Главная – Журналы – Геология и геофизика 2010 номер 1

Резкое увеличение спроса на газ и на нефть в мире вызывает озабоченность энергетическим будущим человечества. В середине и второй половине XXI в. важную роль в обеспечении человечества нефтью и газом будут играть осадочные бассейны Северного Ледовитого океана, в том числе значительная его часть, сосредоточенная на шельфах российских морей. Дана краткая характеристика и оценка ресурсов Российского сектора шельфов морей Северного Ледовитого океана. С вероятностью 0.90 можно утверждать, что начальные геологические ресурсы углеводородов в нем в нефтяном эквиваленте больше 90 млрд т. Выполненные оценки позволяют считать, что на шельфах Северного Ледовитого океана в эти годы будет активно формироваться нефте- и газодобывающая промышленность.

На протяжении последних 10—20 лет в ходе исследований по осадкообразованию и геохимии Северного Ледовитого океана удалось провести прямое (инситное) изучение всех видов осадочного вещества, которое в ходе смешения дает донный осадок. Оказалось, что главное значение имеет не осадочный материал рек, как считалось, а рассеянное осадочное вещество (взвесь) атмосферы, криосферы (снег, лед), морской воды, речной воды, биосферы (планктон и бентос) и антропосферы (загрязнения всех видов), к которому близ хр. Гаккеля добавляется эндогенное вещество зоны спрединга. Главное значение при смешении имеет осадочный материал морских льдов, отсюда и тип седиментогенеза — ледовый морской.
С применением новых методов и приборов (в том числе спутников, бесконтактных гидрооптических, гидрофизических и гидроакустических и др.) и инситных анализов удалось определять содержание, состав и свойства рассеянного осадочного вещества всех видов, его потоки (мг/м²/год), векторы движения и скорости в разных частях Северного Ледовитого океана, причем непрерывно во времени для интервалов от часов—суток до месяцев, сезонов и десятков лет. Это новый подход к изучению осадочного процесса, который открывает путь к четырехмерной (4-D) количественной седиментологии.

На северо-востоке евразийского шельфа расположен крупный Северо-Чукотский прогиб. Мощность осадков в нем достигает 22 км, что значительно больше, чем необходимо для заполнения глубоководной впадины на океанической коре. Осадконакопление началось в прогибе 380 млн лет назад. До 16 км осадков образовалось за последние 125 млн лет, когда погружение океанической коры уже давно завершилось бы. Эти данные указывают на то, что под осадками в прогибе залегает кора континентального типа. На большей части его площади деформации растяжения коры отсутствуют. В таких условиях ее крупное погружение следует связывать с уплотнением пород основного состава в нижней коре за счет эклогитизации. Чтобы удерживать консолидированную кору под 22 км осадков, под ее верхней (гранитной) частью должен залегать слой тяжелых эклогитов толщиной ~25 км. На нескольких этапах в прогибе формировались крутые флексуры фундамента. Их образование свидетельствует о сильном размягчении литосферного слоя при инфильтрации в него активного флюида из небольших мантийных плюмов. В эти эпохи в нижней коре резко ускорялась эклогитизация, что приводило к быстрым погружениям. Такое погружение произошло в прогибе в барреме—альбе, когда в нем накопилось до 11.5 км осадков. Быстрые погружения, по-видимому, проявлялись и в более ранние эпохи, а также в позднем мелу. Вместе с формированием крутых флексур они являются характерной особенностью крупных нефтегазоносных бассейнов. Поэтому можно ожидать, что Северо-Чукотский прогиб относится к тому же типу структур.

