Влияние Байкальского рифтогенеза на формирование современных гидрогеологических структур региона Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 556.314

ВЛИЯНИЕ БАЙКАЛЬСКОГО РИФТОГЕНЕЗА НА ФОРМИРОВАНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ СТРУКТУР РЕГИОНА

© З.В. Чернышова1

Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Представлены результаты анализа материалов всестороннего изучения Байкальской рифтовой зоны. Собранные и систематизированные данные, наряду с выполненными структурно-гидрогеологическими исследованиями и физико-химическим моделированием, позволяют установить ведущую роль рифтогенеза в формировании современного облика гидрогеологических структур региона. Ил. 1. Библиогр. 11 назв.

Ключевые слова: рифтогенез; структурно-гидрогеологический анализ.

BAIKAL RIFTING EFFECT ON MODERN HYDROGEOLOGICAL STRUCTURE FORMATION IN THE REGION Z.V. Chernyshova

Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.

The article analyzes the materials of the comprehensive study of the Baikal rift zone. Based on the collected and systematized data together with the performed structural and hydrogeological studies and physico-chemical modeling it recognizes a leading role of rifting in the formation of the modern facies of hydrogeological structures in the region. 1 figure. 11 sources.

Key words: rifting; structural hydrogeological analysis.

Вода - главный природный ресурс. Человек использует ее практически во всех сферах свой жизнедеятельности. По объему ежегодного использования она намного превосходит все вместе взятые другие добываемые ресурсы. Реальное потребление воды человечеством оценивается величиной 9000 км3 (9*1012 т) в год [1997], что по массе в 30 раз превышает потребление всех остальных полезных ископаемых вместе с перемещаемой при их добыче породой. Сегодня с полным основанием следует говорить о фундаментальной ценности воды, поскольку она является незаменимым и незамещаемым ресурсом. При этом ни экономика, ни сама жизнь не могут существовать без нее.

Байкальский регион в этом отношении - один из немногих на планете, обладающий уникальной пресноводной гидросферой, включая ее центральное звено - озеро Байкал. Запасы пресной воды только в озере составляют 19% мировых и 90% российских. Приуроченность региона к одноименной рифтовой зоне обусловливает исследование формирования подземных гидросферных систем с позиций флюидной геодинамики и тектоники литосферных плит, являющихся ведущими процессами, объединяемыми понятием рифтогенез.

Проявление рифтогенеза в структурно-гидрогеологических аспектах связано с растяжением, утонением, дроблением земной коры в условиях мантийного диапира, сопровождающихся становлением сводового поднятия, блоковыми движениями, восходящими флюидопотоками и, как следствие, формированием гидрогенных систем (генерация ультрапрес-

ных вод их восходящего углеводородного кислородсодержащего флюида) [4, 5, 6].

О Байкале писали все, кто здесь побывал, - от раскольников и ссыльных поляков до современных исследователей. Здесь работали и работают такие ученые, как И.Д. Черский, А.Л. Чекановский, П.А. Кропоткин, М.М. Тетяев, В.А. Обручев, М.М. Одинцов, Н.А. Логачев, Н.А. Флоренсов, С.И. Шерман, В.Д. Мац, В.Г. Ткачук, Е.В. Пиннекер, Б.И. Писарский, В.А. Голубев, И.С. Ломоносов, С.В. Лысак, Ю.Н. Диденков, М.А. Мартынова и многие другие. Результаты их исследований легли в основу установления степени влияния рифтогенеза на гидросферу в целом и структурно-гидрогеологические условия конкретных регионов в частности. Это требует, прежде всего, знаний истории геологического развития исследуемого региона, его современных геолого-структурных и гидрогеологических особенностей. Только комплексный анализ имеющейся информации позволяет установить закономерности формирования подземных вод и структурно-гидрогеологическую роль рифтогенеза в этом процессе.

