CC BY
5
НАУКИ О ЗЕМЛЕ И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ EARTH AND ENVIRONMENTAL SCIENCES
Научная статья УДК 550.81; 550.83
DOI 10.21209/2227-9245-2023-29-1-8-20
Результаты использования геофизических данных для поисков перспективных зон ресурсов горючих ископаемых на территории Восточно-Сибирского гигантского мантийного плюма
Андрей Леонидович Харитонов
Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн
им. Н. В. Пушкова РАН, г. Москва, Россия
ahariton@izmiran.ru
Объектом исследования является глубинное строение территории Восточно-Сибирского геокона. Предмет исследования - месторождения горючих полезных ископаемых. Цель работы - показать наличие определённой пространственной связи в расположении месторождений нефти, газа, угольного метана с расположением тектонических концентрических структур, фиксирующихся на поверхности Земли по спутниковым данным на территории Восточно-Сибирского региона (Восточно-Сибирского геокона). Отдельной задачей исследования статьи является попытка разделить все тектонические концентрические структуры по диаметральным размерам, геологическому возрасту формирования пород их кристаллического фундамента и выявить связи этих структур с месторождениями горючих полезных ископаемых. В качестве методов использованы методы дешифрирования космических снимков и аэромагнитные методы для выделения тектонических концентрических структур в рельефе поверхности Земли и более глубоких слоях земной коры. Методология поиска месторождений горючих полезных ископаемых связана с пространственной и глубинной взаимосвязью тектонических концентрических структур и формирующих их древних мантийных плюмов - источников дегазации углеводородных флюидов. В результате по многочисленным статистическим измерениям была разработана система классификации пространственных размеров всех основных типов тектонических концентрических структур. В частности, выявлена приуроченность к тектоническим концентрическим структурам определённых видов месторождений полезных ископаемых. В качестве области применения можно считать, что прогнозируется периферийное пространственное расположение крупных месторождений нефти, газа, битумов, угля относительно центральной части докем-брийских мантийных плюмов Восточно-Сибирского региона, образующих тектонические концентрические структуры, подобные Курейской и Енисей-Хатангской тектоническим концентрическим структурам, где сосредоточены нефтегазовые месторождения и Нижне-Тунгусской тектонической концентрической структуре, месторождения угля.
Информация о статье
Поступила в редакцию 22.11.2022
Одобрена после рецензирования 28.02.2023
Принята к публикации 02.03.2023
Ключевые слова:
методика прогноза, месторождения углеводородов, мантийные плюмы, тектонические концентрические структуры, ВосточноСибирский геокон, потенциальные ресурсы горючих ископаемых, тектонические концентрические структуры, ВосточноСибирский регион, нефтегазовые месторождения, горючие полезные ископаемые
Original article
Results of the use of Geophysical Data to Search for Promising Areas of Fossil Fuel Resources on the Territory of the East Siberian Giant Mantle Plume
Andrei L. Kharitonov
Ionosphere and Radio Wave Propagation of RAS, Moscow, Russia hariton@izmiran.ru
Information about the article
Received
November 22, 2022
Approved after reviewing February 28, 2023
Accepted for publication March 2, 2023
Keywords:
forecasting methodology, hydrocarbon deposits, mantle plumes, tectonic concentric structures, East Siberian geocon, potential resources of combustible minerals, tectonic concentric structures, East Siberian region, oil and gas fields, combustible minerals
The object of research of the article is the territory of the East Siberian geocon. The subject of the article is deposits of combustible minerals. The purpose of the article is to show the presence of a certain spatial relationship in the location of oil, gas, and coal deposits with the location of tectonic concentric structures fixed on the Earth's surface by satellite data on the territory of the East Siberian region (East Siberian Geocon). A separate task of the article is an attempt to separate all tectonic concentric structures by diametrical dimensions, geological age of formation of rocks of their crystalline basement and the relationship of these structures with deposits of combustible minerals. As methods, methods of decoding satellite images and aero-magnetic methods were used to isolate tectonic concentric structures in the relief of surface and deeper layers of the Earth. The methodology of the search for deposits of combustible minerals is associated with the spatial and deep interrelation of tectonic concentric structures and the ancient mantle plumes forming them - sources of degassing of hydrocarbon fluids. As a result, a system of classification of spatial dimensions of all major types of tectonic concentric structures was developed based on numerous statistical measurements. In particular, it has been revealed that certain types of mineral deposits are confined to tectonic concentric structures. As an area of application, it can be assumed that the peripheral spatial location of large oil, gas, bitumen, and coal deposits is predicted relative to the central part of the Precambrian mantle plumes of the East Siberian region, forming tectonic concentric structures similar to the Kureyskoy and Enisey-Khatangskoy tectonic concentric structures, where oil and gas fields are concentrated and the Nizhne-Tungusskoy tectonic concentric structure, where coal deposits are concentrated.
Введение. Перед министерством природных ресурсов Правительством Российской Федерации ставится важная задача по активному геологическому изучению и промышленному развитию Восточной Сибири. Поэтому основываясь на разработанных вероятностных методах анализа различных геолого-геофизических данных (о тектонических концентрических структурах (ТКС) [7; 8], о глубине поверхности Мохоровичича [3], об аномалиях магнитного поля1, о координатах расположения углеводородных провинций [6]), автор попытался в рамках этой работы предложить методику для прогноза новых перспективных нефтегазоносных областей на территории Восточно-Сибирского региона.
