Геология и Геофизика Юга России

Биофильные микроэлементы и углерод в сопочных илах грязевых вулканов Северо-Западного Кавказа

А.В. Маслов, Д.П. Стародымова, В.П. Шевченко, А.Ю. Бычков — Сб, 30 мар 2024 00:00:00 +0300

Актуальность работы. Грязевой вулканизм вызывает большой интерес у специалистов разного профиля. Его исследования имеют значение для оценки энергетических ресурсов, анализа сейсмичности, прогноза содержания парниковых газов в атмосфере, в том числе уточнения глобального баланса метана. В то же время, исследований в области неорганической геохимии продуктов грязевого вулканизма, а также работ, направленных на изучение взаимосвязи редких и рассеянных, в том числе биофильных (Cu, Co, Zn, V, Ni, Mo и др.) элементов сопочных илов с общим (Собщ), карбонатным (Скарб) и органическим (Сорг) углеродом все еще мало. Цель исследования. Настоящая публикация призвана в какой-то, мере заполнить указанный пробел на основе анализа данных о содержании биофильных элементов, а также углерода в сопочном иле ряда грязевых вулканов Северо-Западного Кавказа (Ахтанизовский, Семигорский, Гладковский, Шуго, Миска, Школьный и Гефест). Методы. Определение содержания биофильных, как и других, микроэлементов проведено методом ICP-MS. Содержание Собщ и Сорг установлено методом инфракрасной спектроскопии на приборе МЕТАВАК CS-30. Статистическая обработка данных включала сопоставление содержания элементов с их содержанием в таких референтных объектах, как средний постархейский австралийский глинистый сланец (PAAS) и майкопские глины, корреляционный анализ на основе коэффициентов парной корреляции Спирмена и анализ методом главных компонент. Результаты. Установлено, что среднее содержание биофильных элементов, за исключением Sr, составляет от 50 до 90% от их содержания в PAAS. Содержание Сорг варьирует в изученных пробах от 0,41 до 1,49 мас. %. Между концентрациями ряда биофильных элементов и Сорг в сопочных илах наблюдается статистически значимая положительная взаимосвязь. Это предполагает, что некоторые биофильные элементы в сопочном иле перечисленных выше грязевых вулканов достаточно прочно связаны с органическим веществом. Анализ взаимосвязей микроэлементов, Сорг и Скарб при помощи метода главных компонент показал, что на первые две главные компоненты приходится 58,8% общей дисперсии. Скарб имеет положительную нагрузку на ГК1, в то время как Сорг, имеет отрицательные нагрузки. Выявленные факторы могут отражать как состав источников сопочных илов, так и свидетельствовать о том, что содержание микроэлементов в них является следствием изменения вмещающих пород в грязевулканическом процессе, но верификация сказанного – задача будущих исследований.

К вопросу пересчета сейсмической интенсивности шкалы Японского метеорологического агентства (JMA) в макросейсмическую шкалу MSK

В.Б. Заалишвили, Д.А. Мельков, М.И. Фидарова, К.С. Харебов — Сб, 30 мар 2024 00:00:00 +0300

Актуальность работы. Адекватная оценка проявления тех или иных сильных землетрясений представляет собой одну из главных задач инженерной сейсмологии. В то же время, несмотря на имеющиеся достижения в этой области, отдельные аспекты указанной задачи все еще остаются неясными. Использование мировых баз данных сильных движений, содержащих инструментальные записи землетрясений, включает унификацию не только данных о землетрясениях, таких как магнитуда, но и макросейсмический эффект или проявленный сейсмический эффект, соответствующий записи, на той или иной конкретной площадке. Одними из самых всеобъемлющих баз данных являются японские базы данных K-NET и KiK-net. Целью работы являлось установление соотношения для пересчета интенсивностей по JMA (Япония) в – MSK (Россия). Методы. Сопоставление и анализ реальных данных, приведенных в литературных источниках и их интерполяция. Результаты. Выполнен анализ известных способов получения соотношений между различными сейсмическими шкалами мира. Установлены неравномерности указанных шкал, обусловленные особенностями реакции объектов-индикаторов. Выявлены наиболее обоснованные соотношения для пересчета величин интенсивностей, полученных в различных диапазонах сейсмической шкалы JMA, в величины сейсмической шкалы MSK или MMI (США, Европа).