По результатам интерпретации комплекса морских геолого-геофизических данных и анализа геологии сухопутного и островного обрамления приводится характеристика строения и реконструированы тектоногеодинамические обстановки становления северной периферии Баренцево-Карской окраинно-континентальной платформы, сформировавшейся преимущественно к концу палеозоя. В контексте излагаемых представлений дана трактовка новой модели происхождения трога Святой Анны как пограничного элемента между Свальбардской и Карской плитами. В этой связи акцентируется внимание на сложном тектоническом узле, расшифровка строения которого позволяет пролить свет не только на проблему происхождения трога, но и на вопросы эволюции тектоногеодинамических взаимоотношений континентальных кратонов и микроплит Арктики. Показано, что троговые разновозрастные структуры, включая северо-восточный сегмент Восточно-Баренцевского трога и трог Святой Анны, представляют в плане не что иное, как область их тройного(?) или Т-образного сочленения. Показана эволюция формирования троговой системы с рубежа среднего палеозоя. В поздней перми—триасе трог Св. Анны объединяется с Восточно-Баренцевской троговой системой и становится ее новым надстраивающим к северу звеном.

На севере и северо-востоке Сибирской платформы, в пределах так называемых Анабарской и Оленекской зон битумонакопления, известен ряд гипергенных скоплений (месторождений) и проявлений природных битумов с общими ресурсами более 5 млрд т. Битумные скопления приурочены к широкому стратиграфическому диапазону отложений от докембрия до мезозоя. Проведены детальные геохимические исследования битумов наиболее крупного Оленекского месторождения, нафтиды которого локализованы главным образом в пермских песчаниках дельтового и прибрежно-морского генезиса. Методами хромато-масс-спектрометрии установлено, что в составе насыщенных фракций битумов резко редуцированы нормальные алканы, а большая часть терпановых углеводородов представлена гомологическим рядом 25-норгопанов — свидетельство интенсивной бактериальной деградации углеводородных залежей. Идентификация бициклических сесквитерпанов, тетрациклического оноцерана и ряда других биометок позволяет утверждать, что в составе органического вещества материнских отложений существенную часть составляли остатки высшей растительности. При весьма низких концентрациях стеранов установлены сравнительно высокие содержания ранее неизвестных структур 8-14-секостеранов. Весь спектр геохимических данных по пермским битумам Оленекского месторождения, в том числе изотопные характеристики углерода (δ¹³C от —25.8 до —31.3 ‰), позволяет утверждать, что основным источником углеводородов для месторождения являлись одновозрастные материнские отложения в области пассивной континентальной окраины (на месте современной Верхоянской складчатой области).
В рамках реализации «Основ государственной политики Российской Федерации в Арктике на период до 2020 года» оценка ресурсов нефти и газа, в том числе гигантских залежей битумов, их разведка и подсчет запасов становятся актуальной задачей. Продукты их переработки могут быть устойчивым и экономически выгодным источником нефтепродуктов для восточной части Российской Арктики и Северного морского пути.

Исходя из известного соотношения запасов природного газа в водорастворенном состоянии и в месторождениях, можно предположить, что в скоплениях природных газовых гидратов (ПГГ) находится, по-видимому, около 10 % (даже с учетом более высокой удельной концентрации газа в гидратах) от объема газа, находящегося в гидратном состоянии. В большой степени это обусловлено тем, что коэффициент аккумуляции для скоплений ПГГ будет ниже, чем для свободного газа в силу более узкого спектра структурных условий, благоприятных для формирования скоплений. Следовательно, данные по мировой оценке ресурсов газа в гидратном состоянии требуют существенной корректировки.
Гидраты, присутствующие в породах, по происхождению можно подразделить на сингенетичные и эпигенетичные. Сингенетичные гидраты образуются за счет газа, находящегося в породе in situ в свободной фазе или водорастворенной на момент наступления термобарических условий гидратообразования. Эпигенетичные гидраты образуются за счет газа, поступающего в данную породу, находящуюся в термобарических условиях гидратообразования, в результате миграции.
Для формирования скопления ПГГ, которое может представлять коммерческий интерес, необходимо, кроме оптимальных температуры и давления, степени минерализации воды, еще одно условие — непрерывное (длительное) поступление природного газа в конкретную зону гидратообразования. Это условие выполнимо только в случае вертикальной миграции природного газа по разломам, зонам повышенной трещиноватости, литологическим «окнам» и реже в результате латеральной миграции.
В отношении практического использования перспективными представляются только скопления ПГГ, образование которых связано с процессами вертикальной или латеральной миграции.