Используемые методы. В некоторых работах [2; 4; 7; 8; 10; 12-14] показано, что предполагается наличие определённой взаимосвязи между некоторыми геолого-геофизическими данными, собранными в пределах тектонических концентрических структур, сформированных мантийными плюмами,
и координатами расположения нефтегазоносных областей (НГО), а также некоторых других видов месторождений горючих полезных ископаемых (угольный метан, битумы) [5; 6]. Поэтому автором были использованы вероятностные методы [4] для изучения взаимосвязей особых параметров2 геолого-геофизических данных и мест расположения нефтегазоносных областей [5; 6]. Для этого использовалась ранее разработанная автором методика расчёта значений вероятности Р(А) [4], производимая на основе заранее рассчитанных значений плотности распределения рядов случайных значений некоторых видов геолого-геофизических данных (глубины до поверхности Мохоровичича (Нм) [2], плотности тектонических разломов (рТР) [1]) для прогноза залежей углеводородов [4]. Плотность распределения ряда значений случайных величин (например, значений глубины до поверхности Мохоровичича (Нм)) определяет вероятность Р(А/) того, что исследуемые значения (Н) в произвольной точке этого ряда
1 Distribution of apparent magnetization for Asia / Yuanfang X., Zhencang A., Baochun H. [et all] // Science in China. - 2000. - Vol. 43, no. 6. - P. 654-660.
2 Вычислительная математика и техника в разведочной геофизике. Справочник геофизика / под ред. В. И. Дмитриева. - М.: Недра, 1982. - 222 с.
(профиля) будут заключены в определённом интервале значений (35-46 км).
В соответствии с источником1, считаем, что распределение используемых геолого-геофизических параметров является случайным. В самом общем виде вероятность события Р(А) измеряется отношением числа благоприятствующих (т) событию А (А - фиксированное значение геолого-геофизического параметра) к общему числу всех равновоз-можных исходов эксперимента (п). На основе ранее полученного [4] определённого значения геолого-геофизического параметра, взаимосвязанного с расположением месторождений углеводородов, для оценки значения апостериорной вероятности Р1(А), которая может быть использована для прогноза месторасположения нефтегазоносных областей по данным значений о глубине залегания поверхности Мохоровичича (Нм) представлена формулой (1). Для удобства представления данных она была немного изменена умножением на 100 % и в результате использовалась следующая формула:
Р(А) = [т(Н) / п] • 100 %, (1)
где п - общее количество точек измерения в пределах диаметра анализируемой ТКС; т -количество значений глубины до поверхности Мохоровичича (Нм) [2], попадающих согласно [4] в диапазон глубин от 35 до 46 км в пределах диаметра каждой исследуемой ТКС.
Оценка апостериорной вероятности Р2(А()2, используемая для прогноза месторасположения нефтегазоносных областей по данным значений о плотности крупных тектонических разломов (рТР) была использована аналогичная формула
Р2(А) = [т(ртр) / п] • 100 %, (2)
где п - общее количество точек измерения в пределах диаметра анализируемой ТКС; т -количество значений плотности крупных тектонических разломов (рТР) от одного до трех, приходящихся на интервал в сто километров в пределах диаметра каждой исследуемой ТКС.
Согласно теории ошибок по любым физическим величинам (в том числе и значения вероятностей) могут быть вычислены средние или среднеквадратичные значения. Тогда, согласно предлагаемой методике3, значения вероятностей, полученные по не-
1 Вычислительная математика и техника в разведочной геофизике. Справочник геофизика / под ред. В. И. Дмитриева. - М.: Недра, 1982. - 222 с.
2 Там же.
3 Там же.
зависимым геолого-геофизическим данным (глубина до поверхности Мохоровичича - НМ [2], плотность тектонических разломов - рТР [1]) могут быть рассчитаны как среднее. Расчет среднего значения вероятности Рс(А) по разным геолого-геофизическим данным4 (НМ, ртр) равен
Рс(А) = [РДА) + Р2(А)] / 2. (3)
Поэтому, при оценке значения вероятности по каждому из этих двух видов геолого-геофизических данных была произведена оценка значения вероятности Рс(А) двух нне-зависимых событий для прогноза наличия нефтегазоносной области в пределах каждой из исследуемых тектонических концентрических структур на территории Восточной Сибири. Ниже приведём результаты проведенных расчетов вероятности Рс(А), которая может быть использована для прогноза НГО.
Некоторые данные о тектонических концентрических структурах. Отмечают разные особенности рельефа дневной поверхности и некоторых нижележащих границ земной коры (Нм) в пределах тектонических концентрических структур. На территории России эти особенности рельефа дневной поверхности и нижележащих границ земной коры могут быть как концентрическими куполообразными, так и чашеобразными морфологическими формами рельефа [7]. Диаметры этих морфологических форм рельефа поверхностей раздела геологических слоёв земной коры, связанных с тектоническими концентрическими структурами на территории Восточной Сибири, имеют размеры от первого десятка [8] до 4 000 км [7]. В основу классификации тектонических концентрических структур положен геологический возраст преимущественно развитых, на территориях достаточно крупных ТКС, интрузивных горных пород на поверхности кристаллического основания земной коры, сформированного мантийными плюмами, «корни» которых обычно уходят в астеносферу или находятся в пределах мантийных линз в литосфере. Тектонические концентрические структуры на территории Восточно-Сибирского геокона были разделены по геологическому возрасту их формирования мантийными плюмами и их диаметральным размерам на двенадцать основных классов пространственных размеров (длины диаметров ТКС).
1 Там же.