Современная сейсмогеодинамика Апшеронского нефтегазоносного региона

С.Э. Казымова, Г.Э. Гусейнзаде, П.Дж. Маммадова — Сб, 30 мар 2024 00:00:00 +0300

Актуальность работы. Во многих регионах мира концентрация нефтегазовых и крупных месторождений углеводородов наблюдается в зонах пересечения активных разломов, а также в неотектонических блочных структурах. Изменение напряженного состояния глубинных структур может стать причиной активизации сейсмогеодинамических процессов, сопровождающихся тектоническими нарушениями. Кроме того нужно отметить, что основная опасность сейсмических воздействий для территории Апшеронского полуострова исходит от стороны акватории Каспийского моря, на дне которого из года в год возрастает сейсмическая активность. Целью данных исследований является изучить современную геодинамическую и сейсмическую активность в пределах Апшеронского нефтегазоносного района. Методика. Были проанализированы карты эпицентров землетрясений за период 2003–2023 гг., построенные в программе ArcGIS10.5. По данным каталога были построены карты сейсмической активности за два периода. На основе метода инверсии волновых форм и первых вступлений продольной волны были построены механизмы очагов землетрясений, карты осей сжатия и растяжения, а также карты распределения коэффициента напряженного состояния Лоде–Надаи. Результаты. Анализ сейсмичности показал, что в пределах Апшеронского нефтегазоносного района существуют две активные сейсмические зоны. Первая зона расположена в северной части полуострова, а вторая – ниже Апшерона с южной стороны. Большая часть гипоцентров землетрясений расположена в пределах базальтового слоя и верхней мантии. Северная очаговая зона расположена на глубине 0–25 км, с шириной 35 км. В 2003–2012 гг. сейсмическая активность в северной части Апшерона варьируется от Акт=0,8 до 1,3, а в 2013–2023 гг. – от 0,45 до 0,65 при фоновом уровне 0,1. На картах распределения коэффициента напряженного состояния Лоде-Надаи, видно, что зона Апшеронского п-ва в основном характеризуется напряжениями сжатия.

Оценка геосейсмической опасности северо-восточного сегмента Восточного Кавказа

Р.А. Магомедов — Сб, 30 мар 2024 00:00:00 +0300

Актуальность работы. Регион Восточного Кавказа является самым сейсмоактивным в европейской части России. Актуальность проводимых исследований в рамках государственного задания по оценке сейсмической безопасности региона не вызывает сомнений. Потенциальный уровень сейсмической опасности блоков земной коры является важнейшим показателем оценки степени сейсмической опасности исследуемого региона. Она позволяет идентифицировать сейсмогенерирующие структуры региона и приблизиться к составлению детальной карты зон возможных очагов землетрясений (ВОЗ). Цель исследования. Оценка уровня геосейсмической опасности блоков земной коры исследуемого региона и выделение потенциальных зон ожидания возможных очагов катастрофических землетрясений в исторической перспективе. Методы исследования. Основными методами исследования являются анализ пространственно-временного распределения сейсмичности за инструментальный период наблюдений, анализ каталога исторических землетрясений, исследований по изучению следов палеосейсмичности, а также, экспертная оценка уровня геосейсмической опасности блоков земной коры по комплексу геосейсмологических показателей, таких как мощность земной коры, протяженность дизъюнктивных зон фундамента и осадочного чехла, наличие следов палеосейсмичности, мощность сейсмоактивного слоя, сейсмическая активность и наклон графика повторяемости землетрясений, максимальная отмеченная (наблюденная) магнитуда, период последней активизации и тектоническая активность. Результаты исследования. В результате проведенных исследований впервые проведена количественная оценка геосейсмической опасности территории северо-восточного сегмента Восточного Кавказа. Проведенные исследования позволяют идентифицировать сейсмогенерирующие структуры, закартировать (в условных единицах) потенциальный уровень геосейсмической опасности исследуемой территории и приблизиться к составлению детальной карты зон ВОЗ. Установлено, что области с максимальными значениями потенциала геосейсмической опасности пространственно совпадают с зонами возможных очагов сильных землетрясений, имеющими историческую активность и приурочены к зоне пересечения субкавказских глубинных разломов с главным кавказским структурным элементом – Аграхано-Тбилисско-Левантийской левосдвиговой зоной 1-го порядка.

