Geodynamics & Tectonophysics (E-Journal) / Геодинамика и тектонофизика
Not a member yet
725 research outputs found
Sort by
ИЗУЧЕНИЕ НЕОТЕКТОНИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ ЛОЖА БРАТСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА
Get PDFProduction of natural gas and crude oil in the eastern regions of Russia was accelerated in the past decade, and both the upstream and midstream segments of the oil and gas industry continue to grow at a fast pace. Innovative solutions are needed for engineering and construction surveys aimed to justify options for choosing routes and methods for laying underwater pipeline sections across large rivers and water reservoirs. In our region, positive experience has been gained by employing modern technologies to optimize routing and reduce the costs of detailed surveys. In the project of the Kovykta – Sayansk – Angarsk – Irkutsk gas pipeline construction, an optimal route across the Bratsk water reservoir was chosen based on the results of several stages of investigation, including continuous seismic profiling and side-scan sonar scanning of the reservoir bed. At the first stage, the mosaic maps of side-scan sonograms and a 3D digital model of the reservoir bed bathymetry were constructed and used to develop and propose three options for the gas pipeline design and its route across the reservoir area. At the second stage, detailed underwater and onshore geophysical and drilling operations were carried out along the proposed routes. Based on the transverse profiles, a decision was taken to lay the pipeline section across the reservoir area in a trench along the northern route, which was justified as an economically and technologically optimal solution. In the winter period when the water reservoir surface was covered with thick ice, the northern route was investigated in detail by drilling and seismic survey operations using vertical seismometer cable assemblies and the inverse travel time curve technique. With reference to the velocity law, the travel time sections were processed and converted into depth profiles. A petrophysical model of bottom sediments was constructed, and a scheme was developed to ensure proper processing and interpreting of seismic and acoustic data. Four structural-material complexes were identified: modern silts; underwater eluvial and alluvial deposits; disintegrated and low-strength bedrocks of the Upper Lena Formation; and unaltered bedrock sandstones and siltstones. The continuous seismic profiles and the data from the vertical seismometer cable assemblies were interpreted, and a neotectonic map of bottom sediments was constructed. By analyzing the fault kinematics, it was revealed that normal faults and reverse faults with low-amplitude horizontal shear dominated in the study area; the mapped faults were mainly rootless structures; and displacements along the faults occurred due to a laminar flow of the Cambrian salt layers. An increase in tectonic activity from north to south was explained by the correspondingly degraded strength properties of the bedrocks. Modern neotectonic structures detected from the survey results gave evidence that that the hydrostatic pressure increased after the reservoir had been filled with water, and the phenomenon of reservoir-related seismicity was observed in the study area. Based on the comprehensive geological and geophysical survey data, the geological and engineering conditions of the proposed construction sites were clarified, and the most appropriate route and design of the gas pipeline section across the reservoir area was approved. This study provided the pipeline designers with the qualitative and quantitative information on the phenomena and factors complicating the conditions for laying the gas pipeline in the study area.Расширение добычи (апстрим, upstream) и транспортировки (мидстрим, midstream) углеводородного сырья на Востоке России в последнее десятилетие реализуется весьма быстрыми темпами. Комплексное обоснование вопросов выбора трасс и способов прокладки подводных переходов продуктопроводов через русла больших рек и водохранилищ требует инновационных решений в области инженерно-строительных изысканий. Важные этапы работ с использованием новых технологий обеспечили сокращение затрат и оптимизацию трассировки под детальные изыскания. Опыт выбора оптимального створа перехода на примере магистрального газопровода Ковыкта – Саянск – Ангарск – Иркутск через Братское водохранилище включал аквальные сейсмоакустические работы методом непрерывного сейсмического профилирования и сканирования гидролокатором бокового обзора. На первом этапе исследований построены мозаики сонограмм гидролокатора и трехмерная цифровая модель батиметрии дна водохранилища. Эти данные позволили выбрать три варианта створов переходов газопровода. На втором этапе в пределах выбранных створов по поперечным профилям проведены детализационные аквальные и комплексные береговые геофизические и буровые работы, которыми обоснован выбор оптимального с экономической и технологической точек зрения северного траншейного варианта перехода. В его пределах в зимний период со льда проведены буровые и сейсмические работы с вертикальными сейсмическими косами по методике обращенного годографа. Полученный временной разрез и скоростной закон позволили обеспечить трансформацию временных разрезов в глубинные, сформировать петрофизическую модель донных отложений, а также схему обработки и интерпретации сейсмоакустических данных. В разрезе