На основе геоморфологической, литологической и фациальной характеристик Восточно-Арктической континентальной окраины исследовались основные факторы, контролирующие поступление в позднем кайнозое органической составляющей в донные отложения провинции Центрально-Арктических поднятий Северного Ледовитого океана. Комплексный анализ рассеянного органического вещества (РОВ) образцов, отобранных в ходе научно-исследовательских рейсов НЭС «Академик Федоров» (Арктика-2000 и Арктика-2005), показал существенные различия осадочных отложений хр. Ломоносова и поднятия Менделеева. Так, донные осадки последнего отличаются высоким уровнем преобразования и отсутствием терригенных компонентов, на что указывает специфика основных геохимических характеристик (С_орг, С_карб, N_орг, битумоидов, гуминовых кислот), а также состав и распределение углеводородных молекулярных маркеров (алканов, насыщенных и ароматических цикланов). Комплекс полученных данных позволяет сделать вывод, что в формировании плейстоцен-голоценовых отложений осевой части поднятия Менделеева значительную роль играют древние осадочные породы, содержащие генетически однородное и глубоко преобразованное ОВ, достигшее уровня мезокатагенеза.

Рассмотрен ряд геологических аспектов уточнения границ Арктического морского сектора России, связанных в первую очередь с доказательством континентального происхождения спорных территорий. Проводится анализ геологического строения российских арктических территорий, особенностей их геодинамической эволюции, а также дается краткая информация о размещении и объемах запасов стратегически важных твердых полезных ископаемых. Основная часть статьи посвящена характеристике перспектив развития минерально-сырьевой базы ключевых для Арктических регионов России видов минерального сырья: алмазов, металлов платиновой группы и никеля, редких металлов, золота и бокситов.
Обоснование перспектив наращивания запасов алмазного сырья проводится на основе: характеристики новых потенциально алмазоносных регионов; анализе специфики фанерозойской эволюции строения и состава литосферной мантии Сибирской платформы с определяющей ролью воздействия на ее глубинные уровни Сибирского суперплюма на границе пермского и триасового периодов, что определяет уровень алмазоносности разновозрастных кимберлитов; специфики новых подходов и методов при проведении прогнозно-поисковых работ на алмазы в геолого-поисковых обстановках арктических территорий Сибири.
Анализ состояния запасов никеля и платиноидов в Норильском районе указывает на необходимость вовлечения в эксплуатацию более бедных руд и техногенных месторождений (отвалы Норильского и Талнахского месторождений). Однако кардинальное решение проблемы связывается с выявлением новых крупных месторождений в пределах массива Джелтул и Хараелахской мульды.
Развитие сырьевой базы золотодобывающей промышленности связывается с перспективами вовлечения в ресурсный потенциал масштабного золото-мышьякового оруденения в черных сланцах, широко развитых в северо-восточных регионах Российской Арктики, однако здесь камнем преткновения является отсутствие эффективных и экологически безопасных технологий переработки подобных руд.
Крупнейшей кладовой редких металлов, определяющей состояние запасов этого сырья для всей арктической территории России, является месторождение Томтор с его поистине уникальными запасами ниобия, скандия, иттрия и других элементов. Это гигантское месторождение имеет весьма сложное строение и историю формирования. Разработана технология переработки уникальных руд этого месторождения, позволяющая извлекать в ценные продукты более 60 % всех составляющих руды.
Перспективы наращивания запасов высококачественных бокситов Российской Арктики связываются с Тиманским регионом, где существуют возможности выявления этого сырья в вендских и нижнекаменноугольных отложениях.
Обосновывается необходимость формирования государственной политики, направленной на закрепление арктического направления как одного из важнейших приоритетов в долгосрочной концепции развития страны.