Исследования очагов сильных исторических землетрясений методами геофизики, палео-, архео- и исторической сейсмологии: Фиагдонская котловина в Северной Осетии

Сб, 30 мар 2024 00:00:00 +0300

Актуальность работы определяется назревшей необходимостью разработки принципиально новой сейсмотектонической модели Большого Кавказа, в содержание которой, помимо пространственных параметров и сейсмического потенциала зон возможных очагов землетрясений, должны войти повторяемость землетрясений с Ммакс и кинематика прогнозных смещений в очаге на основе прямых данных. Цель работы заключается в получении озвученных параметров для очаговой зоны в южном подножии Скалистого хребта. Методы исследования: георадарное профилирование, методы палео-, архео- и исторической сейсмологии, сориентированные на получение конкретных параметров очагов палео- и исторических землетрясений. Эти методы позволяют подойти к проблеме реконструкции долговременного сейсмического режима на основе прямых данных о возрасте и масштабах проявления конкретных сейсмических событий за представительный интервал времени. Результаты работы. В руинах заброшенного селения Ацонага обнаружены следы полного разрушения, имеющие четкие признаки сильных сейсмических воздействий с интенсивностью 9–10 баллов. Обнаружены первичные сейсмотектонические разрывы, которые образуют закономерный правосдвиговый структурный ансамбль и дважды смещали древнюю дорогу на 0.9–1.1 м (предпоследнее событие) и 0.6–0.8 м (последнее событие). До этих двух последних подвижек смещения в голоцене происходили неоднократно и привели к правому сдвигу 1-ой надпойменной террасы долины р. Фиагдон на 8–11 м. Имеющиеся данные позволяют полагать, что за последние 600–700 лет произошло два сильных землетрясения с М≥6.8, М≥6.6 и положением очага в подножии Скалистого хребта. В опубликованных источниках и материалах из центральных архивов содержатся сведения о сильном землетрясении 23 февраля 1785 г. Очаг землетрясения располагался в горах Большого Кавказа, к югу от Моздока, где были зафиксированы максимальные макросейсмические эффекты – 7–8 баллов. Предположительно, данный очаг и был изучен в осетинском селении Ацонага. Исследования в соседних котловинах Северо-юрской внутригорной впадины и привлечение более широкого круга исторических источников, вполне вероятно, уточнят параметры последнего землетрясения.

Геоэлектрическая оценка потенциала подземных вод и уязвимости к загрязнителям для устойчивого управления водными ресурсами в Утуэ-Огуме, штат Дельта, Нигерия

Сб, 30 мар 2024 00:00:00 +0300

Актуальность работы. Исследование посвящено оценке потенциала подземных вод и эффективности водоупорного слоя вскрышных пород в предотвращении проникновения загрязняющих веществ в водоносный горизонт подземных вод на территории муниципалитета в дельте Западного Нигера. Цель. Вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ), двухмерная резиститивная визуализация и параметры Дар-Заррук использовались для исследования потенциала грунтовых вод и прочности пород водоупорного слоя. Методы. Девять профилей ВЭЗ были исследованы с использованием измерителя сопротивления Mini-Res установкой Schlumberger. Данные ВЭЗ были обработаны с помощью программного обеспечения IPI2win, которое оконтурило от семи до восьми геоэлектрических слоев. Водоносный горизонт, расположенный между пятым и шестым слоями, показал вариацию сопротивления от 924,9 Ом∙м до 1629 Ом∙м, мощность от 34,52 до 79,20 м и глубину от 55,95 до 106,00 м. Результаты. Гидравлические параметры Дар-Заррука (гидравлическая проводимость, продольная проводимость, поперечное сопротивление и пропускающая способность) были получены на основе удельного сопротивления и мощности водоносного горизонта. Гидравлическая проводимость варьировалась от 6,55 м/день до 6,80 м/день, пропускающая способность – от 228,5 м2 /день до 538,6 м2 /день, продольная проводимость – от 0,031 Ом⁻1 до 0,076 Ом⁻1 и поперечное сопротивление – от 37385,1 Ом∙м2 до 129016,8 Ом∙м2 . Выявлены зоны с контрастными значениями параметров. Заключение. Защитные свойства водоупорного горизонта были оценены как низкие, что делает водоносный горизонт очень уязвимым для загрязнений. И наоборот, водоносный горизонт продемонстрировал потенциал для обеспечения питьевой водой, что отражает неоднородность недр и достаточное гидравлическое давление. Рекомендуемое гидрохимическое исследование позволит дополнительно оценить возможность переноса веществ воды.