выделено четыре структурно-вещественных комплекса: современные илы; затопленные делювиальные и аллювиальные отложения; дезинтегрированные, малопрочные коренные породы верхоленской свиты и неизмененные коренные песчаники и алевролиты. В результате интерпретации материалов непрерывного сейсмопрофилирования и работ с вертикальными сейсмическими косами составлена неотектоническая карта донных отложений. Анализ кинематики разломных элементов показал, что среди разрывных нарушений преобладают сбросы и взбросы с малоамплитудными горизонтальными движениями. Картируемые разломы в основном являются бескорневыми структурами, а перемещения по ним – следствие ламинарного течения соленосных горизонтов кембрия. Отмечено увеличение тектонической активности с севера на юг, что объясняется ухудшением прочностных свойств коренных пород. Обнаруженные современные неотектонические структуры подтверждают, что в результате заполнения водохранилища и увеличения гидростатического давления в данном районе начали проявляться эффекты наведенной сейсмичности. Результаты комплексных геолого-геофизических исследований позволили определить инженерно-геологические условия различных участков строительства, выбрать наиболее целесообразный вариант трассы перехода и обеспечить проектировщиков информацией о явлениях, усложняющих горнотехнические условия прокладки газопровода
СОВРЕМЕННОЕ ПРОГРАММНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНТЕРПРЕТАЦИИ КОМПЛЕКСА ДАННЫХ СКВАЖИННОЙ ЭЛЕКТРОМЕТРИИ
Get PDFThe electrodynamics of geological media investigates the interrelations of resistivity logging signals and properties of fluid-containing rocks and creates innovative well logging technologies. Its development is inextricably linked with modern techniques for mathematical modeling and quantitative interpretation of high-precision data. In order to increase the information content of galvanic and electromagnetic logging, we have developed algorithms and software for numerical simulation and inversion of field data. In our study of the Cretaceous and Jurassic deposits of West Siberia, a quantitative interpretation of high-frequency electromagnetic and lateral logging signals was carried out. To create geoelectric models, we interpreted the field resistivity logging data by an unconventional quantitative technique based on their joint numerical inversion and estimations of the vertical resistivity of permeable deposits. Another line of our research was aimed at a scientific substantiation of a new technology for mapping and spatial tracking of lateral heterogeneities and oil-promising zones in the Bazhenov Formation. The aim was achieved by using the TEM sounding data on a spatially distributed system of directional and horizontal wells.Развитие электродинамики геологических сред для изучения связей сигналов скважинной электрометрии со свойствами флюидосодержащих пород и создания инновационных технологий геофизических исследований в скважинах неразрывно связано с современными методами математического моделирования и количественной интерпретации высокоточных данных. С целью повышения информативности применяемых на практике методов гальванического и электромагнитного каротажа разработано программно-алгоритмическое обеспечение численного моделирования и инверсии практических данных. Для меловых и юрских отложений Западной Сибири проведена количественная интерпретация сигналов высокочастотного электромагнитного и бокового каротажных зондирований. Для построения геоэлектрических моделей применена оригинальная методика количественной интерпретации практических данных электрокаротажа на основе их совместной численной инверсии с оценкой вертикального УЭС проницаемых отложений. Проведены исследования, направленные на научное обоснование новой технологии картирования и пространственной локализации латеральных неоднородностей и нефтеперспективных зон в баженовской свите с использованием пространственно-распределенной системы наклонно-горизонтальных скважин на основе импульсных электромагнитных зондирований методом переходных процессов
ОПРОКИНУТАЯ ЭОЦЕН-НИЖНЕПЛИОЦЕНОВАЯ АЛЛЮВИАЛЬНАЯ ТОЛЩА НА ЮЖНОМ БЕРЕГУ ОЗ. БАЙКАЛ И ЕЕ НЕОТЕКТОНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ
Get PDFThe study is focused on a section of sediments exposed on the right bank of Mishikha River, Russia. These sediments have a wide range of ages, from the Eocene to the Lower Pliocene. The stratigraphic subdivision of the section is based on the lithogeochemical data and X-ray phase analysis of the mineral compositions. The particle-size analysis shows the alluvial origin of the deposits. Their ages are constrained by spore-pollen spectra in three palynozones: I – Eocene – Oligocene, II – Early – Middle Miocene (subzone a – Tsuga, Picea in the lower part, and Quercus, Taxodiaceae, Momipites, Carya in the upper part; subzone b – Fagus, Quercus, Tsuga), and III – the Late Miocene – beginning of the Pliocene (subzone ν – Ulmus, Juglans, Carya; subzone g – Carya, Alnus). The section shows a combination of normal and overturned sedimentary layers. The tectonic displacement of the block with its flip was accompanied by the entry into contact of the unlithified Pliocene sediments with a rigid bed and the development of a landslide. The lower age limit of deformations is constrained from the youngest (beginning of the Pliocene) spore and pollen spectrum extracted from deformed layers. It is suggested that the overturned layers result from strike-slip deformations of the sediments at the beginning of the late orogenic stage of the Baikal rift development. The regional correlations of the sedimentary strata give grounds to conclude that the Mishikha section is characteristic of alluvial sedimentation that dominated at the eastern end of the Tankhoi tectonic step (Mishikha-Klyuevka paleovalley), in contrast to the Tankhoi block in the central part of the step, wherein a thick Lower Miocene stratum of swampy-oxbow sediments accumulated. The stratons of the Mishikha section correlate with sedimentary units detected by drilling in the Selenga delta at the central part of the South Baikal basin.