х. Количественная петрофизическая оценка пластов коллекторов в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах с использованием данных каротажа во время бурения: пример применения методики комплексного моделирования к полевым данным ГИС. Нефтегаз. вертикаль. -2011. -№ 7, с. 60-62.].
В составе комплекса ГИС открытого ствола нефтяных скважин методы измерения
электрического сопротивления занимают особое место благодаря высокой информативности при оценке характера насыщения коллекторов. Исследования электрического сопротивления литотипов пород коллектора в условиях обсаженных скважин проводятся в промышленном масштабе с 1995 г. Основой всех применяемых технологий (ЭКОС-31-7 ООО
«НППГГ Геофизика» г. Пятигорск; ИНТЕХ-НЭК ОАО «НПП ГЕРС»; ЭКРАН ЗАО ПГО
«Тюменьпромгеофизика») является схема, предложенная профессором Л. М. Альпиным в
1939 г. и развитая в работах А. А. Кауфмана. Зонд каротажа сопротивления в данном случае является по сути вариантом бокового электрического каротажа, т. е. сочетанием электродов, при котором измеряются разности напряжения, возникающие при протекании
приложенного тока по породам вокруг скважины. Каждая компания-разработчик внесла в
схему измерения потенциала свои конструктивные решения, а также совершенствования в
области электроники и программно-математического обеспечения, позволившие поднять
достоверность результатов. Технология измерения следующая: на обсадную стальную колонну сверху и снизу, симметрично относительно измерителей, поочередно во времени
через токовые электроды A1 и A2 подается ток питания колонны силой в несколько ампер. Обратный токовый электрод В располагается на поверхности (как правило, используется устье колонны соседней скважины). Производятся измерения потенциала U в точке N
относительно удаленной точки Nуд первой разности потенциала ΔU между точками M1 и
M2 (в аппаратуре ЭКОС-31-7 расстояние M1M2 1 м) и второй разности потенциала на измерительной базе M1NM2 (электрод N расположен посередине между электродами M1 и
M2). Эти измерения производятся при стоянке прибора на точке, причем на каждой точке
не менее двух раз: когда ток питания колонны подан через токовый электрод A1 и токовый электрод A2. Основное требование к проведению измерений соблюдение условия
стационарности измерений, т. е. качественные измерения возможны лишь в том случае,
когда условия их проведения не менялись на протяжении всего времени регистрации сигналов от обоих токов колонны. Применение технологии ограничено в случаях необходимости проведения измерений при наличии значительных нарушений целостности колонны, присутствия пропластков с пресными водами, отсутствия достоверных данных о значениях сопротивления зон околоскважинных образований, а также ограничено невозможностью получения информации в условиях многоколонных конструкций. Промышленное
опробование технологий выявило чувствительность измерений к качеству контакта приемных электродов с колонной, что требует проведения подготовительных работ на скважине. ООО «Буртехразвитие» (г. Октябрьский, Башкирия) проводит в настоящее время
разработку технологии PERL, основанную на индуктивном способе возбуждения и регистрации электромагнитного поля при наличии проводящего экрана стальной обсадной колонны в режиме непрерывного каротажа. Лабораторные испытания технологии PERL показали независимость измерения от помех, обусловленных неоднородностью зоны околоскважинных изменений, включающей цемент и интервал проникновения, а также независимость от технического состояния поверхности колонны в точке измерения. Разработанная система позволяет производить зондирование значений электрического сопротивления пород в направлении радиуса от оси скважины на расстоянии до 2 м [Теппухии В. К., Лун В. С. К вопросу о возможности измерения электрического сопротивления в
условиях обсаженных скважин. //Геофиз. вестн. -2011. -№ 9, с. 7-8.].
122
Известно, что проблема определения положения стратиграфических границ в природных средах, например - геологическом разрезе (внутри Земли) остается до конца не
решенной. Развитие существующих и разработка новых способов обнаружения и уточнения положения стратиграфических границ в геологическом разрезе является актуальной
задачей.
И. С Абросимовой,
А. В. Христофоровым,
Б. Т Бургановым
и
Д. А Христофоровой проводены геотермические исследования в скважинах, расположенных на территории Восточно-Европейской платформы и в других регионах. Более чем 600
полученных термограмм были обработаны методом вейвлет-анализа. Исследования проводились в скважинах с установившимся тепловым режимом на нефтяных, газовых,
нефтегазовых и др. месторождениях в течение 40 лет. Измерения температуры выполнены
в интервале глубин от поверхности Земли до 6000 м, шаг измерений составлял от 5 м до
10 см. Для выполнения вейвлет-анализа, а также предварительной подготовки термограмм
использовались стандартные инструменты, интегрированные в программном пакете
MATLAB. В качестве базисного вейвлета при разложении использовался вейвлет Морлея.
Вейвлет-анализ – это представление сигнала в виде обобщенного ряда или интеграла
Фурье по системе базисных функций, сконструированных их исходного вейвлета за счет
операций сдвига и изменения масштаба по оси независимой переменной [Абросимова И. С., Христофоров А. В., Бурганов Б. Т., Христофорова Д. А. Определение положения
стратиграфических границ методом вейвлет-анализа термограмм скважин. //Вопросы
теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей. Материалы 37 сессии Международного семинара им. Д. Г. Успенского,
Москва, 25-29 янв., 2010. ИФЗ РАН. -М. -2010. С. 9-11].
Электрофациальный анализ, ввиду ограниченного объема кернового материала при
бурении глубоких скважин, является наиболее распространенным видом фациальных исследований в нефтяной геологии. В основу метода положено изучение данных гаммакаротажа (ГК) и каротажа самопроизвольной поляризации (ПС), а также особенностей
распределения гранулометрической неоднородности пласта по разрезу, которая характеризует гидродинамику процесса осадконакопления. Учитывая многообразие фациальных
обстановок и ограниченное количество генерализованных форм кривых ГК и ПС, существует определенный методический подход при их фициальной интерпретации. Первоначально, по ограниченному объему кернового материала, определяется фациальная группа
рассматриваемых отложений (континентальная, переходная, морская). Затем в соответствии с существующими формами ПС (ГК) для конкретных фациальных обстановок рассматриваемой группы, проводится их интерпретация. Объективность фациальных реконструкций должна контролироваться подбором седиментационной модели из литературных
источников, удовлетворяющей пространственное распределение фациальных обстановок,
полученных в результате электро-(гамма)фациального анализа по скважинам. На этапе
подбора такой модели проводится тщательное сопоставление генетических признаков
конкретных фаций (текстуры, аутигенные минералы, органические остатки и т. д.) из седиментационной модели с керновым материалом по скважинам [Белозеров В. Б. Роль седиментационных моделей при электрофациальном анализе терригенных отложений.
//Актуальные вопросы литологии. Материалы 8 Уральского литологического совещания,
Екатеринбург, 2010. ИГГ УрО РАН. -Екатеринбург. -2010. С. 34-36.].
Необходимость решения задач по исследованию сложных нефтеперспективных
объектов заставляет геофизиков совершенствовать известные и создавать новые методики
изучения физических свойств геологического разреза. Наиболее современные методики
прогноза коллекторских свойств основаны на использовании результатов акустической
инверсии. Термином «акустическая инверсия» (иногда – «амплитудная инверсия») в последнее время обозначается процедура, которая с шестидесятых годов прошлого века известна как «псевдоакустический каротаж» (ПАК) и сводится к определению важнейшей
характеристики модели среды - акустического импеданса - (произведение скорости продольной волны на плотность), который можно получить путем обратной фильтрации или
инверсии сейсмических разрезов 2D или кубов 3D с использованием правильно подо123
бранного импульса. При этом необходимо наличие акустического и плотностного каротажа по скважинам для создания исходных моделей. При инверсии сейсмическая волна
представляется в виде ступенчатого отклика, соответствующего акустическому импедансу
или акустической жесткости (Vp.p) слоистой толщи. На одном из нефтяных месторождений ОАО «Татнефть» в Сирии ООО «ТНГ-Групп» выполнены обработка и интерпретация
сейсмических данных ЗD. На площади работ пробурено четыре скважины, в трех из них
проведены акустический и плотностной каротажи, в двух - исследования ВСП. Это позволило создать стартовую модель для инверсии и дало возможность в первом приближении
оценить возможность прогнозирования коллекторских свойств. Объектом исследований
являются карбонатные отложения f.U.Shiranish (пласт-коллектор Sh) верхнего мела.
