Новое в геологии и геофизике Арктики, Антарктики и Мирового
реклама
Министерство Природных Ресурсов и Экологии РФ Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана им. академика И. С. Грамберга Совет молодых ученых и специалистов при ФГУП «ВНИИОкеангеология им. И. С. Грамберга» Материалы III всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Новое в геологии и геофизике Арктики, Антарктики и Мирового океана» посвящённой 100-летию со дня рождения Р. М. Деменицкой Санкт-Петербург, 5-6 апреля 2012 г. Санкт-Петербург, ФГУП «ВНИИОкеангеология им. И. С. Грамберга» 2012 Ссылка на издание: Материалы III всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Новое в геологии и геофизике Арктики, Антарктики и Мирового океана» посвящённой 100летию со дня рождения Р. М. Деменицкой / Ответственные редакторы: А.А. Черных, А.Г. Редько, Е.А. Логвина, А.А. Крылов. СПб, ФГУП «ВНИИОкеангеология им. И. С. Грамберга». 2012. 65 с. В настоящем издании представлены тезисы докладов участников III всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Новое в геологии и геофизике Арктики, Антарктики и Мирового океана», посвящённой 100-летию со дня рождения Р. М. Деменицкой, прошедшей 5-6 апреля 2012 года во ФГУП «ВНИИОкеангеология им. И. С. Грамберга», г. Санкт-Петербург. Ответственные редакторы: к.г.-м.н. А. А. Черных А. Г. Редько к.г.-м.н. Е. А. Логвина к.г.-м.н. А. А. Крылов © ФГУП «ВНИИОкеангеология им. И. С. Грамберга», 2012 2 Научный комитет конференции В. Д. Каминский – д.г.-м.н., директор, председатель научного комитета А. Н. Смирнов – д.г.-м.н., зам. директора, зам. пред. научного комитета Г. А. Черкашев – д.г.-м.н., проф., зам. директора, зам. пред. научного комитета О. И. Супруненко – д.г.-м.н., проф., зам. директора, зав. отделом Г. П. Аветисов – д.г.-м.н., гл.н.с. С. В. Аплонов – д.г.-м.н., проф., декан геологического ф-та СПбГУ В. Ю. Глебовский – к.г.-м.н., зав. отделом В. Л. Иванов – д.г.-м.н., гл.н.с. С. А. Козлов – д.г.-м.н., уч. скретарь Т. В. Матвеева – к.г.-м.н., зав. лаб. В. И. Петрова – д.г.-м.н., зав. лаб. А. Л. Пискарев – д.г.-м.н., гл.н.с. Организационный комитет конференции А. А. Черных – к.г.-м.н., зав. сек., председатель организационного комитета Е. А. Логвина – к.г.-м.н., с.н.с., зам. председателя организационного комитета А. Г. Редько – вед. инж., ответственный секретарь организационного комитета А. А. Крылов – к.г.-м.н., с.н.с. 3 ПРОГРАММА III ВСЕРОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ И СПЕЦИАЛИСТОВ «Новое в геологии и геофизике Арктики, Антарктики и Мирового океана» Зал ученого совета ФГУП «ВНИИОкеангеология им. И. С. Грамберга» 5 апреля 2012 г. Четверг 9.30-10.00 Прибытие и регистрация участников конференции в Актовом зале «ВНИИОкеангеология им. И.С. Грамберга», Английский пр. д. 1, 2 этаж 10.00-10.15 Иванов В. Л. Приветственное слово 10.15-10.30 – Пленарное сообщение Глебовский В. Ю. Основные вехи жизненного пути Р. М. Деменицкой 10.30-10.45 – Пленарное сообщение Аплонов С. В. Мой учитель – Раиса Михайловна Деменицкая Геодинамика, стратиграфия, региональная и инженерная геология Председатель: Аплонов С. В. 10.50-11.10 Железнов А. М. (СПбГУ) Положение внутренних океанических комплексов в рифтовой долине в пределах изученного сегмента Срединно-Атлантического хребта 11.10-11.30 Черных А. А. (ВНИИОкеангеология им. И. С. Грамберга) Генезис ВосточноБаренцевского мегапрогиба Перерыв 11.30 – 11.45 Председатель: Глебовский В. Ю. 11.45-12.05 Васильев М. А., Васильева И. С. (ФГУП «ВСЕГЕИ») Построение структурных карт по горизонтам мелового сейсмостратиграфического комплекса, выделенных в пределах юга российской части Баренцева моря 12.05-12.25 Глинская Н. В. (ВНИИОкеангеология им. И. С. Грамберга) Результаты геофизических исследований геодинамики на суше и на акватории на примере съемки 2011 года в Сосновоборском регионе Обед 12.25 – 13.25 Председатель: Козлов С. А. 13.25-13.45 Толстов А. В., Граханов О. С. (НИГП АК АЛРОСА (ОАО) Особенности геологического строения и разведки погребенных россыпей алмазов в западной Якутии (доклад не состоялся) 13.45-14.05 Новихина Е. С., Гусев Е. А. (ВНИИОкеангеология им. И. С. Грамберга) Микрофаунистическая характеристика четвертичных осадков поднятия Менделеева 14.05-14.25 Бабкина А. Е. (СПбГУ) Результат исследований инженерно-геологических особенностей слабых грунтов побережья Баренцева моря в районе губы Завалишина 4 Перерыв 14.25 – 14.40 Гидротермальные процессы, газовые гидраты 14.40 – 15.10 – Пленарный доклад Черкашёв Г. А. Актуальные проблемы изучения океанского гидротермального рудообразования Председатель: Черкашёв Г. А. 15.10-15.30 Моргунова И. П., Петрова В. И., Литвиненко И. В., Черкашев Г. А. (ВНИИОкеангеология им. И. С. Грамберга) Особенности трансформации органического вещества донных отложений под действием гидротермальных условий среды 15.30-15.50 Фирстова А. В. (ВНИИОкеангеология им. И. С. Грамберга) Минеральные типы сульфидных руд на примере рудного поля "Семенов-2" Срединно-Атлантического хребта Перерыв 15.50 – 16.05 16.05-16.35 – Пленарный доклад Матвеева Т. В. Природные газовые гидраты: образование, практическое значение методы исследования, Председатель: Матвеева Т. В. 16.35-16.55 Портнова Д. Д. (СПбГУ, ВНИИОкеангеология им. И. С. Грамберга). База данных ГИС «Гидраты газа в недрах Мирового океана» 16.55-17.15 Логвина Е. А., Крылов А. А., Талденкова Е. Е., Блинова В. Н. (ВНИИОкеангеология им. И. С. Грамберга) Типоморфизм аутигенных карбонатов моря Лаптевых 17.15-17.45 - обсуждение докладов 6 апреля 2012 г. Пятница Геофизические методы исследования Председатель: Аветисов Г. П. 10.00-10.20 Смирнов О. Е. (СПГГУ) Результаты качественной интерпретации сейсмических материалов экспедиции Шельф-2011 в котловине Подводников совместно с данными грави- и магниторазведки 10.20-10.40 Конечная Я. В., Антоновская Г. Н., Морозов А. Н. (Геофизическая Служба РАН, Институт экологических проблем Севера УрО РАН) Вклад Архангельской сети в изучение современной сейсмичности Арктики 10.40-11.00 Немлий А. А. (ВНИИОкеангеология им. И. С. Грамберга) Исследование акустических предвестников землетрясения Перерыв 11.00 – 11.15 Председатель: Пискарёв А. Л. 11.15-11.35 Глинская Н. В. (ВНИИОкеангеология им. И. С. Грамберга) Использование метода тренд-анализа при интерпретации данных аэромагнитной съемки на примере Арктика-2007 5 11.35-11.55 – Мищенко О. Н. (ВНИИОкеангеология им. И. С. Грамберга) Картирование глубокозалегающих локальных неоднородностей на акватории по результатам тренд-анализа магнитного поля Земли 11.55-12.15 – Бурдакова Е. В. (ВНИИОкеангеология им. И. С. Грамберга) Оценка возможности применения способа обнаружения пустот на археологических объектах Обед 12.15 – 13.15 Геология и геохимия углеводородов 13.15-13.45 – Пленарный доклад Супруненко О. И. Современное состояние и перспективы освоения нефтегазовых ресурсов континентального шельфа РФ Председатель: Супруненко О. И. 13.45-14.05 – Ким Н. С. Конторович А. Э. (Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН) Геохимические предпосылки нефтегазоносности мезозойских отложений западной части Енисей-Хатангского регионального прогиба 14.05-14.25 – Половков В. В. (СПбГУ, ФГУНПП “Севморгео”) Получение новых данных о нефтегазоносности и глубинном строении Восточно-Сибирского моря с помощью совместного использования отраженных и преломленных волн (на примере опорного профиля 5-АР) 14.25-14.45 - Ткаченко М. А. (ВНИИОкеангеология им. И.С. Грамберга) Количественная оценка ресурсов нефти, газа и конденсата как инструмент для обоснования перспектив нефтегазоносности юрско-неокомского нефтегазоносного комплекса (НГК) ВосточноБаренцевского мегапрогиба Перерыв 14.45 – 15.00 15.00-15.30 – Пленарный доклад Петрова В. И. Органическая геохимия как инструмент познания геосферы Председатель: Петрова В. И. 15.30-15.50 Литвиненко И. В., Петрова В. И., Батова Г. И., Куршева А. В. (ВНИИОкеангеология им. И. С. Грамберга) Особенности распределения полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в донных осадках моря Лаптевых и ВосточноСибирского 15.50-16.10 Семенов П. Б., Крылов А. А., Логвина Е. А., Портнова Д. Д. (ВНИИОкеангеология им. И. С. Грамберга) Метан и тяжёлые газообразные углеводороды в донных отложениях Карского моря (результаты 59-го рейса НИС «Мстислав Келдыш») 16.10-16.30 – обсуждение докладов Перерыв 16.30 – 16.45 16.45-17.00 Подведение итогов конференции. Награждение. 17.30 Банкет для участников конференции 6 СОДЕРЖАНИЕ Железнов А. М. Положение внутренних океанических комплексов в рифтовой долине в пределах изученного сегмента Срединно-Атлантического хребта .......................... 10 Черных А. А. Генезис Восточно-Баренцевского мегапрогиба ................................................. 13 Васильев М. А., Васильева И. С. Построение структурных карт по горизонтам мелового сейсмостратиграфического комплекса, выделенных в пределах юга российской части Баренцева моря................................................................................................ 16 Глинская Н. В. Результаты геофизических исследований геодинамики на суше и на акватории на примере съемки 2011 года в Сосновоборском регионе ...................................... 18 Новихина Е. С., Гусев Е. А. Микрофаунистическая характеристика четвертичных осадков поднятия Менделеева ...................................................................................................... 20 Бабкина А. Е. Результат исследований инженерно-геологических особенностей слабых грунтов побережья Баренцева моря в районе губы Завалишина ................................ 22 Моргунова И. П., Петрова В. И., Литвиненко И. В., Черкашев Г. А. Особенности трансформации органического вещества донных отложений под действием гидротермальных условий среды ................................................................................................. 26 Фирстова А. В. Минеральные типы сульфидных руд на примере рудного поля «Семенов – 2» Срединно-Атлантического хребта ...................................................................... 29 Портнова Д. Д. База данных ГИС «Гидраты газа в недрах Мирового Океана» ..................... 31 Логвина Е. А., Крылов А. А., Талденкова Е. Е., Блинова В. Н. Типоморфизм аутигенных карбонатов моря Лаптевых ...................................................................................... 33 Смирнов О. Е. Результаты качественной интерпретации сейсмических материалов экспедиции Шельф-2011 в котловине Подводников совместно с данными грави- и магниторазведки............................................................................................................................. 36 Конечная Я. В., Антоновская Г. Н., Морозов А. Н. Вклад Архангельской сети в изучение современной сейсмичности Арктики .......................................................................... 38 Немлий А. А. Исследование акустических предвестников землетрясений ............................ 40 Глинская Н. В. Использование тренд-анализа при интерпретации данных аэромагнитной съемки на примере «Арктика-2007».................................................................. 43 Мищенко О. Н. Картирование глубокозалегающих локальных неоднородностей на акваториях по результатам тренд-анализа магнитного поля Земли ......................................... 45 Бурдакова Е. В. Оценка возможности применения способа обнаружения пустот на археологических объектах ............................................................................................................ 47 Ким Н. С. Конторович А. Э. Геохимические предпосылки нефтегазоносности мезозойских отложений западной части Енисей-Хатангского регионального прогиба......... 50 Половков В. В. Получение новых данных о нефтегазоносности и глубинном строении Восточно-Сибирского моря с помощью совместного использования отраженных и преломленных волн (на примере опорного профиля 5-АР) ............................ 52 7 Ткаченко М. А. Количественная оценка ресурсов нефти, газа и конденсата как инструмент для обоснования перспектив нефтегазоносности юрско-неокомского нефтегазоносного комплекса (НГК) Восточно-Баренцевского мегапрогиба .......................... 54 Литвиненко И. В., Петрова В. И., Батова Г. И., Куршева А. В. Особенности распределения полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в донных осадках моря Лаптевых и Восточно-Сибирского ....................................................................... 56 Семенов П. Б., Крылов А. А., Логвина Е. А., Портнова Д. Д. Метан и тяжелые газообразные углеводороды в донных отложениях Карского моря (результаты 59-го рейса НИС «Мстислав Келдыш»)................................................................................................. 60 8 Геодинамика, стратиграфия, региональная и инженерная геология 9 Положение внутренних океанических комплексов в рифтовой долине в пределах изученного сегмента Срединно-Атлантического хребта Железнов А. М. Факультет географии и геоэкологии СПбГУ [email protected] Начиная с момента открытия первых «чёрных курильщиков» в Атлантике в июле 1985 г. перед учёными всего мира встала проблема детального изучения осевой зоны СрединноАтлантического хребта (САХ), в пределах которых содержатся огромные запасы Сu, Zn, Pb, Ag, Au и других металлов. Район между разломами Марафон и Зеленого Мыса является наиболее изученным в геологическом отношении сегментом в пределах осевой части САХ, во многом, благодаря целому ряду российских экспедиций (в первую очередь, рейсов НИС «Профессор Логачёв» (ПМГРЭ, Санкт-Петербург)). В ходе многочисленных полевых, камеральных и лабораторных исследований коллективами отечественных исследователей неоднократно составлялись карты, схемы и описания рельефа на данный район (или его части), однако их разрозненность не позволяла дать морфотектоническую интерпретацию полученных данных. На представленной картосхеме (рис. 1) изученного сегмента САХ на основе батиметрических (Южморгеология, Геленджик) и геологических (ПМГРЭ и ВНИИОкеангеология, Санкт-Петербург) данных показаны крупнейшие комплексы форм рельефа, отражающие основные морфоструктуры, так как для них возможно дать общую геодинамическую и инженерно-геологическую интерпретацию. Цель составления данной картосхемы — на основе анализа имеющегося материала установить особенности распространения комплексов форм рельефа, к которым приурочены гидротермальные системы изученного сегмента осевой зоны Срединно-Атлантического хребта, а также общие закономерности и хронологию формирования данных комплексов. При построении картосхемы учитывался имеющийся опыт тектонического и геоморфологического картографирования, особое внимание уделено разработке легенды (рис. 2). На картосхеме в масштабе 1 : 200 000 нашли отражения лишь крупнейшие комплексы форм рельефа подводной поверхности осевой зоны САХ, основное внимание было обращено на районирование области исследования. Использованная батиметрическая основа карты построена в вычислительном центре НИС «Профессор Логачёв» (В.Б. Малин и др., ПМГРЭ, Санкт-Петербург) на основе данных промера многолучевым эхолотом НИС «Геленджик» (Южморгеология, Геленджик). В осевой зоне вплоть до разлома Марафон «внутренние стенки» рифтовых гор осложнены широкими террасоподобными ступенями, а также специфическими комплексами форм рельефа, получившими название внутренних океанических комплексов (ВОК, подобный перевод термина “oceanic core complex” используется по [1]). На таких участках, хорошо заметных на батиметрических картах в виде своеобразных «гор», сторона обращённая к оси хребта (или трансформного разлома) выположена и отличается специфичным бороздчатым микрорельефом. При этом по этому склону обнажаются более глубинные породы, чем в соседних районах, сформировавшихся в условиях симметричного растяжения рифта. Это позволяет предположить, что данный склон является поверхностью срыва, создаётся эффект «тектонического окна», условия формирования которого отличаются от общепринятой модели симметричного спрединга. На предложенной карте показано 9 ВОК, которые разделены на 3 возрастные категории согласно стадиям их морфологической расчленённости и положению относительно оси спрединга. Среди пририфтовых ВОК западного фланга на двух из них обнаружены и закартированы (в рейсах НИС «Профессор Логачёв» — В.Е. Бельтенёв и др., ПМГРЭ, [2]) рудопроявления ГПС: рудный узел «Ашадзе» (2003–2005 гг., 12º 58´ с.ш.) и рудный узел «Семёнов» (2007 г., 13º 31´ с.ш.). 10 Для каждого рудопроявления в лаборатории «Геоморфологических и палеогео-графических исследований полярных регионов и Мирового океана» проведено определение возраста полученных образцов ГПС методом 230 Th/U-датирования (пределы датирования — 300-350 тысяч лет) для моделирования формирования гидротермальных отложений и последующей оценки их запасов. Особое внимание в настоящее время приковано к ВОК 13º 19´ с.ш., на котором в 2007 году были подняты образцы сульфидов британскими исследователями [3], а в 2011 году было выявлено рудопроявление «Ириновское» [В.Е. Бельтенёв и др., 2011 г., в печати]. Подробные геолого-геоморфологические работы и датирование образцов ГПС данного ВОК могут пролить свет на определение морфотектонической эволюции всех ВОК Атлантики в целом. В настоящее время существуют версии, как его более молодого возраста относительно ВОК рудных узлов «Ашадзе» и «Семёнов» [3], так и более древнего [4] в зависимости от трактовки авторами моделей понятия ВОК и интерпретации морфотектонической картины дна осевой зоны САХ. Необходимо уделять большое внимание влиянию вторичных тектонических процессов и линеаментной структуры сегментов САХ на формирование конкретных ВОК. Так, рудный узел «Семёнов» находится в пределах крупной субширотной зоны тектонической раздробленности, ограниченной крупными разломами. Именно пересечение данной зоны с тектонической субмеридиональной ступенью привело к активной трещиноватости и развитию крупного рудного узла именно на данном ВОК. Рис.1. Картосхема геоморфологической и морфоструктурной приуроченности ГПС 11 Рис. 2. Легенда к картосхеме геоморфологической и морфоструктурной приуроченности ГПС (Рис. 1). Использование датировок возрастов образцов ГПС при их строгой привязке к геоморфологическому положению и геологическому обрамлению позволяет оценивать запасы конкретного рудопроявления и моделировать эволюцию гидротермальных деятельности в конкретном районе осевой зоны САХ. Благодаря точному определению возраста при 230Th/U-датировании можно говорить о закономерностях расположения гидротермальных проявлений на поверхности дна вблизи оси САХ. Это подтверждает важность изучения районов нетрансформных смещений рифтовой долины и позволяет строить обобщённые геодинамические модели для подобных структур даже без подробных сейсмических исследований и дорогостоящего бурения. Список литературы 1. Силантьев С.