Разрез осадочных отложений широкого (эоцен-нижнеплиоценового) возрастного диапазона вскрыт и изучен на правобережье р. Мишиха. Стратиграфическое расчленение разреза основано на данных литогеохимии и рентгенофазового анализа минерального состава отложений. По результатам гранулометрического анализа сделан вывод об аллювиальном происхождении отложений. Их возраст определен по спорово-пыльцевым спектрам, которые отнесены к трем палинозонам: I – эоцена – олигоцена, II – раннего и среднего миоцена (подзона a – в нижней части Tsuga, Picea, в верхней части Quercus, Taxodiaceae, Momipites, Carya; подзона b – Fagus, Quercus, Tsuga) и III – позднего миоцена – начала плиоцена (подзона ν – Ulmus, Juglans, Carya; подзона g – Carya, Alnus). В разрезе установлено сочетание нормального и опрокинутого залегания осадочных слоев. Тектоническое смещение блока с его переворотом сопровождалось вхождением в контакт нелитифицированных плиоценовых осадков с жесткой подложкой и развитием оползня. Нижний предельный возраст деформаций определен по наиболее молодому (начало плиоцена) спорово-пыльцевому спектру, полученному в деформированных слоях. Предполагается, что в опрокинутом залегании реализованы присдвиговые деформации отложений в начале позднеорогенного этапа развития Байкальского рифта. Из региональных корреляций толщ сделан вывод о том, что Мишихинский разрез характеризует аллювиальное осадконакопление, которое доминировало на восточном окончании Танхойской тектонической ступени, в Мишихинско-Клюевской палеодолине, в отличие от Танхойского блока центральной части ступени, в котором обнажена мощная нижнемиоценовая толща болотно-старичной фации. Стратоны Мишихинского разреза коррелируются со стратонами, вскрытыми скважинами в дельте р. Селенги в центральной части Южно-Байкальской впадины
ОБ ИСТОЧНИКЕ ТЕПЛА В ЗОНЕ СУБДУКЦИИ
Get PDFThe subduction of an oceanic plate is studied as the motion of a high-viscosity Newtonian fluid. The subducting plate spreads along the 670-km depth boundary under the influence of oppositely directed horizontal forces. These forces are due to oppositely directed horizontal temperature gradients. We consider the flow structure and heat transfer in the layer that includes both the oceanic lithosphere and the crust and moves underneath a continent. The heat flow is estimated at the contact between the subducting plate and the surrounding mantle in the continental limb of the subduction zone. Our study results show that the crustal layer of the subducting plate can melt and a thermochemical plume can form at the 670-km boundary. Our model of a thermochemical plume in the subduction zone shows the following: (1) formation of a plume conduit in the crustal layer of the subducting plate; (2) formation of a primary magmatic chamber in the area wherein the melting rate equals the rate of subduction; (3) origination of a vertical plume conduit from the primary chamber melting through the continent; (4) plume eruption through the crustal layer to the surface, i.e. formation of a volcano. Our experiments are aimed to model the plume conduit melting in an inclined flat layer above a local heat source. The melt flow structure in the plume conduit is described. Laboratory modeling have revealed that the mechanisms of melt eruption from the plume conduit differ depending on whether a gas cushion is present or absent at the plume roof.Рассматривается процесс субдукции океанической литосферной плиты в приближении высоковязкой ньютоновской жидкости. Вблизи границы 670 км происходит растекание плиты в противоположные стороны из-за действия противоположно направленных горизонтальных сил, создающихся вследствие противоположно направленных горизонтальных градиентов температуры. Рассматриваются гидродинамика и теплообмен в слое, движущемся под континент и состоящем из океанической литосферы и корового слоя. Оценен тепловой поток на контакте субдуцирующей плиты с окружающей мантией на континентальном крыле зоны субдукции, и показана возможность плавления корового слоя субдуцирующей плиты и зарождения термохимического плюма на границе 670 км. Представлена модель термохимического плюма в зоне субдукции, включающая образование канала плавления в коровом слое субдуцирующей плиты; формирование первичного очага в области равенства по величине скоростей выплавления канала и субдукции; образование от первичного очага вертикально направленного канала плюма, проплавляющего континент; прорыв плюма на поверхность, т.е. образование вулкана. Представлены результаты экспериментального моделирования выплавления канала плюма в плоском наклонном слое парафина над локальным источником тепла. Представлена гидродинамическая структура расплава в канале плюма. Обнаружено различие в механизме прорыва расплава из канала плюма на поверхность в отсутствие и при наличии газовой подушки у кровли плюма
