Главная – Журналы – Геология и геофизика 2024 номер 10

Приведены данные комплексного исследования гранитоидов Майорского интрузива, расположенного в западной части Горного Алтая. Показано, что массив сложен породами четырех интрузивных фаз, имеющих возраст от 391 до 372 млн лет, при этом внедрение основного объема гранитоидов произошло в относительно коротком интервале 386-384 млн лет. В составе массива присутствуют породы двух геохимических типов. Первый - это дифференцированные известково-щелочные гранит-лейкограниты с близкларковыми содержаниями HFSE и РЗЭ, ɛ_Nd( T ) = 4.3-4.5 и δ¹⁸O V-SMOW = 10.7-11.2 ‰. Второй - щелочные и умеренно-щелочные аляскиты A -типа, резко обогащенные HFSE и РЗЭ, имеющие ɛ_Nd( T ) = 5.3 и δ¹⁸O V-SMOW = 11.6 ‰. Гранитоиды первой группы имеют коровый источник, в то время как породы второй содержат в своем составе значимую часть мантийного вещества. Близодновременное внедрение этих расплавов на уровень становления интрузива привело к их взаимодействию и формированию гибридных магм. Низкие температуры кристаллизации гранитоидов (< 700 °С) и наличие в большинстве разностей пород сингенетичных расплавных и флюидных включений указывают на высокую флюидонасыщенность расплавов. Обилие лейкогранитов, геохимические характеристики которых не могут быть объяснены с позиций малоглубинной дифференциации первичных магм, указывает на ведущую роль процессов флюидно-магматического взаимодействия в образовании высококремнистых магм.

Обобщены результаты геологических, геохронологических и петрохимических исследований интрузивных комплексов Западного Саяна, и на их основе дан анализ масштабов, последовательности формирования, петрохимических характеристик и геодинамических обстановок образования гранитоидных и габброидных комплексов. Геохронологические данные свидетельствуют, что развитие интрузивных комплексов (гранитоиды и габброиды) Западного Саяна происходило в интервале возрастов 580-370 млн лет на нескольких возрастных уровнях и в различных геодинамических обстановках: островодужная - 580-570, 550-520 млн лет, аккреционно-коллизионная - 505-450 млн лет, трансформно-сдвиговая континентальных окраин - 440-430 млн лет и активной континентальной окраины - 425-370 млн лет. По петрохимическим характеристикам среди изученных гранитоидных комплексов выделяются породы толеитовой, известково-щелочной и субщелочной серий. Исследования ксеногенных цирконов из изученных гранитоидных и габброидных комплексов указывают на диапазон возрастов 650-440 млн лет. Выделяется несколько возрастных кластеров (~ 645, ~ 570, 555-520, 505-475, 455-440 млн лет), которые указывают на гетерогенный состав коры Западного Саяна и на участие в гранитообразовании позднерифейских, венд-раннекембрийских и ордовикских коровых источников.

Приведены результаты исследований включений во вторичных сульфатах (антлерит, смесь копиапита и кокимбита) и арсенатах (эритрин и пикрофармаколит), сформированных на поверхности техногенных тел - складированных отходах обогащения сульфидных (Беловский и Урской отвалы) и арсенидных (карты захоронения комбината Тувакобальт) руд. В составе газово-жидких включений (ГЖВ) определен широкий круг компонентов, основные из которых вода и углекислый газ. В меньшем, но измеряемом количестве обнаружены углеводороды, О-содержащие органические соединения, N- и S-содержащие газы. Во включениях пикрофармаколита (арсенат-арсенит кальция и магния), кроме того, обнаружен арсин H₃As. ГЖВ вторичных минералов отражают состав межпоровой среды в теле отходов при том или ином доступе атмосферных газов, поступающих в свободном виде и с сезонными осадками в тело отходов. Сочетание генерируемых на месте и проникающих газов определяет многообразие неорганических и биотических взаимодействий в техногенных телах. Присутствие углеводородов и O-содержащих органических соединений, вероятнее всего, связано с бактериальными преобразованиями органического вещества (остатков растительности, древесины, микроводорослей, грибов). Вместе с тем такие соединения, как сероуглерод и диоксид серы, указывают на активные неорганические реакции разложения сульфидной матрицы.