Литий-цезий-танталовые пегматиты горы Ваза-Хох (Северный Кавказ)

А.И. Гусев — Сб, 30 мар 2024 00:00:00 +0300

Актуальность работы. На Северном Кавказе описаны различные типы оруденения, связанные с гранитоидами. Гранитные пегматиты Ваза-Хоха не получили должного освещения в открытой печати, хотя они содержат высококонцентрированное оруденение стратегических металлов: Li, Cs, Ta, которые в минерально-сырьевой базе России относятся к остродефицитным. Следовательно, актуализация современных сведений о пегматитах указанного района не вызывает сомнений. Целью исследования является получение комплексной петрологической и геохимической характеристики гранитных пегматитов ВазаХоха и их типизация на современном уровне. Объектом для исследований были выбраны тела пегматитов Ваза-Хоха, выделенных в качестве потенциального редкометалльного рудного поля. Материалы исследования. Материалы, используемые в статье, получены автором в процессе проведения специализированных металлогенических исследований, проведенных в 1989, 2021-2022 годах на пегматитовом поле Ваза-Хох. Методы. Методы изучения, кроме геологического и петрографического описания пегматитов, включали получение количественных характеристик состава пород. Силикатный анализ пород на главные компоненты определён рентгено-спектральным флуоресцентным методом, Co, Ni, Zn, Pb, Li, Sc, Cu – ISPAES, остальные элементы, в том числе РЗЭ – методом ISP-MS в лаборатории Института минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов (г. Москва). Полученные результаты и выводы. В результате комплексных исследований получены новые данные по петро-геохимии пегматитов с отнесением их к литий-цезий-танталовому (LCT) типу и выделением нескольких стадий минерализации. В вертикальной зональности пегматитового поля, наиболее продуктивными на редкометалльное оруденение, являются самые верхние тела пегматитов. Впервые в составе пегматитов описаны минералы: сподумен, поллуцит, пиррохлор, циркон, алланит. В породах проявлен тетрадный эффект фракционирования редкоземельных элементов М – типа. Менявшиеся физико-химические условия пегматитовых флюидов приводили к предпочтительному обогащению последних рудными компонентами в условиях повышения кислотности среды.

Оценка влияния тектонического фактора на формирование зон повышенной продуктивности нефтяных залежей в карбонатных отложениях нефтекумской свиты (на примере ВосточноБезводненского месторождения)

К.И. Черненко — Сб, 30 мар 2024 00:00:00 +0300

Актуальность работы. Для повышения уровня добычи углеводородного сырья в общем балансе топливно-энергетического комплекса России важным фактором является обоснованная оценка и прогноз нефтегазоносности не только новых перспективных районов, но и вовлечение в промышленное освоение невыработанных остаточных запасов и пропущенных недоразведанных участков разрабатываемых месторождений в старых нефтегазодобывающих районах, в том числе и на Восточном Предкавказье. Объектом исследования являются залежи нефти в карбонатных трещинных отложениях нефтекумской свиты нижнего триаса Восточно-Безводненского месторождения, которое находится на завершающей стадии разработки. Данные залежи характеризуются геологической и технологической неоднородностью. Предлагаемые исследования станут необходимым шагом для отработки научно-методической основы выделения дополнительных объектов для доразработки углеводородов на примере Восточного Предкавказья и адаптации полученных результатов к их геологическим аналогам в пределах других нефтегазоносных провинций. Целью исследования является оценка влияния тектонического фактора на формирование зон повышенной продуктивности нефтяных залежей в карбонатных отложениях нефтекумской свиты на примере Восточно-Безводненского месторождения. Методы исследования. В ходе исследования применялись следующие методы: сбор, анализ, систематизация и обработка геолого-геофизических данных. Использовались также специализированные методы, такие как аэрокосмогеологический метод и комплексный анализ линеаментов и геолого-промысловых данных. Результаты работы. Выявлена высокая степень зависимости величины накопленной добычи нефти от индикаторов влияния тектонического фактора. Установлено, что доминирующим фактором формирования повышенной трещиноватости коллекторов нефти на исследуемом месторождении является тектонический. Полученные результаты позволят разработать новые индикаторы влияния тектонического фактора на продуктивность скважин, внедрить их в цифровые геологические модели в условиях дефицита данных о параметрах трещиноватости.

