Заключение, предзащита - Тихоокеанский океанологический

комплексе
с
данными
геофизических,
стратиграфических,
минералогических,
магматических, литохимических и других исследований. Многими исследователями
выявлена возможность использования газогеохимических полей как индикаторов явлений и
процессов в геологии и других областях. Установлено, что участки подводной дегазации в
совокупности занимают более 10% площади Мирового океана, но в настоящее время
являются недостаточно исследованными (Леин, Иванов, 2009). Актуальность исследования
обусловлена также прикладными и геоэкологическими вопросами: изучением
альтернативных
источников
углеводородов
(газогидратов,
угольного
метана,
грязевулканического и геотермального газа и др.), природных выбросов парниковых,
взрывоопасных и токсичных газов (CH4, CO2, CO, Н2 и др.) и картированием
газонасыщенных осадков, что будет важно для инженерных сооружений (Миронюк, Отто,
2014). Аспекты изучения полей рассеяния природных газов связаны с проблемой
происхождения углеводородных полезных ископаемых, которая все теснее переплетается с
вопросами нефтегазоносности кристаллических пород (Коблов и др., 2008; Черепанов и др.,
2013) и глубинности флюида (Никифоров и др., 2013). В этой связи окраинные моря
Тихоокеанского суперрегиона и восточно-арктический шельф в настоящее время являются
первоочередными
объектами
газогеохимических
исследований.
Диссертационное
исследование направлено на прирост необходимых научных знаний по этим вопросам на
примере окраинных морей Дальневосточного региона и прилегающих районов, включая
побережья. В целом, представляемая работа соответствует политике экологической и
топливно-энергетической безопасности России, положения которой изложены в
«Государственной программе социально-экономического развития Дальнего Востока и
Байкальского региона» Постановления Правительства Российской Федерации № 308 от 15
апреля 2014 года.
Цель работы – выявить и изучить закономерности происхождения и распределения
газогеохимических полей и их связь с геоструктурами, газогидратами и сейсмотектоникой в
морях Дальневосточного региона и прилегающих районах. Для достижения цели
исследования необходимо было решить следующие задачи:
1.
Изучить распределение углеводородных газов, азота, углекислого газа,
гелия, водорода в морских и прибрежных геоструктурах Дальневосточного региона;
2.
Выявить особенности распространения аномальных газогеохимических
полей и определить генезис углеводородных газов;
3.
Определить основные геоструктурные факторы гетерогенности аномальных
газогеохимических полей;
4.
Исследовать закономерности формирования газогидратов в окраинных
морях западной части Тихого океана;
5.
Определить
влияние
сейсмотектонической
обстановки
на
газогеохимический режим геоструктур дальневосточного сектора тихоокеанской зоны
перехода континент-океан.
Апробация работы
Результаты исследования представлены на 26 международных совещаниях, из
которых можно отметить Fourth international conference of Asian marine geology (1999), VIVII International conference “Gas in marine sediments” (2001, 2002), International conference:
Climate drivers of the north (2002, GEOMAR, Киль), международный научный симпозиум
“Строение, Геодинамика и металлогения Охотского региона и прилегающих частей
северо-западной Тихоокеанской плиты” (Южно-Сахалинск, 2002), Fifth Workshop on
Russian-German Cooperation in the Sea of Okhotsk – Kurile Island Arc System (Владивосток,
2004), Международная научная конференция (Школа) по морской геологии (Москва,
2009; 2010), PETRAD-CCOP-PETROVIETNAM-VASI Workshop on Gashydrates (Халонг,
2011), JKASP (2010, 2011, 2014), Minerals of the ocean-6(7) and Deep-Sea minerals and
mining-3(4) (Санкт-Петербург, 2012, 2014), 8-th International Conference on Gas Hydrates
(ICGH8, Пекин, 2014), «Изменяющаяся геологическая среда: пространственно-временные
взаимодействия эндогенных и экзогенных процессов» (Казань, 2007) и 16 российских
совещаниях по тематике исследования, таких как "Дегазация Земли: геодинамика,
геофлюиды, нефть, газ и их парагенезы (Москва, 2008)" и «Геодинамические процессы и
природные катастрофы в Дальневосточном регионе» (2011 г., Южно-Сахалинск),
"Тектоника, магматизм и геодинамика Востока Азии" (2011 г., г. Хабаровск),
«Геологические процессы в обстановках субдукции, коллизии и скольжения литосферных
плит» (2014 г., Владивосток).