А., Аранович Л.Я., Бортников Н.С. Океанические плагиограниты: результат взаимодействия магматической и гидротермальной систем в медленноспрединговых срединно-океанических хребтах. // Петрология. 2010, Т.18, № 4. С.387401. 2. Бельтенев В.Е. и др. Отчёт по объекту «Геолого-геофизические исследования с целью выделения участков, перспективных на ГПС, в осевой зоне САХ (в пределах 11°-12°30´ с.ш.) и поисковые работы на участке 13° 31´ с.ш.» // Фонды ФГУНПП «ПМГРЭ», г. Ломоносов. 2010. 3 книги. 3. MacLeod C. J. et al. Life cycle of oceanic core complexes, Earth and Planetary Science Letters. 2009. V. 287. P. 333-344. 4. Schouten H., Smith D.K., Cann J.R. and Escarti, J. Tectonic vs magmatic extension in the presence of core complexes at slow spreading ridges from a visualization of faulted seafloor topography. Geology, 2010. V. 38. P. 615-618. 12 Генезис Восточно-Баренцевского мегапрогиба Черных А. А. ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана имени академика И.С. Грамберга»,Санкт-Петербург, Россия [email protected] В ходе настоящего исследования было подтверждено наличие линейных магнитных аномалий (ЛМА) [1] в магнитном поле Северо- и Южно-Баренцевской впадин ВосточноБаренцевского мегапрогиба (ВБМ). Наиболее уверенно они прослежены в северной половине Южно-Баренцевской впадины, где предположена их симметрия относительно осевой аномалии. В результате интерпретации данных потенциальных полей оконтурена зона распространения ЛМА (рис. 1). На севере предполагается ее продолжение в северовосточном направлении через восточную часть архипелага Земля Франца-Иосифа вплоть до бровки шельфа. В потенциальных полях не обнаружено свидетельств распространения этой зоны из Северо-Баренцевской впадины во впадину Святой Анны. На юге предполагается срезание зоны ЛМА близ границы Русской и Баренцевской плит. Вывод о спрединговой природе ЛМА подтвержден результатами палинспастической реконструкции. В результате закрытия предполагаемого в основании мегапрогиба ВосточноБаренцевского палеоокеана установлено исходное единство блоков древнего (байкальского) фундамента, в настоящее время находящихся по разные стороны от мегапрогиба (рис. 2). Симметрия ЛМА в Южно-Баренцевской впадине наряду с симметричным поперечным строением ВБМ, подъем раздела Мохоровичича и утонение консолидированной коры в мегапрогибе до 5-6 км по данным глубинных сейсмических разрезов [2] – эти аргументы позволили отнести Восточно-Баренцевский палеоокеан к классу «несостоявшихся», а точнее «прерванных» океанов (aborted ocean) [1]. Он был сформирован в результате Условные обозначения: 1- предполагаемые границы блоков, шовные зоны разного типа: а – надвигового, б – сдвигового; 2 - границы зоны ЛМА: а – уверенные, б – предполагаемые; 3 – ЛМА. Цифры на схеме – крупные блоки земной коры: 1 - Баренцевская плита, 2 –Евразийский бассейн, 3 – зона ЛМА и кора предполагаемого Восточно-Баренцевского палеоокеана, 4 - Северо-Карская микроплита, 5 – АдмиралтейскоПредновоземельский блок, 6 - Пай-Хой-Новоземельская складчатая система, 7 - Тимано-Печорская плита, 8 – Русская плита. Сокращения: АГ – Альбановско-Горбовский порог, САв – впадина Святой Анны; Фп – поднятие Федынского, ЦБп –Центрально-Баренцевское поднятие. Рис. 1. Положение зоны ЛМА в потенциальных полях Баренцевоморского региона (а – в поле локальных магнитных аномалий, б – в поле локальных гравитационных аномалий) и на схеме рельефа фундамента (в). 13 кратковременного, по геологическим меркам, спрединга, продолжавшегося, с учетом его максимальной ширины около 300 км, по-видимому, не более 15 млн. лет. Раскол континентальной коры в зоне рифтогенеза произошел на месте современного ВБМ, в составе Северо- и Южно-Баренцевской впадин, и, предположительно, на месте современной восточной части ЗФИ (рис. 2). Причиной наблюдаемой плохой сохранности ЛМА в магнитном поле ВМБ (за исключением северной части Южно-Баренцевской впадины) являются последствия тектономагматических активизаций, более поздних ко времени появления аномалий. Так, в северной и центральной частях Баренцевоморского региона, интенсивно проявилась наиболее молодая и хорошо изученная из них - позднекиммерийско-альпийская аномалия [3, 4]. Герцинские события, связанные с закрытием Уральского океана и формированием в регионе Пай-ХойНовоземельской складчатой системы, вызвали деформации в восточном борту мегапрогиба, что отчетливо устанавливаются на сейсмических разрезах [2, 7]. Юго-западную часть ЮжноБаренцевской впадины, где также не удается уверенно проследить ЛМА, по-видимому, в большей степени затронули каледонская и тиманская тектоно-магматические активизации. В финале исследования предложены два возможных варианта времени и обстановок раскрытия Восточно-Баренцевского палеоокеана. Первый вариант, предложенный автором ранее [6], допускает начало рифтинга континентальной литосферы на месте будущего палеоокеана не ранее начала кембрия, т.е. 540-530 млн.л.н. В таком случае, спрединг мог произойти в позднекембрийское-раннесилурийское время. Исходя из этого, наиболее вероятной геодинамической моделью появления палеоокеана является его раскрытие в обстановке задугового спрединга, связанного с завершающей стадией закрытия палеоокеана Япетус. Условные обозначения:1- области земной коры, исключенные при реконструкции; 2 - границы ВосточноБаренцевского палеоокеана: а – уверенные, б – предполагаемые; 3 – направления закрытия палеоокеана. Рис. 2. Палинспастические реконструкции: схема реконструкции (а); локальные магнитные аномалии (б), локальные аномалии поля силы тяжести (в), современный рельеф поверхности фундамента (г) блоков земной коры, совмещенных при закрытии предполагаемого палеоокеана. 14 Второй возможный вариант предполагает раскрытие Восточно-Баренцевского палеоокеана в докембрийское время, в интервале 580-540 млн.л.н. Для этого варианта наиболее правдоподобной геодинамической моделью представляется его раскрытие синхронно с началом раскрытия палеоокеана Япетус. Древняя океаническая кора в основании современного ВБМ может являться отмершей (неудавшейся) восточной (в современных координатах) ветвью палеоокеана Япетус. Аналогом такой геодинамической обстановки может служить первоначальное раскрытие Атлантического океана к западу от Гренландии и сохранение океанической коры в Лабрадорском море и Баффиновом заливе в настоящее время. Выбор в пользу одного из предложенных вариантов был осуществлен при привлечении геологических данных. Выполненный на данном этапе исследования их краткий обзор, включая доводы В. И. Устрицкого о допалеозойском возрасте океанического фундамента ВБМ [5], позволил автору склониться ко второму из предложенных вариантов. Заложенный на океаническом основании «прерванного», по-видимому, поздневендского Восточно-Баренцевского палеоокеана, одноименный мегапрогиб в дальнейшем подвергался неоднократным тектоно-магматическим активизациям. Однако именно океаническая природа литосферы в его основании предопределила его длительное устойчивое погружение в фанерозое. Список литературы 1. Аплонов В. С., Шмелев Г. Б., Краснов Д. К. Геодинамика Баренцево-Карского шельфа (по геофизическим данным) // Геотектоника, 1996, № 4, С. 58-76. 2. Коган Л.И., Маловицкий Я. П., Мурзин Р. Р. Глубинное строение ВосточноБаренцевской мегавпадины по данным широкоугольного сейсмического профилирования //Геотектоника, 2004, № 3, С.79-94. 3. Комарицкий В. М., Шипилов Э.В. Новые геологический данные о магматизме Баренцева моря // Доклады АН СССР. 1991. Т. 320. № 5. С.1203-1206. 4. Кораго Е. А., Говердовская Т. Г., Косько М. К., Евдокимов А. Н. Главные вехи становления и преобразования континентальной коры Российской Арктики в Неогее и их корреляция с главными эпохами рудогенеза / Ред. Иванов В. Л. 60 лет в Арктике, Антарктике и Мировом океане // СПб.: ВНИИОкеангеология. 2008. С. 44-62. 5. Устрицкий В. И. Возраст, тектоническая природа и основные черты палеозойской истории Восточно-Баренцевского мегапрогиба / Ред. Иванов В. Л. 60 лет в Арктике, Антарктике и Мировом океане // СПб.: ВНИИОкеангеология. 2008. С. 86-92. 6. Черных А. А. Новые данные о возрасте и происхождении Восточно-Баренцевского мегапрогиба // Тезисы 2-ой конференции молодых ученых и специалистов «Новое в геологии и геофизике Арктики, Антарктики и Мирового океана». СПб.: ВНИИОкеангеология, 2010. С. 55-56. http://vniio.ru/d/138199/d/youngsci2010vniio.pdf. 7. Ivanova N. M., Sakulina T.S., Belyaev I. V., Matveev Yu. I., Roslov Tu. V. Depth model of the Barents and Kara seas according to geophysical surveys results // Arctic Petroleum Geology. Geological Society, London, Memoirs. 35. P. 209–221. 15 Построение структурных карт по горизонтам мелового сейсмостратиграфического комплекса, выделенных в пределах юга российской части Баренцева моря Васильев М.А., Васильева И.С. ФГУП «ВСЕГЕИ» [email protected] Поиск и разведка морских месторождений нефти и газа в условиях Арктики требуют значительных инвестиций, поэтому существует проблема минимизации затрат на ГГР на каждой стадии их проведения. Для региона российской части акватории Баренцева моря опубликовано сравнительно немного работ, связанных с построением структурных карт горизонтов, использующихся при моделировании осадочных бассейнов и нефтегазовых систем, которое является очень информативным для оценки перспективности конкретной части разреза. В этой работе будет рассмотрена часть разреза, включающая меловые отложения. По горизонтам этой части были выполнены структурные построения. Меловой терригенный ССК. Подошвой комплекса является ОГ B(K1-J3), кровлей четвертичные отложения или дно моря. Внутри ССК прослежены ОГ Г, Г 1, Г2. Стратификация горизонтов проведена по результатам бурения на акватории Баренцева моря. В результате отражающий горизонт Г оказался на уровне раздела барремского и аптского ярусов. В Южно-Баренцевской впадине он нередко маркирует кровлю неокомского осадочного комплекса, обладающего признаками клиноформного строения. Для него характерно наличие элементов кровельного прилегания в кровле комплекса и наличие подошвенного налегания в подошве комплекса. Область развития клиноформ тяготеет к западному - юго-западному борту Южно-Баренцевской впадины. Она контролируется на юге – Мурманской и Куренцовской моноклиналями, на западе – сводом Федынского, на севере – Штокмановско-Лунинским порогом. Предполагаемая основная область поступления осадочного материала в период формирования клиноформ находилась в южной части арх. Новая Земля и на севере Урала. Поступление осадочного материала со стороны Кольского полуострова и свода Федынского, по всей видимости, в этот период имело второстепенное значение. На остальной части Восточно-Баренцевского трога явных клиноформ в неокомское время по настоящим сейсмическим материалам не наблюдается. Вышележащие меловые отложения характеризуются субпараллельными отражениями различной интенсивности, разделенные, по крайней мере на три толщи ОГ Г1, Г2. ОГ Г1 «привязан» нами к границе раздела аптского и альбского ярусов. Если следовать стратиграфическим разбивкам скважин ВНИИОкеангеология, то горизонт Г1 занимал бы в них положение на 50-150 м ниже этого раздела или на 25-50м выше. ОГ Г2 приурочен в скважинах приблизительно к средней части альба. Меловые толщи подверглись значительному размыву благодаря общему поднятию территории в верхнем мелу. Пластовые скорости для отложений нижнего мела изменяются в пределах 2308-2976 м/с и 1955-3059 м/с по данным скв. Арктическая и Штокмановская соответственно. В верхнемеловых отложениях пластовые скорости равны 2060 м/с (Арктическая). Структурные построения выполнялись по отражающим горизонтам внутри мелового разреза: Г2 (К1al), Г1 (К1al/a), Г (К1a/br) и на границе юра-мел: B (J3tt-K1b1), в программном интерпретационном пакете SMT Kingdom. В основу построений положена интерпретация каркаса сейсмических профилей МОВ ОГТ, подготовленная ФГУП ВСЕГЕИ в предыдущие годы, включающая сейсмические данные ОАО СМНГ 1984-1989 гг, ФГУНПП «ПМГРЭ» 1994 годы, ФГУНПП Севморгео (АР) 2002-2006 гг, ОАО МАГЭ 2006, 2008, 2011 гг. Интерпретация проводилась при контроле скважинными данными и данными геологии. Для построений использовались 8 композитных профилей: 1-AR_2, 2-AR_Barents, 3-AR Pechora, KS 0930-1030, KS 104-104a-104b-104c, KS 0819, KS 0808, KS 0813, KS 0824-0824a16 0824b-0824c. Материалы, предоставленные ФГУНПП Росгеолфонд ФГУП ВСЕГЕИ, включали временные разрезы, глубинные разрезы, разрезы средних скоростей для профилей серии KS и AR. При скоростном анализе использовались данные ОГТ по профилям, входящим в каркас и скоростные данные ВСП по серии скважин на акватории Баренцева и Печерского морей. Анализ скоростных зависимостей ОГТ по профилям раннего этапа изучения Баренцева моря (профили ОАО СМНГ 1984-1989 гг и ФГУНПП «ПМГРЭ» 1994 года) и сравнение их с характеристиками ОГТ современного этапа (профили ФГУНПП Севморгео 2002-2006 гг и ОАО МАГЭ и 2011 годов) показали значительные расхождения значений скоростей ОГТ на пересечениях профилей различных этапов работ. При пересчете структурных карт и разрезов в глубинные данные раннего этапа работ не учитывались. Проанализированы скоростные зависимости ВСП по скважинам, заимствованные из оригинальных отчетов и оцифрованные, а также скоростные зависимости ОГТ по профилям МАГЭ, предоставленные ОАО МАГЭ в виде скоростных SEG-Y файлов. Анализировались только те скважины, которые расположены на расстоянии, меньшем, чем 20 км от профиля, на него скважина сносилась по перпендикуляру. Отражающие горизонты коррелировались по волновым полям временных разрезов. После полной площадной корреляции и увязки, отражающие горизонты были пересчитаны в глубины с использованием сопоставленных значений скоростей ОГТ разрезов МАГЭ и ВСП по скважинам и наложены на волновое поле по композитным профилям в глубинах. Корректировка полученных разрезов производилась вручную. С целью интерполировать значения ОГТ по профилям современного этапа работ на всю изучаемую площадь была построена серия подготовительных карт по горизонтам по данным только 8 композитных профилей: структурные карты в Т0, с. и структурные карты в Н(TwoWay Distance Seismic), м. Параметры алгоритма картопостроения были следующие: Gridding algorithm: Gradient Projection, ячейка 1000 м, Midway Smoothness. Используя эти карты по формуле GV=2GH/GT, где GV –грид значений средних скоростей, GH - грид значений глубин распространения горизонта (структурная карта по горизонту), GT - грид значений времени (Two-Way Time) (структурная карта в T0), получены карты распределения средних скоростей для горизонтов. Далее по всем имеющимся данным строились временные гриды на расстоянии не превышающем 1000 от распространения горизонта в Т 0, с параметрами: Gridding algorithm: Flex Gridding, ячейка 1000 м, Midway Smoothness, Limit distance to control point: 1000 m., которые пересчитывались в глубинные гриды в H (Two-Way Distance Seismic), m. с использованием полученных ранее карт средних скоростей по формуле GH=GV*GT /2. Результат интерполировался на всю площадь по алгоритму Flex Gridding, ячейка 1000 м, Midway Smoothness, Limit distance to control point: 100000 m. Во избежание ошибок, связанных с интерполяцией структурные карты дополнительно корректировались с учетом границ распространения отражающих горизонтов. 17 Результаты геофизических исследований геодинамики на суше и на акватории на примере съемки 2011 года в Сосновоборском регионе Глинская Н.В. ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана имени академика И.С. Грамберга»,Санкт-Петербург, Россия [email protected], [email protected] Проводимая Минобрнауки России государственная стратегия снижения риска и уменьшения последствий чрезвычайных ситуаций предполагает оперативное решение задач комплексного мониторинга опасных геологических процессов. Одним из районов, где решение поставленной задачи наиболее актуально, является северо-запад России. Для достижения практического результата необходимо изучать характер строения верхней части разреза геологической среды для обнаружения «живущих» разломов и других опасных геологических процессов и принятия решения об установке единой прогностической системы для региона в целом. Требовалось найти новый подход к решению задач прогнозной сейсмологии и геоэкологии в транзитной зоне, в том числе в районах действующих и строящихся стратегически важных и экологически опасных объектов, хранилищах радиоактивных отходов, химических производств и других промышленных объектов, для которых слабые землетрясения, «живущие» разломы, оползни, провалы и другие геодинамические процессы представляют большую опасность. Исследование сейсмической активности земной коры в районах действующих и строящихся стратегически важных и экологически опасных объектов до недавнего времени относилось к малоисследованной области сейсмологии, так как слабые землетрясения, исходя из расчетной сейсмической устойчивости при строительстве зданий и сооружений таких объектов не принимались во внимание и считалось, что они не представляют значимой угрозы для безопасности их функционирования. В рамках реализации решения обозначенной выше задачи выполнялись научноисследовательские и экспериментальные работы на акватории и прибрежных территориях Финского залива в районе Копорской губы в период с 1998-2011 гг. В результате были разработаны методы мониторинга, прогноза и предупреждения образования экологически и геодинамически опасных зон на земной поверхности и в массиве горных пород, выбраны критерии технологических решений с целью снижения риска и уменьшения последствий природных и техногенных катастроф в системе «берег-море» Сосновоборского региона. Воздействие на верхнюю часть разреза (ВЧР) геодинамических и техногенных нагрузок приводит к разрушению скелета пород и перераспределению твердых частиц грунтов ВЧР. Разрушения наступают не только от силы воздействия, но и от длительности приложенных нагрузок. Предварительные исследования показали, что разжижение грунтов ВЧР, вызванное разрушением глинистого скелета, - приводит к подъему текучих песчано-глинистых отложений по нарушениям ВЧР. Подобные разрезы были обнаружены на объектах Ленинградской, Псковской, Архангельской и других областей. Поэтому при строительстве крупных промышленных и гражданских объектов необходимо предусматривать детальное исследование геодинамических характеристик среды на побережье и ближайшей зоне акватории с целью выделения, в первую очередь, «живущих» разломов. Результаты многолетних исследований подтвердили необходимость продолжать систематические наблюдения для обеспечения безопасности функционирования стратегически важных и экологически опасных объектов. Для этого требуется создать плотную сеть реперных пунктов на территории Сосновоборского региона. Выполнение таких систематизированных исследований позволит обнаружить наиболее активные места разжижения песчано-глинистых отложений, провалы и вспучивания и «живущие» разломы, которые могут привести к катастрофическим последствиям на Ленинградской АЭС. Сейсмоакустические исследования в транзитной зоне Копорской губы позволили выделить в верхней части разреза (ВЧР) характерные признаки тектонических нарушений и 18 других аномальных изменений ВЧР, обусловленных напряженным состоянием пород осадочного чехла. На рисунке 1 представлен пример выделения современных горизонтальных сжатий и растяжений и множественных вертикальных нарушений на акватории Копорской губы по результатам сейсмоакустической съемки 2011 года. Рис. 1. Множественные вертикальные нарушения в области преобладающих твердых пород, подверженных одновременным вертикальным и горизонтальным сжатиям-растяжениям (съемка ноябрь 2011 года). Представленные примеры свидетельствуют о наличии в разрезах осадочного чехла Копорской губы признаков современных «живущих» тектонических нарушений, некоторые из них, по-видимому, имеют заложение в фундаменте. 