Геоэкологический мониторинг и ремедиация территории Моздокского нефтепродуктового загрязнения

И.Д. Алборов, О.Г. Бурдзиева, Т.В. Закс, А.С. Кануков — Сб, 30 мар 2024 00:00:00 +0300

Актуальность работы. Функционирование мест базирования авиационного транспорта, как правило, достаточно заметно воздействует на текущее состояние окружающей среды. В первую очередь, это выражается в загрязнении грунтов, являющимися грунтами основания для асфальтобетонного покрытия летной площадки. Нефтепродукты (керосин и др.), смазочные масла и продукты их распада, характеризующиеся высоким уровнем проницаемости, формируют в грунтах основания значительный загрязненный слой. Техногенное загрязнение природной среды северо-западной части г. Моздока нефтепродуктами, которое продолжает активно развиваться, обуславливает актуальность исследования. Цель работы. Оценка экологической ситуации и гидрохимического состояния подземных вод, а также изучение динамики нефтепродуктового загрязнения почв и грунтов зоны аэрации Моздокского района. Методы исследований. В работе использован комплексный подход, включающий полевые исследования и их анализ, а также разработку путей их проведения. Сопоставление данных по отношению к определенным годам позволяет строить долговременные ряды. Результаты исследований. По Моздокскому району складывается очень сложная экологическая ситуация, связанная с загрязнением почв и грунтовых вод нефтепродуктами. Общая площадь ореола НП–загрязнения в грунтовых водах с составляет около 160–200 км2 при содержании растворенных углеводородов от 10 до 1800 ед. ПДК (ПДК керосина ‒ 0,01 мг/дм³, ГН 2.1.1315-03). В результате исследований установлено, что грунтовые воды на площади Моздокского полигона подвергаются значительному загрязнению растворённым авиационным керосином. Только комплексный и интенсивный подход к решению проблемы Моздокского нефтепродуктового загрязнения позволит выработать регламент ремедиации ареала негативного воздействия утечки нефтепродуктов в почвенный горизонт.

Изучение поглотительной способности ландшафтов в отношении диоксида углерода с помощью ДДЗ (на примере степных, лесостепных и горнолесных регионов юга России)

К.В. Мячина, И.А. Керимов, Р.В. Ряхов, С.А. Дубровская — Сб, 30 мар 2024 00:00:00 +0300

Актуальность работы. Проблема оценки поглотительного потенциала ландшафтов в отношении диоксида углерода приобретает все большую актуальность в связи с глобальными изменениями климата. Разворачиваются исследования, использующие возможности спутниковых снимков для оценки поглотительной способности ландшафтов и запасов углерода. Цель работы – выявить особенности пространственно-временной динамики поглотительной способности российских горнолесных, лесостепных и степных ландшафтов в отношении атмосферного диоксида углерода. Объекты. В качестве регионов исследования выбраны Чеченская Республика и центральная часть Оренбургской области, где выделены в общей сложности семь ключевых участков, шесть из которых входят в состав карбонового полигона «Way Carbon». Требовалось, чтобы ключевые участки отличались разнообразием геоэкологических характеристик, охватывая горнолесную, лесостепную и степную природные зоны. Методы. Выполнена тематическая обработка продуктов спутникового спектрорадиометра MODIS, что позволило рассчитать ежегодный показатель поглощения углерода (ППУ) за период с 2000 по 2020 гг. Произведено пространственное зонирование территории изучаемых регионов по ППУ, проанализированы временные тренды значений ППУ. Определены характеристики растительного покрова с помощью нормализованного вегетационного индекса NDVI, выполнена корреляция временных рядов значений ППУ со значениями NDVI. Результаты. Поглотительная способность ландшафтов Чеченской Республики увеличивается по направлению с севера на юг, отражая зональную смену природно-климатических условий: от степей и полупустынь в северных районах до предгорных луговых степей и горных лесов на юге, через лесостепные ландшафты в центре. В зонах с преобладанием лесов многолетний прирост значений ППУ минимален. Поглотительная способность ландшафтов центральной части Оренбургской области возрастает по направлению с юга на север: от сухой типчаково-ковыльной степи на юге до разнотравно-ковыльной и разнотравно-злаковой степи на севере. Пространственно-временные тренды ППУ в центральной части Оренбургской области не демонстрируют значимых колебаний. Анализ зависимостей между ежегодными средними значениями ППУ и NDVI для ключевых участков не выявил тесной положительной корреляционной связи, однако для лесного участка №5 прослеживается средняя отрицательная корреляция, что укладывается в рамки теории стабилизации и постепенного снижения показателя поглотительной способности в возрастных лесах.