Таблица 1 / Table 1
Среднестатистические пространственные размеры (классы) тектонических концентрических структур, зафиксированных на территории Восточной Сибири, виды и геологический возраст мантийных плюмов их формирующих и приуроченность к ним определенных видов полезных ископаемых / The average spatial dimensions (classes) of tectonic concentric structures recorded on the territory of East Siberia, the types and geological age of mantle plumes forming them and the occurrence of mineral species to them
№ класс. ТКС / № class. TCS Геовозраст / Geol. Age Диаметр ТКС (км), название ТКС, полезные ископаемые в ТКС / The diameter of the TCS (km), name of the TCS, minerals in the TCS
2 Ar1 4 000-10 000 (геоконы) / 4 000-10 000 (geocons)
3 Ar1 1 000-3 999 (геоконы, крупные угольные бассейны) / 1 000-3 999 (geocones, big coal bassins)
4 pr1 500-999 (геоконы, угольные и нефтегазоносные бассейны) / 500-999 (geocones, coal and oil&gas bassins)
5 Rf-V-Pz 200-499 (астеноконы, угольные и нефтегазоносные бассейны) / 200-499 (asthenocones, coal and oil&gas bassins)
6 Pre-Pz 90-199 (астеноконы, угольные и нефтегазоносные бассейны) / 90-199 (asthenocones, coal and oil&gas bassins)
7 Pre-Mz 50-89 (астеноконы, цепи нефтегазовых месторождений, угля) / 50-89 (asthenocones, chains of oil&gas and coal deposits)
8 Mz-Cz 30-49 (астеноконы, цепи месторождений УВ, урановых руд) / 30-49 (asthenocones, chains of oil&gas deposits, uranium ores)
9 Mz-Cz 20-29 (астеноконы, цепи месторождений нефти, газа, угля) / 20-29 (asthenocones, chains of oil&gas and coal deposits)
10 Mz-Cz 10-19 (астеноконы, месторождения угля, УВ, кимберлитов) / 10-19 (asthenocones, deposits of coal, hydrocarbons, kimberlites)
11 Mz-Cz 1-9.9 (астеноконы и астроконы, месторожд.УВ, кимберлитов) / 1-9.9 (asthenocones&astrocons, deposits of hydrocarbon, kimberlites)
12 Mz-Cz 0.1-0.9 (трубки взрыва, месторожден.кимберлитов, соль. диапир) / 0.1-0.9 (explosion tubes, kimberlite deposits, salt diapirs)
В таблице 1, по данным работы [8], показано, что на территории Восточно-Сибирского геокона существует весь спектр выявленных автором 12 классов диаметральных размеров тектонических концентрических структур, которые представлены на рис. 1.
Пространственные размеры небольших эндогенных тектонических концентрических структур (8-10 класс диаметральных размеров ТКС), наблюдаемых на территории Восточно-Сибирского геокона, перспективных на поиски мелких месторождений горючих полезных ископаемых, которые изменяются от 10 километров (10-й класс диаметральных размеров ТКС), до крупных месторождений угля и нефтегазоносных областей размером до 49 км (8-й класс диаметральных размеров ТКС). Небольшие ТКС (8-10 класс диаметральных размеров) формировались в основном в мезо-кайнозойские (Mz-Cz) эпохи [8; 10. С. 242-259] тектонической эволюции Земли. Большую часть тектонических концентрических структур на территории Восточной Сибири составляет 7-й класс диаметральных размеров ТКС (так называемые гранито-гней-совые купола) средних диаметральных раз-
меров (50-89 км), которые формировалась в основном в домезозойские (Pre-Mz) геохронологические эпохи (¿=250-350 млн лет назад) [8; 10. С. 242-259]. Крупные тектонические концентрические структуры (со 2-го по 6-й класс диаметральных размеров ТКС), так называемые «нуклеары» формировалась в основном в допалеозойские (Рге-Аг1 - Рге^) геохронологические периоды тектоно-маг-матических эпох Карельской и Байкальской складчатости $ = 540-2700 млн лет назад) [7; 8; 10. С. 242-259], в процессе протекания циклов Вильсона [13], периодически возникавших в течение геологической эволюции Земли. Крупные тектонические концентрические структуры (со 2-го по 6-й класс диаметральных размеров), по нашим данным, часто корреляционно связаны с расположением крупных угольных и нефтегазоносных бассейнов. Небольшие тектонические концентрические структуры (10-12-й класс диаметральных размеров ТКС) иногда связаны с внутренними эндогенными коровыми магмато-тек-тоническими процессами (формированием рудных даек, солевых и грязевых диапиров), а также могут быть связаны с внешними ме-
теоритными процессами, сформировавшими астроконы (или астроблемы), наподобие Аризонского (США) и Попигайского (Восточная Сибирь) самых крупных ударных кратеров [10. С. 242-259].
К тектоническим концентрическим структурам с 3-го по 6-й класс на территории Восточной Сибири (Восточно-Сибирского гигантского мантийного плюма, сформировавшего одноименную ТКС 2-го класса) можно отнести Центрально-Анабарскую, Курейскую, Хатангскую, Лаптевскую, Лено-Вилюйскую, Нижне-Ленскую и Верхне-Ленскую, Запад-но-Вилюйскую, Прибайкальскую, Ангарскую, Алданскую, Непско-Ботубинскую и некоторые другие, воссозданные древними мантийными плюмами (геоконами, астеноконами) с магматическими очагами находящимися глубже «кровли» астеносферного слоя (> 100125 км) (рис. 2). В пределах Восточно-Сибирского геокона (2-й класс диаметральных размеров ТКС) расположены и меньшего диаметра тектонические концентрические структуры (6-й класс диаметральных раз-
Рис. 1. Фрагмент карты тектонических концентрических структур, выявленных на территории Восточно-Сибирского геокона по результатам дистанционного зондирования Земли [8]: I - I геолого-геофизический профиль (Карское море - Алданский щит) и профиль II - II (Курейский), вдоль которых проводились глубинные исследования коры и верхней мантии на территории этого региона / Fig. 1. A fragment of a map of tectonic concentric structures identified on the East Siberian Geocon territory based on the results of remote sensing of the Earth [8]: I - I geological and geophysical profile (Kara Sea - Aldan Shield) and profile II - II (Kureyskiy), along which deep studies of the crust and upper mantle were carried out on the territory of this region
меров ТКС), такие как Олондинская, Алда-но-Амгинская, Учурская и другие, которые сформированы «дочерними» астеноконами по отношению к более крупному включающего их в свой регион Алданскому (17) геокону (4-й класс диаметральных размеров ТКС).