19 Микрофаунистическая характеристика четвертичных осадков поднятия Менделеева Новихина Е.С. 1, Гусев Е.А. 1,2 1 ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана имени академика И.С. Грамберга», Санкт-Петербург, Россия 2 Санкт-Петербургский Государственный Университет [email protected] В настоящее время проведен целый ряд работ по комплексному изучению донных осадков поднятия Менделеева с целью реконструкции скорости и условий осадконакопления, а также палеогеографической характеристики района. Существуют две возрастные модели стратиграфической привязки комплексов донных осадков, поднятых грунтовыми трубками в Северном Ледовитом океане: «древняя» [1, 2, 3 и др.] и «молодая» [4, 5, 6, 7, 8 и др.]. Первая основана на интерпретации вектора намагниченности осадков и нахождении определенных групп микрофауны, имеющих стратиграфическое значение (индекс-виды и комплексы). Вторая модель обоснована радиоуглеродными и аминокислотными датировками раковинок планктонных фораминифер, датировками оптико-стимулированной люминесценции зерен кварца и полевых шпатов, климато-стратиграфическими интерпретациями кривых изотопии кислорода (МИС-стадии), содержания в осадках материала ледового разноса, а также минералов Fe и Mn. При этом древние фораминиферы и диатомовые считаются переотложенными, а интервалы обратной намагниченности осадков соотносятся не с эпохой Матуяма, а с эпизодами эпохи Брюнес. Результаты детальных исследований кернов колонок по всей Арктике, проведенных в последние годы, привели большинство исследователей к признанию «молодой» модели. Задачей настоящей работы являлось получение новых данных о возрасте и условиях седиментации донных отложений Поднятия Менделеева и сопоставление их с имеющимися результатами изучения других колонок этого района. Материалом для исследования послужила колонка осадков AF-0731, поднятая в южной части Поднятия Менделеева, в ходе 26 рейса НЭС «Академик Федоров» в 2007 г, в которой был проведен фаунистический анализ бентосных и планктонных фораминифер. Колонка представлена переслаиванием слоев алевропелитов и пелитов серого и оливково-желтовато-коричневого цветов. В интервале 2,34-2,38 м залегает характерный светло-розовый прослой алеврита, содержащий крошку доломита. Коричневые слои принято связывать с периодами потепления, серые с периодами похолодания. Фораминиферы, бентосные и планктонные, реагируют на смены климатических эпох изменением видового разнообразия и количества раковин. Так в колонке выделяется пять максимумов содержания бентосных фораминифер, соответствующих первым пяти интервалам, коричневого цвета. Эти же интервалы характеризуются и максимальным содержанием планктонных фораминифер. Первый пик содержания раковин приходится на верхние 10 сантиметров керна, последний расположен на 2 метрах. Наибольшую долю в сообществе на протяжении всего разреза составляют типичные глубоководные виды - Oridorsalis tener (40-100%), Cibicidoides wuellerstorfi (до 50%), Eponides tumidulus (до 30%), сопутствующими видами являются представители сем. Miliolidae. Изменение содержание этих видов по колонке дает в основном палеогеографическую характеристику района. Для детального стратиграфического расчленения колонок и их взаимной корреляции применяются так называемые индекс-виды, чье распространение ограничено узкими стратиграфическими интервалами. Так для Арктического бассейна среди бентосных фораминифер показателем МИС 5,1 считается Bulimina aculeate [7, 9], Epistominella exigua – показателем МИС 5,5 [7], Pullenia bulloides – показателем МИС 7 [9]. Принято, что указанные маркирующие виды бентосных фораминифер могут быть широко использованы для корреляции разрезов по арктическому бассейну (между поднятием Менделеева, хребтом Ломоносова, хребтом Нордвинд) [7]. Однако в рассмотренной колонке наличие указанных индекс-видов выявлено не было, что 20 создает сложности для стратиграфической привязки пиков обилия фораминифер. При этом общая картина количественного распределения планктонных раковин фораминифер очень сходна с таковой из близко расположенной колонки HLY0503-8JPC [6], к сожалению, бентосные фораминиферы в этой колонке не изучались. Данные уран-ториевого метода, которыми мы располагаем, показывают, что возраст первых двух пиков обилия фауны колонки AF07-31(0-15 см и 37-53 см) соответствует стадиям МИС 1 и 5, соответственно [11], что укладывается в «древнюю» возрастную модель. Отсутствие в изученной колонке характерных индекс-видов фораминифер позволяет предположить, что корреляция разрезов имеет пространственные ограничения по своей применимости в Арктике. Список литературы 1. Clark D.L., Whitman R.R., Morgan K.A., Mackey S.D. Stratigraphy and glacial-marine sediments of the Amerasian Basin, Central Arctic Ocean // Geol. Soc. Am. Spec. Pap. 181, 1980. 57 pp. 2. Андреева И.А., Басов В.А., Куприянова Н.В., Шилов В.В. Возраст и условия формирования донных осадков в районе поднятия Менделеева (СЛО) // Материалы по фанерозою полярных областей и центральной части Северо-Атлантического хребта. Тр. ВНИИОкеангеология. Т. 211. СПб, 2007. С. 131-152. 3. Басов В.А., Куприянова Н.В. Стратиграфия и фации осадков по фораминиферам из грунтовых трубок экспедиции «Арктика-2007» (хребет Ломоносова) // Геологогеофизические характеристики литосферы Арктического региона. Вып. 7. Тр. ВНИИОкеангеология. 2010. Том 210. С. 71-81. 4. Jakobsson M., Løvlie R., Al-Hanbali H. et al. Mangnese and color cycles in Arctic Ocean constrain Pleistocene chronology // Geology. 2000. Vol. 28. Is. I. P. 23-26. 5. Jakobsson M., Backman J., Murray A., Løvlie R. Optically Stimulated Luminescence dating supports central Arctic Ocean cm-scale sedimentation rates // Geochemistry Geophysics Geosystems. 2003. Vol. 4. 1016, doi:10.1029/2002GC000423 6. Adler R.E., Polyak L, Ortiz J.D., Kaufman D.S., Channell J-E.T., Xuan Ch., Grottoli A.G., Sellén E., Crawford K.A. Sediment record from the western Arctic Ocean with an improved Late Quaternary age resolution: HOTRAX core HLY0503-8JPC, Mendeleev Ridge // Global and Planetary Change. 2009. Vol. 68. P. 18-29 7. Polyak L., Curry W.B., Darby D.A., Bischof J., Cronin T.M. Contrasting glacial/interglacial regimes in the western Arctic Ocean as exemplified by a sedimentary record from the Mendeleev Ridge // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2004. Vol. 203. P. 73-93. 8. Крылов А.А., Шилов В.В., Андреева И.А., Миролюбова Е.С. Стратиграфия и условия накопления верхнечетвертичных осадков северной части поднятия Менделеева (Амеразийский бассейн Северного Ледовитого океана) // Проблемы Арктики и Антарктики. 2011. № 2(88). С. 7-22. 9. Backman, J., Jakobsson, M., Lovlie, R., Polyak, L., Febo, L.A.. Is the central Arctic Ocean a sediment starved basin? // Quaternary Science Reviews 2004. Vol. 23, P. 1435-1454. 10. Гусев Е.А,. Максимов Ф.Е., Новихина Е.С., Кузнецов В.Ю., Левченко С.Б., Жеребцов И.Е., Баранова Н.Г. К вопросу о стратиграфии донных осадков поднятия Менделеева (Северный Ледовитый Океан) // Вестник СПбГУ. Геология и География (в печати). 21 Результат исследований инженерно-геологических особенностей слабых грунтов побережья Баренцева моря в районе губы Завалишина Бабкина А.Е. Санкт-Петербургский Государственный Университет [email protected] Начало разработки Штокмановского газоконденсатного месторождения привело к необходимости рассмотрения вопроса о проектировании комплекса сооружений по переработке и транспортировке газа в береговой зоне Баренцева моря. В настоящий момент обширные инженерно-изыскательские работы ведутся в районе поселка Териберка, в том числе и на заболоченном участке в районе губы Завалишина. В геологическом строении территории выделяются два структурных этажа: коренные породы архея (граниты Варзинского комплекса γL2v) и четвертичные отложения различного состава и генезиса [1]. Важной особенностью рассматриваемой территории является широкое развитие на пониженных участках морских отложений микулинского горизонта, значительная часть которых представляет собой слабые глинистые грунты. На основе литолого-стратиграфического расчленения толщи четвертичных отложений, изучения состава и физико-механических свойств грунтов в ходе полевых и лабораторных исследований, проводимых по российским и международным методикам [2], в пределах связной толщи выделено шесть инженерно-геологических элементов. Наиболее сложными с точки зрения их характеристики являются широко распространенные на площадке суглинки текучие и текучепластичные (ИГЭ12а и ИГЭ 12а-1). ИГЭ 12а – суглинки легкие пылеватые текучие и текучепластичные (по результатам испытаний 67 образцов показатель текучести (IL) составляет в среднем 1,1), тиксотропные, с прослоями и гнездами песков пылеватых и супесей, участками с гравием и галькой до 10%, с единичными валунами. В отдельных интервалах – с гнездами и тонкими прослоями органического материала, обломками раковин. Отложения ИГЭ 12а слаболитифицированы, обладают низкой плотностью (ρ=1,98 кг/см3), высокой влажностью и пористостью (We= 28,8%, e=0,787). По результатам одометрических испытаний модуль общей деформации суглинков ИГЭ 12а можно принять равным 6 МПа. По лабораторным данным было проведено разделение ИГЭ 12а на две разности. Для первой разности угол внутреннего трения составляет 6˚ и 19˚ (по результатам сдвиговых и трехосных НН испытаний, соответственно), сцепление – для обоих типов испытаний – 8 кПа. Для второй разности угол внутреннего трения составляет 4˚ и 17˚ (по результатам сдвиговых и трехосных испытаний, соответственно), сцепление, соответственно 15 и 27 кПа, что характеризует эту разность как более прочную. Однако, невзирая на различия механических характеристик рассмотренных выше разностей, разбить ИГЭ 12а на два отдельных элемента не представляется возможным, ввиду отсутствия четкой корреляции между результатами исследований физических и механических свойств, а также их небольшой мощности и частого чередования в разрезе. Скорее всего, наличие этих двух разностей является условным и вызвано значительной литологической неоднородностью и слоистостью толщи. ИГЭ 12а-1 – суглинки и глины текучие (илы). Суглинки преимущественно тяжелые, серого цвета, с прослоями легких глин, с гнездами и прослоями песков различной крупности и супесей, с гнездами и прослоями органического материала, местами – с редкими гравием и галькой. По результатам лабораторных исследований десяти образцов естественная влажность грунта (We) составляет 44,5%, показатель текучести (IL) – 1,78, коэффициент пористости (e) – 1,187, а плотность (ρ) – 1,78 кг/см3. По данным компрессионных испытаний модуль деформации составляет 0,9-1,8 МПа. По данным сдвиговых испытаний сцепление составляет 5 кПа, угол внутреннего трения – 2,3º, а по данным консолидированно-недренированных трехосных испытаний – 10 до 25 градусов и от 3 до 11 кПа. 22 Из всего вышесказанного видно, что результаты лабораторных определений механических свойств грунтов ИГЭ 12а и ИГЭ 12а-1отличаются достаточно высоким разбросом полученных характеристик. Также следует отметить, что пробоотбор и лабораторные исследования этих грунтов затруднены из-за их сильной чувствительности, неоднородности, значительного количества включений. В связи с этим встает вопрос об альтернативном подходе к методике их изучения. Одним из вариантов решения данной проблемы является повышение роли исследований грунтов методами «in situ», в первую очередь методом статического зондирования с замером порового давления (РСРТ) и интерпретации его результатов с помощью комплексной методики проф. Робертсона [4], широко применяемой в мировой практике [3]. В ходе изысканий в пределах долины губы Завалишина было проведено 50 испытаний РСРТ. По результатам статического зондирования лобовое сопротивление суглинков ИГЭ 12а составляет от 1 до 0,1 МПа, боковое сопротивление 5-50 кПа. Сопротивление суглинков ИГЭ 12-1 статическому зондированию очень мало. Лобовое сопротивление не превосходит 0,2 МПа, а боковое трение не более 20 кПа. На рисунке 1 приводится пример интерпретации данных статического зондирования для одной из точек, где рассматриваемые нами грунты залегают в интервале 0,8-2,5 м. По данным зонирования в этой точке удалось не только оценить физико-механические свойства грунтов, такие как плотность сложения, сцепление, угол внутреннего трения, модуль деформации, но и проследить динамику изменения свойств грунта по глубине в пределах одного ИГЭ. Так, по данным статического зондирования модуль деформации суглинков ИГЭ 12а составил 6 МПа, для илов ИГЭ 12а-1 значение модуля деформации составило 1 МПа. Кроме того, регистрация динамического порового давления и проведение тестов рассеивания позволило оценить коэффициенты фильтрации в глинистых грунтах. Комплексное рассмотрение данных бурения, лабораторных исследований и результатов интерпретации данных статического зондирования показало высокую сходимость полученных результатов. Причем данные, полученные в ходе испытаний статическим зондированием, позволили более полно охарактеризовать профиль изучаемых точек, как с точки зрения литологии, так и с точки зрения оценки физико-механических свойств грунтов, с учетом их значительной неоднородности. Список литературы 1. Государственная геологическая карта Российской федерации. Масштаб 1:1000000 (новая серия). Лист R-(35)-37 – Мурманск. Пояснительная записка. СПб.: Издательство ВСЕГЕИ, 2000. 2. Болдырев Г. Г. Методы определения механических свойств грунтов. Состояние вопроса. Пенза: ПГУАС, 2008. 696 с. 3. Захаров М. С. Проблемы инновационного развития статического зондирования. СПб.: ЦГЭИ, 2010. 63 с. 4. Lunne T., Robertson P. K. & Powell J. J. MCone. Penetration Testing in Geotechnical Practice. Blackie Academic & Professional, 1997. 352 pp. 23 Рис. 1. Результаты интерпретации данных статического зондирования в точке Z2 с учетом фактора нормализации (слева на право: графики изменения с глубиной нормализованных лобового сопротивления, коэффициента трения и коэффициента порового давления, типологического индекса Ic, SBTn, коэффициента фильтрации, модуля деформации, модуля сдвига, сопротивления сдвигу). 24 Гидротермальные процессы, газовые гидраты 25 Особенности трансформации органического вещества донных отложений под действием гидротермальных условий среды Моргунова И.П., Петрова В.И., Литвиненко И.В., Черкашев Г.А. ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана имени академика И.