Главная – Журналы – Поиск по журналам

В районе тройного сочленения Буве сходятся три срединно-океанических хребта: Срединно-Атлантический, Юго-Западный Индийский и Американо-Антарктический. При этом район тройного сочленения характеризуется проявлениями магматизма горячей точки Буве. С использованием имеющихся данных лабораторного моделирования представлена схема канала мантийного термохимического плюма, выплавляющегося от границы ядро-мантия и прорывающегося на поверхность. С использованием морфобатиметрических данных по району вулканического о. Буве найден массовый расход магматического расплава для плюма горячей точки Буве. С учетом найденного расхода расплава тепловая мощность источника плюма Буве N_Б = (1.7-2.0) · 10¹⁰ Вт, и диаметр канала плюма равен 9-16 км. Представлена возможная эволюция плюма Буве на основе рассмотрения его геодинамического режима. Показано влияние геодинамической системы астеносферных конвективных течений на строение океанического дна в районе Буве. Плюм, под действием которого сформировался о. Буве, находится в области восходящего потока астеносферного валикового течения и локально интенсифицирует его. Трансформные разломы в районе Буве образовались под влиянием нисходящих течений астеносферных валиков. Ширина желоба и глубина впадины трансформного разлома Буве определены на основе анализа структуры течения и теплообмена в астеносфере в районе Буве и с учетом интенсифицирующего влияния плюма Буве на восходящий поток астеносферного валикового течения. Проведенные геохимические и термобарогеохимические исследования свидетельствуют об определяющей роли флюидных компонентов в магматических системах горячей точки Буве, для которых характерно обогащение летучими (Н₂, Н₂О, СО₂), щелочами (прежде всего калием) и литофильными редкими и редкоземельными элементами (La, Ce, Th, Nb, Rb). С учетом результатов сейсмотомографии рассмотрены особенности строения мантии в районе тройного сочленения. Вдоль осевой зоны трансформного разлома Буве выделяется высокоскоростная аномалия, корни этой аномалии в верхней мантии прослеживаются до глубины 250 км. Под о. Буве выявлена низкоскоростная аномалия, которая прослеживается до глубин около 500 км.

Изучен основной состав поровых растворов гидротермальных глин, образующих протяженные и мощные толщи на термальных полях Паужетского геотермального месторождения. В вертикальных разрезах толщи гидротермальных глин выделены две зоны, отличающиеся физико-химическими характеристиками, составами и условиями формирования поровых растворов. Показана решающая роль рН в изменении макрокомпонентного состава растворов в зависимости от глубины разреза. Сделан вывод о формировании поровых растворов в результате прямого воздействия на матрицу гидротермальных глин инфильтрационных глубинных термальных вод, при котором происходят процессы перераспределения элементов между породой и контактным раствором. Наряду с общими закономерностями выявлены существенные отличия в условиях формирования состава поровых растворов на Верхне- и Восточно-Паужетском термальных полях, что определяется геологической обстановкой и гидрогеохимическим режимом конкретных участков геотермального месторождения.

Сульфосоли тетраэдритовой и энаргитовой групп из эпитермального Au-Ag месторождения Малетойваям были изучены методами оптической и растровой электронной микроскопии. Выявлено, что они кристаллизовались из кислых магматических вулканогенных гидротерм в условиях повышенного потенциала кислорода. Ранние сульфосоли предзолоторудной стадии Малетойваямского месторождения аргентотетраэдрит-(Zn,Fe) и тетраэдрит-(Zn,Fe), находящиеся в ассоциации с пиритом, арсенопиритом и галенитом, эволюционировали с обогащением их Te, Se и Cu. Увеличение активности этих элементов, которая является следствием возрастания окислительного потенциала среды, приводило к кристаллизации последующих стибио-, арсеноголдфилдита и минералов группы энаргита, избыток Cu в которых увеличивался с эволюцией рудоформирующей системы. Au-содержащие минералы парагенетически связаны c сульфосолями завершающего этапа этой эволюции. Тренд кристаллизации сульфосолей (As → Sb → Te) из месторождения Малетойваям характерен и для других месторождений кислотно-сульфатного типа, к которым также относятся Озерновское и Прасоловское, в противоположность обратному тренду (Te → Sb → As), характерному для сульфосолей из эпитермальных месторождений адуляр-серицитового типа эпитермальных Au-Ag месторождений.