Научная новизна и результаты работы
1.
Впервые выделено 5 газогеохимических провинций Охотоморского региона,
обусловленных особенностями геологического строения.
2.
Установлено, что химический и изотопный состав аномальных
газогеохимических полей и газопроявлений в приповерхностных условиях зоны перехода
континент-океан определяется их геоструктурным положением.
3.
Обоснована роль миграционных газов подстилающих толщ в формировании
аномальных газогеохимических полей в Охотском и Японском морях.
4.
Показано, что в окраинных морях западного сектора Тихого океана
формирование газогидратов вызвано потоками микробных и миграционных
(термогенных, метаморфогенных, магматогенных) газов. Гидратообразуюшие потоки
газов обусловлены геологическим строением районов.
5. Установлено и описано значение "масс-балансного изотопного эффекта" в
формировании генетического состава потоков углеводородных газов.
5.
Выявлены аномальные газогеохимические поля углеводородных газов,
углекислого газа, гелия и водорода в заливе Тонкин Южно-Китайского моря, а также на о.
Сахалин и в газогидратоносных осадках Курильской котловины и Южно-Татарского
прогиба.
6.
Установлена зависимость характеристик аномальных газогеохимических
полей от сейсмотектонической обстановки в морях дальневосточного сектора переходной
зоны континент – океан.
7.
Обнаружена взаимосвязь содержания углеводородов С16-С40 с газовыми
потоками и активностью дегазации ряда геологических структур в Охотоморском регионе.
8.
Разработан комплекс изотопно-газогеохимических критериев оценки
генезиса и распределения газогеохимических полей, в том числе для целей поиска
залежей углеводородов.
Практическая значимость
В диссертации содержится постановка и решение крупной научной проблемы –
развитие практики, теории и методологии исследования полей природных газов и
газопроявлений, имеющих важное значение для рационального природопользования и
контроля состояния экологической обстановки.
1). Установлено, что аномальные газогеохимические поля Охотского и Японского
морей имеют в целом углеводородную специализацию, а их характеристики позволяют
диагностировать источники природного газа.
2). Выявленные особенности связи химического и изотопного состава газовых
потоков с флуктуациями сейсмотектонических процессов важны для оценки безопасности
населенных территорий. В этом аспекте особую важность имеют превентивные измерения
(мониторинг) концентраций ряда природных взрывоопасных (метан, угарный газ,
сероводород) и токсичных газов (углекислый газ и др.), в том числе, в "фоновых" районах.
3). Закономерности геологического контроля газогидратоносности и распределения
аномальных газогеохимических полей в ДВ регионе раскрывают взаимосвязь
углеводородных скоплений различного генезиса, что дает новые возможности для их
поисков и прогноза освоения.
4). Комплекс газогеохимических исследований является научно и экономически
эффективным для исследования связи зон проницаемости земной коры и залежей
углеводородов всех типов. Полигенетические аномальные геохимические поля в
поверхностных условиях можно дешифрировать и использовать как поисковые и
геэкологические индикаторы.
В ходе исследования генезиса альтернативных источников углеводородов
получены важные практические результаты, которые отражены в отчетах с
государственной регистрацией:
ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития
научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы». Тема: Условия
формирования и разрушения газогидратов в Охотском море, их моделирование и техникоэкономическое обоснование извлечения метана из газогидратов..2007-2008. №
госрегистрации 02.515.11.5017.
ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 2013 годы», тема проекта «Нетрадиционные ресурсы метана Дальнего Востока России:
распределение, генезис, промышленное значение, экология». Проект № 2012-1.2.2-12-0001007-005 (2012-2013). ЦИТиС 01201281458 от 12.12.2012.