С. Грамберга», Санкт-Петербург, Россия [email protected] Эндогенная поставка вещества в океан в местах разгрузки флюидов, температура которых достигает 300°С и выше, приводит к образованию гидротермальных факелов и аномалий в водной толще, а также рудных построек, состоящих преимущественно из сульфидов цветных металлов и железа, скоплений сульфатов, силикатов и гидроокислов. Металлоносные и рудоносные осадки обнаруженные в большом количестве вблизи таких построек обогащены гидротермальным веществом, которое активно используется и трансформируется уникальными экстремофильными хемосинтезирующими сообществами, населяющими гидротермаль. Битумоид, экстрагируемый из таких донных отложений, представляет собой смесь химических соединений сложного генезиса, которая, как и любая другая химическая система стремится перейти в состояние равновесия, имеющее минимальное значение свободной энергии. При этом реальная энергия активации реакций распада органических соединений настолько высока, что при недостаточно высоких температурах они способны сохраняться в течение длительного геологического времени, если не будут разрушены микроорганизмами [1]. По мнению ряда исследователей [3, 4], процессы, происходящие на дне океана вблизи активных гидротермальных систем, могут приводить к новообразованию сложных молекул углеводородов из простых неорганических соединений, таких как СО, CO2, Н2 и Н2О при наличии характерных для таких сред минеральных катализаторов. В частности, существует мнение, что полиароматические углеводороды (ПАУ) могут образовываться за счёт процессов абиогенного термокаталитического синтеза или поликонденсации простых углеродистых веществ. В то же время существует представление об образовании ПАУ и их алкилгомологов путем окислительной ароматизации цикланов, содержащихся в нативной биоте [5]. Данная работа представляет собой продолжение эксперимента по изучению процессов трансформации рассеянного органического вещества (РОВ) в окислительных условиях среды, начатого нами в 2009 г. [2]. Были проанализированы образцы поверхностных донных отложений (5 станций), отобранные в ходе рейса 32 НИС «Профессор Логачёв» в 2009 году. Осадки сохранялись до момента камеральных исследований в стерильной таре при температуре -18°С. В целях эксперимента часть осадков не замораживали и доводили до воздушно-сухого состояния в кислородных условиях при 30–35°С. Стандартная аналитическая процедура включала в себя определение элементного состава отложений (Сорг, Скарб), группового и молекулярного состава растворимой части РОВ методами препаративной жидкостной хроматографии и ГХ-МС с применением системы Agilent Technologies GC System 6850/5973. Изученные образцы представлены металлоносными и рудоносными осадками, отобранными непосредственно из зон влияния гидротермального флюида. По своим геохимическим характеристикам и распределению биомаркеров эти отложения сильно отличаются от исследованных нами карбонатных пелагических осадков района, что обусловлено наличием автохтонных, преимущественно бактериальных источников ОВ и процессами его дальнейшего преобразования под влиянием специфических физикохимических условий среды рудного поля. Сравнительный анализ донных отложений прошедших заморозку и не подвергнутых низкотемпературному стрессу, сохранявшихся при естественной влажности, повышенной температуре и избытке кислорода, показал, что процессы трансформации РОВ в последних не были прерваны. Состав РОВ экспериментальных образцов кардинально меняется в сторону увеличения содержания в них полярных фракций, обогащённых 26 поликонденсированными, гетероциклическими соединениями. При этом в зависимости от свойств конкретного образца (исходного вещества, окислительно-восстановительного потенциала и микробиальной активности) наблюдается рост смолистой или асфальтеновой фракции, а в составе масел, количество которых преимущественно снижается за исключением образца 375, происходит перераспределение в соотношении метан-нафтеновой и ароматической составляющих в пользу последней (рис.1, а). Было обнаружено также, что количество битуминозных компонентов, варьирующее для разных станций (β=0.6÷1.4) находится в прямой зависимости от изменения содержания метан-нафтеновой фракции, в составе которой нарастают преимущественно низкомолекулярные н-алканы (С14÷С23), что может указывать на процессы окислительной термохимической деструкции. Характерное для всех проб увеличение соотношений изопреноидов к их насыщенным аналогам (Пристан/нС17 и Фитан/н-С18) свидетельствует о продолжающейся биодеградации ОВ, которая в замороженных осадках была остановлена (рис.1, б). Рис.1. Диаграммы распределения: (а) - группового состава хлороформенного битумоида (Ахл,%), (б) - содержания н-алканов в донных осадках (%)/ 27 Синхронное снижение во всех сухих осадках содержания алкилбензолов (m/z 91), окисляющихся раньше, чем изопреноиды, стераны и терпаны подтверждается в наибольшей степени в осадках станций 362, 373 и 374, в составе которых возрастает содержание диагенетически менее зрелых, бактериальных компонентов: снижается соотношение Ts/Tm для гопанов и возрастает С27/С29 αααR для стеранов. Значительные трансформации происходят в составе ароматической фракции углеводородов. Увеличение суммарного содержания ПАУ, происходящее преимущественно за счёт фенантрена (m/z 178), характерно только для осадков станции 368, что согласуется с ростом в них смолистых и асфальтеновых компонентов и одновременно со снижением содержания стеранов могут указывать на процессы полимеризации и конденсации [5]. Таким образом, однонаправленность наблюдаемых тенденций трансформации РОВ подтверждается генетической общностью их основных геохимических параметров, а отличия на уровне молекулярного состава определяются, по-видимому, различиями в литологоминералогическом составе пород и биологической специфичностью изученных образцов. Список литературы: 1. Банникова Л.А. Органическое вещество в гидротермальном рудообразовании. М.:Наука, 1990. 206 с. 2. Петрова В.И., Куршева А.В. О генезисе органического вещества донных отложений гидротермального поля Ашадзе-1 (13°с.ш., САХ) // ДАН. 2009. Т. 429. № 6. С. 802-805. 3. Foustoukos D. I. Hydrocarbons in Hydrothermal Vent Fluids: The Role of Chromium-Bearing Catalysts // Science. 2004. V.304. P. 1002-1005 4. McCollom M., Seewald J.S. Abiotic Synthesis of Organic Compounds in Deep-Sea Hydrothermal Environments // Chemical Reviews. 2007. Vol. 107, No. 2 P. 382-401. 5. Simoneit B. R. T. A review of current applications of mass spectrometry for biomarker/molecular tracer elucidations // Spectrometry Reviews. 2005.V. 24. P. 719– 765. 28 Минеральные типы сульфидных руд на примере рудного поля «Семенов - 2» Срединно-Атлантического хребта Фирстова А.В., Бабаева С.Ф. ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана академика И.С. Грамберга», Санкт-Петербург, Россия [email protected] Обнаружение на океанском дне высокотемпературных гидротермальных источников и связанных с ними сульфидных залежей относится к крупнейшим открытиям последнего пятидесятилетия в науках об океанах. Значение, придаваемое в настоящее время Мировому океану как перспективному источнику минеральных ресурсов, стимулирует непосредственный практический интерес к залежам океанских гидротермальных руд, как к объектам потенциального промышленного освоения. Выявление и классификация минеральных типов руд в пределах рудных участков является актуальной задачей, позволяющей определить минеральные ассоциации и, в дальнейшем, выявить зональность рудных полей. Объект исследования – образцы из 32 рейса НИС «Профессор Логачев» с рудного узла «Семенов», в частности с рудного поля «Семенов-2». Поднятый материал представлен фрагментами труб и массивными сульфидными рудами, а также их опализированными разновидностями, рудными и нерудными брекчиями, прожилково-вкрапленным оруденением в породах и сульфидизированными опал-баритовыми образованиями, железо-кремнистыми корками, барита, арагонита, атакамита, а также ангидритовыми образованиями сульфидизированными и опализированными в разной степени [1]. Проведено макроскопическое и микроскопическое описание массивных сульфидных руд, определены их текстурно-структурные признаки, выполнены и проинтерпретированы данные микрозондового анализа. В массивных рудах выделены следующие минеральные типы: марказитовый и халькозиновый, халькопиритовый и халькопирит – сфалеритовый (Табл. 1). Таблица 1. Минеральные типы руд поля «Семенов-2». Типы рудных образований Массивные Минеральные типы Марказитовый Массивные Халькозиновый Массивные (трубы) Халькопиритовый Массивные (трубы) Халькопиритсфалеритовый Главные минералы, в % (второстепенные) Марказит- 90% (барит) Халькозин – 60-70% (джарлеит, дигенит) Халькопирит – 70% (борнит, втор.сульфиды Cu, пирит, пирротин) Халькопирит – 40% Сфалерит – 30-15% (втор.сульфиды Cu, борнит, марказит, галенит) Попутные компоненты - Геохимический тип Серноколчеданный Se, Au Медный Au, As, Co, Ni, Te, Se Pb, Se, Hg, As, Ag, Cd, Sb, Au Медный Медно-цинковый Марказитовый тип. Для марказита характерен стехиометричный состав и отсутствие каких-либо примесей. Халькозиновый тип. Вторичные сульфиды меди, в основном, представлены халькозином. По результатам микрозондового анализа в халькозине присутствует примесь железа (до 3,15 мас.%), а также Se, Au. Обнаружен нестехиометрический сульфид меди – джарлеит Cu1,96S. Халькопиритовый тип (обломки труб). Главным минералом в них является халькопирит. В халькопирите присутствуют примеси Au – 0,365, As – 0,123, Se – 0,289 29 (масс%). Второстепенные минералы – борнит, пирит, марказит, вторичные сульфиды меди (ковеллин, джарлеит, дигенит), пирротин и теллуриды серебра(?). В пирите обнаружены примеси Со - 0,136 , Ni – 0,234 (масс%). Халькопирит-сфалеритовый тип (обломки труб). Халькопирит представлен двумя генерациями (I и II). Цинк является изоморфной примесью в халькопирите (до 1 масс%). По халькопириту и сфалериту развиваются вторичные сульфиды меди – борнит, ковеллин, халькозин, джарлеит-Cu1,9S1,00, дигенит- Cu1,8S1,00. Сфалерит характеризуется высокими содержаниями Fe – до 14,7, Co – 0,64, Cd – 0,36, Au – 0-481, As – 0,406 (масс%). По результатам микрозондовых исследований в сфалерите диагностирован селенистый галенит: Pb – 80,60, S – 12,39, Se – 7,12 (масс%) и теннантит: Cu – 52,07, S – 27,87, As – 19,16 (масс%). На рудном поле «Семенов»-2 выделено 4 минеральных типа: марказитовый, халькозиновый, халькопиритовый и халькопирит-сфалеритовый. Анализ содержаний основных и попутных элементов показывает, что руды разных минеральных типов имеют выраженную медную, медно-цинковую и серноколчеданную специализации. Геохимические типы руд по содержанию главных катионов соответствуют минеральным типам: медный – халькопиритовому и халькозиновому; медно-цинковый – халькопирит-сфалеритовому; серноколчеданный - марказитовому. В медных рудах предпочтительнее накапливаются селен, теллур, висмут. В медноцинковых – золото, серебро, кадмий, ртуть, сурьма, свинец. Последовательность образования минералов в минеральных типах следующая: - в халькозиновом: халькопирит → халькозин + нестехиометрические сульфиды меди; - в халькопиритовом: пирротин → халькопирит → пирит→ борнит→ вторичные сульфиды меди; - в халькопирит-сфалеритовом: халькопирит (I) → халькопирит(II)+сфалерит→ марказит → борнит→ вторичные сульфиды меди. Таким образом, каждый из выделенных типов характеризуется собственными минеральными ассоциациями, особенностями их пространственного размещения, соотношением с вмещающими породами, специфическими структурами и текстурами. Список литературы 1. Отчет по объекту «Геолого-геофизические исследования с целью выделения участков, перспективных на ГПС, в осевой зоне САХ (в пределах 11°-12°30Ґ С.Ш.) и поисковые работы на участке 13° 31Ґ С. Ш.». Отв. исп. Бельтенёв В.Е. 2010. 240 с. 30 База данных ГИС «Гидраты газа в недрах Мирового Океана» Д.Д. Портнова1,2 2 1 Санкт-Петергбургский Государственный Университет ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана академика И.С. Грамберга», Санкт-Петербург, Россия [email protected] Интерес к субмаринным газовым гидратам определяется, прежде всего, тем, что их изучение вносит существенный вклад в решение таких фундаментальных проблем геологии как глобальные изменения климата, экологическая безопасность при проведении морских буровых работ и глобальный цикл углерода на Земле. Интересны природные гидраты так же и в качестве потенциального полезного ископаемого, разработка которого может начаться в ближайшем десятилетии. В последние годы изучению природных газовых гидратов стало придаваться весьма большое значение, особенно за рубежом. Субмаринные газовые гидраты рассматриваются как резерв углеводородного сырья третьего тысячелетия: в США, Китае, Японии, Южной Корее, Индии и ряде евпропейских стран действуют национальные программы, направленные на детальное изучение и выявление гидратоносных акваторий и разработку методов добычи газа из скоплений газовых гидратов. В связи с этим растет и количество публикаций по данной тематике. В результате этих исследований выявлено множество газогидратоносных объектов, изучены их характеристики; выявлены границы распространения благоприятных для гидратообразования акваторий. Количество обнаруженных скоплений газовых гидратов постоянно возрастает. Целью данной работы являлось создание базы данных установленных и предполагаемых по косвенным признакам скоплений газовых гидратов Мирового океана и систематизация опубликованных работ по данной тематике «Гидраты газа в недрах Мирового океана». Предполагалось, что база данных должна отвечать ряду нижеследующих требований: наглядность, интерактивность, возможность постоянного обновления, комплексность информации, простота в использовании. Поскольку геоинформационные системы позволяют описывать и хранить аттрибутивную информацию об объектах, представленных на карте, а также отвечают искомым требованиям, рабочей средой при создании базы данных была выбрана ГИС MapWindow [1]. Данная ГИС находится в свободном доступе, что обеспечивает возможность установки и использования разработанной нами базы данных на любом компьютере, подключённом к сети интернет. Основные функции MapWindow аналогичны программам ESRI ArcGis. Как и в любой ГИС, карты в MapWindow инерактивны и состоят из набора слоев. Слои данных легко редактируемы, имеют географическую проекцию, таблицы аттрибутивных данных. MapWindow также позволяет задавать и настраивать режимы отображения данных. При построении базы данных был использован встроенный плагин Launch Document, открывающий файлы по клику на выделенном объекте. База данных имеет трёхуровневую структуру: 1. Картографическая основа, в качестве которой используется карта мира. 2. Сводная и «именные» таблицы метаданных формата xls. Сводная таблица содержит общую информацию по объектам (номер объекта на карте, географические координаты, название района исследований, характер наблюдений (прямые или косвенные)). «Именные» таблицы соответствуют каждому скоплению гидратов, занесенному в базу данных, и содержат информацию о географическом расположении конкретного скопления газовых гидратов, глубины воды в районе скопления, ссылки на публикации, посвящённые данному объекту, ссылки на файлы, содержащие прямые данные. Все таблицы вызываются при помощи плагина Launch Document (Рис. 1). 3. Прямые данные представлены файлами в форматах doc, pdf, jpg, gif и пр., вызываемыми как из таблиц, так и напрямую из окна программы. Прямые данные представлены отчётами по морским научно-исследовательским рейсам, статьями в научных журналах, 31 посвящёнными конкретным скоплениям газовых гидратов, их характеристикам, фотографиями гидратоносных кернов, фрагментами сейсмо- и гидроакустических записей. Рис. 1. Вызов таблиц и публикаций с помощью плагина Launch Document. Каждый объект базы данных иммет индивидуальный номер, состоящий из порядкового номера и буквы, соответствующей одному из шести регионов: Тихий (P), Атлантический (A), Индийский (I), Северный Ледовитый (N), Южный (S) океаны; шестым регионом отдельно выделены озёра (L). Точки прямых наблюдений газовых гидратов отмечены красным цветом, косвенных – черным. Всего в состав базы данных входит 95 газогидратоносных объектов: 33 – в Тихом, 31 – в Атлантическом, 13 – в Индийском, 10 – в Северном Ледовитом, 5 – в Южном океанах, 3 - в озерах. На данный момент в состав базы данных входит около 120 публикаций в форматах pdf и doc, и еще столько же ждут своего распределения. Таким образом, каждый объект наблюдения характеризуется несколькими публикациями, что позволяет сделать сравнительный анализ информации и тем самым обеспечивает комплексность изучения объекта. Кроме того, ряд статей не приурочен к конкретным газогидратоносным объектам, но содержит генерализованную информацию по исследованиям газовых гидратов. В настоящий момент база данных находится на стадии разработки, расширение ее планируется в самом ближайшем будущем. Для сравнения, онлайн-база данных «Frozen Heat», разработанная UNEP в сотрудничество с Норвежским центром UNEP/GRID-Arenda [2], содержит 42 газогидратоносных объекта (не каждый из которых охарктеризован в полной мере), в то время как в нашем проекте их 95. В заключении следует отметить, что главным достоинством настоящей базы данных является наличие большогого массива данных, который благодаря структуре базы данных, хорошо систематизирован и легко доступен. Представляется что база данных «Гидраты газа в недрах Мирового океана» будет полезна широкому кругу исследователей, занимающихся как проблемой геологии газовых гидратов, так и экологам, инженерным геологам, а также студентам. Список литературы: 1. MapWindow GIS Open Source Project, http://www.mapwindow.org/ 2. Frozen heat, A UNEP global outlook on methane gas hydrates, http://www.methanegashydrates.org/ 32 Типоморфизм аутигенных карбонатов моря Лаптевых Е.А. Логвина1, А.А. Крылов1, Е.Е. Талденкова2, В.Н. Блинова3 1 ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана имени академика И.С. Грамберга», Санкт-Петербург, Россия 2 Географический ф-т, Московский Государственный Университет, Москва, Россия 3 Геологический ф-т, Московский Государственный Университет, Москва, Россия [email protected] Осадконакопление в полярных субаквальных обстановках происходит преимущественно при отрицательных температурах. При этом осадки проходят достаточно глубокий цикл диагенетических преобразований. Исследования современных донных отложений на шельфе и континентальном склоне арктических морей выявили широкое развитие аутигенной минерализации в виде стяжений, конкреций и отдельных кристаллов. Как правило, терригенный материал вмещающих отложений цементируется новообразованным веществом в коллоидной и/или кристаллической форме сульфидов железа, и пелитоморфными и/или тонкозернистыми карбонатами или фосфатами. Железомарганцевые конкреции являются достаточно распространенным явлением в современных осадках арктических морей, в то время как карбонатные и фосфатные новообразования (преимущественно вивианит) встречаются реже. Минералами-спутниками вивианита, помимо прочих, являются минералы подгруппы кальцита (икаит, представители изоморфного ряда сидерит-родохрозит). Сидериты и родохрозиты характерны для анаэробных обстановок с высоким содержанием растворенного железа и марганца в поровых водах [1]. При благоприятных условиях описанные аутигенные минералы формируются достаточно быстро в отложениях различного возраста, как в морях, так и в озерах, о чем свидетельствуют многочисленные публикации. В ходе экспедиционных работ на НИС «Поларштерн» в акватории моря Лаптевых в 1998 году грунтовым пробоотбором на станции PS51/154-11 были вскрыты отложения, в которых были обнаружены кристаллы икаита, конкреции вивианита и карбонатные новообразования в виде трубочек (Рис.1А). Общая мощность вскрытых отложений составила более 7 метров. В работе представлены результаты изотопных и минералогических исследований образцов карбонатов отобранных из четырех поддонных интервалов (620-622, 642-644, 652-654 и 674-677 см) станции PS51/154-11. Измерение величин δ13С и δ18О в карбонатах проводились на масс-спектрометре IRMS FINNIGAN Delta V Advantage с приставкой Gas-banch на геологическом факультете Московского Государственного Университета. Содержание Mg, Fe, Mn и Ca в карбонатах осуществлялось в точках на кристаллах карбонатов с помощью EDS приставки к сканирующему электронному микроскопу (СЭМ) в рентгеноспектральной лаборатории ВСЕГЕИ (аналитик В.