Объектом выполняемых исследований является Байкальская рифтовая зона (БРЗ). Исследуемый регион занимает S-образный участок континента протяженностью более 2500 км от северной Монголии (При-хубсугулье) до отрогов Алданского щита и Станового хребта. В геоморфологическом отношении - это система чередующихся впадин и хребтов (от Бусийн-гольской до Токкинской). В тектоническом отношении регион является подвижным поясом земной коры, начавшим свое развитие в архее-протерозое и про-

1Чернышова Забава Владимировна, аспирант, тел.: 89501471387, e-mail: [email protected] Chernyshova Zabava, Postgraduate, tel.: 89501471387, e-mail: [email protected]

Рифтаганаэ

ГО

гп

0 н

1

тз

ю Ю 'оо

ю о

со

Г&зпогинесина структуры

Рифгогенные воды у. их смешение с атмосферной

Эццм^нные газы

X

Рифгогенные р£ЭЛСМЫ Рифтов уе эпздины Горные ссюруиения "плечи рифта" Термальные Хоподныа СН, Нг СОз Мг

1

Гцдрогаологичвсша структуры

Оеноэные типы вод

Гидрогеологические бассекны

Лорово-лллстозьге

Гидрогеологические массшы

Трещинные

рбводнвнные разломы

Тр£1щинис-шпьыы&

Байкальский

Баргузннскнй

Тушинский

Черский

□ышкогйрныа

Низкогорные

Г

I

Пр41па№рхностнив

Глубокие

Усть-С«лан гннский

Схема формирования структурно-гидрогеологических условий Байкальского региона

должающим его в настоящее время, о чем свидетельствуют четвертичные вулканические образования (Тункинская впадина) и повышенная сейсмическая активность, а также современная гидротермальная деятельность. Следует отметить увеличение сейсмической активности по направлению к флангам рифто-вой зоны, что говорит о продолжающемся росте тектонического шва [1, 8-10].

Существует несколько моделей формирования Байкальской рифтовой системы, но все они сводятся к двум основным: активного и пассивного рифтогенеза. В соответствии с первой моделью рифтогенез причинно связан с внедрением мантийного плюма в виде широкого выступа, что вызывает изостатические воз-дымания сводового поднятия. «Рост высоты этого выступа (первая стадия развития зоны), а затем и растяжения его в стороны (вторая стадия) обусловили растяжение коры, ориентированное вкрест простирания поднятия» (Логачев, Зорин, 1984; и др.). Это привело к формированию рифтовых впадин.

В модели пассивного рифтогенеза первичным является растяжение обширных областей земной коры, а рифты рассматриваются «...как линейные зоны деформации в литосфере, возникающие в поле региональных растягивающих напряжений. При этом положение отдельных зон определяется не глубинными причинами, а неоднородностью субстрата» (Казьмин, 1987). Растяжение и утонение литосферы приводят к опусканиям отдельных блоков и формированию впадин, а также вызывают «пассивное» поднятие аномальной мантии, которое приводит к росту сводового поднятия. Таким образом, в модели активного рифто-генеза вначале происходит местный подъем астеносферы и растет свод, а потом возникают растягивающие напряжения и формируется рифтовая впадина. В случае пассивного механизма рост сводового поднятия следует после начала формирования рифтовой впадины и интенсифицирует рифтовый процесс [10].

Основной задачей проводимых нами исследований является установление зависимости структурно-гидрогеологических условий Байкальского региона от рифтогенеза и сопровождающих его процессов и явлений.

Анализ результатов ранее выполненных исследований [2-7] позволил под руководством Ю.Н. Диден-кова разработать концептуальную схему воздействия рифтогенеза на формирование современных гидрогеологических структур Байкальского региона (рисунок), а также установить его продолжающуюся ведущую роль в развитии геологических структур, обосновании источника возобновляемых ресурсов и состава природных вод, отличающихся низкой величиной общей минерализации.

В процессе рифтогенеза формируется блоковое строение земной коры, выраженное в морфоструктур-ном отношении поднятыми («плечи» рифта) и опущенными (впадины) блоками, а также межблоковыми телами (зоны дробления разломов).