Результаты исследований углеводородных газов вошли в отчеты совместных
экспедиционных работ ФГУП СЕВМОРГЕО - ТОИ ДВО РАН по государственной
программе «Внешняя Граница Континентального Шельфа ВГКШ (Охотское и ВосточноСибирское моря, 2006-2009 гг.)».
- "Создание опорного геолого-геофизического профиля «Магадан – Южные Курилы» для
изучения глубинного строения с целью обоснования суверенного права Российской
Федерации на центральную часть Охотского моря". Объект 2-ДВ-М. 2006-2007 г.г.
Контракт № 01/20-25/07.
-"Создание опорного геолого-геофизического профиля «Мыс Биллингса – ВГКШ» для
изучения глубинного строения с целью обоснования суверенного права Российской
Федерации на внешний шельф Восточно-Сибирского моря". Объект 5-АР. Рейс 45 НИС
"Академик М.А. Лаврентьев". 2008 г. Контракт № 5-7/2-2008.
- "Создание опорного геолого-геофизического профиля «Шантарские острова – Северные
Курилы» для изучения глубинного строения с целью обоснования суверенного права
Российской Федерации на центральную часть Охотского моря". Объект 1-ОМ. Рейсы 45 и
48 НИС "Академик М.А. Лаврентьев": Контракт № 5-7/2-2008; Контракт № 2-7/2-2009.
Достоверность результатов
Достоверность результатов исследования определяется представительной базой
газогеохимических данных (4246 газохроматографических определений, дополненных
измерениями соотношения стабильных изотопов углерода, метана, этана, углекислого газа
и др. в количестве более 700 определений) при соблюдении статистического
нормоконтроля измерений согласно действующим методикам и ГОСТ РФ. Достоверность
результатов
работы
подтверждается
сходимостью
аналитических
(газохроматографических, масс-спектрометрических и хромато-масс-спектрометрических)
определений, современным уровнем применявшегося аналитического оборудования,
методов отбора и обработки проб, используемых стандартов, констант и алгоритмов
расчёта. Все приборы своевременно поверялись в соответствии с методическими
указаниями и требованиями Госстандарта к метрологическому обеспечению
аналитической лаборатории (Свидетельство о состоянии измерений лаборатории
газогеохимии №49 к Паспорту лаборатории ПС 1.021-12). Выявленные особенности
распределения газов в морских осадках и наземных газопроявлениях хорошо согласуются
для различных районов и разных периодов наблюдений, что позволило провести их
типизацию.
Личный вклад автора
Материалы для исследования были получены и обработаны автором в составе
лаборатории газогеохимии ТОИ ДВО РАН в период с 1997 г. по 2013 г. Материал получен в
23 морских научных экспедициях и одной ледовой экспедиции на вертолете МИ-8. Автор
руководил газогеохимической съемкой по региональным профилям в Охотском (2007-2009)
и Восточно-Сибирском морях (2009), двумя экспедициями в Южно-Китайском море,
руководил организацией и проведением 12 береговых экспедиций, лично занимался выбором
районов исследования и постановкой задач. Подводные газогидраты изучались в ходе
стажировки (пост-док) в Технологическом институте Китами, Япония (2003-2005 гг.). Лично
изучено 3250 газохроматографических и более 800 масс-спектрометрических определений
газов из донных осадков и толщи вод Японского, Охотского, Южно-Китайского и ВосточноСибирского морей. Под руководством диссертанта изучены более 640 проб свободных,
подпочвенных, растворенных и сорбированных газов из структур о. Сахалин, Курильских
островов, полуострова Камчатка, восточного побережья Приморского края. Автор выполнял
газохроматографические анализы, проводил исследование качественных и количественных
характеристик природных газов, а также сопоставление с геологическими структурами,
интерпретировал полученные данные, оформлял материалы исследований в ГИС. Для
успешного развития исследований ТОИ ДВО РАН в Южно-Китайском море при активном
участии автора была создана Совместная Вьетнамо-Российская лаборатория по морским
наукам и технологиям (2010-2015 гг.). Все выводы и защищаемые научные положения
сформулированы автором самостоятельно.