Тектонические концентрические структуры Восточной Сибири были сформированы на поверхности Земли Восточно-Сибирским, Анабарским, Алданским геоконами, Таймырским астеноконом и другими менее глубинными мантийными плюмами (например, Новоземелький, Хетский, Оленекский) [8], «корни» которых имеют своё начало в различных глубинных слоях верхней мантии (см. рис. 2).
Из нижней мантии к поверхности Земли происходило проникновение магматических и гидротермальных образований, в нуклеар-ные (докембрийские) периоды тектонической эволюции Земли, сформированных мантийными плюмами [2; 12-14], из которых, в периоды активной дегазации мантии [9], по-видимому, начали мигрировать различные по
ВОСТОЧНО-СИБИРСКИЙ ГЕОКОН -
f-Адлаиск'Пй
Рис. 2. Глубинный геолого-геофизический разрез верхней мантии по профилю I-I, через регион, занимаемый Восточно-Сибирским гигантским мантийным плюмом (геоконом) [8]: 1 - слой осадочной толщи; 2 - «гранито-гнейсовый» слой; 3 - «диоритовый» слой; 4 - «габбро-перидотитовый» слой; 5 - «дунитовый» слой; 6 -«эклогитовый» слой; 7 - «амфиболитовый» слой; 8 - поверхность Мохо; 9 -поверхность, разделяющая «дунитовый» и «эклогитовый» слои верхней мантии; 10 - поверхность, разделяющая «эклогитовый» и «амфиболитовый» слои верхней мантии / Fig. 2. Deep geological and geophysical section of the upper mantle along profile I-I, through the region occupied by the East Siberian giant Mantle plume (geocon) [8]: 1 - sedimentary layer; 2 - "granite-gneiss" layer; 3 - "diorite" layer; 4 - "gabbro-peridotite" layer; 5 - "dunite" layer; 6 -"eclogite" layer; 7 - "amphibolite" layer; 8 - Moho surface; 9 -surface separating the "dunite" and "eclogite" layers of the upper mantle; 10 - the surface separating the "eclogite" and "amphibolite" layers of the upper mantle
своему геохимическому составу флюиды1 (Не, Ra, С2, Н2, СО2, СН4) [10]. Это и позволило в течение многих миллионов лет, под действием высоких температур и давлений, в процессе магмато-тектонических процессов, сформировать некоторые месторождения углеводородов (и угольного метана), в том числе битумов, асфальтенов на территории Восточной Сибири [5; 6], особенно в долинах крупных сибирских рек (Лена, Хета, Арга-Сала, Оленек, Вилюй. См. рис. 2) там, где быстро увеличивалась вертикальная мощность пористых песчано-глинистых и карбонатных пород осадочной толщи и особенно в устьях этих рек. Приведённый разрез I - I (см. рис. 2) отображает лишь некоторый фрагмент рассматриваемой территории Восточно-Сибирского геокона. Поэтому приводим дополнительно еще и другие глубинные геолого-геофизические разрезы II - II [6] (рис. 3) и III - III (рис. 4), демонстрирующие типичное глубинное геологическое строение земной коры Курейского мантийного плюма
1 Харитонов А. Л., Харитонова Г. П., Труонг К. Х. Сопоставление спутниковых геомагнитных данных с наземным измерением концентрации радона для выявления предвестников землетрясений (на примере Калифорнийского сейсмоактивного района) // Вестник Камчатской региональной организации Учебно-научный центр. - 2009. - № 13. -С. 170-177.
4-го класса (D = 800 км) и Енисей-Хатангско-го мантийного плюма 5-го класса (D = 300 км) пространственных размеров и расположение месторождений углеводородов на территориях одноименных Курейской и Енисей-Ха-тангской ТКС.
Из данных, представленных на рис. 3 и 4, видно, что локальные тектонические концентрические структуры подобные Курейской и Енисей-Хатангской ТКС имеют вогнутую «чашеобразную» структуру поверхности кристаллического фундамента (с интрузивными породами AR - PR1 и Rf - Pz геологического возраста), заполненную слоями осадочных пород разного возраста (от вендского V1 до пермо-триасового P-T1 возраста). Туринская концентрическая впадина является выходом на поверхность так называемой «трубы» дегазации мантии, согласно [2]. Судя по имеющимся данным (см. рис. 3) [5] можно предполагать, что зона расположения Курейского мантийного плюма до сих пор подпитывается из его недр газовыми флюидами, приведшими к формированию на его территории нефтегазовых месторождений. Поэтому одна газопродуктивная эксплуатационная скважина (Чи-риндинская-27) (см. рис. 3) была совершенно правильно, на наш взгляд, расположена в центральной части Курейской тектонической кон-
Рис. 3. Геолого-геофизический разрез по профилю II - II через северную часть территории Восточно-Сибирского геокона [5] (Курейская тектоническая концентрическая структура с «трубой» дегазации в зоне Туринской впадины) / Fig. 3. Geological and geophysical section along profile II - II through the northern part of the territory of the East Siberian geocon [5] (Kureyskaya tectonic concentric structure with a "pipe" of degassing in the zone of the Turinskaya depression)
Рис. 4. Геолого-геофизический разрез по профилю III - III через северную часть территории Восточно-Сибирского геокона [11]: 11с - Енисей-Хатангская тектоническая концентрическая структура, 36t - территория Таймырского орогена, 38 - территория Восточно-Сибирского геокона; 1 - подошва осадочного слоя; 2 - складчатое основание; 3 - осадочный слой (верхний этаж); 4 - осадочный слой (нижний этаж); 5 -дорифтовый комплекс горных пород; 6 - континентальная земная кора; 7 - субокеанический фундамент на глубине 20 км. Условные обозначения: поверхности разных типов фундамента: 1 - континентального кристаллического фундамента земной коры; 2 - субокеанического; 3 - складчатого основания; 4 - «подошва» верхнего этажа осадочного слоя; 5 - крупные тектонические разломы / Fig. 4. Geological and geophysical section along profile III - III through the northern part of the territory of the East Siberian geocon [11]: 11c -Yenisey-Khatangskaya tectonic concentric structure, 36t - the territory of the Taimyr orogen, 38 - the territory of the East Siberian geocon; 1 - the bottom of the sedimentary layer; 2 - folded base; 3 - sedimentary layer (upper floor); 4 - sedimentary layer (lower floor); 5 - drift complex of rocks; 6 - continental crust; 7 - suboceanic basement at a depth of 20 km). Symbols: surfaces of different types of foundation: 1 - continental crystalline basement of the Earth's crust;
2 - suboceanic; 3 - folded base; 4 - "sole" of the upper floor of the sedimentary layer; 5 - large tectonic faults
центрической структуры (1^), где по «трубе» дегазации, согласно [2], должен идти интенсивный субвертикальный тепломассоперенос мантийных флюидов (и газообразных углеводородных флюидов в том числе). А другая газопродуктивная эксплуатационная скважина (Голоярская-1) (см. рис. 3) тоже совершенно правильно была расположена в бортовой зоне Курейской ТКС (Голоярская-1), где обычно происходит более медленная латеральная послойная поровая миграция газовых флюидов в осадочных породах в сторону меньшего литостатического давления у земной поверхности, в бортовых зонах Курейской тектонической концентрической структуры. На территории Енисей-Хатангской тектонической концентрической структуры также сейчас найдены значительные месторождения углеводородов.