Выполнены исследования зон активных разломов высокогорной части Горного Алтая (Южно-Чуйская и Кубадринская) и приустьевой части р. Лена (Приморская) методом электротомографии. Показано, что метод эффективен для идентификации активных разломов на глубинах до первых сотен метров в условиях развития толщи многолетней мерзлоты. Однако присутствие льдистых пород с сопротивлением более 100 кОм·м ограничивает его применение из-за экранирующего эффекта слоя-изолятора. Основной критерий идентификации активных разломов на геоэлектрических разрезах - субвертикальные зоны пониженных сопротивлений на фоне высокоомных толщ многолетнемерзлых пород. Это относится как к молодым сейсморазрывам Чуйского землетрясения ( M_s = 7.3) 27.09.2003 г. в зоне Южно-Чуйского разлома, так и к более возрастным голоценовым палеосейсмодислокациям в зонах Кубадринского и Приморского разломов. При этом величины сопротивлений в зонах активных разломов и сейсмических разрывов слишком высоки, чтобы предполагать их насыщение свободной водой. Понижение удельных сопротивлений в таких зонах относительно вмещающей рамы многолетнемерзлых пород может происходить за счет: 1) повышенной трещиноватости пород и отложений; 2) развития тонкоперетертого материала в зоне динамического влияния разлома, на поверхности частиц которого концентрируется физически связанная незамерзающая вода; 3) остаточных тепловых аномалий в случае современных активизаций, так что отрицательные температуры уже восстановились, но процесс аградации мерзлой толщи еще не завершен полностью; 4) насыщения геологического разреза песчано-алевритовым материалом в результате развития процессов разжижения и флюидизации при землетрясениях. Выявленные закономерности могут быть использованы не только для подтверждения зон морфологически выраженных сегментов активных разломов, но и для поиска их погребенных сегментов в районах развития многолетней мерзлоты, характерных для сейсмически активных высокогорных и арктических районов России и мира.

Восстановлена непрерывная запись палеогеографических событий голоцена по данным биостратиграфического изучения и радиоуглеродного датирования прибрежного торфяника в заливе Нерпичий, Охотское море. Развитие зональных ландшафтов с конца позднего плейстоцена шло от кустарниковой лесотундры к березовому криволесью с первыми проявлениями широколиственных в раннем голоцене около 10 тыс. кал. л.н., господству темнохвойной тайги с максимальным участием широколиственных в среднем голоцене, дальнейшему их сокращению в позднем голоцене и почти полному исчезновению в наше время. Торфонакопление на побережье началось при увеличении температур около 10.2 тыс. кал. л.н. Особенностью развития болотной экосистемы стал быстрый переход заболоченного лиственничника после масштабных пожаров к сообществу с доминированием зеленых мхов, а затем к кустарничково-травяно-сфагновым фитоценозам. Дальнейшие сукцессии проходили с постепенной сменой эвтрофно-мезотрофных сфагновых мхов на олиготрофный Sphagnum fuscum, для которого отмечены наибольшие скорости торфонакопления 7.2−6.1 тыс. кал. л.н., когда среднегодовая температура была приблизительно на 2° С выше современной, а многолетнее среднегодовое количество осадков примерно на 40 мм выше, чем в настоящее время. Наиболее выраженные периоды похолоданий в голоцене имели место 10.6−10.2, 9.2−8.9, 8.3−8.0, 5.2−4.8, 4.3−4.0, 3.5−3.3, 2.8−2.5, 1.5−1.0 и 0.6−0.4 тыс. кал. л.н. Выявленные в юго-западном Приохотье похолодания согласуются с последовательностью холодных событий голоцена как в регионе, так и в Северном полушарии.