Пласт-коллектор представлен аргиллитовыми биометрическими доломитизированными
известняками. Общая толщина пласта-коллектора изменяется от 99 м до 105 м, суммарыне
эффективные толщины меняются от1 3.5 м до 37.8 м, пористость меняется в пределах 1618, предположительно залежи структурного типа - массивные, тектонически экранированные, коллектор трещиноватый. Из четырех скважин продуктивными оказались три,
была поставлена задача оценить дальнейшие перспективы исследуемой площади и дать
рекомендации на последующее бурение. В результате выполненной работы получен куб
акустического импеданса в интервале залегания продуктивного пласта U. Shiranish, по которому рассчитаны карты среднего импеданса в двух окнах - для определения среднего
импеданса по всему пласту и непосредственно в интервале залегания продуктивной части
пласта, определенной по скважинам. На полученных картах выделяются зоны с повышенными значениями импеданса, куда попадают продуктивные скважины. «Сухая» скважина
располагается в отличной от продуктивных скважин зоне с более низкими значениями
импеданса, что, возможно, характеризует ухудшенные коллекторские свойства [Екименко В. А., Зелезняк Ф. Ф., Семенова А. В. Применение сейсмической инверсии с целью прогноза коллекторских свойств одного из нефтяных месторождений ОАО «Татнефть».
//Инновации и технологии в разведке, добыче и переработке нефти и газа. Материалы
Международной научно-практической конференции, Казань, 8-10 сент., 2010. Фэн. Казань. -2010. С. 141-143.].
Карбонатные отложения в Тимано-Печорской провинции (ТПП) занимают около
60% осадочного чехла. И доля нефтяных и газовых залежей, связанных с образованием
трещинных и трещинно-карстовых резервуаров, постоянно растет. Роль тектонического
аспекта в формировании коллекторов за счет наложения вторичных процессов на первично плотные низкопроницаемые породы в настоящее время никем не оспаривается. Одновременно с высокими перспективами открытия новых залежей УВ на площадях, возникает
сложность с прогнозированием распространения зон улучшенных коллекторов. Резкая
изменчивость фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) отмеченных зон и их избирательное развитие в значительной степени отражается на результативности геологоразведочных работ и разработки нефтегазовых залежей. Подобные трудности возникли
при разработке Баяндыского месторождения (Печоро-Колвинской НГО). В одной из скважин были проведены исследования, основанные на совокупном анализе данных ВСП,
ОГТ и ГИС. Проведенные исследования позволили выявить закономерности распространения трещин различного характера и ориентировки, развивающихся в условиях локальных напряжений, обнаружить генетическую связь между параметрами и распространением областей повышенной трещиноватости и крупными структурными элементами Баяндыской структуры [Чертенков М. В., Алабушин А. А., Касимов А. Н., Ким В. В., Касимов С. А. Выделение зон трещиноватости, закономерности распространения и изменчивости трещиных коллекторов в плотных карбонатах (на примере Баяндыской площади,
Печоро-Колвинской НГО). //Геомодель-2010. Международная научно-практическая конференция по проблемам комплексной интерпретации геолого-геофизических данных при
геологическом моделировании месторождений углеводородов, Геленджик, 13-17 сент.,
2010. EAGE. -Houten. -2010. С. 224-227.].
124
Трещиноватость карбонатных коллекторов существенным образом влияет на продуктивность скважин. Две соседние скважины на расстоянии 500 метров могут на два порядка отличаться по дебитам, если находятся в разных зонах - низкопроницаемых коллекторов или в зонах повышенной трещиноватости. Если скважины попадают в зоны макро
трещин и тектонических нарушений, то не избежать поглощения бурового раствора или
провала инструмента. Эти явления характерны для регионов нефтедобычи из карбонатных
резервуаров, но наиболее актуальны для Тимано-Печоры и Оренбурга. Есть примеры (по
данным современных методов ГИС - акустического каротажа ХМАС и ядерно-магнитного
каротажа MREX в комплексе с изучением керна и гидродинамических исследований
скважин) относительно уверенного определения интервалов повышенной трещиноватости
по стволу скважины. Но прогнозирование зон повышенной трещиноватости в межскважинном пространстве находится в стадии исследовательских работ и требует комплексирования данных сейсморазведки 3D и выше указанных скважинных методов. Исследователи [Птецов С. Н., Чайковская Э. В., Алексахин Ю. Г., Ткаченко Ю. П. Прогнозирование
зон трещиноватости в карбонатных резервуарах по данным 3D сейсморазведки, специальным методам ГИС, КЕРНА и ГДИ. //Геомодель-2010. 12 Международная научнопрактическая конференция по проблемам комплексной интерпретации геологогеофизических данных при геологическом моделировании месторождений углеводородов,
Геленджик, 13-17 сент., 2010. EAGE. -Houten. -2010. С. 408-411.] в своем докладе приводят фактический экспериментальный материал, иллюстрирующий эффективность предложенных технологий межскважинного прогнозирования зон повышенной трещиноватости с использованием мощного современного арсенала сейсмической интерпретации и
моделирования свойств резервуаров
Электрометрия скважин широко применяется для определения нефте- и газонасыщенности коллекторов. Из-за высокой сложности природы проводимости до сих пор отсутствует строго обоснованная петрофизическая модель метода. На практике нефте- и газонасыщенности определяются по эмпирической связи параметра увеличения сопротивления (параметра насыщения) с коэффициентом текущей водонасыщенности. Расчет нефте- и газонасыщенности коллекторов по данным метода сопротивлений существенно
ограничивается дефицитом информации о петрофизических характеристиках минеральных компонентов. Вследствие этого при традиционном подходе к интерпретации требуется проведение трудоемких лабораторных измерений. Для вычисления сопротивления полностью воднасыщенного коллектора, кроме параметра пористости, необходима информация о сопротивлении пластовой воды, которое не всегда известно с требуемой точностью.
Предпринимались попытки построения петрофизических моделей удельного электрического сопротивления (УЭС), в различной степени отражающих многообразие свойств
коллекторов. Не анализируя отдельные модели, отметим общий недостаток, ограничивающий их практическое применение: все модели требуют задания не только проводимостей отдельных минеральных компонентов породы, но и объемных содержаний этих компонентов и других их свойств (поверхностной проводимости, адсорбционной способности
и др.). Предлагается адаптивная методика определения нефтенасыщенности, суть которой
заключается в настройке интерпретационного алгоритма на характеристические значения
УЭС. Даже при современном (далеко не полном) понимании механизма проводимости
коллекторов нефти и газа использование петрофизической модели коллектора позволяет
существенно повысить точность и надежность количественного определения нефтенасыщенности [КожевниковДА., КоваленкоКВ., ДашененковИС. Определение нефтенасыщенности по результатам адаптивной интерпретации данных электрометрии скважин.
//Нефт. х-во. -2012. -№ 1, с. 34-37.].
Удельное электрическое сопротивление (УЭС) нефтенасыщенных пластов, определяемое по данным геофизических исследований скважин (ГИС), зависит от минерализации воды, характера и степени насыщения, структурно-текстурных признаков пласта,
температуры и пористости изучаемых коллекторов. К тому же на УЭС пласта могут влиять токопроводящие минералы, находящиеся в структуре твердой фазы породы. При
125
определении характера насыщения пород-коллекторов, по данным ГИС, исследуемый
пласт с низким УЭС (менее 5,5 Ом·м) интерпретируется как водонасыщенный. Хотя известно немало случаев, когда в низкоомных пластах получают притоки безводной нефти,
и подобные несоответствия УЭС объясняются присутствием в породе электропроводимых
железосодержащих минералов. Наряду с этим на сопротивление пласта могут оказывать
сильное влияние гидрослюды, находящиеся в деградированном состоянии и являющиеся
поставщиком ионов калия. Таким образом, при разведке и подсчете запасов углеводородов (УВ) учет влияния токопроводящих минералов на электрическую проводимость пласта становится актуальным. В большинстве случаев низкоомные коллекторы могут служить индикатором процесса наложенного эпигенеза, приводящего к пиритизации, деградации гидрослюд и соответствующему уменьшению УЭС пласта. При выделении нефтенасыщенного коллектора с последующим определением запасов УВ сырья возникает
необходимость учитывать такой фактор, как содержание железа и калия исследуемого
пласта. Проблема становится особо острой в случае исследования коллекторов, в интервалах которых керн не отбирался. Это требует разработки методов обнаружения содержания
этих элементов в горной породе на основе только традиционных геофизических исследований. Поэтому для выполнения поставленной проблемы решались следующие задачи:
выбор стандартных методов ГИС, на основании которых в песчаниках будут определяться
концентрации железа и калия; разработка математического алгоритма и составление программы для ЭВМ «Real Collector» по вычислению содержания калия и железа на основе
выбранных методов ГИС; определение полуэмпирического уравнения зависимости УЭС
от концентрации данных химических элементов [Мельник И. А. Повышение достоверности определения характера насыщения низкоомных коллекторов. //Состояние, тенденции
и проблемы развития нефтегазового потенциала Западной Сибири. Материалы Международной академической конференции, Тюмень, 16-18 сент., 2009 -Тюмень. -2009. С. 290297.].