Геолого-геофизическая интерпретация данных в пределах Восточно-Сибирского геокона. На основе использования, найденных по геофизическим данным, мест расположения тектонических концентрических структур с пространственными размерами 2-6-го класса (табл. 1), сформированных древними мантийными плюмами, расположенными в пределах различных территорий [12-14], автором были спрогнозированы зоны, перспективные для поисков месторождений
некоторых видов полезных ископаемых на территории Восточно-Сибирского геокона.
В результате формирования древних термальных мантийных плюмов [2; 7; 12-14] часто образуются воронкообразные тектонические концентрические структуры, ограниченные системой бортовых тектонических разломов, а в их центральной части формируются так называемые «трубы» дегазации [2] мантийных флюидов. С использованием рис. 1, построенного по данным дистанционного зондирования Земли [8], и аэромагнитных и спутниковых магнитных съёмок1 автором был выделен ряд новых тектонических концентрических структур (Курейская, Лаптевская, Лено-Ви-люйская, Нижне-Ленская и Верхне-Ленская, Западно-Вилюйская, Прибайкальская, Ангарская, Непско-Ботубинская, Олондинская, Амгинская, Учурская) ранее не выделенных и не проанализированных с геологической точки зрения другими авторами [2; 7; 8].
Результаты интерпретации аэромагнитных съёмок дали возможность автору смоделировать глубинное строение магнитоактивных границ по профилю IV - IV, пересекающему Олон-динскую тектоническую концентрическую структуру 6-го класса диаметральных размеров р = 130 км), сформированную одноименным мантийным плюмом (астеноконом) (рис. 5).
Рис. 5. A. Данные аэромагнитной съёмки над Олондинской тектонической концентрической структурой по профилю IV - IV. В. Аэромагнитный разрез, пересекающий Олондинский астенокон: 1- осадочная толща земной коры; 2 - «гранито-гнейсовый» слой; 3 - «диоритовый» слой; 4 - «габбро-перидотитовый» слой; 5 - «труба» дегазации Олондинской ТКС; Ченченский (I), Верхне-Чарский (II), Чаро-Удинский (III) бортовые тектонические разломы земной коры. Горизонтальная ось (L) показывает длину аэромагнитного профиля (в километрах). Вертикальная ось показывает глубину границ слоев магнитного разреза (в километрах) / Fig. 5. A. Aeromagnetic survey data over the Olondinsky (17а) tectonic concentric structure along IV - IV profile. B. Aeromagnetic section crossing the Olondinsky asthenocon: 1 - sedimentary layer of the earth's crust; 2 - "granite-gneiss" layer; 3 - "diorite" layer; 4 - "gabbro-peridotite" layer; 5 - the "pipe" of the degassing of the Olondinsky TCS; I, II, III - Chenchensky, Verkhne-Charsky, Charo-Udinsky lateral tectonic faults of the Earth's crust. The horizontal axis (L) shows the length of the aeromagnetic profile (in kilometers). The vertical axis shows the depth of the boundaries of the magnetic section layers (in kilometers)
1 Distribution of apparent magnetization for Asia / Yuanfang X., Zhencang A., Baochun H. [et all] // Science in China. -2000. - Vol. 43, no. 6. - P. 654-660.
Из данных магнитного разреза через территорию Олондинского астенокона, приведённого на рис. 5, видны выступы магни-тоактивных границ различных слоёв («гра-нито-гнейсового» (2), «диоритового» (3), «габбро-перидотитового» (4)) земной коры и Ченченский (I), Верхне-Чарский (II), Чаро-У-динский (III) тектонические разломы, оконту-ривающие центральную часть Олондинского мантийного плюма и его бортовые зоны. На поверхности осадочного слоя (1) этого аэромагнитного разреза также можно видеть серию концентрических валообразных особенностей вокруг центральной зоны («трубы» дегазации-5) этого мантийного плюма (астенокона). Этот магнитный разрез земной коры, построенный по профилю IV - IV, с наличием раздробленных и перетёртых пород (литологических ловушек углеводородов) в глубоких тектонических разломах (Ченчен-ский, Верхне-Чарский, Чаро-Удинский) показывает, что в западной части территории занимаемой Алданским геоконом (17), а точнее его «дочерним» Олондинским мантийным плюмом (17а) могут быть найдены нефтегазовые месторождения углеводородов, подобные крупнейшему нефтегазовому месторождению (40) в приграничном Непско-Ботубинском регионе, изображенному на рис. 6.