Проведено квантово-химическое моделирование адсорбции фенилэтанола на тетраэдрическом кластере Au₂₀ методом функционала плотности DFT/B3LYP/LANL2DZ. Показано, что атомы золота, находящиеся в вершине кластера, обладают наибольшей активностью в адсорбции спирта. Исследованы возможные превращения фенилэтанола на кластере Au₂₀, приводящие к образованию фенилацетальдегида. На основе рассчитанных термодинамических и кинетических величин сделан вывод о преимущественном протекании процесса через металлогидридный механизм.

Доля трудноизвлекаемых запасов нефти в мире и России постоянно растет. Разработка трудноизвлекаемых запасов, включая залежи высоковязких нефтей, низкопроницаемые коллекторы, сложные для добычи условия, например, Арктику, становится все более важным фактором поддержания высокого уровня добычи нефти. В Институте химии нефти СО РАН для эффективного освоения трудноизвлекаемых запасов созданы физико-химические и комплексные технологии увеличения нефтеотдачи на принципах “зеленой химии”, буферных саморегулирующихся систем и метода глубоких эвтектических растворителей (ГЭР) с применением “интеллектуальных” композиций поверхностно-активных веществ (ПАВ), координирующих растворителей и комплексных соединений. Композиции химически эволюционируют в пласте с приобретением и длительным сохранением коллоидно-химических свойств, оптимальных для нефтевытеснения. К факторам, вызывающим химическую эволюцию, относятся термобарические пластовые условия, взаимодействие с породой коллектора и пластовыми флюидами. В обзоре представлены фундаментальные и прикладные аспекты созданных в Институте химии нефти СО РАН физико-химических и комплексных методов увеличения нефтеотдачи, результаты лабораторных исследований, промысловых испытаний и промышленного использования технологий увеличения нефтеотдачи месторождений с трудноизвлекаемыми запасами при естественном режиме разработки и паротепловом воздействии, включая залежи высоковязких нефтей. Разработанные технологии экологически безопасны и эффективны. Для реализации технологий созданы кислотные и щелочные нефтевытесняющие композиции на основе ПАВ и буферных систем с регулируемой вязкостью и высокой нефтевытесняющей способностью. Представлены результаты лабораторных исследований фазовых равновесий, физико-химических, кислотно-основных и реологических свойств в системах “ПАВ - ГЭР”, содержащих многоосновную кислоту, полиолы, карбамид, соли алюминия и аммония. Полученные композиции обладают следующими преимуществами: совместимы с пластовыми водами; являются низкозамерзающими (-20)-(-60) °С или твердыми; имеют низкое межфазное натяжение на границе с нефтью; применимы в широком интервале температур (10-200 °С). Промышленное использование технологий позволит продлить рентабельную эксплуатацию месторождений с трудноизвлекаемыми запасами нефти в широком диапазоне климатических условий, включая Арктику.

Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений зачастую сопровождается непредвиденными осложнениями, для ликвидации которых требуется проведение качественных ремонтно-изоляционных работ (РИР). В работе рассмотрены пути повышения эффективности проведения РИР в нефтяных и газовых скважинах с применением гелеобразующих тампонажных материалов. Предлагается использование различных гидрофильных и гидрофобных дисперсных и волокнистых наполнителей на основе полиакриламида и комплексного органического сшивателя в гидрогелях с целью улучшения их реологических свойств и увеличения блокирующей способности. Полученные таким образом органо-неорганические композиты демонстрируют разнообразие реологических свойств, что позволяет выбирать необходимые гелевые композиции для решения тех или иных задач РИР. Представлены результаты реологических (осцилляционных) и фильтрационных исследований, а также опытно-промысловых испытаний составов. В качестве дисперсных наполнителей при проведении осцилляционных исследований были использованы хризотил, черная сажа, гидрофильный нанокремнезем и механоактивированные древесная мука, шелуха риса, гидролизный лигнин. Среди волокнистых наполнителей рассмотрены полипропиленовая фибра, базальтовые и углеродные волокна. По результатам осцилляционных исследований определены величины модулей упругости (G') и вязкости (G''), точки кроссовера и линейного диапазона измерения для каждого из составов. Достигнуто увеличение модуля упругости до 48 % (G' = 53.3 Па) при добавлении черной сажи и до 50 % (G' = 54.2 Па) для состава с хризотилом и углеродным волокном по сравнению с базовым гидрогелем без наполнителей (G' = 36.1 Па). Добавление гидрофильного нанокремнезема позволило увеличить предел текучести (точка кроссовера) более чем на 300 % (до 210.4 Па). Фильтрационные исследования выполнены на модели идеальной трещины различной раскрытости (50, 100, 650 мкм) с использованием естественных образцов керна. Установлено, что при фильтрации воды гидрогель с добавками хризотила и полипропиленовой фибры имеет больший фактор остаточного сопротивления (ФОС = 167) в трещине с раскрытостью 100 мкм по сравнению с базовым гидрогелем (ФОС = 136) в трещине 50 мкм. При блокировании газонасыщенной модели идеальной трещины максимальный ФОС составил 2677. Опытно-промысловые испытания состава с дисперсным и волокнистым наполнителями для ликвидации катастрофических поглощений при бурении и проведении РИР прошли успешно.

Изложены результаты исследований гидратов природного газа в эмульсиях типа “вода-в-нефти” и “вода-в-асфальтосмолопарафиновых отложениях”, проведенных в лаборатории техногенных газовых гидратов Института проблем нефти и газа СО РАН (Якутск). Подробно описаны кинетические аспекты процесса гидратообразования в выбранных эмульсионных средах, преобладающие механизмы формирования гидратных кристаллов, влияние среды на морфологию растущих гидратов. Особенности роста газогидратов исследованы с помощью метода дифференциально-сканирующей калориметрии (ДСК) и метода синтеза в специальных камерах высокого давления.

Актуальной задачей является разработка высокотехнологичных методов утилизации лигнинов, образующихся в огромных количествах в промышленных процессах глубокой переработки лигноцеллюлозного сырья. Рассмотрены новые перспективные методы утилизации древесных лигнинов с получением ценных химических продуктов, разрабатываемые в Институте химии и химической технологии СО РАН (Красноярск). Ароматические альдегиды и органические кислоты получали каталитическим окислением лигнинов кислородом и пероксидом водорода, жидкие углеводороды - каталитической конверсией лигнинов в среде суперкритических спиртов. В процессе термоконверсии древесных лигнинов в сверхкритическом этаноле высокий выход жидких продуктов достигнут при использовании твердых катализаторов на основе сульфатированного диоксида циркония и высококремнеземных цеолитов в Н-форме. В среде сверхкритического бутанола высокую активность в конверсии лигнина в жидкие продукты проявляли нанесенные на SiO2 никельсодержащие катализаторы. Разработаны новые методы синтеза из лигнина нанопористых углеродных материалов, включая углеродные молекулярные сита и аэрогели с уникальными свойствами. Показано, что термощелочная активация лигнина способствует развитию в получаемых углеродных материалах удельной поверхности до 2700 м2/г и суммарного объема пор до 1.4 см3/г. Полученные нанопористые углеродные материалы обладают высокой сорбционной активностью и перспективны для разделения газообразных смесей и очистки газов и воды. Предложены методы синтеза нанопористых органических и углеродных аэрогелей на основе доступных и дешевых лигнинсодержащих композиций: лигнин-танин-формальдегидных и лигнин-фенол-формальдегидных. Получаемые аэрогели имеют широкие потенциальные области применения в качестве термоизоляционных материалов, сорбентов, катализаторов, электродов, электрохимических конденсаторов.