Важным этапом подсчета запасов месторождений нефти и газа является оценка коэффициента нефтегазонасыщенности пород-коллекторов. При его обосновании большое
значение придается определению коэффициента остаточной водонасыщенности KR,O. В
основе большинства методик определения подсчетных параметров по данным геофизическим исследований скважин (ГИС) лежат петрофизические модели, описывающие связь
петрофизической характеристики объекта с объемными содержаниями и петрофизическими характеристиками элементов неоднородности горной породы (например, матрица,
цемент, флюид, минеральные компоненты). Качество интерпретации материалов ГИС и
геологической эффективности модели напрямую зависит от качества используемых петрофизических моделей фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) горных пород. При изучении ФЕС полимиктовых коллекторов нефти и газа накоплен обширный фактический
материал. Несмотря на достигнутые успехи в теоретических и экспериментальных исследованиях, как в области петрофизики, так и в области интерпретации данных ГИС, проблема изучения терригенных коллекторов еще полностью не решена. В настоящее время
требуется обобщение результатов этих исследований, например путем построения петрофизических моделей полимиктовых коллекторов на базе комплексных литологопетрофизических исследований с учетом современных научных представлений о неоднородных объектах [Мальшаков А. В. Петрофизическая модель остаточной водонасыщенности терригенных горных пород в области перехода коллектор-неколлектор. //Нефт. хво. -2011. -№ 4, с. 36-40.].
К. М. Мирзоев, А. В. Николаев и др. сделали весьма интересное предложение,
направленное на увеличение добычи нефти с помощью геофизики, а если точнее высказаться, то заставить Луну и Солнце работать в качестве насоса, используя силу гравитации. Способ требует воздействовать вибрацией и циклической закачкой жидкости в пласт,
согласованные во времени с Небесной канцелярией. Принципиальной основой способа
является наблюдаемое снижение объемов закачки воды в скважины, соответствующее количеству добываемой нефти [Мирзоев К. М., Николаев А. В., Лукк А. А., Дещерев126
ский А. В.., Мирзоев В. К. Приливные деформации земной коры как природный насос для
увеличения нефтеотдачи пластов. //Каротажник. -2011. -№ 2, с. 78-93.].
4. ГЕОЭКОЛОГИЯ, ГИДРОГЕОЛОГИЯ, ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ
И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
4.1. Геоэкология, гидрогеология и инженерная геология
Общие вопросы. 18–22 апреля 2011 г. состоялась Международная научнопрактическая конференция «Питьевые подземные воды. Изучение, использование и информационные технологии», в которой приняли участие 208 специалистов и ученых, 91
предприятие и организации Российской Федерации, ученые из 9 зарубежных стран, представители ЮНЕСКО и Международной ассоциации гидрогеологов.
Программа Конференции включала следующую тематику:
-Формирование питьевых подземных вод в различных типах гидрогеологических
структур и климатических зонах. Типизация гидрогеологических условий и районирование территорий. Трансграничные бассейны подземных вод.
-Региональные условия локализации ресурсов. Типы месторождений, стадийность
изучения, методы поисково-разведочных работ, оценки ресурсов и освоения запасов подземных вод. Мировой опыт. Использование подземных вод в особые периоды.
-Химический состав и качество питьевых вод. Нормативы химических элементов и
веществ в питьевой воде. Загрязнение питьевых подземных вод и возможные пути борьбы
с этим явлением. Методы водоподготовки. Классификации питьевых подземных вод.
-Комплексное изучение и использование подземных и поверхностных вод. Медицинские аспекты качества питьевых подземных вод.
-Картографирование питьевых подземных вод. Принципы, картографируемые объекты и характеристики. Решаемые задачи и достигаемые результаты. Научное и методическое обеспечение гидрогеологического картографирования территории страны.
-Мониторинг состояния ресурсов и качества питьевых подземных вод в природных
условиях и под влиянием техногенных воздействий. Управление состоянием подземных
вод.
-Законодательные, правовые и экологические аспекты изучения и освоения питьевых подземных вод.
-Современные информационные технологии обработки материалов. Модели бассейнов и месторождений питьевых подземных вод.
Были заслушаны 127 докладов, сопровождаемых презентациями с использованием
современных информационных технологий.
Конференция отметила важнейшие работы выполненные гидрогеологами страны в
последние годы, такие как создание современной Гидрогеологической карты территории
Российской Федерации масштаба 1:2 500 000, оценка ресурсного потенциала питьевых
подземных вод и водообеспеченности населения России.
Выполнены поисково-оценочные работы на подземные воды питьевого качества на
более чем 2 500 объектах.
Проведена переоценка эксплуатационных запасов питьевых подземных вод наиболее нагруженного региона страны – центральной части Московского артезианского бассейна.
Осуществляется регулярный государственный учет подземных вод.
Выполнено гидрогеологическое районирование территории России.
Создана карта районирования условий эксплуатации питьевых подземных вод
страны.
127
Созданы современные карты химического состава подземных вод Центрального
федерального округа и центральной части Московского артезианского бассейна.
Созданы на основе современных информационных технологий ГИС Атласы карт
важнейших гидрогеологических структур масштаба 1:1 000 000 – 1:500 000. Составлены
полистные карты масштаба 1:1 000 000 –1:200 000.
Выполнена оценка состояния подземных вод и созданы гидрогеологические карты
масштаба 1:500 000 Камчатского п-ова и о-ва Сахалин.
Составлены современные гидрогеологические карты важнейших горнорудных регионов страны – Курской магнитной аномалии и Кузнецкого угленосного бассейна.
Выполнена пионерная работа по составлению карт районирования территории
ЦФО масштаба 1:500 000 для оптимизации производства региональных гидрогеологических и геоэкологических работ.
В составе государственного мониторинга состояния недр осуществляется ведение
мониторинга подземных вод.
В результате региональная изученность гидрогеологических условий экономически
освоенной территории страны возросла до кондиций масштаба 1:500 000 – 1:200 000, что
позволило составить карты условий локализации ресурсного потенциала и на этой основе
разработать картографические рекомендации перспективности территорий на выявление
месторождений питьевых подземных вод.
Конференция отметила также отдельные недостатки в решении поставленных задач и дала рекомендации по их устранению.
Конференция приветствовала установление международных контактов с ведущими
специалистами ЮНЕСКО, Международной Ассоциации Гидрогеологов (МАГ), стран
СНГ, Болгарии, Китая.
Участники Конференции выразили уверенность в большой целесообразности расширения профессиональных контактов специалистов – гидрогеологов, медицинской геологии и общей экологии по проблемам ресурсов и качества питьевых подземных вод как
важнейшего защищенного источника питьевого водообеспечения населения нашей планеты [Решение международной конференции «Питьевые подземные воды. Изучение, использование и информационные технологии».//Разведка и охрана недр. -2011. -№9, с. 14-17.].
Конференция, посвященная 120-летию со дня рождения М.М. Кожова, продолжает
серию конференций «Проблемы экологии» (1979-2000) и начинает одноименную серию
Международных школ для молодых ученых. Представлен широкий спектр биологических
и экологических направлений: водные и наземные системы в условиях климатических изменений, экологическая и популяционная генетика, теория эволюции и биоразнообразие,
медико-экологические проблемы, экспериментальная микробиология, вопросы загрязнения среды, биоиндикации и биоремедиации. Представлены материалы лекций известных
российских и зарубежных ученых, приглашенных для проведения молодежной школы,
тезисы докладов и воспоминания коллег о М.М. Кожове [Проблемы экологии. Редактор(ы) Смирнов А.И. и др. Чтения памяти профессора М.М. Кожова: //Тезисы докладов
Международной научной конференции и Международной школы для молодых ученых, Иркутск, 20-25 сент., 2010. ИрГУ. -Иркутск. -2010.].
Выпущен сборник докладов международной научной конференции «Ресурсы подземных вод. Современные проблемы изучения и использования», посвященной 100-летию
со дня рождения Бориса Ивановича Куделина, крупного ученого, профессора МГУ имени
М.В. Ломоносова. В докладах рассматриваются современные методы картирования, изучения региональной изменчивости естественных ресурсов подземных вод, модели взаимосвязи поверхностных и подземных вод, формирования инфильтрационного питания для
оценки естественных ресурсов, изменения климата и ресурсы подземных вод, эксплуатационные запасы и ресурсы подземных вод. Обсуждение докладов проходило на пленарном заседании (13 мая 2010 г.) и по двум секциям (14 мая 2010 г.): 1. Подземный сток и
ресурсы подземных вод; 2. Гидрогеохимические и гидрогеоэкологические исследования
[Ресурсы подземных вод. Современные проблемы изучения и использования. Редактор(ы)
128
Бугачева Е.М. //Материалы Международной конференции к 100-летию со дня рождения
Бориса Ивановича Куделина, Москва, 13-14 мая, 2010. МАКС Пресс. -М. -2010.].