В составе бажено-абалакского комплекса (БАК) выделены главные типы пород-коллекторов. С целью проведения оценки геологических ресурсов углеводородов предлагается все множество литологических типов пород, входящих в состав БАК, формально разделить на две основные разновидности, представленные флюидоупорами и коллекторами. Обоснована возможность выделения потенциально продуктивных и продуктивных пород, представленных кремнистыми и карбонатными разновидностями, по данным ГИС. Восстановлен вероятный механизм формирования пород-коллекторов в составе БАК в результате тектоногидротермального воздействия на эти отложения. Предложена оригинальная методика выделения перспективных зон различных категорий для поисков залежей углеводородов в БАК путем комплексирования данных сейсморазведки и проведенного на их основе тектонофизического моделирования. В качестве примера проведена оценка прогнозных геологических ресурсов углеводородов, содержащихся в БАК в пределах сейсморазведочных работ 3D Ем-Еговской площади. Обоснована необходимость оценки перспектив нефтеносности и подсчета прогнозных геологических ресурсов углеводородов в БАК в целом, а не только в баженовской свите, исходя из единого механизма формирования в них пород-коллекторов тектоногидротермального происхождения.

С целью изучения углеводородного потенциала глубокопогруженных залежей Южно-Каспийской впадины построены карты изменения изотопного состава по площади, графики распределения УВ газов в зависимости от стратиграфического возраста вмещающих отложений, графики изменения изотопного состава от глубины отбора проб. Оценен генезис газов по методикам М. Шоелла и А. Джеймса. На основании изучения различных форм проявления газов установлены два этапа формирования углеводородов. Первый этап начинался в подстилающих продуктивную толщу (ПТ) отложениях (миоцен-эоценовое время) и продолжался до отложений ПТ. На этом этапе происходила частая смена направлений движений как нисходящих, так и восходящих. Второй этап формирования углеводородов начинался с отложений продуктивной толщи, характеризовался изменением геодинамических условий в регионе (антропоген-плиоценовое время). Лавинная седиментация, превалирование нисходящих движений над восходящими способствовали накоплению мощных осадков в век продуктивной толщи. По мере накопления осадков, а также вследствие тектонических процессов (прогибания) в глубоководной части бассейна происходило ужесточение термобарических условий в осадочной толще. Детально рассмотрены результаты газовой съемки в пределах глубоководной части Южного Каспия, и установлено, что для этой зоны характерна газогенерация с преобладанием двух компонентов - метана и этана. Изучение тенденций миграции углеводородов по времени и площади, а также областей генерации и т. д. позволяет выявить некоторые структуры, где есть признаки накопления углеводородов с большими и гигантскими запасами. Установлено, что углеводородные газы в донных осадках и отложениях верхней части разреза южной части Каспийского моря находятся в тесной зависимости от источников формирования углеводородов, миграции и других процессов, протекающих в глубокопогруженных отложениях, а также в верхней части разреза.

Рассмотрено решение трехмерной динамической задачи теории упругости применительно к моделированию всех типов сейсмических волн, распространяющихся в реальных геологических средах. Излагаются элементы алгоритма на основе метода спектральных элементов (МСЭ) для численного решения поставленных задач. Представлены основные преимущества и особенности МСЭ (высокий порядок дискретизации по пространству, явная схема интегрирования по времени) в сравнении с классическим подходом, основанным на методе конечных элементов (МКЭ). Рассматриваются особенности массивно-параллельной реализации данного алгоритма на графических процессорах с использованием технологии CUDA. Анализируется эффективность распараллеливания на гибридных системах при различных порядках МСЭ и параметрах численной схемы интегрирования по времени. Приведены результаты решения трехмерной задачи моделирования распространения сейсмических волн в неоднородной геологической среде с разломами и резко изменяющимися свойствами пластов по вертикали и горизонтали. В качестве исходных данных взята детальная цифровая геологическая модель, построенная для одного из месторождений Арктики с помощью наиболее распространенного в мире программного комплекса геологического моделирования Petrel. Она была конвертирована на гексаэдральную сетку для выполнения эффективных расчетов МСЭ на отечественном программном комплексе CAE Fidesys, разработанном ранее с участием авторов статьи для широкого круга других инженерных задач прочностного анализа. Модель далее обобщена для типовых сейсмогеологических условий Западной Сибири, чтобы на основе такого моделирования можно было проводить широкий спектр исследований по возможностям сейсморазведки для изучения основных нефтегазоносных комплексов в данном регионе. В последующем могут быть апробированы и другие регионы с иным геологическим строением. Выходные результаты полноволнового моделирования записываются в международном формате SEG-Y, пригодном для всех видов промышленной сейсмической обработки. Проводится анализ полученных модельных сейсмограмм и волновых полей. Делается вывод о практической значимости проведенных исследований, результаты которых в будущем могут быть использованы для широкого круга прикладных задач в различных регионах и условиях.