ЛИТОЛОГО-ФАЦИАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ, ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ И УСЛОВИЯ СЕДИМЕНТАЦИИ ТЕРРИГЕННО-КАРБОНАТНЫХ ПОРОД МОТСКОЙ СЕРИИ («ШАМАНСКИЙ УТЕС», ИРКУТСКОЕ ПРИСАЯНЬЕ)
Get PDFWe have studied terrigenous-carbonate rocks in the area near the Sayan mountains in the Irkutsk Region (Russia), specifically at the Shaman Cliff, being the stratotype area of rocks that belong to the Moty group. The cliff’s lower part is composed of sandstones, which fragments gradually decrease in size upward the cross-section. The middle and upper parts are composed of sandy dolomites and dolomites, respectively. In terms of material characteristics, the terrigenous rocks correspond to arkoses. According to the genetic typification, the arkoses are composed of destructed primary igneous rocks. The terrigenous-carbonate rocks contain a carbonate component that gradually increases in the upper part of the cross-section. In the Shaman Cliff cross-section, we distinguish 32 lithological units and eight lithologicalgenetic types of deposits. Paleogeodynamic conditions are reconstructed for the formation of the sedimentation basin. Our study of the Shaman formation reveals specific features of the lithological facies, which suggest that these rocks accumulated in a coastal environment affected by tides. In the study area, clastic materials were mainly removed from an orogen that formed due to the Vendian accretion-collision events in the southern folded frame of the Siberian platform. Dolomites composing the upper part of the cliff are attributed to the Irkutsk formation of the Moty group. Their lithological features give evidence of shallow-marine conditions of their formation, without any supply of clastic material, which contributed to mass dispersal of the Cambrian biota described in [Marusin et al., 2021]. It is our first initiative to draw a boundary between the Shaman and Irkutsk formations of the Moty Group along the base of the carbonate eluvial breccia unit that marks the stratigraphic break. In the cross-section, this boundary represents the border between the Upper Vendian and Lower Cambrian.Our conclusions are generally consistent with the ideas of most researchers about the Late Vendian evolution of the southern margin of the Siberian platform. The results of our study can be used in further investigation of this area and provide a basis for correlating the studied strata with the same-age reference cross-sections of other regions in Siberia.В работе представлены результаты изучения вещественных (литохимических) и фациальных характеристик терригенно-карбонатных пород мотской серии, изученных в их стратотипической местности (разрез «Шаманский утес»). Показано, что породы, слагающие нижнюю часть разреза «Шаманский утес», представлены песчаниками, размер обломков которых постепенно уменьшается вверх по разрезу. Средняя часть разреза сложена песчанистыми доломитами. Завершают разрез доломиты. По своим вещественным характеристикам терригенные породы соответствуют аркозам. Генетическая типизация, выполненная с применением петрохимических модулей, свидетельствует о том, что эти аркозы сложены продуктами разрушения первично-магматических пород. Выявлено постепенное увеличение карбонатной составляющей в вещественном составе терригенно-карбонатных пород верхних частей разреза. В разрезе «Шаманский утес» выделено 32 литологические пачки и восемь литолого-генетических типов отложений. Реконструированы палеогеодинамические условия формирования бассейна седиментации. Литолого-фациальные особенности пород шаманской свиты свидетельствуют о том, что они накапливались в условиях приливно-отливного побережья. Основной снос обломочного материала происходил с орогена, возникшего в результате вендских аккреционно-коллизионных событий, проявленных в южном складчатом обрамлении Сибирской платформы. Доломиты, слагающие верхние части изученного разреза, отнесены к иркутской свите мотской серии. Литолого-фациальные особенности этих доломитов свидетельствуют о мелководно-морских условиях их образования, без поступления обломочного материала, что способствовало массовому расселению кембрийской биоты, охарактеризованной в работе [Marusin et al., 2021]. Авторами впервые предложено провести границу между шаманской и иркутской свитами мотской серии по подошве реперной пачки, представленной карбонатной элювиальной брекчией, которая фиксирует стратиграфический перерыв, и определить ее как границу верхнего венда и нижнего кембрия в изученном разрезе.В целом, сформулированные в настоящей работе выводы не противоречат представлениям большинства исследователей о поздневендской эволюции южной окраины Сибирской платформы и закладывают основу для дальнейших исследований в данном районе с последующей корреляцией изученных толщ с одновозрастными опорными разрезами других регионов Сибири
МОДЕЛЬ МЕХАНИЗМА ДЕКОМПРЕССИОННОГО ПЛАВЛЕНИЯ В КОНВЕКТИВНО-НЕУСТОЙЧИВОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ЛИТОСФЕРЕ (ПЕРВОЕ ПРИБЛИЖЕНИЕ)
