Главная – Журналы – Геология и геофизика 2010 номер 3

Приводятся результаты комплексного исследования эвапоритовых осадков одного из малых соленых озер Приольхонья с карбонатным типом седиментации и обосновывается их высокая перспективность для палеоклиматических реконструкций.
Для анализа минеральной составляющей донных отложений использованы рентгеновская дифрактометрия, ИК-спектроскопия, сканирующая электронная микроскопия, элементный анализ (РФА СИ) и ряд других методов. Разложением сложных XRD-профилей карбонатных минералов на индивидуальные пики функцией Пирсона VII в каждом образце идентифицированы карбонатные фазы, определены их количественные соотношения. Впервые из осадков малого бессточного озера получена карбонатная запись высокого разрешения, содержащая сведения о стратиграфическом распределении Mg-кальцитов, представляющих собой непрерывный ряд от низко- до высокомагнезиальных структурно разупорядоченных разностей вплоть до Са-доломитов, в которых количество и соотношение фаз различной степени магнезиальности определяются величиной Mg/Ca, соленостью и общей щелочностью вод озера в прошлом, меняющимися в соответствии с климатическими циклами и колебаниями уровня озера.
Сопоставление карбонатной записи в голоценовом разрезе, датированном радиоуглеродным методом (¹⁴С), с данными литологического, диатомового, палинологического анализов, результатами определения стабильных изотопов (δ¹⁸О и δ¹³С) и распределением ряда геохимических индикаторов климатических изменений позволило воссоздать сложную историю эволюции водного бассейна оз. Цаган-Тырм, определяемую климатом региона от середины атлантического периода до современности.
Направленное изменение различных характеристик существенно-карбонатных осадков убедительно свидетельствует об увеличении аридности климата Приольхонья за последние 6500 лет. Наряду с общей тенденцией аридизации выявлены резкие и частые изменения климата и, соответственно, уровня наполнения оз. Цаган-Тырм в различные периоды его существования. Широкое распространение соленых и солоноватых озер на юге Восточной Сибири, в Монголии и Северном Китае вместе с высокой информативностью карбонатных осадков для палеоклиматологии и палеолимнологии предполагают возможность выявления общих тенденций изменения палеоклимата и его локальных флуктуаций для Центральной Азии.

Д.С. Коржинский в 1950 г. высказал идею о локальном равновесии минералов при метаморфизме горных пород. В последующие годы Д. Фишер и Р. Джостен разработали реалистичную концепцию кинетики метаморфизма, которая учитывала диффузионный массоперенос в межзерновом флюиде, зависимость движения компонентов от величин их концентраций и градиентов химических потенциалов, реакции между минералами в породе при локальном равновесии с поровым флюидом, баланс химических компонентов и др. Эта концепция может быть названа моделью Коржинского—Фишера—Джостена. Модель, основываясь на информации о химическом составе минералов, свободной энергии фаз и текстурно-структурных особенностях пород, дает возможность приблизиться к оценке длительности метаморфических событий. Количественный расчет реакций в матриксе метаморфических пород с учетом данных о распределении зерен в пространстве позволяет рассчитать перемещение и баланс химических компонентов. Было установлено, что баланс вещества (за исключением летучих компонентов) достигался в пределах объема от сотых долей куб. миллиметров до нескольких куб. сантиметров. Вероятно, этот объем может быть принят за минимальный (элементарный), где устанавливалось минеральное равновесие.

Во многих золотоносных районах имеются десятки выявленных рудопроявлений золота, перспективы которых не ясны из-за слабой изученности. Учитывая высокую стоимость разведки, необходима предварительная их разбраковка с использованием малозатратных методов. Занимаясь изучением типоморфных особенностей минералов золоторудных месторождений Верхояно-Колымского региона, автором установлена зависимость содержаний изоморфно-примесных элементов (ИПЭ) от степени пересыщения растворов (СПР). Предварительные результаты исследований показывают, что, исходя из этой зависимости, могут быть разработаны критерии для выявления «скрытой» минералого-геохимической зональности, а на ее основе критерии прогнозирования оруденения на глубину.
Основным фактором, определяющим поведение ИПЭ в зависимости от СПР, является их коэффициент распределения ( K ) относительно элемента-хозяина соответствующего минерала. Если K > 1, содержание этого элемента с увеличением СПР в процессе рудоотложения уменьшается, при K < 1 — увеличивается. При наличии в растворе ИПЭ с K > 1 и K < 1 они ведут себя независимо друг от друга в соответствии с их коэффициентами распределения. Иными словами, при увеличении СПР в процессе рудоотложения ранние выделения того или иного минерала будут характеризоваться повышенными содержаниями ИПЭ с K > 1, а поздние — элементами с K < 1. Если при этом фронт кристаллизации перемещается в пространстве, должна возникать вертикальная концентрационная зональность тех и других элементов — содержание элементов с K > 1 по восстанию рудных тел будет уменьшаться, а элементов с K < 1 — увеличиваться («скрытая» минералого-геохимическая зональность).
На примере самородного золота приводится фактический материал в этом плане. Рассмотрены особенности поведения Ag, Sb, Hg, Cu, Ni, Co в следующих аспектах: в зависимости от глубины формирования месторождений от палеоповерхности (глубинные → малоглубинные), в вертикальном разрезе отдельных месторождений, по стадиям минерализации, в разрезе отдельных кристаллов с зональным строением. Показано, что Ag, Sb, Hg с одной стороны и Cu, Ni, Co — с другой во всех вышеуказанных аспектах ведут себя противоположно. Элементы первой группы по отношению к Au имеют K < 1, а второй — K > 1. Из них особый интерес представляют Cu и Sb. В вертикальном разрезе отдельных месторождений содержание Cu в золоте с глубиной увеличивается, а содержание Sb — уменьшается. Отношение содержаний этих элементов (Cu/Sb) можно использовать для оценки уровня эрозионного среза месторождений, что позволяет прогнозировать их возможное продолжение на глубину. Приводятся примеры хорошо разведанных месторождений.