Издан сборник тезисов докладов конференции «Комплексные проблемы гидрогеологии», посвященной 75-летию кафедры гидрогеологии Санкт-Петербургского государственного университета. В представленных работах рассмотрены практически все направления гидрогеологии, включая современные средства и методы лабораторных и полевых
исследований, а также компьютерных технологий. По тематике докладов хорошо видно,
насколько комплексными являются гидрогеологические исследования, что нередко требует кооперации специалистов самого разного профиля [Комплексные проблемы гидрогеологии. Редактор(ы) Коносавский П.К., Филин Р.А. //Тезисы докладов научной конференции,
Санкт-Петербург, 27-28 окт., 2011. СПбГУ. -СПб. -2011].
Е.М. Нестеровым и В.П. Соломиным рассмотрены геоэкологические проблемы и
перспективы устойчивого развития. Особое внимание уделено толкованию термина «геоэкология». К началу XXI в. термин «геоэкология» стал широко использоваться почти во
всех естественных науках, потерял свою определенность и превратился в термин свободного пользования. Многообразие понимания содержания геоэкологии, не свойственную
сформировавшимся наукам, следует исключить из практики и, переходя в область теории,
разработать относительно однообразное толкование термина. Под геоэкологией авторы
понимают часть экологии исследующей отношения геологической и географической среды с биотой. «Геоэкология - междисциплинарная наука, изучающая экологические функции абиотических сфер Земли, закономерности их формирования и пространственновременного изменения под влиянием природных и техногенных причин в связи с жизнью
и деятельностью биоты и, прежде всего, - человека». Данное В.Т. Трофимовым определение геоэкологии, на взгляд авторов, максимально соответствует сегодняшнему состоянию
теоретической геоэкологии и позволяет разговаривать на одном языке с представителями
разных наук естествознания [Нестеров Е.М., Соломин В.П. Геоэкологические проблемы и
перспективы устойчивого развития. //Геоэкологические проблемы современности. Доклады 3 Международной научной конференции, Владимир, 23-25 сент., 2010. ВГГУ. Владимир. -2010.].
В статье А.Н. Тетиора приведены современные данные о приближении потребления человечеством ресурсов Земли к пределу ее биологической производительности. Для
этого использовано новое понятие «экологический след» (автор - М. Ваккернагель). Экологический след - это территория земли и водных экосистем, производящая ресурсы, которые потребляет один человек (или город, страна, человечество), и ассимилирующая отходы, которые он производит. Анализ экологического следа показывает недопустимо
быстрый рост его границ, уже превышающих площадь планеты. Относительно богатые
жители, города и развитые страны налагают большую нагрузку на землю, чем жители
бедных стран. В отдельных регионах Земли экологический след существенно превышен,
необходима немедленная экологизация территорий и городов [Тетиор А.Н. Мелиорация и
рекультивация, экология. //Природообустройство. -2010. -№ 2.].
В последние годы возрос интерес к будущему гидрогеологии, развитие которой
трактуется неоднозначно. С.Л. Шварцевым рассмотрены причины недостаточной популярности этой науки и показано, что гидрогеология должна резко расширить свои границы: лишь в этом случае она займет лидирующее положение не только среди геол. наук.
Гидрогеология может и должна закрыть образовавшуюся нишу в изучении взаимодействия воды с горными породами и органическим веществом. Подземная вода, находясь
постоянно в горных породах и с ними взаимодействуя, обеспечивает непрерывное усложнение состава раствора и создает условия для последовательных эволюционных преобразований вещества горных пород, формирования новых вторичных продуктов - косных,
биокосных и живых. Гидрогеология, как наука о воде, безусловно, будет трансформироваться в науку об эволюции всего окружающего мира. Исследование гидрогеологией взаимодействия с горными породами, газами, органическим веществом резко расширит ее
границы и выведет в ближайшие 20-30 лет в число лидирующих среди всех геологических
129
наук [Шварцев С.Л. Новые горизонты гидрогеологии. /Разведка и охрана недр. -2010. -№
11.].
В.Ф. Фоминой рассмотрены важнейшие направления развития водного хозяйства в
свете задач Водной стратегии РФ по водоресурсному обеспечению социальноэкономического развития регионов страны на период до 2020 года. Представлена характеристика водопользования российских регионов по водоемкости произведенной продукции
и удельным показателям водоотведения. Дана оценка эффективности использования водных ресурсов, обозначены проблемы достижения целевых показателей в регионах в соответствии с Водной стратегией [Фомина В.Ф. Водоресурсная составляющая социальноэкономического развития российских регионов. //Использ. и охрана природ. ресурсов в
России. Бюл. -2010. -№ 4].
Десятилетие 2005-2015 гг. объявлено ООН Десятилетием действий «Вода для жизни». В ХХI в. водные ресурсы становятся важным фактором в мировой политике, т. к. у
них имеется как конфликтный потенциал, так и потенциал сотрудничества. Более того,
данная тематика важна для России ввиду ее колоссальных запасов водных ресурсов. реализация этого потенциала сможет также сказаться на международно-политических позициях нашей страны [Куденеева Ю.С. Роль водных ресурсов в современном мирополитическом взаимодействии. //4 Международная научная конференция молодых ученых и талантливых студентов "Водные ресурсы, экология и гидрологическая безопасность",
Москва, 6-8 дек., 2010. Сборник трудов ИВП РАН. -М. -2010].
Статистический сборник «Водные ресурсы и водное хозяйство России в 2009 году»
является четвертым аналогичным изданием, подготовленным НИА-Природа по заказу
Федерального агентства водных ресурсов. Указанные публикации были выпущены в
2006-2009 гг. В настоящем сборнике актуализированы данные об использовании и охране
водных ресурсов, обновлены и уточнены некоторые показатели водохозяйственной деятельности в целом по России, субъектам Федерации, по бассейнам рек и морей, видам
экономической деятельности и т. д. Кроме того включен ряд индикаторов, отражающих
затратные характеристики и финансирование деятельности Федерального агентства водных ресурсов, других министерств и ведомств, а также ряд иных показателей. Подробно
представлены международные статистические сравнения в области использования и охраны водных ресурсов, включая макроэкономические оценки водоемкости. Включены соответствующие характеристики внутреннего и морского транспорта, жилищнокоммунального хозяйства, санитарного состояния водных объектов и систем водоснабжения. Данные представлены в динамике, а также за отдельные годы и периоды [Водные ресурсы и водное хозяйство России в 2009 году. Редактор(ы) Рыбальский Н.Г., Думнов А.Д.
//Статистический сборник. НИА-Природа. -М. -2010.].
Издан учебник «Общая гидрогеология» одного из крупнейших гидрогеологов России и СНГ профессора Санкт-Петербургского горного института В.А. Кирюхина. «С точки зрения автора, одной из основных задач учебника является создание у студентов гидрогеологического мировоззрения на основе современных достижений наук о Земле». Несмотря на необычность и сложность поставленной задачи, В.А. Кирюхину ее удалось решить. Учебник, несомненно, соответствует уровню современных знаний о подземных водах и задачам формирования гидрогеологического мировоззрения у студентов Высшей
школы - будущих специалистов по изучению и рациональному использованию воды как
важнейшего полезного ископаемого современности, будущих гидрогеологов [Кудельский
А.В. О воде как важнейшем полезном ископаемом современности. //Геоэкол. Инж. геол.
Гидрогеол. Геокриол. -2011. -№ 1.].
На базе «Стратегии развития геологической отрасли до 2030 г.», утвержденной
Правительством РФ в 2010 г., в системном порядке Н.В. Седовым рассматриваются вопросы реализации этой Стратегии в области гидрогеологических и инженерногеологических работ. Основываясь на особенностях этих работ, рассматриваются вопросы
их содержания, исторического развития, современного состояния. Приводятся цели и задачи, приоритетные направления развития и другие аспекты реализации Стратегии в заяв130
ленной области [Седов Н.В. К вопросу реализации «Стратегии развития геологической
отрасли до 2030 г.» в гидрогеологии и инженерной геологии.//Разведка и охрана недр. 2011. -№ 9.].
Региональная гидрогеология. М.С. Голицыным освещены проблемы региональных гидрогеологических и гидрогеохимических исследований, проанализирован опыт
развития современного их состояния и определены задачи дальнейшего развития данных
исследований.
По данному вопросу в отрасли накоплен и частично обобщен огромный массив
фактов и знаний о природных водах Земли, их взаимодействии, формировании их химического состава под влиянием природных и техногенных факторов.