Get PDFWe propose a model of decompression melting, separation, migration and freezing of the melt in the upper mantle during the convective instability process. The model takes into account differences between phase diagrams of the melt and the matrix and the resultant features of the melt’s behavior, without calculating reaction rates in a multicomponent medium. It is constructed under an explicit concept of the local thermodynamic equilibrium of the existing phases. Therefore, we further develop the first approximation of the descriptions of convection in the upper mantle and the formation of large epicontinental sedimentary basins, which have been presented in earlier publications. Our computational experiments show that primary melting of the upper mantle’s fertile material occurs intensively in a narrow frontal part of the ascending hot material flow. Then, the depleted and partially melted material rises farther upward from the front of primary melting. Melting of the depleted material continues at lower pressures in a rather wide range of depths (120–77 km). Further, the migrating melt is supplied by two sources, i.e. a deep-seated one, wherein the fertile material melts, and the medium-depth one, wherein melting of the depleted material takes place. Once the temperature and pressure rates of the melt reach the values corresponding to those of its solidus, a narrow freezing front is formed. Its width is almost similar to the primary melting front. As the ascending convective flow develops, the freezing front shifts upward. As a result, a quite thick (around 40–50 km) basalt-saturated layer occurs above the freezing front. An important observation in our modeling experiments is that, despite a considerably large total volume of the melted material, a one-time melt content in the mantle does not exceed tenths of one percent, when we consider averaging to volumes with a linear size of about 1.0 km. The basalt melt extraction depletes iron in the mantle and significantly reduces the mantle density. Considering the calculated basalt-depletion values for the matrix at 0.1–0.2, the density deficit doubles in comparison to the thermal expansion of the material. Logically, both the Rayleigh number and the intensity of convection also double (and this is confirmed by the calculations), which means that convection is enhanced after the melting start.Testing of the model shows that it gives a reasonable picture that is consistent with the available geological and geophysical data on the structure of the lithosphere underneath the currently developing epicontinental sedimentary basins. Furthermore, within the limits of its detail, this model is consistent with the results of modeling experiments focused on melting and melting dynamics, which are based on calculations of reactions between components of the mantle material.Предложена модель декомпрессионного плавления, сепарации, миграции и замерзания расплава в процессе развития конвективной неустойчивости верхней мантии, позволяющая учесть различие фазовых диаграмм расплава и матрицы и вытекающие особенности поведения расплава, без расчета скорости реакций в многокомпонентной среде, в рамках явного представления о локальном термодинамическом равновесии существующих фаз. Таким образом, дополняется развиваемое нами первое приближение описания процесса конвекции в верхней мантии и формирования крупных эпиконтинентальных осадочных бассейнов, опубликованное ранее.Вычислительными экспериментами показано, что первичное плавление фертильного вещества верхней мантии происходит интенсивно в узком фронте поднимающегося в восходящем потоке горячего вещества. Далее, вверх от фронта первичного плавления, поднимается деплетированное и частично выплавленное вещество. Дальнейшее плавление деплетированного вещества происходит выше, при меньших давлениях в довольно широком диапазоне глубин (120–77 км). Далее мигрирует расплав уже от двух источников – глубинного, где плавится фертильное вещество, и промежуточного, где плавится вещество деплетированное. Достигнув уровня температур и давлений, соответствующих его солидусу, расплав образует фронт замерзания, примерно такой же узкий, как и фронт первичного плавления. По мере развития восходящего конвективного потока фронт замерзания смещается вверх. В результате под ним формируется довольно толстый (около 40–50 км) слой вещества, насыщенного «базальтовым» компонентом. Важным результатом моделирования является то, что, несмотря на значительные общие объемы выплавляющегося вещества, единовременное содержание расплава в мантии, при осреднении на объемы с линейным размером порядка 1 км, не превышает десятых долей процента. Экстракция базальтовой выплавки, в связи с обеднением мантийного вещества железом, существенно снижает его плотность. При рассчитанных значениях обеднения матрицы базальтовым компонентом 0.1–0.2 дефицит плотности удваивается, по сравнению тепловым расширением вещества. Стало быть, удваивается и число Рэлея, и интенсивность конвекции, что мы и видим в расчетах – после начала плавления конвекция усиливается.Проведенное опробование модели дает разумную картину, согласующуюся как с известной геолого-геофизической информацией о строении литосферы под развивающимися эпиконтинентальными осадочными бассейнами, так и, в рамках своей детальности, – с результатами моделирования плавления и динамики расплава, полученными путем расчета реакций между компонентами мантийного вещества
СПЕЦИФИКА ПРОЯВЛЕНИЯ РАЗЛОМОВ В ПЛАТФОРМЕННОМ ЧЕХЛЕ: РЕЗУЛЬТАТЫ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕКТОНОФИЗИЧЕСКОГО ПОДХОДА К ИССЛЕДОВАНИЮ ТАМБЕЙСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ (П-ОВ ЯМАЛ)