По теме диссертации опубликованы следующие работы:
Монографии и главы в монографиях
1. Обжиров А.И. Мониторинг метана в Охотском море / А.И. Обжиров, О.Ф.
Верещагина, Э. Зюсс, Ш. Ламмерс, Г. Винклер, Н. Бибоу, Р.Б. Шакиров, В.В Дружинин.;
под ред. А.И. Обжирова. - Владивосток: Дальнаука, 2002. - 232 с.
2. Обжиров А.И. Метанопроявления и перспективы нефтегазоносности
Приморского края: монография / Обжиров А.И., Гресов А.И., Шакиров Р.Б. и др. Владивосток: Дальнаука, 2007.- 167 с.
3. Обжиров А.И. Перспективы добычи метана угольных месторождений Приморья:
монография / А.И. Обжиров, А.И. Гресов, Е.В. Коровицкая, Р.Б. Шакиров и др.
Владивосток: ДВГТУ, 2008.- 107 с.
4. Гресов А.И. Метаноресурсная база угольных бассейнов Дальнего Востока и
перспективы её промышленного освоения. Т. I. Углеметановые бассейны Приморья,
Сахалина и Хабаровского края: монография / А.И. Гресов, А.И. Обжиров, Р.Б. Шакиров.
- Владивосток: Дальнаука. 2009.- 247 с.
5. Обжиров А.И., Шакиров Р.Б. Комплексные геолого-геофизические
исследования газогидратов в Охотском море / Геология и геоэкология континентальных
окраин Евразии. Вып. 4. Специальное издание // Геология и полезные ископаемые
окраинных морей Евразии. - М.: ГЕОС, 2012. - С. 122-136.
6. Обжиров А.И. Источники углеводородных газов, условия формирования
газогидратов и их связь с нефтегазовыми залежами в Охотском море. Океанологические
исследования дальневосточных морей и северо-западной части Тихого океана: в 2 кн. /
А.И. Обжиров, Р.Б. Шакиров; гл. ред. В.А. Акуличев; ТОИ ДВО РАН. - Владивосток:
Дальнаука, 2013. Кн. 1. - C. 149-161.
7. Гресов А.И. Зональность углегазонефтеобразования в угольных бассейнах
Дальневосточного региона / А.И. Гресов, А.И. Обжиров, Р.Б. Шакиров // Дегазация
Земли: геодинамика, геофлюиды, нефть, газ и их парагенезисы. - М.: ГЕОС, 2008. - С.
125–128.
Статьи в рецензируемых журналах и изданиях
1. Обжиров А.И., Верещагина О.Ф., Соснин В.А., Шакиров Р.Б., Салюк А.Н.,
Дружинин В.В., Ламмерс Ш., Зюсс Э., Бибоу Н., Винклер Г. Мониторинг метана на
восточном шельфе и склоне о. Сахалин, Охотское море // Геология и Геофизика. – 2002. Т.43. - С. 605-612.
2. Терехова В.Е., Бузолева Л.С., Айздайчер Н.А., Ярославцева Л.М., Сергеева Э.П.,
Шакиров Р.Б., Зайцева Е.А., Сомов Г.П. Окраинные моря северо-западной части Тихого
океана как среда обитания Listeria monocytogenes и эпидемиологическое значение этого
явления // Эпидемиология и инфекционная патология. - 2002. - №1. - С. 43-46.
3. Астахов А.С., Сергеев К.Ф., Мельников О.А., Присяжнюк А.В., Шакиров Р.Б.,
Бровко П.Ф., Кисилев В.И. Динамика процессов дефлюидизации ЦентральноСахалинского глубинного разлома при сейсмической активизации (по результатам
мониторинга Южно-Сахалинского грязевого вулкана в июле-августе 2001 г.). // Доклады
Академии Наук. Москва. – 2002. - Т. 386. - №2. - С.223-228.