Ф. Сапега). Элементный анализ, выполненный с помощью сканирующего электронного микроскопа в точках на кристаллах карбонатов, показал, что образцы содержат Mn, Fe, Mg и Ca в различных пропорциях. Основным элементом, входящим в кристаллическую решетку образа, Рис. 1. Образцы карбонатных трубочек, отобранные из отложений с поддонной глубины 642644 см, во время пробоотбора на судне (А) и при изучении на СЭМ с увеличением 294х (Б) и 310х (В). 33 отобранного с поддонной глубины 620-622, является Mn (42-53 мол.%). При этом, во внешней части трубочки в качестве примеси доминирует Fe (28-37 мол.%), в то время как внутренняя часть содержит до 30 мол.% Ca. Наиболее интересный минеральный состав определен в карбонатной трубочке, отобранной с поддонной глубины 642-644 см (Рис. 1А-В), которая с одной стороны выполнена кальциевым родохрозитом (содержание Ca до 20 мол.%), а с другой смесью манганосидерита (Mn 26-29 мол.%) и кальциевого сидерита (Ca 28-30 мол.%). В карбонатах с поддонных глубин 652-654 и 674-677 см, железо является основным элементом, входящим в их кристаллическую решетку карбонатов (40-56 мол.%). Его изоморфно замещает кальций (18-35 мол.%), и в меньших количествах марганец (13-25 мол.%) и магний (4-11 мол.%). Таким образом, изученные карбонатные трубочки, отобранные с поддонных глубин более 6 метров сложены нестехиометрическими сидеритом и родохрозитом. Масс-спектрометрические измерения в целом, выявили обеднение карбонатов изотопом кислорода 18O (от -10,3 до 1,7‰). Основываясь на известных параметрах «современных» морских, речных и поровых вод приведенных в работе Д. Бауха с соавторами [3]: δ18Oмор.вода = 0,3‰, δ18Oречн. вода = -20‰ при температуре 0,3ºC, по формуле предложенной R.H. Becker и R.N. Clayton [2]: 2,89 10 6 3 10 ln 2,81 T2 где α - фактор изотопного фракционирования кислорода и, Т – температура формирования карбонатов в кельвинах, были вычислены теоретические значения изотопного состава кислорода карбонатов. Полученные значения составили +5,7‰ при δ18Oмор.вода = 0,3‰; +2,75 ‰ при δ18Oпор.вода = -2,6 ‰; и -14,7‰ при δ18Oречн. вода = -20‰. С учетом полученных результатов рассчитаны температуры, при которых формировались карбонаты (от -44,2 до 84,4ºС) и изотопный состав поровой воды, из которой они кристаллизовались (от -15,6 до 3,7‰). Рассчитанные экстремальные значения температур являются аномальными в условиях континентального склона моря Лаптевых. Это свидетельствует о том, что распресненная вода, природу которой еще предстоит выяснить, могла быть причиной легких по кислороду значений карбонатов. Разница значений δ13С (от -20,1 до -17,0‰), вероятно, указывает на изменение доли углерода различного происхождения, участвующего в формировании карбонатов. Изменение исходного изотопного состава углерода гидрокарбонат-иона в поровых водах может быть вызвано локальным смешением в различных пропорциях углекислого газа различного происхождения, т.е. образованного при анаэробном окислении органического вещества (ОВ), метана или из воды. Результаты проведенных исследований позволяют заключить, что формирование сидерит-родохрозитовых трубочек происходило из поровых вод с изменяющимся минеральным и изотопным составом по кислороду (δ18ОVSMOW = -16,0…-4,0‰), что свидетельствует о значительном влиянии пресного стока вод рек Лена или Оленек, и углерод, задействованный в формировании карбонатов, поступал преимущественно из ОВ (δ 13С = 26,5‰). Список литературы 1. Canfield D. E., Raiswell R., Bottrell S. The reactivity of sedimentary iron minerals toward sulfide. Am. J. Sci. 1992. 292, P. 659-683. 2. Becker R. H., Clayton R.N. Oxygen isotope study of a Precambrian banded iron-formation, Hamersley Range, Western Australia // Geochim Cosmochim Acta, 1976. V. 40. P. 1153-1165. 3. Д. Баух, Х. Эрленкойзер, Н. Андерсен, Е. Е. Талденкова. Распределение пресных вод и процессы опреснения на шельфе арктических морей по результатам изучения стабильных изотопов кислорода воды / В: Х. Кассенс, А. П. Лисицын, Й. Тиде, Е. И. Полякова, Л. А. Тимохов, И. Е. Фролов (ред.). Система моря Лаптевых и прилегающих морей Арктики современное состояние и история развития. М.: Изд-во Моск. Ун-та, 2009. С. 225-237. 34 Геофизические методы исследования 35 Результаты качественной интерпретации сейсмических материалов экспедиции Шельф-2011 в котловине Подводников совместно с данными грави- и магниторазведки Смирнов О.Е. Санкт-Петербургский государственный Горный университет (СПГГУ) [email protected] Глубинное строение и геологическая природа котловины Подводников, расположенной в глубоководной части Северного Ледовитого океана, в течение многих десятилетий являются предметом горячей научной дискуссии. Прежде всего, это связано с относительно малым количеством геолого-геофизических исследований в Арктическом регионе в целом и в котловине Подводников в частности. В рамках работ по определению внешней границы континентального шельфа (ВГКШ) в 2011 году были проведены сейсмические исследования методом общей глубинной точки с борта научно-экспедиционного судна «Академик Фёдоров». Схема сейсмических профилей представлена на рисунке 1. Окончательная обработка и интерпретация материалов экспедиции ещё не завершена, однако, по особенностям временных сейсмических разрезов, полученных на борту судна, уже сейчас можно сделать некоторые предварительные выводы. Рис. 1. Схема сейсмических профилей в экспедиции «Шельф-2011». В частности, по этим данным котловина Подводников представляет собой осадочный бассейн, в разрезе которого залегают местами выклинивающиеся субгоризонтальные слои 36 переменной мощности, подстилаемые акустическим фундаментом [1]. Наличие зон резкого изменения мощности осадков в сочетании с характерной морфологией кровли акустического фундамента позволяют предполагать развитие рифтогенных структур в основании бассейна. Развитие структур такого типа предполагалось и отображалось на тектонических схемах исследователями этого региона и ранее [2], однако моделирование этих структур по комплексу геолого-геофизических данных не было в этих исследованиях отдельной задачей. Автор поставил задачу изучения закономерностей пространственного распределения рифтогенных структур в котловине Подводников по комплексу геолого-геофизических данных. В качестве опорных материалов в этих построениях были использованы сейсмические разрезы МОВ-ОГТ. В дополнение были использованы следующие материалы: цифровая батиметрическая карта IBCAO с гридом 1×1 минута, карта аномалий гравитационного поля в свободном воздухе с гридом 10×10 км и карта аномалий магнитного поля с гридом 2×2 км, имеющиеся в базе данных ФГУП «ВНИИОкеангеология им. И.С. Грамберга». Предварительные результаты визуального анализа потенциальных геофизических полей и их трансформант совместно с материалами сейсморазведки свидетельствуют о том, что к поднятиям акустического фундамента, где мощность осадков редуцирована, приурочены положительные аномалии магнитного поля. Прямой связи намечаемых по сейсмическим данным рифтогенных структур с положительными аномалиями гравитационного поля при качественном анализе не было установлено, хотя некоторые исследователи отмечают такую закономерность в пределах шельфовых бассейнов [3]. Возможно, использование алгоритмов спектрального разложения гравитационного поля позволит выявить эту связь. Для изучения тектонической структуры площади исследований автор выполнил линеаментный анализ батиметрических данных, аномалий гравитационного и магнитного полей и их трансформант. Полученная линеаментная схема позволила наметить границы основных блоков, межблоковых зон и разделяющих их разрывных нарушений. С границами этих структур увязывается морфология осадочного чехла котловины Подводников во временном масштабе по материалам экспедиции «Шельф-2011». На каждом сейсмическом профиле были обозначены точки с отметками мощности чехла во временном масштабе. Далее в соответствии с основными направлениями, выявленными по линеаментам, проводились «временные изопахиты» осадочного чехла. Одним из первых результатов этого исследования явилось продолжение отрога Геофизиков в центральную часть котловины Подводников. На одном из участков сейсмического разреза вдоль профиля 028-5565 отчётливо проявляется уменьшение мощности осадков и поднятие акустического фундамента, совпадающие по морфологии с сейсмическим отображением отрога Геофизиков на разрезе вдоль профиля Arctica-2011 (см. рис. 1). Линеаментный анализ позволил подтвердить эту гипотезу, выявив необходимые направления южного простирания, соединяющие два указанных профиля. Геологические выводы из полученных результатов ещё предстоит сформулировать в ходе дальнейших исследований. Список литературы 1. Smirnov O. Preliminary Results of Geophysical Investigations in Podvodnikov Basin Central Arctic // Abstract book of Saint Petersburg 2012 International Conference & Exhibition (в печати). 2. Grantz A., Scott R. A. et al. Chapter 2. Sedimentary successions of the Arctic Region (58–64° to 90°N) that may be prospective for hydrocarbons // London, Geological Society, Memoirs, 2011, 35. P. 17-37. 3. Егоров А. С. Глубинное строение и геодинамика литосферы Северной Евразии (по результатам геолого-геофизического моделирования вдоль геотраверсов России). СПб: Изд-во ВСЕГЕИ, 2004. 200 с. 37 Вклад Архангельской сети в изучение современной сейсмичности Арктики Конечная Я.В.,1,2 Антоновская Г.Н.1, Морозов А.Н.,1,2 1 Институт экологических проблем Севера УрО РАН 2 Геофизичекая Служба РАН [email protected] В последние несколько лет развитие отраслевых направлений экономики, научной деятельности и образования Архангельской области тесно связано с задачами современных направлений развития Арктической зоны Российской Федерации [1]: в октябре 2009 года Указом Президента РФ образован Северный (Арктический) федеральный университет, главные задачи которого ориентированы на обеспечение инновационной научной и кадровой поддержки интересов государства в Северо-Арктическом регионе; на территории Ненецкого автономного округа активно идет разработка и добыча углеводородного сырья; в ИЭПС УрО РАН организуются комплексные экспедиции по исследованию экосистем циркумполярной зоны, проводятся международные конференции по соответствующим тематикам [2]. Столь обширное внимание к арктическим территориям связано с огромными запасами углеводородного сырья в Баренцевом и Карском морях и эколого-геодинамический мониторинг должен стать неотъемлемой частью процесса активной добычи. Сейсмометрические наблюдения, по сравнению с другими геофизическими исследованиями, на территориях Крайнего Севера РФ до недавнего времени были развиты крайне слабо. Для сравнения, в Фенноскандии работают десятки сейсмических станций и апертурных групп, а на протяжении от Кольского полуострова до Чукотки в разные годы работало не более 5-7 станций. О неполноте знаний по сейсмичности Евразийского суббассейна и его обрамления свидетельствуют результаты сейсмологических наблюдений НИИГА-НПО «Севморгеология» [3], показавшие существование ранее неизвестных зон повышенной сейсмичности, в частности, в районе Новосибирских островов. Создание плотной системы сейсмического мониторинга позволит изучить закономерности глубинного строения и особенности современной геодинамики земной коры и верхней мантии Арктической и Субарктической зон РФ. В настоящее время наблюдается активизация сейсмических наблюдений на территориях Крайнего Севера: создается (по инициативе акад. Н.П. Лаверова) и развивается Архангельская сейсмическая сеть – самая крупная сеть на платформенных территориях [4]. Особенность Архангельской области такова, что размещение сейсмических станций на ее территории позволит охватить значительную часть Арктической зоны, практически недоступную наблюдениям с других территорий. Архангельская сейсмическая сеть состоит из 11 стационарных сейсмических станций, оснащенных как широкополосными, так и короткопериодными датчиками. Она уверенно регистрирует события с арктических и приарктических территорий [5]. Для оценки чувствительности Архангельской сети при регистрации событий из разных районов циркумполярной зоны были построены карты минимальных магнитуд сейсмических событий, анализ которых показывает, что для Срединно-Арктического пояса значения минимальных магнитуд регистрируемых землетрясений сильно варьируются. Для хребтов Мона и Книповича магнитуды принимают значения 3; для хребтов Колбейнсей и Гаккеля – преимущественно в диапазоне от 3 до 4; для Фенноскандии – от 2 до 3. С архипелага Шпицберген регистрируются события со значениями минимальных магнитуд в диапазонах от 2 до 3 и от 3 до 4; для территорий Арктической Канады и акваторий Норвежского, Гренландского и Баренцева морей – не ниже 3. Для оценки достоверности определения магнитуд. Построены кумулятивный график повторяемости событий и график значений магнитуды m0.5 в зависимости от расстояния, анализ которых позволяет регистрировать события с Mпред = 3,5. В 2005 г. на территории Архангельской области (вблизи г. Архангельска) зарегистрировано сильнейшее (М = 2,6) за последние годы землетрясение на Европейской платформе. В 2010 г. произошло сильное сейсмическое событие (M = 4,2) на арх. Новая 38 Земля. Современное состояние Архангельской сети позволяет говорить о ежегодной регистрации порядка 100 техногенных событий на территории Архангельской области. В 2011 г. сотрудниками лаборатории сейсмологии ИЭПС УрО РАН была установлена самая северная станция РФ – Земля Франца-Иосифа (ZFI), на о. Александры [6]. Ежемесячно на записях станции выделяется порядка 50 региональных событий на эпицентральных расстояниях от 300 до 700 км. Некоторые из них идентифицируются с привлечением каталога норвежской службы NORSAR [7] и являются землетрясениями вблизи арх. Шпицберген. Информацию о других событиях обнаружить не удалось. Обработка записей и локация подобных событий осложняется отсутствием достаточного количества сейсмических станций – как известно, необходимо минимум три. На записях с/с ZFI выделяется достаточно большое количество локальных микросейсмических событий с эпицентральными расстояниями от 15 до 25 км, связанные, по всей видимости, с явлением подвижек ледников. Такие явления уже наблюдались на о. Александры ранее в ходе проведения экспедиции 1968 года [3]. Кроме регистрации арктических землетрясений и местных сейсмических событий, записи установленной станции ZFI представляют интерес с точки зрения изучения микросейсмических событий и микросейсмического поля. Были построены амплитудные спектры, спектры мощности, вариации уровня микросейсм в различных частотных диапазонах и проведен анализ зависимости этих вариаций от метеоусловий. На основе данных широкополосных станций Архангельской сети составляется ежемесячный бюллетень, в который заносятся данных о вступлениях, зарегистрированных арктических землетрясений и событий произошедших на территории Архангельской области. Данные остальных станций привлекаются в процессе выполнения совместной обработки. Все вышесказанное обуславливает актуальность функционирования Архангельской сети и несомненный вклад в изучение сейсмичности Арктики. Проведение сейсмологического мониторинга является одним из путей решения в вопросе комплексной безопасности защиты территорий, населения и критически важных объектов Арктической зоны РФ от угроз чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера. Работа выполнена при частичной поддержке программы Президиума РАН (проект № 12-П-5-1009), госконтракта № 14.740.11.0195 и гранта Президента РФ МК-4070.2011.8. Список литературы: 1. Материалы совместного заседания Совета РАН по координации деятельности региональных отделений научных центров РАН и Научного совета РАН по изучению Арктики и Антарктики, 31 марта – 2 апреля 2010г., г. Архангельск. Екатеринбург: УрО РАН, 2010. 159 с. 2. Экология арктических и приарктичеких территорий: материалы международного симпозиума / Институт экологических проблем Севера УрО РАН; отв. Ред. д-р хим. наук, проф. К.Г.Боголицын. Архангельск, 2010. 461 с. 3. Аветисов Г.П. Сейсмоактивные зоны Арктики. Спб: ВНИИОкеанологии, 1996. 185 с. 4. Юдахин Ф.Н., Французова В.И. О необходимости создания сети сейсмического мониторинга в северных регионах России // Екатеринбург: Журнал “Вестник УрО РАН”, № 2 (16), 2006. С. 2535. 5. Морозов А.Н., Конечная Я.В. Способ оценки чувствительности сейсмических станций при регистрации событий на региональных расстояниях (на примере Архангельской сейсмической сети) // Актуальные вопросы мониторинга геологической среды и безопасности урбанизированных территорий: тез. докл 1-й междунар. конф. Калининград, 2011. С. 138-142. 6. Антоновская Г.Н., Данилов К.Б., Конечная Я.В., Данилов А.В. Установка и первые результаты работы сейсмической станции ZFI на архипелаге Земля Франца-Иосифа // Физический вестник Института естественных наук и биомедицины САФУ. Вып. 10: сборник научных трудов / Федер. гос. Авт. общеобразоват. учреждение высш. проф. Образования «Сев. (Аркт.) федер. Унт им. М.В. Ломоносова». – Архангельск: КИРА, 2011. – С. 31-38. 7. NORSAR Reviewed Regional Seismic Bulletin [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://norsardata.no/NDC/bulletins/regional/ 39 Исследование акустических предвестников землетрясений Немлий А.А. ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана имени академика И.