Get PDFThe study was aimed to identify the features of the formation and regularities of manifestation of faults in the platform environment applying the tectonophysical approach to the study of the structure of the Tambey hydrocarbon deposit (northern Yamal), largest in the West Siberia. Such research is important in the oil and gas industry at the present stage of transition from the exploitation of declining unique and large deposits to exploration and exploitation of deposits of complex structure. The tectonophysical approach was applied consistently in three levels of research. Initial consideration was given to regular trends in the structure of the platform cover in the context of general tectonophysical ideas of disjunctive faults, their inner structure and formation features. Then, the identification of a network of large fault zones has been done at the regional level for the northern Yamal on the basis of the lineament analysis of the relief and optical modeling, three main stages of its formation have been reconstructed, and there have been identified the features of the state of stress, among other factors determining the Tambey deposit contours in three areas – western and northern Tambey and Tassyi. Finally, based on tectonophysical interpretation of 3D seismic attribute analysis data and elastoplastic modeling experiment results, for the northern Tambey area at the local level there were identified the faults zones, the features of their structures in rheologically stratified unit, and the paragenetic relationship with the regional-level structures. The study has shown that the structure of the sedimentary cover, whose formation is tectonically influenced by the adjacent mobile belts, is zone-block. It reflects the zone-block structure of the basement, though, in contrast, is not represented by narrow main-fault planes (1st-order faults). The blocks in the cover contact along rather wide zones, the inner structure of which corresponds to the early stages of faulting and is represented by a dense network of the 2nd-order fractures and faults. The fault zones are characterized by an inhomogeneous – segment – structure which is determined by an initially irregular development of deformations and complicated by rheological stratification of the sedimentary cover. Fault segments in relatively brittle rocks (sandstones) are composed of long faults whereas in more ductile (clayey) varieties these are wide parts of concentration of small faults and fractures. A style of the zone-block structure and the types of dynamic environments of its formation might be specific in different regions. The application of tectonophysical approach to the analysis of the geological-geophysical information, obtained for certain deposits, will make it possible to identify the structural conditions for hydrocarbon accumulation and migration in the sedimentary cover which is essential to choose an effective method of deposit exploitation. Целью проведенного исследования было установить особенности формирования и закономерности проявления разломов в платформенных условиях на основе применения тектонофизического подхода к исследованию структуры крупнейшего в Западной Сибири Тамбейского месторождения углеводородного сырья (Северный Ямал). Подобные исследования актуальны для нефтегазовой отрасли на современном этапе перехода от разработки истощающихся уникальных и крупных месторождений к разведке и эксплуатации залежей со сложной структурой. Тектонофизический подход был реализован последовательно в рамках трех уровней исследования. Вначале закономерности разломного строения платформенного чехла были рассмотрены с точки зрения общих представлений тектонофизики о дизъюнктивных структурах, их внутреннем строении и особенностях формирования. Затем на региональном уровне для Северного Ямала с использованием линеаментного анализа рельефа и оптического моделирования была выделена сеть крупных разломных зон, реконструированы три главных этапа ее формирования, выявлены особенности напряженного состояния, которые наряду с другими факторами определяют контуры Тамбейского месторождения на трех участках: Западно-Тамбейском, Северо-Тамбейском и Тассийском. Далее для Северо-Тамбейской площади на локальном уровне посредством тектонофизической интерпретации данных атрибутного анализа куба сейсмической информации и результатов экспериментов на упругопластичных моделях были выявлены разломные зоны, особенности их строения в реологически расслоенной толще, а также парагенетическая связь со структурами регионального уровня. В итоге проведенного исследования показано, что структура осадочного чехла, формирующаяся вследствие тектонического воздействия со стороны смежных подвижных поясов, является зонно-блоковой. Она отражает разломно-блоковую структуру фундамента, но в отличие от нее не представлена узкими сместителями магистрального типа (разрывами 1-го порядка). Блоки в чехле контактируют по достаточно широким зонам, внутреннее строение которых соответствует ранним стадиям разломообразования и представлено густой сетью трещин и разрывов 2-го порядка. Разломные зоны характеризуются неоднородным – сегментным – строением, что определяется изначально неравномерным развитием деформаций и осложняется реологической расслоенностью осадочного чехла. Сегменты разлома в сравнительно хрупких породах (песчаники) состоят из протяженных разрывов, а в более податливых (глинистых) разностях это широкие участки сгущения мелких нарушений и трещин. Стиль зонно-блоковой структуры и типы динамических обстановок ее формирования должны быть специфичны в разных регионах. Использование тектонофизического подхода к анализу полученной для конкретных месторождений геолого-геофизической информации позволит установить структурные условия накопления и миграции углеводородов в осадочном чехле, что имеет принципиальное значение для выбора эффективной методики разработки их залежей.