4. Обжиров А.И., Шакиров Р.Б., Мишукова Г.И., Дружинин В.В., Лучшева Л.Н.,
Агеев А.А., Пестрикова Н.Л., Обжирова Н.П. Изучение газогеохимических полей в водной
среде Охотского моря // Вестник ДВО РАН. - 2003. - №3. - С. 118-125.
5. Обжиров А.И., Салюк А.Н., Шакиров Р.Б., Дружинин В.В., Мишукова Г.И., Агеев
А.А., Саломатин А.С., Пестрикова Н.Л., Веселов О.В., Куделькин В.В. Потоки метана и
газовые гидраты Охотского моря // Научно-технический журнал "Наука и техника в
газовой промышленности". -2004. - № 1-2. - С.20-25.
6. Shakirov R., Obzhirov A., Suess E., Salyuk A., Biebow N. Mud volcanic and gas vents in
the Okhotsk Sea area // Geo-Marine Letters. - 2004. - Vol. 24. - P. 140–149.
7. Obzhirov A., Shakirov R., Salyuk A., Suess E., Biebow N., Salomatin A. Relations
between methane venting, geological structure and seismo-tectonics in the Okhotsk Sea // GeoMarine Letters. – 2004. - Vol. 24. - P. 135–139.
8. Shakirov R.B., Obzhirov A.I., Biebow N., Salyuk A.N., Tsunogai U., Terekhova V.E.
and Shoji H. Classification of anomalous methane fields in the Okhotsk Sea // Journal of Polar
Meteorology and Glaciology. – 2005. - Vol. 19. - P. 50-66.
9. Обжиров А.И., Агеев А.А., Шакиров Р.Б., Пестрикова Н.Л., Веникова А.Л.,
Яновская О.С., Коровицкая Е.В., Сорочинская А.В., Веселов О.В. Газовые гидраты в
Охотском море. Их экономическое и экологическое значение // Подводные технологии и
мир океана. - 2005. - №1. - С. 16-23.
10. Обжиров А.И., Верещагина О.Ф., Агеев А.А., Шакиров Р.Б., Пестрикова Н.Л.,
Веникова А.Л., Яновская О.С., Коровицкая Е.В., Сорочинская А.В., Веселов О.В.
Геоэкология газовых гидратов в Охотском море. Подводные технологии. Глубины океана
– наша гигантская лаборатория // Научно-технический журнал о проблемах освоения
мирового океана. - 2005. - № 1. - С. 47-58.
11. Обжиров А.И., Шакиров Р.Б., Агеев А.А., Гресов А.И., Пестрикова Н.Л., Веникова
А.Л. Сопряженность грязевого вулканизма в восточной прибрежной полосе Сахалина и
потоков метана в Охотском море // Подводные технологии и мир океана. - 2005. - С. 24-34.
12. Terekhova V.E., Buzoleva L.S., Sosnin V.A., Shakirov R.B., Biebow N., Obzhirov A.I.,
Terekhov E.P., Shoji H. and Somov G.P. Okhotsk Sea ice as a reservoir of Listeria
monocytogenes // Polar Bioscience. – 2006. - Vol. 19. - P. 43-50.
13. Обжиров А.И., Пестрикова Н.Л., Шакиров Р.Б., Верещагина О.Ф., Агеев А.А.,
Гресов А.И., Веникова А.Л., Яновская О.С., Коровицкая Е.В. Районы
газогидратопроявления в пределах Охотского моря // Вестник ДВО РАН. – 2007. - № 1. С. 42-51.
14. Гресов А.И., Обжиров А.И., Шакиров Р.Б. Ресурсы и перспективы извлечения
метана угольных бассейнов юга Дальнего Востока // Вестник ДВО РАН. - 2008. - №4. - С.
24-31.
15. Сорочинская А.В., Шакиров Р.Б., Обжиров А.И., Зарубина Н.В., Карабцов А.А.