Все тектонические концентрические структуры (с 3-го по 6-й порядок) (Централь-но-Анабарская (11a), Курейская (11j), Ени-сей-Хатангская (11c), Лаптевская (12), Ле-но-Вилюйская (14a), Нижне-Ленская (14b) и Верхне-Ленская (14c), Западно-Вилюй-ская (15), Прибайкальская (16), Ангарская (16b), Алданская (17), Непско-Ботубинская (42)) в пределах территории Восточно-Сибирского геокона обозначены на схеме основных тектонических элементов этого региона (рис. 6).
Из рисунка 7 видно, что в периферийной зоне Анабарской (11) ТКС 3-го класса расположены локальные ТКС 4-6-го классов пространственных размеров (Центрально-Анабарская-11а, Северо-Сюгджерская-Hh, Оленекская-Hf и другие), связанные с битумными полями (I - VII) (рис. 7) и отложениями угля (рис. 7), образовавшимися в результате многих миллионов лет мантийной дегазации и миграции углеводородных флюидов и их постепенного геохимического и термобариче-
ского преобразования в бортовой зоне Ана-барского геокона (11).
В результате, на основе ранее разработанной методики расчёта значений вероятности Рс(А) [4], используемых для прогноза залежей углеводородов, произведённый автором расчёт вероятностей по территории Восточно-Сибирского геокона по различным геолого-геофизическим данным (глубине до поверхности Мохоровичича - НМ, плотности тектонических разломов - рТР) позволяет считать, что вероятность составляет 86 % для Лено-Вилюйской ТКС (14а), 94 % для Нижне-Ленской ТКС (14b), 84 % для Верх-не-Ленской ТКС (14с), 83 % для Мархинской (11g) ТКС, расположенных в мощном слое осадочных пород вокруг долины реки Лена, протекающей по зоне глубинных периферических (бортовых) тектонических разломов, оконтуривающих территорию Восточно-Сибирского геокона, могут быть достаточно перспективными для постановки детальных сейсморазведочных работ или разведочного бурения для поиска нефтегазовых месторождений. Вероятностный анализ, проведённый пока по двум геолого-геофизическим параметрам (мощность коры и плотность тектонических разломов) для Енисей-Ха-тангской (11c) и Курейской (11j) ТКС даёт значительно меньшие значения вероятности около 63 % и на этой основе нельзя прогнозировать большого количества новых месторождений углеводородов на территории этих регионов. Неожиданными оказались рассчитанные значения вероятности (89 %), а значит и перспективного прогноза новых месторождений на территории Северо- и Южно-Сюгджерских (11b, 11h) ТКС, 84 % для Камовской (11i) ТКС и 89 % для Ниж-не-Тунгусской (11d) ТКС. Всё это позволяет, по аналогии с богатым нефтегазоносным бассейном, в пределах которого расположена Непско-Ботубинская (42) ТКС, прогнозировать на территории некоторых ТКС Восточно-Сибирского геокона, где Рс(А) > 75 %, новые залежи углеводородов (нефть, газ, угольный метан, битум) (14a - Лено-Ви-люйская, 14b - Нижне-Ленская, 14с - Верх-не-Ленская, 11g - Мархинская, 11d - Ниж-не-Тунгусская, 11i - Камовская, 11b, 11h -Сюгджерские), расположенные в пределах зон восточно-сибирских тектонических концентрических структур (рис. 6 и 7).
Рис. 6. Схема расположения основных тектонических элементов и нефтегазовых месторождений на территории Восточно-Сибирского геокона [5] с дополнениями автора. Условные обозначения: месторождения: A - нефтяные; B - газовые и газоконденсатные; C - нефтегазовые и нефтегазоконденсатные; D - битумные; 1 -координаты периферических зон Лено-Тунгусского нефтегазоносного бассейна; 2 - выступы фундамента в регионе Восточно-Сибирского геокона; 3 - мезозойские бассейны северной и восточной окраин в регионе Восточно-Сибирского геокона; 4 - границы современных структурных элементов земной коры; 5 - линия регионального профиля II - II, пересекающего территорию Восточно-Сибирского геокона; 6 - границы Анабарского щита и прилегающих районов; тектонические концентрические структуры в регионе Восточно-Сибирского геокона: 11а - Центрально-Анабарская (III-IV), 11b - Южно-Сюгджерская, 11с - Енисей-Хатангская, 11d - Нижне-Тунгусская, 11e - Хетская (II), 11f - Оленекская (V), 11g - Мархинская (VI), 11h - Северо-Сюгджерская (VII), 11j - Курейская, 12 - Лаптевская, 14а - Лено-Вилюйская, 14b - Нижне-Ленская, 14c - Верхне-Ленская, 15 - Западно-Вилюйская, 16 - Прибайкальская, 16b - Ангарская, 17 - Алданская, 42 - Непско-Ботубинская / Fig. 6. The layout of the main tectonic elements and oil & gas fields on the territory of the East Siberian geocon [6] with additions by the author. Legend: fields: A - oil; B - gas and gas&condensate; C - oil&gas and oil&gas&condensate; D - bitumen; 1 - coordinates of the peripheral zones of the Lena-Tunguska oil & gas basin; 2 - the projections of the foundation of the East Siberian geocon; 3 - Mesozoic basins of the