С. Грамберга», Санкт-Петербург, Россия [email protected] Исследования характера изменения акустической эмиссии во времени приносит наблюдателю существенную информации о готовящемся землетрясении. Однако ее расшифровка (интерпретация) связана с большими трудностями. Во-первых, акустическая эмиссия прошла определенное, обычно немалое, расстояние в неоднородной геологической среде, благодаря чему произошла естественная своеобразная фильтрация сигналов: импульсы от удаленных источников превращаются в гармонические колебания с высокочастотным окончанием, а от близких источников – искажают свою форму. Кроме того, происходит модуляция фоновой и аномальной (предвестниковой) эмиссии, и образование резонансных волн [1]. Во-вторых, многочисленные техногенные помехи, особенно если они тоже прошли сквозь неоднородную среду, становятся похожими на естественные сигналы-предвестники или искажают их форму. Поэтому задача прогноза начинается с решения следующих подзадач: разделение сигналов, обнаружение сигналов определенной формы, и их оценка (распознавание и выделение). Для разделения на узкие частотные интервалы таких датчиков требуется очень много. Поэтому задача решается математическим и/или смешанными способами. Рассмотрим энергию (Е) акустических сигналов во времени (t) на различных частотных интервалах (f). Такая функция времени (t) и частоты (f), будет выглядеть: , Известно, что разрушения пород предваряют низкочастотные колебания среды [2], которые завершаются высокочастотными колебаниями, когда происходит разрушение среды. Так бывает при микроземлетрясениях и горных ударах. Более сложно это наблюдается, во время, локальных разрывов, для сильных очагов, во всяком случае, для их предвестников. На рисунке1 предоставлены графики с энергией в частотном диапазоне от 0 до 240Гц, с 18:00 2 ноября 2005 г до 15:00 3 ноября 2005 г. в районе г. Чунцина (КНР). В исходном спектре интенсивнее энергия выражена от 2 Гц до120 Гц, но на частотах 80-120 Гц резкое уменьшение аномалий. На более высоких частотах, энергии выражены слабо, поэтому вычисление энергии производится с нормированием по среднеквадратическому отклонению. Акустические предвестники ожидаемого землетрясения на частотах 2-40 Гц свидетельствуют о том, что очаговая среда находится в напряженном состоянии и излучает энергию на этих же частотах, которые способны активизировать горные удары, микроземлетрясения и др. процессы в пределах очаговой зоны. Они приводят к образованию колебаний на более низких частотах за счет активизации горных массивов. На рисунке 2 представлен пример частотно-временного разложения сигналов нормированной энергии по акустической эмиссии, измеренной в течение 60 сек. Каждый из графиков характеризует свой частотный интервал от 0 до 240 Гц. В этот период произошло два землетрясения (М=2,6, t=20:11:45 и М=3,0, t=14:23:52). Первое землетрясение, которое произошло в 20:11 лучше виднеется на частотах от 2 Гц до 160 Гц. На частотах 160-240 Гц аномалии уменьшаются. По-видимому, это основной предвестник и после него следуют малоинтенсивные предвестники, повышение амплитуды которые заметны в диапазоне частот от 20 Гц до 160Гц. Второе землетрясение, произошедшее в 14:23 3 ноября 2005 г., характеризуется более широким интервалом частот от 2 до 240 Гц. Первый интенсивный предвестник пришел приметно в 7:00 (за семь с половиной часов до землетрясения), это хорошо заметно на всем диапазоне частот. Следующий наиболее крупный предвестник заметный на низких частотах от 2 Гц до 40 Гц, пришел примерно 11:58 (за 2,5 часа до землетрясения). 40 Рис.1. Графики исходной энергии 18:00-15:00 2-3.11.2005 г. Следует отметить, что перед землетрясением растет энергия на более высоких частотах и чем ближе ко времени землетрясение, тем выше частоты аномальных значений – предвестников. В то же время, после землетрясения, намечается рост энергии на низких частотах, а за полтора часа до землетрясения такая энергия отсутствовала. Автор выражает благодарность за помощь в разработке методики интерпретации энергии акустической эмиссии, сотрудников лаборатории МГМ, в частности Паламарчука В.К. 41 Рис. 2. Графики нормированной энергии по среднеквадратическому отклонению 18:00-15:00 2-3.11.2005 г. Список литературы 1. Паламарчук В.К., Глинская Н.В., Прялухина Л.А. Мониторинг акустической эмиссии готовящегося землетрясения // Активные геологические и геофизические процессы в литосфере. Мат. междун. конф., 18-23 сентября 2006г. Воронеж. С. 59-61. 2. Глинская Н.В., Паламарчук В.К., Бурдакова Е.В., Прялухина Л.А. Использование горных ударов и их предвестников для краткосрочного прогноза землетрясений // Строение, геодинамика и минерагенические процессы в литосфере: Материалы одиннадцатой международной конференции. Сыктывкар: Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, 2022 сентября 2005 года. Изд-во: Геопринт, 2005г. С. 66-68. 42 Использование тренд-анализа при интерпретации данных аэромагнитной съемки на примере «Арктика-2007» Глинская Н.В. ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана имени академика И.С. Грамберга»,Санкт-Петербург, Россия [email protected], [email protected] Известны способы редуцирования магнитных аномалий на плоскость путем вычисления магнитного поля на горизонтальной плоскости по значениям, измеренным в разновысотных пунктах рельефа. Известны также способы учета поправок за рельеф [1]. В настоящее время, когда аэромагнитная съемка выполняется с высокой точностью измерения и высокой точностью навигации, не учитывать влияние рельефа морского дна неприемлемо для решения современной задачи. Решение задачи предлагается выполнять по типу вычисления гравитационных аномалий Буге на акваториях (способ вычисления переменной плотности промежуточного слоя методом Неттелтона). Исключение локальных аномалий от рельефа дна моря можно осуществлять методом подбора, когда априори известна полная информация об объекте. Но это процесс математически трудоемкий и достаточно затратный по времени. К тому же, обычно мы имеем дело с неполной информацией или с вероятностным характером информации. Пусть, к примеру, нам известна глубина до фундамента по данным сейсморазведки, магнитные свойства пород фундамента обычно не известны. При решении такой задачи необходимо одновременно с исключением влияния рельефа подобрать переменную по площади намагниченность пород. В качестве априорной информации о возмущающих объектах предлагается использовать результаты интерпретации данных других геофизических методов (например, глубины по сейсморазведке и даже по магниторазведке) или геофизические поля (например, гравитационное), несущие информацию о той или иной границе раздела. В данном случае рассматривается рельеф морского дна. Исследуемое поле Т(х, у) представим в виде аддитивной случайной модели [2]: Т х , у 1х , у х , у х , у , (1) где х , у - составляющая поля, которую необходимо выделить; 1 х , у составляющая поля, которая несет информацию об известном параметре, например, глубина моря - Н(х,у); х , у - помеха. Составляющую поля 1 х , у представим в виде 1 х , у х , у Н х , у . (2) Тогда, исследуемое поле запишется: Т х , у х , у Н х , у х , у х , у (3) где х , у - нормирующий коэффициент (градиент и др.), значения которого зависят от координат х и у. Составляющие x, y и х , у представим в виде полиномов, оценку коэффициентов которых произведем методом наименьших квадратов: Т х , у х , у Н х , у х , у 2 min (4) В качестве известной информации были выбраны данные, полученные по результатам комплексной аэрогеофизической съемки и данные сейсморазведочных работ, выполненных вдоль профиля «Арктика-2007»: - аномальное магнитное поле Земли ()а на хр. Ломоносова; - глубина моря. 43 А Б Рис.1. Карты и графики аномального магнитного поля а (1), исправленные за рельеф дна магнитное поле Земли (ΔТ)а-ΔТh (2) и рельеф дна (3). Постановка задачи включает исключение влияния рельефа дна моря на аномалии МПЗ. Используем для этого модель (1), преобразованную в (3), оценку коэффициентов которой выполним по методу наименьших квадратов (4). На рисунке 1 показаны графики исходного и исправленного значений МПЗ за рельеф дна моря и соответствующие карты МПЗ, из чего можно сделать однозначный вывод о возможности и необходимости учета таких поправок. Список литературы: 1. Магниторазведка. Справочник геофизика (под. ред. В.Е. Никитского, Ю.С. Глебовского). М.: Недра, 1980. 367 с. 2. Паламарчук В. К. Разделение магнитных аномалий путем исключения теоретических эффектов тел-помех // Геология и геофизика. 1986. №2. 44 Картирование глубокозалегающих локальных неоднородностей на акваториях по результатам тренд-анализа магнитного поля Земли Мищенко О.Н. ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана имени академика И.С. Грамберга», Санкт-Петербург, Россия [email protected] В настоящее время аэромагнитная съемка стала высокоточной и можно пересмотреть способы интерпретации. При высоких точностях съемок можно по иному подойти к вопросу разделения аномалий. В этом может помочь метод вычитания известных аномалий [1]. Тогда, остаточные аномалии магнитного поля Земли (МПЗ), полученные после вычитания региональных аномалий (тренда), будут являться эффектом от локальных объектов. Оцениваем тренд путем аппроксимации магнитного поля полиномами с 1 по 9 порядок и коррелируем их со структурными границами. Находим наилучшую корреляцию тренда с глубиной до структурных границ. Вычитаем этот тренд из наблюденного поля. По остаточному магнитному полю снова рассчитываем тренд и снова оцениваем корреляцию с оставшимися 4-мя границами (табл.1). Находим максимальный коэффициент корреляции, соответствующей одной из границ. Вычитаем этот тренд из оставшихся аномалий магнитного поля. Повторяя эту процедуру добиваемся исключения влияния на магнитное поле всех структурных границ, коррелирующихся с трендом аномалий МПЗ. По остаточному магнитному полю, - локальным аномалиям, производим подбор магнитоактивных тел. Таблица 1. Коэффициенты корреляции сейсмических горизонтов с трендом МПЗ H1 H2 H3 H4 H5 T 0.48 0.39 0.33 -0.07 0.11 R1 0.49 0.84 0.82 0.10 0.63 R2 0.64 0.72 0.87 -0.48 0.87 R3 0.63 0.93 0.94 -0.07 0.74 R4 0.63 0.82 0.95 -0.47 0.86 R5 0.62 0.85 0.91 -0.28 0.70 R6 0.54 0.77 0.86 -0.46 0.70 R7 0.50 0.72 0.78 -0.36 0.57 R8 0.46 0.64 0.71 -0.42 0.49 R9 0.45 0.59 0.65 -0.38 0.42 Т – аномальное поле Земли; R1- R9 – весовые тренды МПЗ с 1-го по 9-й порядок; H1-H5 – глубины сейсмических границ. Вдоль каждого профиля в скользящем окне проводится сравнение остаточных локальных аномалий и поля заданного тела. Вычисляется коэффициент подобия между ними. К примеру, отношение максимального правдоподобия. В результате, в разрезе строятся матрицы значений коэффициентов максимального правдоподобия, позволяющие локализовать магнитную массу по местоположению и глубине, и определяется величина намагниченности. Это позволяет выделить первоначально наиболее крупные и глубоко залегающие объекты, а затем, после вычитания этих объектов, локализовать магнитные массы следующего порядка по величине намагниченности и глубине залегания. Строится итеративный процесс, позволяющий постепенно уточнять местоположение и намагниченность объектов всех уровней. Вклад более мелких объектов представляет собой шум при локализации крупных и глубинных тел, их исключение улучшает соотношение сигнал-шум и позволяет уточнять параметры наиболее мощных объектов [1]. Коэффициенты корреляции сведены в две таблицы - первая это корреляция тренда аномального МПЗ и сейсмических горизонтов (табл. 1), вторая – корреляция сейсмических горизонтов с трендом аномального МПЗ, из которого вычтен тренд 4-го порядка как наиболее сильно коррелирующийся с сейсмическим горизонтом H3 (табл. 2). После этого в аномалиях МПЗ практически отсутствует корреляция с сейсмическими горизонтами и их (аномалии) можно интерпретировать с целью выделения локальных объектов, контролирующих сейсмотектонические структуры: разломы и зоны разломов (рис. 1). Из таблицы 2 следует, что квадратичная поверхность коррелируется с Н1 и Н2 и Н3 и Н4 и с Н5 (Мохо); Третичная – с Н2, Н3 и Н5; Четвертичная – с Н2, Н3 и Н5; Пятая – с Н2, Н3, Н4 и Н5; Шестая - с Н2, Н3, Н4 и Н5; Седьмая – с Н2, Н3 и Н5, но уже хуже, а восьмая и девятая поверхности еще слабее коррелируются со структурными горизонтами. 45 Таблица 2. Коэффициенты корреляции сейсмических горизонтов с трендом аномального МПЗ, из которого вычтен тренд 4-го порядка H1 H2 H3 H4 H5 T 0.48 0.39 0.33 -0.07 0.11 R1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 R2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 R3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 R4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 R5 0.12 0.34 0.13 0.54 -0.27 R6 0.16 0.38 0.39 -0.27 0.14 R7 0.07 0.23 0.17 -0.03 -0.12 R8 0.16 0.29 0.29 -0.24 0.01 R9 0.18 0.24 0.23 -0.20 -0.05 Т – аномальное поле Земли; R1- R9 – весовые тренды МПЗ с 1-го по 9-й порядок; H1-H5 – глубины сейсмических границ. 1 – магнитовозмущающие тела (шары) по профилям (размер шаров пропорционален магнитной массе), 2 – магнитоактивные трапповые образования, 3 – тектонические нарушения: а – ослабленные зоны, б – разломы с вертикальными смещениями, 4 – магматический канал глубинного разлома, 5 – погоризонтные магматические образования, 6 – вероятные модели расслоения мантии. Рис. 1. Распределение магнитовозмущающих объектов, и тектонических нарушений, построенных по сейсмотектоническим магнитным аномалиям в районе хр. Ломоносова. Сейсмические горизонты: Н1 – поверхность, отождествляемая с границей регионального несогласия, определенного по данным скоростного разреза; Н2 – граница, отождествляемая с границей акустического фундамента по данным скоростного разреза; Н3 и Н4 – границы кровли верхней и нижней коры соответственно, отождествляемые с аналогичными границами по данным скоростного разреза; Н5 – граница, отождествляемая с границей Мохо по данным скоростного разреза. После вычитания всех связанных с сейсмическими горизонтами аномалий в виде тренда получаем остаточные аномалии, обусловленные неоднородностями сейсмотектонических разрезов. Как следует из рисунка 1, магнитоактивные объекты в большинстве случаев контролируют сейсмотектонические структуры. После вычитания всех связанных с сейсмическими горизонтами аномалий в виде тренда получаем остаточные аномалии, обусловленные неоднородностями сейсмотектонических разрезов. Как следует из рисунка 1, магнитоактивные объекты в большинстве случаев контролируют сейсмотектонические структуры. Работа выполнена в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы. Список литературы: 1. В. К. Паламарчук. Разделение магнитных аномалий путем исключения теоретических эффектов тел-помех // Геология и Геофизика, Новосибирск, Наука, 1986, №2. 46 Оценка возможности применения способа обнаружения пустот на археологических объектах Бурдакова Е.В. ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана имени академика И.С. Грамберга»,Санкт-Петербург, Россия [email protected] При современных инженерно-геологических изысканиях для проектирования, строительства, реконструкции и обследования различных объектов широко применяются оперативные неразрушающие методы геофизики. Основное преимущество геофизических методов состоит в том, что они позволяют выявлять комплексы различных погребенных сооружений, не нарушая поверхностного слоя почвы и самого объекта поисков. Кроме того, применение геофизических методов в несколько раз сокращает объем и стоимость археологических работ. Информация, полученная с помощью геофизических методов, позволяет провести предварительную оценку и выделить наиболее перспективные участки для раскопок. Для решения археологических задач, автором предлагается неразрушающий способ обнаружения пустот в верхней части разреза земной коры, в котором по результатам акустической съемки по естественным шумам в частотном интервале 0,01-5000Гц в спектрах акустической эмиссии выделяются резонансные частоты, по резонансным частотам строятся графики амплитуд спектров на профиле, на этих графиках выделяются аномалии и по ширине аномалии и резонансным частотам, выделяются пустоты в исследуемой среде путем идентификации по теоретическим (палеточным) спектрам пустот-резонаторов [1]. Предлагаемый способ позволяет обнаружить естественные и искусственные пустоты, полупустоты (например, заполненных водой) или неоднородности с пониженной плотностью относительно вмещающих пород путем изучения естественной акустической эмиссии [2]. В данной работе планируется оценить возможность применения способа поиска пустот для решения археологических задач, на примере исследования пл. Кулибина, г. СанктПетербург. Ранее на пл. Кулибина, г. Санкт-Петербург располагался храм Воскресения Господня. Храм был примечателен своей нижней церковью - копией Рождественской в Вифлееме. Храм Воскресения Господня был снесен (взорван), а на площади был разбит сквер. Существуют предположения, что нижняя церковь, была засыпана и ее фрагменты могли частично сохраниться до наших дней. Сотрудники лаборатории МГМ ФГУП «ВНИИОкеангеология им. И.С. Грамберга» в июле 2011 года, апробировали неразрушающий способ обнаружения пустот на месте бывшего храма, где должна находиться нижняя церковь После изучения материалов о взорванной церкви были рассчитаны теоретические спектры с характерными для образовавшихся пустот частотами для идентификации по ним экспериментальных спектров. В результате исследований были получены и оценены спектры акустической эмиссии. Анализируя спектры акустической эмиссии можно предположить, что образовавшиеся в результате взрыва храма пустоты и остатки «пещеры» заполнены воздухом и моделируем их как сферические резонаторы. Тогда мы имеем резонансные частоты для пустот размерами 4м – 40Гц; для пустот размерами 3м – 55Гц; для 2м – 80Гц; 1м. -165Гц. Эти частоты отчетливо выделяются на спектрах акустической эмиссии. Для того чтобы оценить как располагаются на территории бывшего храма, предполагаемые пустоты, была вычислена энергию акустической эмиссии в заданных интервалах частот и построены карты распространения энергии акустической эмиссии. 