Научной основой поисков, разведки, использования и охраны подземных вод являются закономерности их распространения, формирования и геологической деятельности
в связи с природными физико-географическими и геолого-гидрогеологическими условиями и возрастающими во времени техногенными факторами.
Подземные воды в зависимости от своего состава, эксплуатационных ресурсов,
природного и техногенного режима практически используются в качестве постоянного
источника:
- питьевого водоснабжения населения;
- развития животных и растений;
- водоснабжения промышленных предприятий;
- минеральных лечебных вод различного назначения и свойств;
- получения тепловой и электрической энергии;
- промышленных гидроминеральных ресурсов для получения йода, брома, поваренной соли;
- поисковых критериев для обнаружения месторождений нефти и газа, рудных и
нерудных полезных ископаемых;
- информации для прогноза землетрясений, развития карста, оползней и других
опасных геологических процессов, связанных с движением и изменяющимся составом
подземных вод;
- оценки техногенного воздействия человека на окружающую среду, включая развитие городов и транспортных коммуникаций, разработку месторождений полезных ископаемых и др.
Развитие гидрогеологических исследований происходит неравномерно во времени
под влиянием роста производственных потребностей в использовании подземных вод,
развития науки и компьютерных технологий, ужесточения требований к качеству питьевых вод, экономического состояния государства и других причин. Сущность научного
развития гидрогеологии – накопление, теоретическое осмысление и практическая реализация знаний о закономерностях распространения, формирования ресурсов, состава и
свойств, о геологической деятельности и использовании подземных вод.
На современном этапе перехода к капитализму происходят различные положительные и отрицательные процессы преобразования гидрогеологической отрасли и науки.
Среди положительных тенденций развития гидрогеологии автор выделяет следующие:
- учет реальных хозяйственных интересов, состояния и практических возможностей отдельных регионов страны;
- огромная компьютеризация знаний и ее влияние на все научные и производственные процессы;
- попытки осмыслить развитие науки и производства, анализ ошибок и достижений
за последние десятилетия в сравнении с передовыми странами.
Отрицательные явления имеют следующую направленность:
131
- резкое уменьшение государственных ассигнований на развитие отрасли при росте
корпоративных и частных средств на разведку и эксплуатацию минеральных подземных
вод, наиболее быстро дающих экономическую прибыль;
- потеря знаний и опыта выполнения полевых работ, дающих новые материалы;
- разрушение государственных и корпоративных организаций, уход из отрасли
специалистов, уменьшение доступных публикаций и др.
Проблемы разумного изучения и оценки региональных гидрогеологических и гидрогеохимических закономерностей в крупнейшей стране мира всегда будут иметь первостепенное значение. В условиях эксплуатации и техногенного загрязнения подземных вод
эти проблемы многократно возрастают по своей значимости [Голицын М.С. Проблемы региональных гидрогеологических и гидрогеохимических исследований. //Разведка и охрана
недр. -2010. -№ 2, с. 32-34.].
В региональной гидрогеологии широко используются обобщающие характеристики для оценки закономерностей формирования и распространения подземных вод. Приемы и методы изучения подземной составляющей речного стока, разработанные Б. И. Куделиным, позволяли оценивать ресурсы подземных вод, рассчитывать модуль подземного
стока, составлять гидродинамические карты различного содержания. В.А. Кирюхиным и
В.М. Швец рассмотрены возможности морфометрического метода для картирования подземного стока, некоторые проблемы формирования стока горно-складчатых областей,
роль погребенных долин в качестве «гидрогеологических окон» и источника водоснабжения. Дана оценка химического стока для характеристики химической денудации гидрогеологических структур [Кирюхин В.А., Швец В.М. Подземный сток - ключевая проблема
региональной гидрогеологии. //Изв. вузов. Геол. и разведка. -2010. -№ 5.].
Пресные подземные воды служат важнейшим источником водоснабжения, поэтому
охрана их от истощения и загрязнения является актуальной проблемой. В.М. Мошкиным
дается оценка состояния подземных вод Ростовской области по результатам ведения их
мониторинга. Система государственного мониторинга подземных вод позволяет осуществлять слежение за процессами, возникающими в подземных водах под влиянием как
природных, так и антропогенных воздействий [Мошкин В.М. Оценка состояния подземных вод Ростовской области по результатам ведения их мониторинга. //Проблемы геологии, планетологии, геоэкологии и рационального природопользования. Материалы 9 Международной научно-практической конференции, Новочеркасск, 20 дек., 2010. ЮРГТУ
(НПИ). -Новочеркасск. -2011.].
Л.Г. Соколовским, В.А. Поляков и др. установлена связь между временем водообмена водоносных горизонтов по тритию и условиями формирования подземных вод по
дейтерию и О-18. На основании этого выделены территории, отличающиеся условиями
образования подземных вод и степенью их защищенности от техногенного загрязнения.
Подземные воды неогеновых отложений формировались в несколько стадий: вытеснение
седиментационных подземных вод метеогенными водами последующих инфильтрационных циклов и смешение этих вод, активное накопление талых вод ледников Кавказа в
позднем плейстоцене, их последующее разбавление и вытеснение метеогенными водами.
Площади распространения подземных вод, накопившихся в позднем плейстоцене, установлены в четвертичных, апшеронских, акчагыльских, мэотис-понтических, сарматских,
тархан-конкских водоносных комплексах и горизонтах [Соколовский Л.Г., Поляков В.А.,
Тимохин В.Г., Алибекова С.В. Оценка условий формирования и защищенности от техногенного загрязнения подземных вод Восточно-Предкавказского артезианского бассейна.
//Разведка и охрана недр. -2010. -№ 7.].
Работа, выполненная Т.А. Конюховой, Е.А. Шебеста и др. в рамках создания современной гидрогеологической карты Ленинградского артезианского бассейна, с применением ГИС-технологий, позволила не только показать основные гидрогеологические закономерности, присущие данному бассейну, отразить современное состояние качества
подземных вод зоны свободного водообмена, но и обосновать постановку новых перспективных объектов. Такими объектами могут быть поисково-оценочные работы для водо132
снабжения населенных пунктов и листы гидрогеологического доизучения территории
масштаба 1:200 000 [Конюхова Т.А., Шебеста Е.А., Андреева Н.Г., Шебеста А.А. Современные представления о гидрогеологических особенностях территории Ленинградского
артезианского бассейна. //Сборник статей сотрудников ФГУП «Петербургская комплексная геологическая экспедиция», посвященный 60-летию организации. Петербург.
комплекс. геол. экспедиция. -СПб. -2010.].
О.Г. Савичевым, В.А. Льготиным и О.А. Камневой проведено исследование
многолетних изменений уровней подземных вод и подземного стока в бассейне р. Обь. .
Со второй половины ХХ века по настоящее время в пределах Обского бассейна наблюдается статистически значимое увеличение подземной составляющей речного стока и постепенный рост уровней подземных вод верхней гидродинамической зоны в зоне избыточного увлажнения (вне участков явного антропогенного воздействия).
В зоне недостаточного увлажнения и в горных районах Западной Сибири отмечаются различные тенденции, в том числе уменьшение уровней подземных вод и подземной
составляющей речного стока, особенно в степях южной части бассейна р. Обь
В целом указанные изменения в подземной составляющей стока и изменения уровней подземных вод пока не привели к существенному изменению нормы суммарного стока на территории бассейна р. Оби [Савичев О.Г., Льготин В.А., Камнева О.А. Многолетние
изменения гидрогеодинамического режима подземных вод Обского бассейна. //Разведка и
охрана недр. -2011. -№ 11. С. 32-35.].
Основные гидрогеологические проблемы Уральской гидрогеологической складчатой област, по мнению А.Л. Фельдмана, Л.С. Рыбниковой и П.А. Рыбникова, связаны с
природными феноменами, природно-техногенными факторами и проблемами методического характера. Сложность создания представительных математических моделей фильтрации и массопереноса в трещиноватых средах вызвана сложностью их параметрического обеспечения. Использование математических моделей в трещиноватых средах осложняется тем, что с большой вероятностью здесь нарушается сплошность потока подземных
вод. Отрицание факта превышения модуля подземного стока над общим в пределах Восточно-Уральской карстовой провинции приводит к тому, что при ресурсах подземных
вод выше заявленной потребности предпочтение отдается поверхностным источникам.