northern and eastern margins the East Siberian geocon; 4 - the boundaries of modern structural elements of the Earth's crust; 5 - the line of the regional profile II - II, crossing the territory of the East Siberian geocon; 6 - the boundaries of the Anabar shield and adjacent areas; Tectonic concentric structures of the East Siberian geocon: 11a - Central-Anabar (III-IV), 11b - Yuzhno-Syugdzherskaya, 11c - Enisey-Khatangskaya, 11d - Nizhne-Tungusskaya, 11e - Khetskaya (II), 11f - Olenekskaya (V), 11g - Markhinskaya (VI), 11h - Severo-Syugdzherskaya (VII), 11j - Kureyskaya, 12 - Laptevskaya, 14a - Leno-Vilyuiskaya, 14b - Nizhne-Lena, 14c - Verkhne-Lena, 15 - Zapadno-Vilyuiskaya, 16 -Baikal, 16b - Angarsk, 17 - Aldanskaya, 42 - Nepsko-Botubinskaya
Рис. 7. Фрагмент карты полезных ископаемых территории СССР [6] с дополнениями автора для восточно-сибирских и дальневосточных регионов. Тектонические концентрические структуры (окружности): 11а - Центрально-Анабарская, 11b - Южно-Сюгджерская, 11с - Енисей-Хатангская, 11d - Нижне-Тунгусская, 11е - Хетская, 11f - Оленекская, 11g - Мархинская, 11h - Северо-Сюгджерская, 11i - Камовская, 11n - Норильская, 12 - Лаптевская, 13 - Ангарская, 14а - Лено-Вилюйская, 14b - Нижне-Ленская, 14c - Верхне-Ленская, 15 - Запад-но-Вилюйская, 16 - Прибайкальская, 17 - Алданская, 18 - Буреинская, 34 - Печорская, 35 - Мезенская, 36 - Кар-ско-Ямальская, 39 - Чукотская, 40 - Охотоморская, 41 - Алтайская, 42 - Непско-Ботубинская, 43 - Торгадинская / Fig. 7. Fragment of the map of minerals of the territory of the USSR [7] with additions by the author for the East Siberian and Far Eastern regions. Tectonic concentric structures (circles): 11a - Central-Anabar, 11b -Yuzhno-Syugdzherskaya, 11c - Enisey-Khatangskaya, 11d - Nizhne-Tungusskaya, 11e - Khetskaya, 11i - Kamovskaya, 11f - Olenekskaya, 11g - Markhinskaya, 11h - Severo-Syugdzherskaya, 11n - Norilskaya, 12 - Laptevskaya, 13 - Angar-skaya, 14a - Leno-Vilyuyskaya, 14b - Nizhne-Lenskaya, 14c - Verkhne-Lenskaya, 15 - Zapadno-Vilyuyskaya, 16 - Baikalskaya, 17 - Aldanskaya, 18 - Bureinskaya, 34 - Pechorskaya, 35 - Mezenskaya, 36 - Karsko-Yamalskaya, 39 - Chukotks-kaya, 40 - Okhotomorskaya, 41 - Altayskaya, 42 - Nepsko-Botubinskaya, 43 - Torgadinskaya
Заключение. Используя данные дистанционного зондирования Земли [8], данные о вертикальной мощности земной коры [3], спутниковые и аэромагнитные данные1
1 Distribution of apparent magnetization for Asia / Yuanfang X., Zhencang A., Baochun H. [et all] // Science in
и данные о уже разведанных месторождениях горючих полезных ископаемых [5; 6] на территории Восточно-Сибирского геокона, на основании проведённых расчётов значений вероятности, были спрогнозированы перспек-
China. - 2000. - Vol. 43, no. 6. - P. 654-660.
тивные районы для проведения детальных наземных геолого-разведочных исследований. Приведённые данные, по-видимому, могут на практике подтверждать идеи П. Н. Кропоткина
и Н. П. Кудрявцева о глубинном генезисе простейших газообразных углеводородов в зонах расположения тектонических концентрических структур.
Список литературы_
1. Ананьева Е. М., Беляев И. В., Головин И. В. Схема зон глубинных разломов территории СССР, масштаб 1:10 000 000. Ленинград: ВСЕГЕИ, 1977. 38 с.
2. Валяев Б. М. Углеводородная дегазация Земли, геотектоника и происхождение нефти и газа (признание и развитие идей П. Н. Кропоткина). Дегазация Земли и генезис нефтегазовых месторождений: материалы Всерос. конф., посвящ. 100-летию со дня рождения П. Н. Кропоткина. М.: ГЕОС, 2011. С. 10-32.
3. Вольвовский И. С., Вольвовский Б. С. Разрезы земной коры территории СССР по данным глубинного сеймического зондирования. М.: Советское радио, 1975. 267 с.
4. Закиров А. Ш., Харитонов А. Л. Глубинное строение и перспективы нефтегазоносности Северного Устюрта // Электронный журнал «Глубинная нефть». 2014. Т. 2, № 11. С. 1759-1771.
5. Карнюшина Е. Е., Коробова Н. И., Фролов С. В., Бакай Е. А., Ахманов Г. Г., Крылов О. В. Седи-ментационный контроль нефтегеологических свойств вендско-кембрийских формаций севера Лено-Тун-гусского бассейна // Георесурсы. 2015. № 2. С. 28-40.
6. Карташов С. В. Карта полезных ископаемых территории СССР Масштаб 1:10 000 000. М.: ВСЕГЕИ, 1990. 32 с.
7. Кац Я. Г., Тевелев А. В., Сулиди-Кондратьев Е. Д. Кольцевые структуры лика планеты. М.: Знание, 1989. 48 с.
8. Соловьев В. В. Карта структур центрального типа территории СССР Масштаб 1:10 000 000: объяснит. записка. Л.: ВСЕГЕИ, 1982. 44 с.
9. Сывороткин В. Л. Глубинная дегазация Земли и глобальные катастрофы. М.: Геоинформцентр, 2002. 250 с.
10. Хаин В. Е. Основные проблемы современной геологии. М.: Научный мир, 2003. 348 с.