Керогены куонамской свиты нижнего и среднего кембрия северо-востока Сибирской платформы изучены современными аналитическими методами. Определены содержания углерода, водорода, серы, азота, кислорода, стабильного изотопа углерода, пиролитические характеристики нерастворимого органического вещества (ОВ). Дана оценка типа и катагенеза ОВ, генерационного потенциала нефтепроизводящих пород. Установлено, что на состав керогенов из образцов, отобранных на обнажении р. Молодо, оказали влияние процессы гипергенеза. Степень изменения керогенов связана с количеством органического вещества в породах и их структурными особенностями.

Обобщены экспериментальные данные по структурно-групповому составу и макроструктурным характеристикам высокомолекулярных соединений (ВМС) — углеводородов, смол и асфальтенов — из более чем 180 образцов нефтей различных нефтеносных провинций Евразии.
Показано, что большинство молекул нефтяных смол включают 1—3 структурных блока, каждый из которых содержит 0—3 ароматических и 0—5 нафтеновых циклов в таких сочетаниях, что общее число колец в блоке не превышает 5—6. Средние молекулярные массы смол обычно не превосходят 100—1500 а.е.м. Асфальтены отличаются от смол из того же источника бóльшими количествами структурных единиц в молекулах (до пяти), преимущественно три- или тетрациклоароматической природой этих единиц (блоков), меньшими степенями замещенности ароматических ядер, меньшими долями углеродных атомов в насыщенных фрагментах молекул. Средние молекулярные массы нефтяных асфальтенов, измеренные методом криоскопии в нафталине, не превышают 2500 а.е.м.
Вследствие межмолекулярных взаимодействий ВМС образуют разнообразные ассоциаты и полимолекулярные частицы, в том числе квазикристаллические «пачки» и многопачечные агрегаты. Спонтанно протекающие процессы распада и образования таких частиц придают нефтям характер динамически равновесных полидисперсных систем.
Выявлены основные закономерности изменения состава и строения нефтяных ВМС в зависимости от глубины залегания, возраста и литологического состава вмещающих нефть отложений.
Являясь химически более лабильными гетероатомными веществами, нефтяные ВМС быстрее подвергаются преобразованиям при изменениях пластовых условий, нежели углеводороды, т.е. являются более чувствительными индикаторами изменений состава нефти в недрах.

Нафтенобензолы, нафтенонафталины, нафтенофенантрены выделены экстракцией метанолом из фракций моно-, би- и триаренов нефтей различных генетических типов Западно-Сибирского, Тимано-Печорского, Северо-Кавказского и Паннонского (Сербия) нефтегазоносных бассейнов. Методом масс-спектрометрии определены групповой состав и молекулярно-массовое распределение (ММР) нафтеноаренов. В молекулах нафтенобензолов и нафтенонафталинов содержится от 1 до 6 нафтеновых циклов, нафтенофенантренов — от 1 до 3 нафтеновых колец. Количество атомов углерода в алкильной части нафтенобензолов достигает 38, нафтенонафталинов — 20, нафтенофенантренов — 19. Выявлены отличительные особенности группового состава и ММР нафтеноаренов в нефтях, образованных разнотипным исходным органическим веществом.

Благодаря широкому внедрению сейсморазведки 3D на значительной части территории Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна выявлен особый тип разломов и деформаций осадочного чехла, связанный с проявлением малоамплитудных горизонтальных сдвигов фундамента. Геологический феномен, связанный со структурами сдвига, выходит за рамки традиционных представлений о строении Западной Сибири. Сложная морфология, интенсивная дизъюнктивная нарушенность, блоковое строение и аномально широкий стратиграфический диапазон нефтегазоносности характеризуют многочисленные месторождения, попадающие в зону развития структур сдвига. Проектирование разработки, бурение эксплуатационных скважин и проведение геолого-технологических мероприятий на таких месторождениях без надежной геомеханической и кинематической модели структуроформирующих, флюидопроводящих и экранирующих дизъюнктивных дислокаций, образованных сдвигами в фундаменте, являются заведомо рискованным мероприятием.

Разработан алгоритм для расчета гармонического магнитного поля, возбуждаемого вертикальным магнитным диполем в наклонно-анизотропной слоистой проводящей среде. Выполнено математическое моделирование, демонстрирующее влияние этих сред на частотные и переходные характеристики. Интерпретация данных частотных зондирований разнесенной установкой «петля — петля» в случае наклонно-анизотропного проводящего полупространства требует учитывать азимутальную зависимость регистрируемых частотных характеристик. В случае зондирований вышеуказанных сред во временной области отсутствует азимутальная зависимость, но наблюдается завышение значений сопротивления на поздних временах.

В процессе научного сотрудничества авторы были привлечены к обсуждению возможности обнаружения и прослеживания тонких высокоомных горизонтов в разрезе посредством применения в качестве источника и приемника вертикальных петель. Этот вопрос довольно интересен и вызывает споры у специалистов. Приводятся результаты небольшого исследования на основе математического моделирования. В работе рассматривается на основе аналитического решения методом разделения переменных алгоритм для расчета устанавливающегося электромагнитного поля горизонтального магнитного диполя. Создана программа для расчета электромагнитного поля во временной области. Проведен анализ эффективности вертикальной токовой петли при исследовании тонких изолирующих включений. Показано, что принципиального преимущества установка с вертикальными петлями, размещенная над землей, в этом отношении не дает.