Подтягивание вод глубинной циркуляции при дренаже месторождений в серпентинитовых массивах приводит к формированию некондиционных подземных вод, что должно
учитываться при проектировании и эксплуатации водозаборов и дренажей в зеленокаменной полосе Урала. Совмещение водозаборов и дренажей нецелесообразно, поскольку вызывает неконтролируемое загрязнение отбираемой воды. Некондиционные подземные воды на участках ликвидированных рудников являются источником скрытого (латентного)
загрязнения поверхностной гидросферы. Создание полигонов мониторинга гидросферы
позволит обеспечить эффективное и экологически безопасное использование подземных и
поверхностных вод, определить меру ответственности каждого недропользователя за латентное загрязнение подземных и поверхностных вод. [Фельдман А.Л., Рыбникова Л.С.,
Рыбников П.А. Гидрогеологические проблемы Урала. //1 Всероссийская конференция молодых ученых, посвященная памяти Валерия Александровича Мироненко, СанктПетербург, 1-2 марта, 2010. СПбГУ. -СПб. -2010.].
Д.А. Новиковым представлены результаты комплексных гидрогеологических исследований западной части Енисей-Хатангского регионального прогиба. Детальный анализ собранных материалов позволяет автору сделать следующие выводы:
1. В составленной гидрогеолого-стратификационной схеме изучаемого региона было выделено восемь типов структур на основе особенностей геол. строения. Дальнейшая
детализация и выделение типов гидрогеологических структур будут основываться на особенностях гидродинамики и гидрогеохимии.
2. Широкое развитие мощной толщи многолетней мерзлоты в целом и возникновении ее до образования современных форм рельефа предопределяют длительно существующие условия затрудненного водообмена набольшей части территории. Частичное оттаи133
вание мерзлой зоны в пойме р. Енисей и под его руслом и крупными озерами, а также на
участках, приуроченных к тектоническим разломам, обусловливает в этих местах более
активный водообмен.
3. Эволюция гидродинамической структуры проходила в тесной связи с гидрогеологической цикличностью развития бассейна, что подтверждается палеогидрогеологическими реконструкциями, детальный анализ которых позволил выявить потенциальные
внешние и внутренние области создания напоров вод.
В настоящее время в исследуемом регионе мы имеем 2 типа природных водонапорных систем: элизионную во внутренних областях и инфильтрационную во внешних
прибортовых [Новиков Д.А. Результаты комплексных гидрогеологических исследований
западной части Енисей-Хатангского регионального прогиба. //Строение литосферы и
геодинамика. Материалы 24 Всероссийской молодежной конференции, Иркутск, 19-24
апр., 2011. ИЗК СО РАН. -Иркутск. -2011.].
Интерес к укреплению многостороннего природоохранного трансграничного сотрудничества обусловлен необходимостью выработки согласованного экосистемного подхода в оценке динамки в системе «природа-общество» и принятия адекватных мер реагирования на новые глобальные угрозы и вызовы. Участники международной Амстердамской конференции «Вызовы изменяющейся Земли», состоявшейся в июле 2001 г., сформулировали выводы о том, что «ускоряющееся преобразование человеком окружающей
среды не является устойчивым». Рассмотрены три основных направления многостороннего трансграничного природоохранного сотрудничества: инновации, модернизация, образование. Подписанный в январе 2009 г. в Вене между ЕврАзЭС и ЮНИДО Меморандум о
сотрудничестве определил намерения сторон наращивать взаимодействие в сфере промышленного развития, энергетики и экологии, в том числе заботиться о внедрении в промышленность новых технологий, способствующих повышению доли чистых производств
и улучшению экологических ситуации в странах Сообщества. Особое место в соглашении
отводится проблемам международного урегулирования дефицита водных ресурсов, испытываемых рядом стран Сообщества [Старцев А.А. Трансграничное природоохранное сотрудничество - ответ на глобальные экологические вызовы современности. //ЖКХ. -2010.
-№ 8.].
Ю. Мальцевой рассмотрены вопросы управления водными ресурсами в Центральной Азии. В настоящее время широко обсуждается необходимость взаимодействия стран
Центральной Азии в области общих водных ресурсов. Регион сталкивается с определенными проблемами в сфере управления водными ресурсами, такими как загрязнение водоносного слоя, нехватка воды, ее неравномерное распределение, энергетические проблемы,
связанные с водой, проблемы в ирригации и многими другими. Разница в экономическом
развитии прибрежных стран, также как их спрос на водные ресурсы, препятствует процессу сотрудничества, который необходим для достижения законного и рационального использования общих водных ресурсов в регионе [Мальцева Ю. Управление водными ресурсами в Центральной Азии: проблемы и возможности для сотрудничества и диалога.
//Вода и экол.: пробл. и решения. -2010. -№ 4.].
Геомониторинг подземных вод. Пресные подземные воды в условиях
нарастающего ухудшения качества поверхностных вод являются единственным источником обеспечения населения питьевой водой высокого качества. Использование для водоснабжения населения пресных подземных вод имеет целый ряд преимуществ, обусловленных их большей устойчивостью к воздействию климатических факторов, защищенностью от загрязнения, стабильностью качества во времени, возможностью расположения
водозаборов вблизи потребителей и получения воды при меньших затратах. Они, несомненно, относятся к стратегическим видам полезных ископаемых, так как по существу
являются единственным источником питьевого водоснабжения на период чрезвычайных
ситуаций, и возможность их использования существенным образом влияет на национальную безопасность России.
134
Количественные показатели, характеризующие ресурсную базу питьевых подземных вод России, весьма внушительные. Ресурсный потенциал пресных и слабосолоноватых вод по состоянию на первое десятилетие ХХ1 в. оценивается организациями Минприроды России в 869,1 млн. м3/сут (317,2 км3/год). Обеспеченность питьевыми подземными
водами регионов страны вследствие различия их геолого-гидрогеологических и климатических условий существенно отличается друг от друга.
Наибольшими ресурсами подземных вод обладают Сибирский, Дальневосточный и
Уральский федеральные округа. В меньшей степени обеспечены ресурсами питьевых подземных вод регионы европейской части страны, территории Южного, Центрального и
Приволжского федеральных округов.
Запасы подземных вод на 7656 разведанных месторождениях и участках, учитываемых в системе Государственного мониторинга состояния недр (ГМСН), на 01.01.2010 г.
составили 95,8 млн. м3/сут, в том числе подготовлено к промышленному освоению (кат.
А+В+С1) – 83,0 млн. м3/сут.
Обеспеченность населения РФ разведанными запасами питьевых подземных вод
неравномерна. Основная их часть выявлена в Центральном, Южном, Сибирском и Дальневосточном федеральных округах.
Обеспеченность населения добываемыми подземными водами также неравномерна. Потребность территорий России в питьевой воде для населения и обеспечения нужд
промышленности и сельского хозяйства в наибольшей степени удовлетворяется за счет
подземных вод в Сибирском, Центральном, Южном и Уральском федеральных округах.
Обеспеченность территорий страны подземной водой для хозяйственно-питьевых целей
(ХПВ) наибольшая в Центральном (158 л/сут на 1 чел.) и Южном (121 л/сут на 1 чел.) федеральных округах. Среднее по России потребление подземных вод для целей ХПВ составляет 106 л/сут на 1 чел. Из приведенных данных видно, что общероссийская норма
водопотребления (250 – 300л/сут на 1 чел.) обеспечивается за счет подземных вод не более чем на 30 – 40 % и только в Центральном и Южном округах обеспеченность достигает
50 %.
Общее финансирование поисково-оценочных работ на подземные воды за счет всех
источников составляет в последние годы -1 млрд. руб.
Базовыми направлениями государственного инвестирования геологоразведочных
работ по направлению «Подземные воды» являются:
-поисково-оценочные работы для обоснования водоснабжения крупных городов
страны и крупных государственных проектов;
-обоснование резервного водоснабжения крупных городов на период чрезвычайных ситуаций;
-оценка ресурсного потенциала питьевых подземных вод для хозяйственнопитьевого водоснабжения населения в районах с напряженной водохозяйственной и экологической обстановкой;
-переоценка запасов подземных вод нераспределенного фонда недр для упорядочивания государственного баланса месторождений подземных вод.
За последние 5 лет поисково-оценочные работы сведены на 177 новых объектах.
Выявлены крупные месторождения подземных вод с запасами до 200 тыс. м3/сут и более
для водоснабжения Новгорода, Волгограда, Мурманска и др.
Общее число разведанных месторождений питьевых и технических подземных вод
за 5 лет увеличилось на 2545 (с 5111 до 7656), а число эксплуатирующихся месторождений – на 1708 (с 2535 до 4243).
Общий прирост запасов питьевых и технических подземных вод (кат. А+В+С 1+С2)
в России с 2004 по 2009 г. составил 5,44 млн. м3/сут. Наибольший прирост запасов обеспечен двумя федеральными округами: Центральным – 1,76 млн. м3/сут и Приволжским –
1,68 млн. м3/сут.
Основной прирост общих запасов произошел за счет запасов кат. С 1 и С2. Ежегодный прирост разведанных запасов по стране составляет 0,7 – 1 млн. м3/сут.