47 Энергия акустической эмиссии на частотах связанных с пустотами заполнеными воздухом 55Гц 40Гц 165Гц 70Гц 3 3 3 3 2.5 2.5 2.5 2.5 2 2 2 2 1.5 1.5 1.5 1.5 1 1 1 1 0.5 0.5 0.5 0.5 0 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Рис. 1. Карты акустической эмиссии. Энергия акустической эмиссии на частотах связанных с обводненными пустотами 125Гц 170Гц 500Гц 250Гц По максимумам распределения энергии можно судить о вероятном расположении пустот заданной формы. На первой карте рассчитана энергия на 40Гц, эта частота связанна с пустотами с примерными размерами 4 м, на второй карте энергия вычисленная на 55Гц и связанна с пустотами с примерными размерами 3м, на третьей карте показано распределение энергии вычисленной на 70 Гц эта частота связанна с пустотами 2 м, и на поледеней карте показано распределение энергии вычисленной на 165 Гц эта частота связанна с пустотами 1м. Неразрушающий способ обнаружения пустот (полупустот и других неоднородностей ВЧР), на данном объекте показал себя как перспективный метод геофизики для применения на археологических объектах. В результате выполненных на территории разрушенного Храма Воскресения Господня исследований были выделены аномальные области, которые, по-видимому, могут быть связанны с пустотами разных размеров, образовавшимися в результате взрыва храма. По полученным результатам могут быть выделы места для контрольного бурения скважин и/или места для проведения детальных археологических раскопок. Автор выражает благодарность за помощь в проведении работ Паламарчуку В. К., Глинской Н. В., Мищенко О. Н., Субботину К. П. 3 3 3 3 2.5 2.5 2.5 2.5 2 2 2 2 1.5 1.5 1.5 1.5 1 1 1 1 0.5 0.5 0.5 0.5 0 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Список литературы: 1. Бурдакова Е.В. Заявка на изобретение № 2010142339 Неразрушающий способ обнаружения пустот в верхней части разреза земной коры. 2. Бурдакова Е. В., Глинская Н. В., Морозов В. Н., Паламарчук В. К., Прялухина Л.А. Роль природных резонаторов в прогнозе землетрясений // Известия высших учебных завндений Северо-Кавказкий регион. Естественные науки 2009. выпуск 2. 24.04.09 48 Геология и геохимия углеводородов 49 Геохимические предпосылки нефтегазоносности мезозойских отложений западной части Енисей-Хатангского регионального прогиба Ким Н.С., Конторович А.Э. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука Сибирского отделения Российской академии наук [email protected] В связи с необходимостью развития нефтегазового комплекса России в последние годы возобновились работы геологов-нефтяников на арктических территориях. ЕнисейХатангский региональный прогиб, расположенный в арктических районах Сибири, относится к слабоизученным, но перспективным на поиски залежей углеводородов регионам. Оценка перспектив его нефтегазоносности проводилась в 50-80-х годах прошлого столетия (А.Г. Войцеховская, И.С. Грамберг, А.И. Данюшевская, А.Э. Конторович, И.Д. Полякова, В.Н. Сакс, Д.С. Сороков, Г.Ф. Степаненко и др.). Изначально перспективность этого района связывали с поиском газовых и газоконденсатных залежей, однако в конце 80-х годов двадцатого века была открыта уникальная по запасам нефти Ванкорская группа месторождений. Возникла необходимость в проведении комплексных литологогеохимических исследований кернового материала пробуренных в этом регионе в конце прошлого столетия скважин современными аналитическими методами и уточнение прогноза нефтегазоносности мезозойских отложений. Одним из основных факторов, которые определяют перспективность бассейна на наличие нефтяных и газовых залежей, является присутствие нефтегазопроизводящих пород в осадочной толще. Для выделения пород, способных к генерации нефти и газа, необходим анализ данных по геохимии содержащегося в них органического вещества (ОВ). Количество, состав ОВ и степень его катагенетической преобразованности определяют способность осадочных толщ генерировать углеводороды. Считается, что наиболее вероятными источниками нефти являются морские отложения с преимущественно аквагенным типом ОВ, находящиеся на стадии катагенеза, отвечающей главной зоне нефтеобразования, с кларковым или повышенным содержанием органического углерода в породе [1-3]. В настоящей работе современными методами органической геохимии исследована коллекция кернового материала, представленная 330 образцами, отобранными из юрскомеловых отложений западной части Енисей-Хатангского регионального прогиба. Схема исследования рассеянного ОВ включала определение содержания органического углерода в породе, пиролитических характеристик, выхода хлороформенных экстрактов (битумоидов) и их группового состава. Особое внимание уделено изучению ОВ пород на молекулярном уровне методами газожидкостной хроматографии и хромато-масс-спектрометрии. В насыщенной фракции битумоидов исследованы состав и распределение таких углеводородов-биомаркеров, как нормальные алканы, изопренаны, стераны и терпаны. Содержание органического углерода (Сорг) в юрских отложениях в среднем составляет 1,7 % на породу. Максимально обогащены органическим углеродом (средние значения Сорг >2,3 %) вымская, малышевская и сиговская свиты. В слабо охарактеризованных керном нижнеюрских отложениях концентрации органического углерода достигают 1,0-2,0 % на породу. Для стратиграфических аналогов баженовской свиты – яновстанской и гольчихинской свит значения Сорг в среднем равны 1,6 и 2,0 % на породу. По содержанию органического углерода меловые отложения беднее юрских, и в 70 % исследованных образцов раннемелового возраста значения Сорг ниже кларковых. Состав углеводородов-биомаркеров большей части автохтонных битумоидов указывает на их связь с липидами органического вещества высшей наземной растительности. Для них характерно резкое преобладание этилхолестанов (С29) в ряду стеранов С27-С29, среди трицикланов доминируют углеводороды состава С19-С20. В 29 образцах юрского возраста (малышевская, яновстанская, гольчихинская свиты) и 13 меловых образцах (нижнехетская, шуратовская, суходудинская свиты), распределение углеводородов-биомаркеров доказывает существенную примесь аквагенной составляющей в 50 органическом веществе, источником которой являлись липиды планктона и бактерий. В этих битумоидах содержание стеранов С27, С28, С29 приблизительно равное, зачастую отмечаются относительно высокие концентрации трицикланов с преобладанием углеводородов состава С23-С26. В части образцов доминируют низкомолекулярные гомологи С19-С20, что может объясняться некоторым привносом органического вещества, связанного с высшей наземной растительностью, который отразился только на составе терпановых углеводородов. Значения отношения гомогопанов С35/С34 меньшие единицы, преобладание пристана над фитаном, повышенные содержания диагопана С30 свидетельствуют о захоронении ОВ мезозойских битумоидов при достаточно интенсивных окислительных преобразованиях в диагенезе. Биомаркерные параметры, характеризующие зрелость ОВ (отношение нечетных нормальных алканов к четным, соотношения между био- и геоизомерами стеранов и терпанов) свидетельствуют, что юрские отложения, содержащие ОВ аквагенного типа, находятся в главной зоне нефтеобразования. Таким образом, по совокупности геохимических параметров установлено, что в яновстанской и гольчихинской, а также в малышевской свитах достаточно широко распространены уровни, где органическое вещество пород является аквагенным (II тип), а концентрации органического углерода и уровень зрелости ОВ в этих породах позволяют рассматривать их в качестве нефтепроизводящих. Пространственная локализация битумоидов среднеюрской малышевской свиты по типу исходного ОВ показывает, что области с ОВ аквагенного генезиса (скв. Пайяхская-1, Южно-Носковская-318) приурочены к наиболее глубокой приосевой зоне Енисей-Хатангского бассейна – к ЦентральноТаймырскому желобу. Относительно глубоководные обстановки в байос-батское время существовали и в пределах Хальмерпаютинской площади на территории Большехетской мегасинеклизы, где накапливалось ОВ смешанной природы. Сходная картина распределения ОВ наблюдается и в позднеюрское время. Помимо этого установлена приуроченность образцов с аквагенным типом ОВ к средней части разреза яновстанской свиты и верхней части гольчихинской. Нижнемеловые битумоиды (нижнехетская, шуратовская, суходудинская свиты), имеющие аквагенную природу органического вещества, обнаружены в маломощных региональных глубоководных пачках глин. Нижнехетская и шуратовская (подачимовская пачка) свиты, содержащая уровни, обогащенные аквагенным ОВ (в среднем Сорг=1,1 % на породу), могли в незначительном количестве участвовать в генерации нефтей, так как биомаркерные и пиролитические параметры указывают на достаточную зрелость ОВ. Остальные изученные отложения, содержат органическое вещество, связанное с высшей наземной растительностью, и относятся к газопроизводящим. Работа выполнена при поддержке грантов МК-4893.2012.5 и НШ-4498.2012.5. Список литературы: 4. Вассоевич Н. Б., Акрамходжаев А.М., Бурлин Ю.К. и др. Нефтематеринские породы // Литология на новом этапе развития геологических знаний. М.: Наука, 1981. С. 158-176. 5. Неручев С. Г. Нефтепроизводящие свиты и миграция нефти. Л.: Недра, 1969. 240 с. 6. Тиссо Б., Вельте Д. Образование и распространение нефти. М.: Мир, 1981. 502 с. 51 Получение новых данных о нефтегазоносности и глубинном строении Восточно-Сибирского моря с помощью совместного использования отраженных и преломленных волн (на примере опорного профиля 5-АР) Половков В.В. ФГУНПП “Севморгео” [email protected] Введение. Совместное использование отраженных и преломленных волн при обработке и интерпретации сейсмических материалов позволяет значительно повысить информативность сейсмических данных. Во-первых, учитывая разную траекторию прохождения волн в геологической среде [1, 7], можно выделять зоны с аномально пониженной скоростью, которые потенциально могут быть связаны со скоплениями углеводородов. Во-вторых, с помощью преломленных волн можно определять эффективные скорости в среде, а затем, используя стандартные подходы к обработке и интерпретации данных отраженных волн, получать глубинные разрезы МОВ-ОСТ, при этом определяя интервальные скорости в средах, в которых практически отсутствуют выдержанные отражающие горизонты. В данной работе, на примере опорного профиля 5-АР, продемонстрирована эффективность такого подхода при обработке сейсмической информации. В результате был получен глубинный сейсмический разрез МОВ-ОСТ вдоль опорного профиля 5-АР, характеризующийся высоким качеством и корректным позиционированием геологических объектов в глубинной области. Кроме того, была выделена зона с аномально пониженной скоростью сейсмических волн, связанная с наличием углеводородов, что подтверждено с помощью AVO анализа [2,6]. Определение эффективных скоростей по преломленным волнам. Эффективные скорости в среде определялись по годографам первых вступлений, зарегистрированных при работах МПВ-ГСЗ. Реальные годографы рассматривались как годографы рефрагированных волн. С помощью сейсмической томографии определялась скоростная модель, при которой зарегистрированные годографы совпадают с расчетными. Полученная модель пересчитывалась в модель средних скоростей, которые в свою очередь можно рассматривать как предельные эффективные скорости и выполнять с ними обработку отраженных волн. Данная методика была проверена на модельных и реальных данных. В качестве одной из моделей была использована глубинно-скоростная модель вдоль профиля 5-АР, построенная ФГУНПП «Севморгео» в 2010 году [5]. Также была выявлена зависимость между средней скоростью, определенной по томографии и слоистостью среды. Показано, что в реальных геологических средах, средняя скорость томографии отличается от предельной эффективной скорости менее чем на 1%. Обработка материалов отраженных волн. Отраженные волны были обработаны с использованием глубинной миграции до суммирования [3] на основе средних скоростей томографии, что позволило получить глубинный разрез высокого качества. Также при обработке были сохранены амплитуды волн, благодаря чему было подчеркнуто блоковое строение Восточно-Сибирского моря. Скоростная модель построена на основе преобразования Урупова-Дикса с использованием также средних скоростей томографии. Выделение залежи углеводородов. С целью выделения потенциальных залежей углеводородов было выполнено построение динамического разреза преломленных волн, на котором выделена сильная низкоскоростная аномалия в верхней части Северо-Чукотского прогиба на глубине 1 км. Расчет AVO – атрибутов однозначно подтвердил наличие углеводородов в выделенной области [4]. Залежь приурочена к ловушке антиклинального типа. Также выделено еще два перспективных на нефть и газ объекта, расположенных немного глубже. Заключение. С помощью новой методики совместного использования отраженных и преломленных волн был получен информативный глубинный сейсмический разрез, характеризующийся высоким качеством, корректными значениями глубин и 52 подчеркивающий блоковое строение Восточно-Сибирского моря. Также выделено несколько перспективных на нефть и газ объектов, залегающих в верхней части Северо-Чукотского прогиба. Список литературы: 1. Боганик Г. Н. Гурвич И. И. Сейсморазведка. Тверь, издательство АИС 2006, 743 с. 2. Воскресенский Ю. Н. Изучение изменений амплитуд сейсмических отражений для поисков и разведки залежей углеводородов. Москва, издательство РГУ Нефти и Газа имени Губкина, 2001, 68 с. 3. Воскресенский Ю. Н. Построение сейсмических изображений. Москва, издательство РГУ Нефти и Газа имени Губкина, 2006, 117 с. 4. Половков В. В. Выявление залежи углеводородов в Восточно-Сибирском море с помощью совместного использования отраженных и преломленных сейсмических волн. //Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2011. Т.6. 4. http://www.ngtpt.ru/rub/5/39_2011.pdf 5. Сакулина Т. С., Верба М.Л., Кашубин Т.В. и др. Комплексные геолого-геофизические исследования на опорном профиле 5-АР в Восточно-Сибирском море.//Разведка и охрана недр. 2011. №10. С. 17-23 6. Хилтерман Ф. Д. Интерпретация амплитуд в сейсморазведке. Тверь, «Издательство ГЕРС», 2010, 256 с. 7. Шериф Р., Гелдарт Л. Сейсморазведка. М., Мир, 1987. Т. 1.- 447 с., Т.2.- 400 с. 53 ООО Количественная оценка ресурсов нефти, газа и конденсата как инструмент для обоснования перспектив нефтегазоносности юрско-неокомского нефтегазоносного комплекса (НГК) Восточно-Баренцевского мегапрогиба Ткаченко М.А. ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана имени академика И.С. Грамберга», Санкт-Петербург, Россия [email protected] Прогноз перспектив нефтегазоносности – один из важнейших и ответственных этапов геологических исследований, опирающийся на максимально полный банк геологических данных об изучаемом регионе. Научно обоснованное решение этой проблемы создает предпосылки для разработки долгосрочной стратегии воспроизводства минерально-сырьевой базы и лицензирования нефтегазоносных территорий, а также обоснования выбора работ в наиболее перспективных и экономически привлекательных для промышленного освоения регионах. По современным представлениям ресурсный потенциал Арктического шельфа оценивается близким к 100 млрд. т. условного топлива. Наибольший интерес прикован к западной части. На сегодняшний день в Баренцевом и Карском морях отработано более 400 тыс. км сейсмопрофилей, выявлено более 100 перспективных структур, пробурено более 40 поисково-разведочных скважин. Открыто 26 морских и прибрежно-морских месторождений нефти и газа. Наиболее крупные из них Штокмановское и Ледовое газоконденсатные месторождения, Приразломное и Долгинское нефтяные месторождения в Баренцевом море, Русановское и Ленинградское газоконденсатные, а также Северо-Каменномысское и Каменномысское-море в Карском море. Главной целью работы являлась оценка перспектив нефтегазоносности юрсконеокомского НГК. Основной задачей являлось распространение данных о нефтегазоносности, установленных на наиболее изученных эталонных участках (ЭУ) на менее изученные (расчетные) (РУ). Для решения поставленных задач был выбран метод сравнительных геологических аналогий. В качестве фактического материала были использованы все доступные скважинные данные, результаты последних сейсмических работ, а так же предыдущие работы, связанные с геологическим строением и нефтегазоносностью Баренцева моря и ВосточноБаренцевского мегапргиба в частности. На первом этапе работ по количественной оценке в юрско-неокомском НГК были выбраны эталонные участки – Лудловский и Ледовый с известными площадями и плотностями начальных суммарных ресурсов (НСР). Основанием послужило наличие на этих участках месторождений и как следствие – высокая их геофизическая изученность, и изученность глубоким бурением. При этом Штокмановское месторождение в качестве эталонного участка не рассматривалось, так как по своим характеристикам оно является уникальным, и, следовательно, использование его параметров сильно завысит результаты количественной оценки. На втором этапе, используя структурную карту по отражающему горизонту J3-K1, был построен подсчетный план, на котором выделено 34 расчетных участка. На третьем этапе работа сводилась к тому, чтобы, используя опыт предыдущих оценок, а так же все имеющиеся геологические сведения, определить коэффициент аналогии и, используя установленные формулы, произвести подсчет НСР для каждого расчетного участка. Коэффициент аналогии отражает, на сколько расчетный участок в геологическом понимании (мощность и состав отложений, наличие структур на участке и т.д.) похож на эталонный. В примитивном виде формулы выглядели следующим образом: 1. Плотность НСР ЭУ * коэффициент аналогии = плотность НСР РУ 2. Площадь РУ / плотность НСР РУ = величина НСР РУ 54 3. Величина НСР РУ1 +…+ величина НСР РУ34 = общая величина НСР Барецева моря На самом деле формулы имеют более сложный вид, так что для каждого расчетного участка были посчитаны НСР по нефти, растворенному газу, свободному газу и газоконденсату. Отдельно были посчитаны НСР локальных структур. Результатом данного этапа стала карта распределения начальных суммарных ресурсов юрско-неокомского НГК по российскому сектору Баренцева моря. На сегодняшний день происходит обобщение всех готовых материалов в единый отчет, а так же построение конечной карты перспектив нефтегазоносности. 55 Особенности распределения полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в донных осадках моря Лаптевых и Восточно-Сибирского Литвиненко И.В., Петрова В.И., Батова Г.И., Куршева А.В. ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана имени академика И.