Геохимические и минералогические особенности грязевых вулканов о. Сахалин // Вестник
ДВО РАН. – 2008. - № 4. - С. 58-65.
16. Гресов А.И., Обжиров А.И., Коровицкая Е.В., Шакиров Р.Б. Метаноносность и
перспективы освоения ресурсов метана угольных бассейнов и месторождений юга
Дальнего Востока // Тихоокеанская геология. - 2009. - Т. 28. - №2. - С. 106-119.
17. Шакиров Р.Б., Обжиров А.И. Морфотектонический контроль потоков метана в
Охотском море // Подводные исследования и робототехника. – 2009. - №1(7). - С. 31-39.
18. Ершов В.В., Шакиров Р.Б., Мельников О.А., Копанина А.В. Вариации параметров
грязевулканической деятельности и их связь с сейсмичностью юга острова Сахалин //
Региональная геология и металлогения. – 2010. -№ 42. - С. 49-57.
19. Терехова В.Е., Соснин В.А., Бузолёва Л.С., Шакиров Р.Б. Распространение
бактерий Listeria monocytogenes в западной части Охотского моря // Океанология. – 2010. Т. 50. - № 2. - С. 230–235.
20. Ершов В.В., Шакиров Р.Б., Обжиров А.И. Изотопно-геохимические
характеристики свободных газов Южно-Сахалинского грязевого вулкана и их связь с
региональной сейсмичностью // Доклады Академии Наук. - 2011. - №2. - Т. 440. - С. 256261.
21. Шакиров Р.Б., Сырбу Н.С. Природные источники метана и углекислого газа на о.
Сахалин и их вклад в формирование эколого-газогеохимических зон // Геоэкология. –
2012. - №4. - С. 344-353.
22. Обжиров А.И., Шакиров Р.Б., Коровицкая Е.В., Верещагина О.Ф., Сырбу Н.С.,
Гресов А.И. Газогеохимические аномалии метана в Охотском море и его шельфе //
Вестник ДВО РАН. - 2012. - № 6. - С.32-41.
23. Шакиров Р.Б., Сырбу Н.С., Обжиров А.И. Изотопно-газогеохимические
особенности распределения метана и углекислого газа на о. Сахалин и прилегающем
шельфе Охотского моря // Вестник КРАУНЦ. – 2012. - Т.2. - №20. - C. 100-113.
24. Шакиров Р.Б., Сорочинская А.В., Обжиров А.И. Газогеохимические аномалии в
осадках Восточно-Сибирского моря // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. – 2013. - №1. Вып. 21. - С. 231-243.
25. Астахов А.С., Гусев Е.A., Колесник А.Н., Шакиров Р.Б. Условия накопления
органического вещества и металлов в донных осадках Чукотского моря. Геология и
геофизика. – 2013. - Т. 54. - № 9. - С. 1348-1365.
26. Обжиров А.И., Акуличев В.А., Шакиров Р.Б., Мальцева Е.В., Гресов А.И.,
Телегин Ю.А. Условия формирования газогидратов в Охотском море // Доклады
Академии наук. – 2014. - Т.454. - № 1. - С. 94-96.
27. Шакиров Р.Б. Особенности химического и изотопного состава углеводородных
газов вулканов Менделеева и Головнина (о. Кунашир) // Геохимия. - 2014. - №1. - С. 1-14.
28. Полоник Н.С., Шакиров Р.Б., Сорочинская А.В., Обжиров А.И. Характеристики
углеводородных компонентов Южно-Сахалинского и Пугачевского грязевых вулканов
полученные методом пиролитической газовой хромато-масс-спектрометрии // Доклады
Академии Наук. - 2015. - Т. 462. - № 1. - С. 1-4.
29. Акуличев В.А., Шакиров Р.Б., Обжиров А.И., Фунг Ван Фать, Нгуен Ну Чунг,
Зыонг Куок Хын, Мальцева Е.В., Сырбу Н.С., Полоник Н.С., Ле Дык Ань. Аномалии