135
Ранее разведанные запасы используются по стране на 16 %, месторождения – на 55
%. Остальная часть балансовых месторождений и запасов находится в нераспределенном
фонде недр.
Проблемой, осложняющей проведение ГРР на подземные воды, является их недостаточная обеспеченность необходимыми нормативно-методическими документами. Действующие документы по многим позициям не отвечают современным требованиям и
условиям проведения работ.
Отсутствуют методические рекомендации, регламентирующие проведение ГРР по
оценке запасов и прогнозных ресурсов подземных вод, что приводит к субъективному выбору их комплекса и объемов. Требуется общая координация всех видов ГРР, направленных на воспроизводство МСБ подземных вод.
В целом проблема обеспечения многих регионов России питьевой водой за счет
защищенных от загрязнения подземных источников стоит по-прежнему остро, и современная их добыча не покрывает реальные потребности страны. Количество заявок от
субъектов РФ на проведение базовых поисковых и поисково-оценочных работ непрерывно возрастает и ежегодно составляет несколько сотен [Лукьянчиков В.М., Плотникова
Р.И., Лукьянчикова Л.Г. (ФГУП «ВСЕГИНГЕО»). Состояние и пути развития геологоразведочных работ по обеспечению воспроизводств ресурсной базы подземных вод.
//Разведка и охрана недр. -2011. - № 5, с. 65-70.].
В статье В.В. Куренного приведен обзор материалов Международной конференции «Питьевые подземные воды. Изучение, использование и информационные технологии». Материалы включают обширную проблематику современного изучения и использования подземных вод питьевого качества – научные, методические и практические аспекты гидрогеологических исследований.
Питьевые подземные воды, по мнению автора, это новое понятие, определяющее
питьевую и пищевую безопасность потребительских свойств воды. Действующие нормативы, допускающие соленость воды до 1 г/л, а в дефицитных районах даже большую, основываются на формальных критериях представлений о пресной воде. Питьевая вода, как
правило, пресная, но не всякая пресная вода является питьевой. Качественная питьевая
вода должна иметь соленость не более 0,75 г/л при соответствующих показателях по микрокомпонентам. Согласно современным нормам технического регулирования, под питьевой водой следует понимать «воду, по качеству в естественном состоянии или после подготовки отвечающую гигиеническим нормативам и предназначенную для удовлетворения
питьевых и бытовых потребностей человека, либо для производства продукции, потребляемой человеком» [Куренной В.В. Питьевые подземные воды России. Изучение и использование ресурсов. //Разведка и охрана недр. –2011. -№9, с.3-10.].
Р.Ф. Абдрахмановым проведена оценка и прогноз ресурсов пресных подземных
вод Республики Башкортостан и были высказаны предложения по улучшению питьевого
водоснабжения в республике. Для этого, по мнению автора, необходимо:
1) завершить работы по обследованию территории республики согласно Президентской программе "Питьевые и минеральные воды Республики Башкортостан", результатом которых будет выявление подземных источников (родников), пригодных к использованию для хозяйственно-питьевых целей, исходя из качественных и количественных
позиций;
2) выполнить инвентаризацию систем водоснабжения сельских населенных пунктов как по техническому состоянию, так и по качеству воды для корректировки Республиканской программы "Социальное развитие села". Данные работы частично выполнялись
до начала 2000-х годов;
3) создать республиканскую сеть мониторинга подземных вод с оценкой их качественного состояния с выделением участков с повышенной техногенной нагрузкой. Актуальным остается вопрос о выявлении альтернативных источников водоснабжения Уфы,
Октябрьского, Туймазов и некоторых других городов и сельских районов республики [Аб-
136
драхманов Р.Ф. Оценка и прогноз ресурсов пресных подземных вод Республики Башкортостан. //Вестн. АН Респ. Башкортостан. -2011. 16. -№ 2.].
А.Ю. Дмитриевой и С.В. Фридланд приведены результаты мониторинговой работы по итогам реализации программы «Чистая вода» в республике Татарстан на примере
г. Бугульма. Проведен анализ проблем по вопросам водоснабжения города и района и пути выхода из создавшейся сложной экологической и экономической ситуации. Также рассматривается основная проблема подземных вод (артезианских скважин), которые вследствие реализации программы «Чистая вода» стали основными источниками водоснабжения [Дмитриева А.Ю., Фридланд С.В. Мониторинг и итоги реализации программы «Чистая вода» юго-востока Татарстана. //Вестн. Казан. технол. ун-та. -2011. - № 7.].
Хозяйственная деятельность, развитие водоснабжения населения подземными водами, освоение месторождений полезных ископаемых неизбежно приводят к изменению
состояния подземных вод. Значительный отбор подземных вод при несоблюдении установленного режима эксплуатации водозаборов в ряде случаев обуславливает истощение
их запасов и загрязнение. В результате отбора больших объемов воды формируются обширные депрессионные воронки, происходит перетекание подземных вод из смежных водоносных горизонтов и привлечение в питание подземных вод поверхностных водотоков,
что сказывается на качестве добываемых вод [Пугач С.Л., Спектор С.В. Прогнозные ресурсы, запасы, добыча и качество подземных вод по федеральным округам и основным
речным бассейнам России. //Использ. и охрана природ. ресурсов в России. Бюл. -2010. -№
1.].
Качество подземных вод на территории России формируется под влиянием ряда
природных и техногенных факторов. Часто сложно их отделить друг от друга, поскольку
интенсивная хозяйственная деятельность нередко активизирует действие природных факторов, провоцирующих ухудшение качества подземных вод. Характеристика качества
подземных вод базируется на ежегодных данных его мониторинга подземных вод, содержащих информацию о состоянии и уровне загрязнения подземных вод, обобщенную по
субъектам Российской Федерации, федеральным округам и России в целом, получаемую в
рамках системы государственного мониторинга состояния недр (ГМСН), проводимый
«Роснедра» [Пугач С.Л., Спектор С.В. Прогнозные ресурсы, запасы, добыча и качество
подземных вод по федеральным округам и основным речным бассейнам России. //Использ.
и охрана природ. ресурсов в России. Бюл. -2010. -№ 2.].
При оценках прогнозных ресурсов питьевых подземных вод недостаточное внимание уделяется выявлению их динамики во времени. Существующая методика их картирования требует совершенствования. Следует предусмотреть картирование качества вод в
соответствии с совершенными требованиями, учет закономерностей связи ресурсов подземных вод с гидрогеологическими структурами, разработку комплексных критериев экстраполяции модулей прогнозных ресурсов с изученных территорий на неизученные, особенно в криолитозоне, оценить репрезентативность использования данных разведочных
на воду работ для оценки прогнозных ресурсов [Островский В.Н. (ФГУП
«ВСЕГИНГЕО»). К методике оценки и картирования прогнозных ресурсов питьевых подземных вод. //Разведка и охрана недр. -2011. -№1, с. 49-52.].
В.П. Зверевым дана количественная оценка масс всех форм воды в основных оболочках земной коры и мантии и массопотоков подземных вод глобальных циклов их круговорота, проведен сравнительный анализ распространения воды на Земле и планетах
земной группы, который показал, что на Земле, где реализуются круговороты подземных
вод, охватывающие земную кору и мантию, существуют условия для компенсации дегазации и дегидратации Земли, позволяющие поддерживать вулканизм и дрейф литосферных
плит за время ее эволюции. По мнению автора, для решения фундаментальных гидрогеологических проблем необходимо систематизировать современные представления о происхождении, массах и массопереносе подземных вод и их значении в развитии основных
геологических процессов и эволюции Земли [Зверев В.П. Комплекс фундаментальных
137
гидрогеологических проблем. //Комплексные проблемы гидрогеологии. Тезисы докладов
научной конференции, Санкт-Петербург, 27-28 окт., 2011. СПбГУ. -СПб. -2011.].
А.П. Хаустов предлагает при региональных оценках устойчивости гидрогеологических систем (ГГС) использовать вертикальную поясность формирования естественных
ресурсов подземных вод. С точки зрения уязвимости наибольшему загрязнению аэрогенным путем подвержены воды приводораздельного пояса. Однако в силу высокой динамичности здесь будут формироваться многочисленные короткопериодные циклы водообмена, приводящие к максимально резистентным условиям реакции на поступающие загрязнители в ГГС. Водообмен трансформируется в более сложные, с меньшими ассимиляционными свойствами формы при переходе к более низким высотным отметкам с замедлением темпов водообмена в склоновом поясе. Наконец, в долинном поясе устойчивость
ГГС к внешним воздействиям заметно снижается, принимая более сложные формы трансформации, приобретая близкие по характеру к платформенным образованиям в межгорных впадинах [Хаустов А.П. Оценка естественных ресурсов подземных вод и проблемы
анализа устойчивости гидрогеологических систем. //Ресурсы подземных вод. Современные проблемы изучения и использования. Материалы Международной конференции к 100летию со дня рождения Бориса Ивановича Куделина, Москва, 13-14 мая, 2010. МАКС
Пресс. -М. -2010.].