В соответствии с основными геоструктурными элементами в регионе выделяется три типа гидрогеологических структур: впадины - гидрогеологические

бассейны, «плечи» рифта (горное обрамление) - гидрогеологические массивы и разрывные нарушения -обводненные разломы [11].

Результаты структурно-гидрогеологического анализа позволили выделить в пределах рифтовой системы пять типов гидрогеологических бассейнов: Байкальский, Тункинский, Баргузинский, Усть-Селенгинский, Чарский. Данная систематизация проведена на макроуровне и отражает, в первую очередь, геолого-структурные особенности бассейнов, определяющие формирование и распределение подземных вод.

Разделение гидрогеологических массивов по высотной зональности обусловлено развитием различных ландшафтов, определяющих их подверженность процессам выветривания, что, в свою очередь, влияет на формирование различных по мощности и составу почв: чем меньше мощность почвенного покрова, тем преснее состав формирующихся в этих условиях подземных вод.

Выделение приповерхностных и глубоких обводненных разломов обусловливается глубиной их заложения и большей раскрытостью по отношению либо к атмогенным водам, либо к эндогенному флюиду. Важную роль играют время их заложения и цикл последней активизации. Древние разломы, не подновленные в кайнозое - мезозое, практически не имеют гидрогеологической значимости вследствие своей «зале-ченности». В результате трещинно-жильные воды приповерхностных разломов холодные, глубоких - как правило термальные, но все одинаково пресные.

Выполненные исследования продолжают развитие представлений о главной роли рифтогенеза и сопровождающих его процессов в формировании структурно-гидрогеологических условий Байкальского региона. Это, прежде всего, ярко выражено в специфике геологических структур, наличии флюидоканалов и ослабленных зон, где происходит подъем эндогенных флюидов, генерация подземных вод и их смешение с атмосферными, насыщение микрокомпонентами и газами различного генезиса и, как следствие, формирование природных вод с широким спектром химического состава и температурного режима. При этом обращает на себя внимание устойчивая во времени пресноводность как в целом гидросферы Байкальского региона, так и жемчужины планеты - озера Байкал.

Перспективным направлением дальнейшего изучения проблемы является разработка базовых моделей формирования подземных вод в различных структурно-гидрогеологических условиях БРЗ, сопровождающаяся физико-химическим моделированием.

Байкальская рифтовая зона является уникальным геологическим объектом на планете - это единственная полностью континентальная зона рифтогенеза. Уже проведенные здесь структурно-гидрогеологические исследования и физико-химическое моделирование в области флюидной геодинамики дали материалы о возможности генерации воды из углеводородного флюида, что позволяет говорить о наличии возобновляемого источника пресных вод в зоне рифтогенеза.

Библиографический список

1. Актуальные вопросы современной геодинамики Центральной Азии. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2005. 297 с.

2. Дерпгольц В.Ф. Основной планетарный первоисточник природных вод Земли // Изв. АН СССР. Сер. геологическая. 1962. № 11. С.18-31.

3. Диденков Ю.Н. Формирование гидросферы Байкальского региона в связи с процессами рифтогенеза // Геология, поиски и разведка месторождений рудных полезных ископаемых: межвуз. сб. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 1998. Вып. 22. С.68-77.

4. Диденков Ю.Н., Бычинский В.А., Коптева А.В. Структурно-гидрогеологические и физико-химические модели формирования гидросферы рифтовых и островодужных систем // Геологи (Геологийн эрдэм шинжилгээ, сургалт, арга зуйн еэтгуул, №10, 2004). Улаанбаатар хот, 2004. С.189-192.

5. Диденков Ю., Мартынова М., Бычинский В. и др. Влияние геодинамического режима на формирование пресных природных вод Байкальского региона // Проблема водных ресурсов, геотермии и геоэкологии: матер. Междунар. науч. конф., посв. 100-летию со дня рождения акад. Г.В. Богомолова (1-3 июня 2005 г.). Минск, 2005. Т.1. С.86-88.