11. Шеин В. С., Алференок А. В., Каламкаров С. Л., Книппер А. А., Шеин В. А. Тектоническое строение и нефтегазоносность фундамента Западной Арктики и сопредельных регионов // Геология нефти и газа. 2017. № 6. С. 5-29.
12. Harp K. S., Weis D. Insights into the origins and compositions of mantle plumes: A comparison of Galápagos and Hawaii. Текст: электронный // G3: Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2020. Vol. 21, № 9. URL: https://www.researchgate.net/publication/342404151_Insights_Into_the_0rigins_and_Compositions_of_ Mantle_Plumes_A_Comparison_of_Galapagos_and_Hawai'i (дата обращения: 21.10.2022).
13. Heron P. J. Mantle plumes and mantle dynamics in the Wilson cycle // Geological Society Special Publication. 2019. Vol. 470, no 1. P. 87-103.
14. Koppers A. A. P., Konrad K., Becker T. W., Jackson M. G., Müller R. D., Romanowicz B., Steinberger B., Whittaker J. M. Mantle plumes and their role in earth processes // Nature reviews Earth and Environment. 2021. Vol. 2, no. 6. P. 382-401.
References_
1. Ananyeva E. M., Belyaev I. V., Golovin I. V. Scheme of deep fault zones of the USSR territory, scale 1:10 000 000. Leningrad: VSEGEI, 1977. (In Rus.).
2. Valyaev B. M. Hydrocarbon degassing of the Earth, geotectonics and the origin of oil and gas (recognition and development of the ideas of P. N. Kropotkin). Degassing of the Earth and the genesis of oil and gas fields. Moscow: GEOS, 2011. (In Rus.).
3. Volvovsky I. S., Volvovsky B. S. Sections of the Earth's crust of the territory of the USSR according to deep seismic sounding. Moscow: Soviet Radio, 1975. (In Rus.).
4. Zakirov A.Sh., Kharitonov A. L. Deep structure and prospects of oil and gas potential of the Northern Ustyurt. The electronic magazine "Deep oil", vol. 2, no. 11, pp. 1759-1771, 2014. (In Rus.).
5. Karnyushina E. E., Korobova N. I., Frolov S. V., Bakai E. A., Akhmanov G. G., Krylov O. V. Sedimentation control of the petroleum properties of the Vendian-Cambrian formations of the north of the Lena-Tunguska basin. Geo resources, no. 2, pp. 28-40, 2015. (In Rus.).
6. Kartashov S. V. Map of minerals of the territory of the USSR. Scale 1:10 000 000. Moscow: VSEGEI, 1990. (In Rus.).
7. Katz Ya. G., Tevelev A. V., Sulidi-Kondratiev E. D. Ring structures of the face of the planet. Moscow: Znanie, 1989. (In Rus.).
8. Solovyov V. V. Map of structures of the central type of the territory of the USSR. Scale 1:10 000 000: will explain. note. Leningrad: VSEGEI, 1982. (In Rus.).
9. Serumkin V. L. Deep degassing of the Earth and global catastrophes. Moscow: Geoinformcenter, 2002. (In Rus.).
10. Khain V. E. The main problems of modern geology. Moscow: Scientific world, 2003. (In Rus.).
11. Shein V. S., Alferenok A. V., Kalamkarov S. L., Knipper A. A., Shein V. A. Tectonic structure and oil and gas potential of the foundation of the Western Arctic and adjacent regions. Geology of oil and gas, no. 6, pp. 5-29, 2017. (In Rus.).
12. Harp K. S., Weis D. Insights into the origins and compositions of mantle plumes: A comparison of Galápagos and Hawaii. G3: Geochemistry, Geophysics, Geosystems, vol. 21, no. 9, 2020. Web 21.10.2022. https://www.researchgate.net/publication/342 404151_Insights_Into_the_0rigins_and_Compositions_of_ Mantle_Plumes_A_Comparison_of_Galapagos_and_Hawai' i. (In Eng.).
13. Heron P. J. Mantle plumes and mantle dynamics in the Wilson cycle. Geological Society Special Publication, vol. 470, no 1, pp. 87-103, 2019. (In Eng.).
14. Koppers A. A. P., Konrad K., Becker T. W., Jackson M. G., Müller R. D., Romanowicz B., Steinberger B., Whittaker J. M. Mantle plumes and their role in earth processes. Nature reviews Earth and Environment, vol. 2, no. 6, pp. 382-401, 2021. (In Eng.).
Информация об авторе-
Харитонов Андрей Леонидович, канд. физ.-мат. наук, ведущий научный сотрудник, Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н. В. Пушкова РАН, г. Москва, Россия; ahariton@izmiran.ru. Область научных интересов: геофизика, глубинное строение литосферы, поиски полезных ископаемых, занимается изучением структуры геофизических полей, методами определения глубинного строения земной коры и мантии.
Information about the author
Kharitonov Andrei L., candidate of physical and mathematical sciencesPushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Propagation of RAS, Moscow, Russia; ahariton@izmiran.ru. Research interests: geophysics, deep structure of the lithosphere, mineral prospecting, leading researcher, studies the structure of geophysical fields, methods for determining the deep structure of the Earth's crust and mantle.
Для цитирования_
Харитонов А. Л. Результаты использования геофизических данных для поисков перспективных зон ресурсов горючих ископаемых на территории Восточно-Сибирского гигантского мантийного плюма // Вестник Забайкальского государственного университета. 2023. Т. 29, № 1. С. 8-20. DOI: 10.21209/22279245-2023-29-1-8-20.
For citation
Kharitonov A. L. Results of the use of geophysical data to search for promising areas of fossil fuel resources on the territory of the East Siberian giant mantle plume // Transbaikal State University Journal. 2023. Vol. 29, no. 1. Pp. 8-20. DOI: 10.21209/2227-9245-2023-29-1-8-20.