В соответствии с Долгосрочной государственной программой изучения недр и воспроизводства минерально-сырьевой базы России на основе баланса потребления и воспроизводства минерального сырья (приказ МПР РФ № 151 от 16.07.2008) Роснедра приступили к выполнению комплекса работ по решению проблемы нераспределенного фонда
месторождений подземных вод.
Вопрос ревизии запасов нераспределенного фонда недр стоит очень остро, особенно на территориях с напряженным водохозяйственным балансом. В настоящее время на
государственном учете находится большое количество неосвоенных месторождений.
Многие из них по разным причинам не могут быть использованы даже в перспективе. Это
препятствует решению вопросов организации питьевого водоснабжения многих населенных пунктов и особенно новых объектов, поскольку существенно изменился общий подход к выбору источников водоснабжения. В современных социально-экономических
условиях водоснабжение населения и промышленности подземными водами осуществляется преимущественно водозаборами, расположенными непосредственно на территории
или вблизи населенных пунктов и промышленных объектов. На действующих водозаборах существует тенденция наращивания их производительности, а не освоения ранее разведанных месторождений и участков. Необходимость учета взаимовлияния между всеми
действующими, проектируемыми и числящимися на государственном учете месторождениями для многих территорий становится реальным фактором, сдерживающим реализацию намеченных проектов нового жилищного строительства и роста промышленного
производства.
Приказом Роснедра от 07.05.2009 №399 утвержден «Временный регламент проведения работ по оценке состояния месторождений питьевых и технических подземных вод
и их запасов в нераспределенном фонде недр с целью внесения изменений в категоризацию запасов, их балансовую принадлежность и снятия с государственного баланса с учетом действующего законодательства и нормативных правовых документов» (далее Регламент).
Основной порядок и виды работ изложены в Регламенте, однако некоторые его положения требуют уточнения и дополнения. В связи с этим специалистами ВСЕГИНГЕО
(Лукьянчиков В.М., Плотникова Р.И.) рассмотрены методические вопросы проведения
геологоразведочных работ по оценке состояния месторождений пресных подземных вод
нераспределенного фонда недр и уточнены некоторые положения Временного регламента
проведения ревизионных работ, а именно:
1. Основным результатом планируемых работ должно являться определение реальной возможности и целесообразности освоения месторождений подземных вод (питьевых
138
и технических) нераспределенного фонда недр с соответствующими изменениями в государственном их учете. Это означает, что запасы месторождений, разведанных 25 и более
лет назад и невостребованных преимущественно по экономическим причинам (удаленность от объекта водоснабжения, дорогостоящая технология освоения или водоподготовки) едва ли будут востребованы и по согласованию с администрацией субъекта или (и) путем экономического обоснования, должны быть списаны с баланса.
2. Оценка состояния месторождений питьевых и технических подземных вод и их
запасов в нераспределенном фонде недр предусматривает приведение государственного
баланса месторождений в соответствие с современными требованиями законодательства о
недрах и санитарно-эпидемиологическом благополучии населения с учетом земельного
законодательства, а также законодательства об охране окружающей среды и водного законодательства. При этом следует учитывать все изменения и дополнения к нормативноправовым документам на момент составления отчета.
3. Оценка состояния проводится по месторождениям (и их запасам), отраженным в
государственном учете и находящимся в нераспределенном фонде недр. Вместе с тем, для
решения задач, связанных с оценкой взаимодействия водозаборов, необходимо проведение некоторых видов работ (по крайней мере – сбора материалов) и по месторождениям (и
их запасам), находящимся в распределенном фонде недр, а также водозаборам, работающим без утвержденных запасов.
4. Согласно Регламенту, на первом этапе работ путем сбора информации создается
предварительная база данных (ПБД) по всем месторождениям питьевых и технических
подземных вод и действующих водозаборов.
5. При формировании ПБД геолого-гидрогеологические данные по месторождениям с утвержденными запасами подземных вод берутся из отчетов, прошедших государственную экспертизу, данные о запасах – из протоколов ГКЗ и бюллетеней Росгеолфонда
с принятой в них дифференциацией по участкам и водоносным горизонтам, по действующим водозаборам – из геологических отчетов по соответствующей территории, лицензий
и данных ГМСН.
6. В дополнение к данным по месторождению, перечисленным в Регламенте, паспорт месторождения должен включать следующие сведения:
- группу сложности природных условий;
- таблицу, характеризующую соответствие качества подземных вод нормативным
требованиям (перечень нормируемых компонентов, наличие или отсутствие их определений, содержания в сравнении с ПДК);
- сведения о современном состоянии использования подземных вод и его соотношения с принятой схемой при подсчете запасов (в графическом и табличном виде): величины и схемы с контурами подсчета утвержденных запасов и фактические схемы водозаборов с величинами водоотбора;
- сведения о подготовленности месторождений (участков) для промышленного
освоения или опытно-промышленной эксплуатации, а также балансовой принадлежности
запасов и предлагаемые изменения;
7. Дискуссионным вопросом является оконтуривание месторождения, поэтому обязательно должны приводиться сведения о принятых государственной экспертизой границах и рекомендации по их изменению или сохранению.
8. В случаях, когда границы месторождения определены при государственной экспертизе запасов, обследование территории следует проводить в их пределах, а не ограничиваться ЗСО 2-го пояса, при этом должны фиксироваться все действующие и созданные
водозаборы, неликвидированные скважины, очаги загрязнения и т.д.
9. Следует иметь в виду, что отнесение к нераспределенному фонду месторождений только со степенью освоения менее 20% не всегда оправдано, так как даже при большей освоенности может быть целесообразно снятие с баланса части запасов вследствие
необратимо изменившихся природно-техногенных условий.
139
10. Для изменения категорий запасов основанием является степень изученности их,
включая изученность качества воды по всем современными нормируемым показателям
для нее, а не степень соответствия его этим нормам. Исключение запасов категории С2
только при недостаточной изученности качества нецелесообразно, поскольку сама категория предполагает более низкую изученность.
11. При оценке изменений водохозяйственной обстановки необходимо учитывать
наличие любых водозаборных сооружений, водопонизительных систем, используемых для
осушения месторождений полезных ископаемых и подземных сооружений, не связанных
с добычей полезных ископаемых.
12. При наличии месторождений, использование которых нецелесообразно по экономическим причинам (удаленность, дороговизна строительства или эксплуатации водозабора или водоподготовки), для снятия с учета и баланса необходимо письмо администрации субъекта РФ, которая обосновывает свое решение и согласовывает его с органами
недропользования.
При возникновении в процессе работы серьезных расхождений с Регламентом
необходимо заблаговременно ставить вопрос перед «Роснедра» о дополнениях или уточнениях его положений [Лукьянчиков В.М., Плотникова Р.И. Некоторые методические вопросы проведения работ по оценке состояния месторождений питьевых и технических
подземных вод в нераспределенном фонде недр //Разведка и охрана недр. -2010. -№7, с. 1213.].
Питьевые подземные воды – это новое понятие, определяющее питьевую и пищевую безопасность потребительских свойств воды. В.В. Куренным и С.Л. Шварцевым
проведен анализ основных положений и методики оценки качества питьевых подземных
вод.
Согласно современным нормам технического регулирования, под питьевой водой
следует понимать «воду, по качеству в естественном состоянии или после подготовки отвечающую гигиеническим нормативам и предназначенную для удовлетворения питьевых
и бытовых потребностей человека либо для производства продукции, потребляемой человеком». Очень важным в приведенном определении является отсутствие нормируемого
количественного показателя общей минерализации питьевой воды. Тем самым допускается свобода в ограничениях, которая действительно необходима в такой сложной гигиенической проблеме как оценка воды питьевого качества.
В СанПиНе под пресными питьевыми водами понимаются воды с общей минерализацией до 1 г/л. Но не все пресные воды могут быть питьевыми. Например, болотные
воды, которые широко распространены на Земле, отличаются низкой минерализацией, часто < 0,1 г/л, но содержат много органических соединений разного состава, не удовлетворяют по органолептическим свойствам и т.д. Снеговую воду и атмосферные осадки также
не рекомендуется использовать в питьевых целях, т.к. они содержат слишком мало солей.
Воды верховодки обычно тоже пресные в условиях гумидного климата. Но они не пригодны для питья, т.к. часто загрязнены. В районах рудных месторождений пресные воды
часто содержат высо