Проведено обобщение, анализ и ревизия результатов геотермических исследований, выполненных на северо-востоке России. Составлен каталог измеренных значений теплового потока, на его основе построена карта распределения теплового потока региона. Геодинамическая активность тектонических структур северо-востока России, их тепловой режим, индикатором которого является тепловой поток, в значительной мере обусловлены взаимодействием Евразийской и Северо-Американской литосферных плит и плит меньшего порядка, расположенных в северо-восточной части Азиатского континента. Области взаимодействия Евразийской и Северо-Американской литосферных плит маркируются Арктико-Азиатским сейсмическим поясом, который характеризуется интенсивным орогенезом, современным вулканизмом, активной сейсмичностью, разнообразным геотермическим режимом, большой неоднородностью измеренных значений теплового потока. На Чукотском полуострове для оценки значений теплового потока был применен изотопно-гелиевый метод. Предложено считать одним из факторов геотермического режима класс геодинамической активности тектонических структур.

Для территории Среднеуральского сегмента построена сеточная плотностная модель верхней части литосферы высокого разрешения с шагом дискретизации 500 м до глубины 80 км - первого регионального уровня изостатической компенсации. Пространственный каркас плотностных разрезов служит основой трехмерной модели интерполированной плотности - модели начального приближения. Уточняющие поправки к плотностной модели начального приближения находятся из решения линейной обратной задачи гравиметрии на практически содержательных множествах корректности плотностных эквивалентов. В качестве последних выбираются достаточно тонкие горизонтальные слои сеточной плотностной модели. Способ и технология расчета трехмерного распределения плотности с привязкой к двумерным данным по опорным сейсмическим разрезам заложены в методику количественной интерпретации потенциальных полей с построением объемных геофизических моделей. Рельеф внутренних граничных поверхностей верхней, средней и нижней коры сопоставлен со структурной схемой тектонического районирования по поверхности фундамента. Для построения тектонических схем также используются аномалии литостатического давления, вычисленные по обобщающей интегральной характеристике - массе плотностных колонок от земной поверхности до заданной глубины. Аномалии литостатического давления для каждого слоя трехмерной сеточной плотностной модели пропорциональны избыточной плотности в слое, так что плотностная модель легко перестраивается в литостатическую. Трехмерные аномалии литостатического давления отчетливо конфигурируют блочное строение земной коры на разных глубинных срезах. В проекции на поверхности средней и нижней коры контуры литостатических аномалий соответствуют схеме тектонического районирования фундамента, построенной по потенциальным полям. Сопоставление «блочных схем» плотностной и литостатической моделей используется для выделения разнопорядковых структурных элементов глубинного тектонического районирования на разных глубинных срезах.

Настоящее исследование посвящено анализу оползней, вызванных умеренным землетрясением ( M_w = 4.9) в северо-восточном районе провинции Мила, которое привело к значительному ущербу и экономическим потерям в районе Эль-Херба и городе Грарем-Гуга. Благодаря обширному полевому исследованию был составлен полный список оползней. Для оценки подверженности территории оползням, вызванным сейсмической активностью, была использована модель нечеткой логики на основе ГИС. Модель включает в себя различные входные факторы, такие как литология, угол наклона, нормализованный относительный индекс растительности (NDVI), расстояние от рек и дорог, осадки и сейсмическая опасность, что отображено на карте. В исследовании сравниваются характеристики различных нечетких операторов и значений гаммы и установлено, что использование нечетких гамма-операторов со значением гаммы 0.8 обеспечивает удовлетворительную согласованность между приведенными факторами и распределением оползней. Более того, использование карты сейсмической опасности как причинного фактора повышает точность картирования районов, подверженных оползням. Данное исследование подчеркивает важность модели нечеткой логики в управлении стихийными бедствиями и планировании опытно-конструкторских работ.