Извлечение металлов из убогого сырья и хвостов переработки руд с активацией процессов путем комбинирования химической и механической энергии

В.И. Голик, О.Г. Бурдзиева — Сб, 30 мар 2024 00:00:00 +0300

Актуальность темы исследования объясняется необходимостью поиска инновационных способов извлечения металлов из убогого сырья и хвостов переработки руд, в том числе, с активацией процессов извлечения металлов путем комбинирования химической и механической энергии. Методика достижения поставленной цели позволяет оценить возможности глубокой переработки в условиях горных предприятий различных отраслей и определить эколого-экономический эффект реализации новых технологий. Результаты. Сформулирована концепция глубокой переработки некондиционного минерального сырья, решающая одновременно и экологические и экономические проблемы разработки месторождений. Предложена математическая модель процесса выщелачивания металлов из некондиционных руд и хвостов их обогащения с повышением их технологических свойств активацией в дезинтеграторе. Предложена интегральная экономико-математическая модель процесса и расчет экономического эффекта вариантов вовлечения некондиционного минерального сырья в производство. Экспериментально подтверждено, что интенсификация процессов выщелачивания металлов достигается использованием возможностей дезинтегратора. Показано, что уменьшение содержания металлов с увеличением глубины работ будет удорожать стоимость товарных продуктов. Определено, что перспективным направлением извлечения металлов из некондиционного сырья является комбинированное химическое обогащение и механическая активация в рабочем органе дезинтегратора. Выщелачивание в дезинтеграторе существенно увеличивает излечение металлов в раствор и открывает возможность безотходного производства металлов при неоднократной переработке сырья. Методы извлечения металлов выщелачиванием некондиционного сырья получают развитие на ряде горных предприятий. Концепция глубокой переработки некондиционного минерального сырья реализуется путем применения математических моделей и пакета программного обеспечения.

Исследование геотермального энергетического потенциала Апшеронского района для производства электроэнергии с использованием технологии бинарного цикла

П.Я. Мамедов — Сб, 30 мар 2024 00:00:00 +0300

Актуальность работы. Геотермальная энергия представляет собой экологически чистую и устойчивую альтернативу ископаемому топливу для производства электричества и тепла. В данном исследовании рассматривается потенциал использования геотермальной энергии наряду с существующей добычей нефти на месторождении Бибихейбат, Азербайджан. Целью данной работы является оценка геотермального энергетического потенциала месторождения Бибихейбат и его целесообразности для производства электроэнергии. Методы. В исследовании анализируются дебиты скважин, температура и распределение давления в пласте X месторождения. Модели распределения температуры и давления разработаны с помощью программы Surfer. Потенциал геотермальной энергии рассчитан с применением формул на основе данных скважин. Для преобразования электроэнергии предложена технология бинарного цикла. Результаты. Пласт X демонстрирует антиклинальную складчатую структуру с различной глубиной скважин и температурой (24–46°C). Геотермальный энергетический потенциал месторождения оценивается в 307578,56 кВт ч, из которых 25090,15 кВт ч приходится на нефть, а 282488,41 кВт ч – на воду. При использовании электростанции бинарного цикла может быть выработано около 107652,49 кВт ч электроэнергии.