С. Грамберга»,Санкт-Петербург, Россия [email protected] В широком спектре органических загрязняющих веществ полицикличес--кие ароматические углеводороды (ПАУ) занимают особое место, обусловленное их высокой токсичностью и канцерогенностью. В тоже время, обнаружение ПАУ в различных геологических объектах - почвах, осадках акваторий, осадочных породах, может быть обусловлено как техногенными, так и природными процессами [6]. Ряд полиароматических соединений (ретен, перилен, алкилхризены) являются дериватами биогенных предшественников и образуют устойчивый геохимический фон в осадках акваторий [4,9]. В зонах нефтегазопроявлений возможно поступление ПАУ при миграционных процессах из продуктивных горизонтов. Еще одним природным источником ПАУ может быть размыв и переотложение древних осадочных пород. Тектонические процессы, вулканизм, гидротермальные разгрузки также могут сопровождаться новообразованием полиаренов [7]. Таким образом, обнаружение в геологических объектах ПАУ, даже в значительных количествах, не является прямым свидетельством антропогенного воздействия на экосистему. Цель данного исследования - выявить специфику геохимического фона ПАУ в осадках восточно-арктического шельфа, а также факторы, влияющие на его формирование. Материалом исследования послужили осадки (97 донных станций), отобранные на акватории восточно-арктического шельфа в ходе российских и международных научноисследовательских рейсов (НИС «Иван Киреев» (1993 г.), «Polarstern» (1993 г.,1995 г.), «Капитан Драницын» (1995 г.), «Яков Смирницкий» (1995 г.). Поверхностные осадки (0-5 см) отбирались из дночерпателей или прямоточных гравитационных трубок с пластиковыми вкладышами в стерильную тару и сохранялись при –18 °С. Литолого-фациальная характеристика осадков базировалась на геоморфологическом, гранулометрическом и геохимическом анализах. Органо-геохимические исследования включали: определение содержания органического (Сорг) и карбонатного (Скарб) углерода, сокслетную экстракцию битумоидов, изучение их элементного и группового состава, хроматографическое выделение УВ, ГХ-анализ н-алканов и ВЭЖХ-анализ ПАУ. Природный органо-геохимический фон осадков акваторий формируется под влиянием генетических и литолого-фациальных факторов, а его вариации зависят от условий осадконакопления. Эти факторы определяют и формирование геохимического фона ПАУ различных морфоструктурных зон Мирового океана. Так, для глубоководных осадков, содержащих гидробионтное ОВ, характерно низкое суммарное содержание ПАУ (<20 нг/г) с преобладанием фенантрена в голоядерной и алкилированной формах. В прибрежно-шельфовых осадках содержание ПАУ существенно варьирует в соответствии с генезисом исходного ОВ; в составе ПАУ доминируют перилен и алкилированные гомологи фенантрена и хризена, генетически связанные с высшей наземной растительностью. Наиболее типичным компонентом восстановленных эстуарно-шельфовых осадков является перилен, образующийся на этапе раннего диагенеза из биогенных предшественников [3]. В осадках восточно-арктического шельфа суммарное содержание ПАУ варьирует в широких пределах от 3 до 180 нг/г, не превышая, однако, в среднем 40 нг/г, что существенно ниже наблюдавшегося ранее в осадках западно-арктического шельфа [2, 3, 5]. Столь низкие концентрации характерны скорее для осадков океанских абиссальнах равнин [2, 6], чем окраинных шельфовых морей, где содержание ПАУ даже в стерильных районах (шельф Антарктиды) может достигать весьма значительных величин [10]. На шельфе моря Бофорта 56 содержание основных голоядерных ПАУ (молекулярные группы 178-278) в осадках составляло 160 - 650 нг/г [11, 12], а в осадках северо-западной части Средиземного моря превышало 9000 нг/г [4]. Особенности латерального распределения ПАУ в изученных осадках отражают доминирующую роль осадочного вещества речного стока в формировании ОВ донных осадков, а композиционный состав свидетельствует о преимущественно биогенном генезисе. Так, повышенное содержание ПАУ приурочено к устьевым зонам крупных рек и трассирует их палеодолины до зоны депонирования осадочного материала у подножия континентального склона, при этом в составе ПАУ преобладают фенантреновые и хризеновые структуры. Характер распределения перилена – маркера континентального потока ОВ, полностью подтверждает данные выводы. Пирогенная компонента в составе ПАУ выражена слабо (Фл/202 = 0.25) и фиксируется преимущественно в осадках авандельты р. Лена. Нафтидогенная составляющая в составе ПАУ не выявлена Сравнительный анализ распределения ПАУ в осадках различных литолого-фациальных групп позволил выявить специфику формирования их геохимического фона. В эстуарно-шельфовых осадках региона доминируют алкилфенантрены и хризены, генезис которых связывают с биогенными источниками [4, 9]. В качестве генетических предшественников фенантрена и его алкилгомологов рассматривают циклические дитерпеноидные кислоты (абиетиновую и пимаровую), содержащиеся в липидах высших растений [8, 9]. В изученных осадках содержание фенантренов составляет 25% от суммы ПАУ, при этом заметно преобладают алкилированные гомологи фенантрена (АлкФен/Фен = 2,5), что согласуется с представлением о низком уровне преобразования ОВ. Содержание перилена, который традиционно рассматривается как индикатор природного континентального потока ОВ и может составлять до 90% от суммы ПАУ [1], не достигает высоких значений (ПЕР/суммаПАУ = 0,10), что может быть обусловлено преимущественно окислительными условиями осадконакопления, в то время как новообразование перилена в осадках происходит в сугубо восстановительных условиях. Зафиксированное в осадках заметное доминирование хризена и его алкилгомологов (228/суммаПАУ = 0,26) ранее для донных осадков арктического шельфа не отмечалось. Однако биогенное происхождение этой группы соединений уже не является вопросом дискуссионным. Их молекулярная структура позволила предположить в качестве биогенных предшественников пентациклические тритерпаны, содержащиеся в восках высших растений. Следует отметить, что если в современных озерных осадках были идентифицированы такие сложно замещенные хризеновые УВ, как 3,3,7-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохризен и его 3,4,7метилизомер и др., то в глубоководных осадках преобладают моно- и диметилхризены [8]. Это может быть связано как со структурой предшественников, так и с интенсивностью и условиями их преобразования. В работе [4] показано, что в донных осадках северо-западной части Средиземного моря алкилфенантрены (ретен) и тетрагидрохризены были основными компонентами ПАУ, составляя 30-50% от суммы. При этом были идентифицированы промежуточные продукты преобразования терпеноидов, подтверждающие существование последовательной цепи раннедиагенетических преобразований. Изучение образцов воды и взвеси показало, что данные полиарены были сформированы в почвах дренируемого бассейна или на ранней стадии иммобилизации. Влияние терригенной компоненты прослеживалось до границы континентального шельфа. Таким образом, не только присутствие, но и доминирование в эстуарно-шельфовых осадках молекулярной группы 228 не является артефактом и обусловлено, по-видимому, природой исходного терригенного органического материала и/или условиями его преобразования. Содержание в эстуарно-шельфовых осадках пирогенной компоненты, индикатором которой принято считать молекулярную группу 202 [13], не свидетельствует о сколько-нибудь значительном техногенном влиянии на регион в целом (ФЛ/202 = 0,13). Однако для ряда 57 станций, расположенных в зоне стока р. Лена, данное соотношение достигает величин, характерных для загрязненных осадков (ФЛ/202 > 0,5). Прибрежно-шельфовые осадки моря Лаптевых характеризуются сходными параметрами распределения ПАУ, имеющими, очевидно, унаследованный характер. В них закономерно снижается суммарное содержание ПАУ и алкилированных гомологов фенантрена, связанных со слабо преобразованной наземной биотой. Содержание перилена остается неизменным, свидетельствуя о сходстве условий осадконакопления. Группа хризенов остается доминирующей, что определяется общим генезисом осадочного органического материала. Пирогенная компонента практически отсутствует и, лишь в осадках, отобранных на границе кромки шельфа и континентального склона, на пути транзита осадочного материала, поставляемого стоком р. Лена, вновь отмечается повышенное ее содержание. Наиболее характерной особенностью распределения ПАУ в глубоководных осадках моря Лаптевых является доминирование голоядерного фенантрена (до 64% от суммы ПАУ), привнос которого может быть связан с атлантическими водными массами. Содержание перилена заметно снижается в соответствии с удаленностью источников поступления терригенного ОВ и сугубо окислительными условиями осадконакопления. Углеводороды ряда хризена фиксируются, но уже не являются доминирующими в составе ПАУ, отражая снижение роли терригенной составляющей в формировании ОВ осадков континентального склона и глубоководных котловин. Вместе с тем, совершенно очевидно, что терригенное влияние осадочного вещества, поставляемого речным стоком, сказывается и за границей континентального шельфа. На это указывает не только присутствие в осадках маркеров наземного ОВ, но и обнаружение в некоторых образцах в составе пирогеной молекулярной группы 202 индикатора техногенного генезиса - флуорантена. Причем, дислокация осадков, где соотношение ФЛ/202 достигает критических значений (>0,50), соответствует основному направлению потока Ленского выноса осадочного материала. В заключение следует отдельно остановиться на распределении ПАУ в осадках, отобранных в порту Тикси. При обсуждении распределения алкановых углеводородов было показано, что в осадках этого района оно носит абсолютно аномальный характер. Состав полициклических аренов также значительно отличается не только от фонового для эстуарношельфовых или прибрежно-шельфовых осадков моря Лаптевых, но и от всего наблюдавшегося на восточно-арктическом шельфе. Суммарное содержание ПАУ в осадках порта составляет 3695 нг/г, на 2 порядка превышая фоновые значения, при этом доминирующей компонентой является пирогенная группа 202, содержание которой достигает беспрецедентной величины - 1193 нг/г, характерной для сильно загрязненных техногенных осадков [5]. Список литературы 1. Батова Г.И., Петрова В.И., Пересыпкин В.И. О влиянии речного стока на распределение, состав и генезис органического вещества осадков на разрезе река Конго-Ангольская котловина // Геохимия. 1999. № 7. С. 713-718. 2. Петрова В.И. Геохимия полициклических ароматических углеводородов в донных осадках Мирового океана: Автореф. дис. … докт. геолого-минералогических наук: 04.00.10, 04.00.02. СПб., 1999. 30с. 3. Петрова В.И. Геохимия органического вещества арктических эстуарно-шельфовых осадков: полициклические арены на разрезе река-море // Опыт системных океанологических исследований в Арктике. М.: Научный мир, 2001. С. 235-243. 4. Bouloubassi I., Saliot A. Investigation of anthropogenic and natural organic inputs in estuarine sediments using hydrocarbon markers (NAH, LAB, PAH) // Oceanologica Acta. 1993. V. 16. № 2. P. 145-161. 5. Dahle, S., Savinov,V., Petrova,V. et al. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in Norwegian and Russian Arctic marine sediments: concentrations, geographical distribution and sources // 58 Norwegian J. of Geology. 2006. V.86. P. 41-50. 6. Kennish M.J. Practical handbook of Estuarine and Marine Pollution. London: CRC Press, 1997. 480 p. 7. Killops S.D., Massoud M.S. PAH of pirolytic origin in ancient sediments: evidence for Jurassic vegetation fires // Org. Geochem. 1992. V. 18. № 1. P. 1-7. 8. Lipiatou E., Saliot A. Fluxes and transport of antropogenic and natural PAH in the western Mediterranean Sea // Marine Chemistry. 1991. V. 32. P. 51-71. 9. Schaeffer P., Trendel J.-M., Albrecht P. An unusual aromatization process of higher plant triterpenes in sediments // Org. Geochem. 1995. V. 23. № 3. P. 273-275. 10. Venkatesan M., Kaplan I. The lipid geochemistry of Antarctic marine sediments: Bransfild strait // Marine Chemistry. 1987. V. 21. № 4. P. 347-375. 11. Yunker M.B., Macdonald R.W., Fowler B.R. et al. Geochemistry and fluxes of hydrocarbons to the Beaufort Sea shelf: A multivariate comparison of fluvial inputs and coastal erosion of peat using principal components analysis // Geochim. Cosmochim. Acta. 1991. V. 554. P. 255273. 12. Yunker M.B., Macdonald R.W., Cretney W.J. et al. Alkane, terpene, and polycyclic aromatic hydrocarbon geochemistry of the Mackenzie River and Mackenzie shelf: Riverine contribution of Beaufort Sea coastel sediment // Geochim. Cosmochim. Acta. 1993. V. 57. P. 3041-3061. 13. Yunker M.B., Snowdon L.R., Macdonald R.W. et al. Polycyclic aromatic hydrocarbon composition and potential sources for sediment samples from Beaufort and Barents seas // Environ. Sci. Technology. 1996. V. 30. № 4. P. 310-1320. 59 Метан и тяжелые газообразные углеводороды в донных отложениях Карского моря (результаты 59-го рейса НИС «Мстислав Келдыш») П.Б. Семенов1, А.А. Крылов1, Е.А. Логвина1, Д.Д. Портнова1,2 1 ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана имени академика И.С. Грамберга»,Санкт-Петербург, Россия 2 Санкт-Петербургский Государственный Университет [email protected] Комплексные экспедиционные работы проводились в акватории Карского моря в сентябре-октябре 2011 года на НИС «Академик Мстислав Келдыш». Грунтовый пробоотбор с применением грунтовой трубки, бокс-корера, трубки неймисто, и мультикорера выполнен на 24 станциях (рис. 1). Всего в ходе экспедиционных работ в 59-ом рейсе НИС «Академик Мстислав Келдыш» было отобрано 137 образцов газа из донных осадков методом head space. Рис. 1. Положение станций грунтового пробоотбора в 59-м рейсе НИС «Академик Мстислав Келдыш». Отобранные образцы были проанализированы в стационарной лаборатории методом газовой хроматографии с помощью Shimadzu GC 2014, оснащенным пламенноионизационным детектором и капиллярной колонкой Wide Bore Restek Rt-Aluminia bond/Na2SO4 50m x 0,53 mm x 10μm. Круг определяемых компонентов включал метан (CH4) и тяжелые газообразные углеводороды (ТУВГ) состава С1-С5 (C2H6, C3H8 , i-C4H10, C4H10, C2H4, C5H12, CH4, i-C4H8). Для изучения латерального и вертикального распределения концентраций метана и ТУВГ выбраны два репрезентативных субмеридиональных разреза: разрез 1, включающий станции пробоотбора 5013, 5015, 5016, 5018, 5021, 5008, 5020, 5009, 5024 и разрез 2станции 5031, 5032, 5033, 5034, 5039, 5042. Разрез 1 простирается от Енисейского залива (ст. 5013) через мелководную часть акватории Карского моря (ст. 5024) в пределах изобаты 50 м 60 (см. рис. 1). Наиболее южная начальная точка разреза 2 расположена восточнее разреза 1(ст. 5031), а наиболее северная - к западу от последнего, в глубоководной части морской акватории (ст. 5042, глубина 475 м). На рисунке 2 представлена схема вертикального и горизонтального распределения концентраций метана (а) и ТУВГ (б), которая иллюстрирует постепенное снижение концентраций метана в направлении река-море. Исключением является наиболее южная точка профиля (ст. 5013). Данная станция характеризуется песчаным грунтом, не удерживающим газы, и не представляет интерес в отношении газовой геохимии. В остальном, обращает на себя внимание достаточно резкое снижение концентраций метана в направлении поверхностного слоя осадка (3-7 см), до значений близких к равновесным (5ppm, “total headspace gas”). Лишь для станции 5015 характерна сравнительно высокая концентрация данного компонента в поверхностном горизонте пробоотбора (7,5 см) - 64 5ppm, “total headspace gas”. На этой же станции отмечается и максимальная для рассматриваемого разреза и всего массива данных в целом концентрация метана, достигающая 147 ppm, “total headspace gas”, а также наиболее «крутой» наклон кривой вертикального распределения данного газа в опробованном поверхностном слое осадочного чехла. Суммарная концентрация ТУВГ не обнаруживает столь очевидного и логичного характера распределения, при том, что максимальные значения этого показателя также зафиксированы в точке 5015. а б Рис.2. Схема распределения концентраций метана (а) и ТУВГ (б) на разрезе 1. 61 В отношении метана аналогичная закономерность прослеживается и для Разреза 2 (рис. 3). Повсеместно незначительные концентрации данного газа убывают по мере удаления от эстуарной зоны и возрастания глубины моря. Наибольший интерес представляет станция 5042 с максимальной поддонной глубиной опробования (285 см). Здесь концентрация метана почти неизменна или слабо возрастает вниз по разрезу, образуя резкий пик на горизонте 250 см, который соответствует диамиктону со значительной примесью псефитового материала. а б Рис.3. Схема распределения концентраций метана (а) и ТУВГ (б) на разрезе 1. В заключении, следует отметить, что, наблюдаемое во всех случаях снижение концентраций метана по мере удаления от речных эстуариев, несомненно, связано с уменьшением количества органического вещества (ОВ), поступающего с речным стоком. Продукты биологической деструкции ОВ (углекислый газ, ацетат) служат источником для генерации метана анаэробными метаногенными микроорганизмами. При этом, резкое снижение концентрации метана в направлении поверхностного слоя осадков, вероятно, связано с деятельности сульфат-редуцирующих бактерий, конкурирующих с метаногенами за восстановительные эквиваленты или опосредовано использующие метан для анаэробного восстановления сульфатов. В связи с тем, что в подавляющем большинстве случаев концентрации метана на поверхности морского дна оказываются исчезающее малыми, мы предполагаем крайне незначительные масштабы поступления метана в водную толщу (и далее в атмосферу) из донных осадков района опробования. ТУВГ традиционно рассматриваются как маркеры термогенной миграции, притом, что доказана возможность их биогенной продукции в следовых количествах. Вполне возможно, отсутствие четкой корреляции распределения ТУВГ (концентрации которых в целом незначительны) и метана, наблюдаемое в нашем случае также связано и с глубинным потоком этих газов, учитывая, что район исследования находится в зоне выявленных залежей углеводородов. 62 Работа выполнена при поддержке гранта Российско-Германской лаборатории полярных исследований им. О.Ю. Шмидта (OSL). 63 НАУЧНОЕ ИЗДАНИЕ Материалы III всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Новое в геологии и геофизике Арктики, Антарктики и Мирового океана» посвящённой 100-летию со дня рождения Р. М. Деменицкой Санкт-Петербург, 5-6 апреля 2012 г. Ответственные редакторы: А.А. Черных, А.Г. Редько, Е.А. Логвина, А.А. Крылов. 190121, Санкт-Петербург, Английский проспект, 1 ФГУП «ВНИИОкеангеология им. И. С. Грамберга» Тел. (812)713-83-79 Факс. (812)714-14-70 www.vniio.ru 64