ПРЕДИСЛОВИЕ К СПЕЦИАЛЬНОМУ ВЫПУСКУ ЖУРНАЛА «ГЕОДИНАМИКА И ТЕКТОНОФИЗИКА», ПОСВЯЩЕННОМУ ПРИКЛАДНЫМ ПРОБЛЕМАМ ПОИСКОВ И РАЗВЕДКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ СТРАТЕГИЧЕСКОГО СЫРЬЯ
Get PDF.
ТЕРРИТОРИАЛЬНЫЕ ГРУППИРОВКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ ЮГО-ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ И НЕКОТОРЫЕ ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ ОСВОЕНИЯ: ОБЗОР ПРОБЛЕМЫ
Get PDFThis study aims to identify the groups of closely spaced mineral deposits located in the Southern East Siberia and to describe these clusters. The mineral resource base of this region includes the deposits of lead, zinc, tungsten, tin, molybdenum, uranium, copper, gold, lithium, tantalum, niobium, silver, fluorite, zirconium, rare-earth metals, iron, mica, precious and semi-precious stones, oil, gas, and coal. Many of these deposits contain a significant part of the explored mineral reserves of Russia. The deposits are located in the tectonic structures of the Siberian platform (Tunguska syncline, Nepa arch, Cheremkhovo and Priangarie depressions), as well as in the fold belts framing the platform from the south and southeast (Baikal-Patom, Dzhida-Vitim, etc.). These structures and belts formed under the influence of plate tectonic and plume tectonic processes. This article describes the clusters of mineral deposits of the Angara, Sayan, Baikal and Transbaikalia regions. Currently, the most developed are the clusters located in the southern part of the study area (Shilka, Argun, Yeravnino, etc.). In the northern part (Mama-Bodaibo, etc.), the clusters have been either partially developed within the existing mining areas or are at the initial stage of development. In these territories, the road infrastructure, power supply and other facilities required for mining industry are either underdeveloped or lacking. Prospects for the regional development are related to the economic development of the territories adjacent to the Baikal-Amur railroad (BAM) and hydrocarbons production in the zone near the East Siberia – Far East oil pipeline. On the Siberian platform, mineral deposits formed during the stages of formation of its basement (Aldan, Anabar, and Sharyzhalgai shields) and platform cover (Tunguska syncline, and Nepa-Botuoba anticline). Within the fold frame, ore formation was associated with subduction, spreading, collision, and plume tectonic intraplate settings. To start the development of small-size deposits and mining of technogenic raw materials, it is advisable to establish exploration and production enterprises that can operate and manage expeditions and use compact ore-dressing plants.Целью работы является выделение и описание территориальных группировок минерального сырья южной части Восточной Сибири. Основу минерально-сырьевой базы составляют месторождения свинца, цинка, вольфрама, олова, молибдена, урана, меди, золота, лития, тантала, ниобия, серебра, флюорита, циркония, а также редких земель, железа, слюды, цветных камней, нефти, газа, угля, причем многие из них содержат значительную часть разведанных общероссийских запасов.Месторождения полезных ископаемых локализуются в пределах тектонических структур Сибирской платформы (Тунгусская синеклиза, Непский свод, Черемховская, Приангарская впадины) и складчатых поясов, обрамляющих платформу с юга и юго-востока (Байкало-Патомский, Джида-Витимский и др.), которые формировались под воздействием плитотектонических и плюмтектонических процессов. Характеризуются полезные ископаемые территориальных группировок Приангарья, Присаянья, Прибайкалья и Забайкалья. Наиболее освоенными являются группировки, расположенные в южной половине рассматриваемой территории (Пришилкинская, Приаргунская, Еравнинская и др.). Группировки северной половины площади (Мамско-Бодайбинская и др.) освоены частично, в пределах существующих горнорудных районов, или освоение их находится в начальной стадии. На этих площадях в основном отсутствуют или слабо развиты пути сообщения, энергоснабжение и другие необходимые для функционирования горнодобывающих предприятий условия. Перспективы их связываются с экономическим развитием территорий, примыкающих к линии БАМа, и с добычей углеводородов в зоне нефтепровода Восточная Сибирь – Дальний Восток. На платформе месторождения полезных ископаемых формировались на этапах образования фундамента (Алданский, Анабарский, Шарыжалгайский щиты) и платформенного чехла (Тунгусская синеклиза, Непско-Ботуобинская антеклиза). В пределах складчатого обрамления рудообразование было связано с процессами субдукции, спрединга, коллизии, плюмтектоническими внутриплитными обстановками. Целесообразно обратиться к освоению малых месторождений и техногенного сырья на основе создания разведочно-эксплуатационных предприятий с применением компактных обогатительных установок и экспедиционных методов работы
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ НОВЕЙШЕЙ ГЕОДИНАМИКИ БАЛТИЙСКОЙ СИНЕКЛИЗЫ И СЕВЕРНОГО СКЛОНА ВОРОНЕЖСКОЙ АНТЕКЛИЗЫ