Рассматриваются основные черты металлогении Российской арктической зоны, обусловленные специализацией ранних континентальных геоструктур и общностью мезокайнозойского геодинамического развития территории. Показан значительный рудный потенциал различных секторов зоны на стратегические виды рудного сырья: урана, платиновых металлов, золота, олова, редких элементов и других. В выборе рационального направления освоения рудных ресурсов рекомендуется сохранение, развитие существующих и новых базовых горно-рудных центров (районов) на основе известных крупных месторождений и открытие новых коренных месторождений (уран, золото и др.), а также реализаций высокого потенциала россыпной металлоносности. Подчеркивается значимость научного обеспечения всего комплекса прогнозно-поисковых и горно-добывающих работ, вплоть до их экологического мониторинга.

Приведены первые данные по петрографии и минералогии кимберлитовой тр. Манчары, открытой в 2007—2008 гг. в 100 км южнее г. Якутск (Центральная Якутия). Трубка прорывает карбонатные отложения верхнего кембрия и перекрыта юрскими терригенными толщами мощностью около 100 м. Установлено, что она сложена зеленовато-серой кимберлитовой брекчией с массивной текстурой цемента серпентин-слюдистого состава. Порфировая структура кимберлита обусловлена присутствием вкрапленников оливина, флогопита и пикроильменита. По содержанию SiO₂ и Al₂O₃ основной массы породы являются типичными неконтаминированными кимберлитами. Характерной особенностью основной массы является значительное содержание рудных минералов: ферро- и хромшпинелей, перовскита, магнетита и реже магнезиального хромового магнетита. Пиропы в кимберлитах распределены неравномерно и представлены остроугольными обломками. По химическому составу они относятся к лерцолитовому, верлитовому и неалмазоносному дунит-гарцбургитовому парагенезисам. Количество гранатов, соответствующих лерцолитам аномального состава, составляет 8 %, что близко к таковому в среднепалеозойских кимберлитах Якутской кимберлитовой провинции. Общие характеристики состава пиропов из новой трубки соответствуют таковым для убогоалмазоносных кимберлитов среднепалеозойского возраста северной части Якутской алмазоносной провинции. По химическому составу пиропы кимберлитовой тр. Манчары и современных речных отложений рек Кенгкеме, Чакыя и др. существенно различаются, следовательно, породы трубки не могли быть источником пиропов для этих аллювиальных отложений. Для них предполагается существование других источников, что при наличии многочисленных геофизических аномалий «трубочного типа» позволяет прогнозировать в Центральной Якутии новое кимберлитовое поле.

На севере Республики Саха (Якутия) в бассейнах рек Эекит, Никабыт, Келимяр и Бур открыты крупные россыпные проявления алмазов, которые сформированы в базальном горизонте рэтского яруса верхнего триаса. По своим типоморфным особенностям алмазы и минералы-индикаторы кимберлитов имеют полное сходство с таковыми из базальных горизонтов карнийского яруса, но, в отличие от них, характеризуются хорошей сортировкой, и на пиропах видны следы повышенного механического износа. Проведенный анализ особенностей геологической эволюции изученной территории, характеристик морфологии алмазов и их минералов-спутников, а также особенностей состава минералов-спутников показывает, что рэтские продуктивные отложения были сформированы за счет размыва карнийских россыпей.

Рассматриваются результаты использования сейсмических методов для изучения особенностей сейсмогеокриологического строения толщи многолетнемерзлых пород, выделения и оконтуривания природных и техногенных таликов, определения положения кровли многолетнемерзлых пород в мелководной части шельфа арктических морей и изучения устойчивости береговых склонов. При проведении исследований использовались как традиционные методы исследований, применяющиеся в малоглубинной сейсморазведке, так и новые оригинальные сейсмические методики, разработанные в ИКЗ СО РАН. Исследования выполняются с помощью сейсмических волн различных типов и классов. Совместное применение продольных и поперечных волн обеспечивает повышение точности и достоверности геокриологической интерпретации сейсмических данных. При использовании одного типа сейсмических волн предпочтение должно быть отдано поперечным волнам.

Рассматриваются проблемы, имеющие большое значение для освоения арктических шельфовых месторождений. Описывается технологическая схема с использованием хладагента, которая предназначена для работы в условиях отрицательных температур и разработана специально для освоения шельфовых месторождений в зимний период. Исследуется явление отрицательной гидравлической крупности.