6. Диденков Ю.Н., Бычинский В.А., Ломоносов И.С. О возможности существования эндогенного источника пресных вод в рифтовых геодинамических условиях // Геология и геофизика. Новосибирск, 2006. Т.47, №10. С.1114-1118.

7. Диденков Ю.Н., Склярова О.А., Чернышова З.В. и др. Анализ микрокомпонентного состава природных вод Байкальской рифтовой зоны // Геология, поиски и разведка полезных ископаемых и методы геологических исследований: мат. Всерос. науч.-техн. конф. «ГЕОНАУКИ». Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2010. Вып.10. С.167-172.

8. Ломоносов И.С. Геохимия и формирование современных гидротерм Байкальской рифтовой зоны. Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1974. 164 с.

9. Лысак С.В. Тепловой поток континентальных рифтовых зон. Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1988. 200 с.

10. Мац В.Д., Уфимцев Г.Ф., Мандельбаум М.М. и др. Кайнозой Байкальской рифтовой впадины. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2001. 249 с.

11. Степанов В.М. Введение в структурную гидрогеологию. М.: Недра, 1989. 229 с.

УДК 622.43.272

ОТЛОЖЕНИЯ ГИПСА ПРИ ДОБЫЧЕ НЕФТИ И ГАЗА НА ВЕРХНЕЧОНСКОМ НЕФТЕГАЗОКОНДЕНСАТНОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ

© Е.О. Чертовских1, Р.У. Кунаев2, В.А. Качин3, А.В. Карпиков4

Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Приведены фактические данные по отложениям гипса в нефтяных добывающих скважинах Верхнечонского нефтегазоконденсатного месторождения. Определены места отложения гипса в глубинно-насосном оборудовании скважин. Описаны исследования по подбору растворителя гипса, проведенные в химико-аналитической лаборатории нефтепромысла. Поэтапно приведена технология обработки скважин раствором каустической соды для удаления соли. Проведен анализ возможных причин отложения гипса. Выявлена и подтверждена моделированием основная причина отложений гипса. Определены скважины в зоне риска гипсоотложений на территории Верхнечоского нефтегазоконденсатного месторождения. Ил. 11. Библиогр. 5 назв.

Ключевые слова: скважина; отложения гипса; глубинно-насосное оборудование; каустическая сода; пластовая вода.

GYPSUM DEPOSITS UNDER OIL AND GAS PRODUCTION AT VERKHNECHONSKOE OIL/GAS CONDENSATE FIELD

E.O. Chertovskikh, R.U. Kunaev, V.A. Kachin, A.V. Karpikov

Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

The article presents the factual data on gypsum deposits in oil producing wells at Verkhnechonskoe oil and gas condensate deposit. The places of gypsum deposits in the downhole pumping equipment are located. The studies devoted to the selection of gypsum solvent that have been conducted in the chemical analytical laboratory of the oil field are described. The article provides a stage-by stage description of the technology of treating wells with caustic soda solution for

Чертовских Евгений Олегович, аспирант, тел.: (3952) 405278, e-mail: [email protected] Chertovskikh Evgeny, Postgraduate, tel.: (3952) 405278, e-mail: [email protected]

2Кунаев Роман Уазерович, аспирант, тел.: (3952) 405278, e-mail: [email protected] Kunaev Roman, Postgraduate, tel.: (3952) 405278, e-mail: [email protected]

3Качин Виктор Афанасьевич, кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры нефтегазового дела, тел.: (3952) 405278, e-mail: [email protected]

Kachin Victor, Candidate of Geological and Mineralogical sciences, Associate Professor of the Department of Oil and Gas Business, tel.: (3952) 405278, e-mail: [email protected]

4Карпиков Александр Владимирович, кандидат технических наук, доцент кафедры нефтегазового дела, тел.: (3952) 405659, e-mail: [email protected]

Karpikov Alexander, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Oil and Gas Business, tel.: (3952) 405659, e-mail: [email protected]