Get PDFThe paper presents the results of comparative neogeodynamic analysis of the Baltic syneclise and northern Voronezh anteclise based on structural-geomorphological interpretation, digital elevation model (DEM) processing procedure using LESSA program [Zlatopolsky, 2011], seismic analysis, and computer geodynamic modeling. Both regions are seismically active areas of the East European Platform. The automated DEM analysis showed that they are dominated by NW-striking lineaments oriented across the strike of the neoextension axis. Computational neogeodynamic models imply that the areas under consideration develop in shear environment, with the compression axis oriented northwest. Another important result of modeling is numerical correlation between earthquake energy, interpolated over the Baltic syneclise, and the probability of occurrence of ruptures: the Pearson correlation coefficient is 0.58 for the sedimentary cover and 0.42 for the basement. For the northern Voronezh anteclise, a correlation was found between the epicentral density of earthquakes and "Fracture regions" parameter, with reference to which there were distinguished the areas with the probable occurrence of new short-extension ruptures (the Pearson correlation coefficient is 0.41). This parameter is informative for contouring seismically active parts since the areas with probable occurrence of new ruptures, occupying 39 % of the northern Voronezh anteclise, account for 71 % of earthquake epicenters. Structuralgeomorphological interpretation yielded a high degree of correlation between relief and active faults identified as "weak" zones to which the earthquake epicenters are largely confined. Therefore, both regions considered are characterized by high sedimentary-cover seismic activity, develop in shear stress field, with the stress axis oriented northwest, and have similar orientations of linear elements of relief and "weak" zones.The analysis of the earthquake recurrence curves shows considerable differences between seismic regimes of the northern Voronezh anteclise and the Baltic syneclise, and those between the sedimentary-cover and basement seismicity of the latter. These differences may be due the fact that the stressed state of the Voronezh anteclise is affected by active structures of the Urals and Caucasus, and that the upwarping Fennoscandian shield is largely responsible for neodeformations of the Baltic syneclise. Practical significance of the study is concerned with the identification of earthquake source zones. В статье изложены результаты сравнительного анализа новейшей геодинамики Балтийской синеклизы и северной части Воронежской антеклизы, для проведения которого использованы структурно-геоморфологическое дешифрирование, обработка цифровой модели рельефа (ЦМР) в программе LESSA [Zlatopolsky, 2011], анализ сейсмичности и компьютерное геодинамическое моделирование. Оба региона относятся к сейсмоактивным областям Восточно-Европейской платформы. Автоматизированный анализ ЦМР показал, что в их пределах преобладают линеаменты северо-западного направления, ориентированные вкрест простирания оси растяжения на новейшем этапе. Компьютерные модели новейшей геодинамики предполагают, что рассматриваемые области развиваются в сдвиговой обстановке при ориентировке оси сжатия в северо-западных румбах. Другим значимым результатом моделирования является численная корреляция между энергией землетрясений, интерполированной на всю территорию Балтийской синеклизы, и вероятностью формирования трещин отрыва: коэффициент корреляции Пирсона составляет 0.58 для осадочного чехла и 0.42 для фундамента. Для северной части Воронежской антеклизы установлена корреляция между плотностью эпицентров землетрясений и параметром «Fracture regions», по которому выделены области возможного формирования новых разрывов малой протяженности (коэффициент корреляции Пирсона 0.41). Этот параметр информативен для оконтуривания сейсмоактивных участков, поскольку в области возможного формирования новых разрывов, занимающих 39 % площади северной части Воронежской антеклизы, попадает 71 % эпицентров землетрясений. По данным структурно-геоморфологического дешифрирования установлена высокая степень взаимосвязи между рельефом и активными разломами, выделяемыми как «слабые» зоны. К последним приурочено большинство эпицентров землетрясений. Таким образом, оба изучаемых региона отличаются высокой для областей развития плитного чехла сейсмической активностью, развиваются в сдвиговом поле напряжений при ориентировке оси сжатия в северо-западном направлении и характеризуются сходными ориентировками линейных элементов рельефа и «слабых» зон. Анализ графиков повторяемости землетрясений показывает существенные различия сейсмических режимов северной части Воронежской антеклизы и Балтийской синеклизы, а также разный характер сейсмичности в чехле и фундаменте последней. Возможно, эти отличия связаны с тем, что на напряженное состояние Воронежской антеклизы влияют активные структуры Урала и Кавказа, а испытывающий воздымание Фенноскандинавский щит во многом обусловливает новейшие деформации Балтийской синеклизы. Прикладное значение исследования заключается в выделении нами зон возможных очагов землетрясений.