Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

ВЛИЯНИЕ ГЕОДИНАМИКИ И ТЕХНОГЕНЕЗА НА ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В РАЙОНАХ НЕФТЕГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ

Копылов И.С. 1
1 Естественно-научный институт Пермского государственного национального исследовательского университета, Пермь
В статье рассмотрено влияние геодинамики и техногенеза на окружающую среду нефтегазовых месторождений на западе Сибирской платформы. Наиболее сильное воздействие природная среда претерпевает в результате освоения Юрубчено-Тохомского нефтегазового месторождения – крупнейшего в Восточной Сибири, где сформировались многочисленные техногенные геохимические аномалии, которые особенно сильно проявляются в условиях геодинамической активности. Разработана и реализована методика выявления геодинамических активных зон на основе аэрокосмогеологических исследований и линеаментно-геодинамического анализа с применением современных геоинформационных технологий. Выполнена оценка геодинамической активности территории, построена эколого-геодинамическая модель Байкитской антеклизы. Выделены 125 геодинамических активных зон с очень высокой плотностью линеаментов. В пределах этих зон увеличивается количество различных геохимических аномалий, отмечается ухудшение физико-механических свойств грунтов, растет интенсивность инженерно-геокриологических и других процессов.
геохимические аномалии
геодинамические активные зоны
геоэкологические и инженерно-геологические процессы
1. Копылов И.С. Геоэкологическое картографирование нефтегазоносных территорий Восточной Сибири // Геоэкологическое картографирование. Тез. докл. Всерос. науч.-практич. конф. – М. : ВСЕГИНГЕО, 1998. – Ч. III. Опыт и результаты картографических работ в России и сопредельных странах. – С. 140-144.
2. Копылов И.С., Чусов М.В., Бурмин В.И. Мониторинг геологической среды Юрубчено-Тохомской зоны нефтегазонакопления и проблемы геоэкологии Нижнего Приангарья // Геологическое строение, нефтегазоносность и перспективы освоения нефтяных и газовых месторождений Нижнего Приангарья. Сб. докладов Всерос. конф. – Красноярск : КНИИГиМС, 1997. – С. 248-255.
3. Копылов И.С. Эколого-геохимическая оценка нефтегазоносных регионов, влияние геодинамики и техногенеза на формирование аномалий // География, история и геоэкология на службе науки и инновационного образования : материалы Междунар. научно-практич. конф. – Красноярск : Красноярский гос. пед. ун-т им. В.П. Астафьева, 2011. – Т. 2. – С. 75-76.
4. Копылов И.С. Теоретические и прикладные аспекты учения о геодинамических активных зонах // Современные проблемы науки и образования. – 2011. – № 4. – 7 с. – URL : www.science-education.ru/98-4745 (дата обращения: 29.09.2011).
5. Копылов И.С. Эколого-геодинамическая модель нефтегазовых районов на западе Сибирской платформы для рационального природопользования // География, история и геоэкология на службе инновационного образования : материалы Всерос. с междунар. участием научно-практич. конф. – Красноярск : Красноярский гос. пед. ун-т им. В.П. Астафьева. – Красноярск, 2012. – Вып. 7. – С. 92-93.
6. Копылов И.С. Геоморфология и неотектонический анализ рельефа // Гравиметрия, магнитометрия, геоморфология и их параметрические связи : монография / коллектив авторов., Перм. гос. нац. иссл. ун-т. – Пермь, 2012. – С. 49-70.
7. Оборин А.А., Михайлов Г.К., Копылов И.С., Кашеварова Н.М. Роль современных геодинамических зон в процессах загрязнения природной среды при разработке месторождений нефти // Геодинамика нефтегазоносных бассейнов. Тез. второй Междунар. конф. – М. : РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2004. – Т. II. – С. 161-162.
Введение

Геодинамика и техногенез - два мощных современных фактора планетарного и регионального уровней, которые приводят к глобальному изменению окружающей среды обитания человека и геологической среды, в частности. Изучение и оценка эколого-геодинамического и эколого-геохимического состояния природной среды является важнейшей общей проблемой геоэкологии и инженерной геологии нефтегазоносных регионов, их геологического и экологического безопасного развития при комплексном освоении и проведении политики рационального природопользования.

Оценка техногенного воздействия на природную среду нефтегазоносных районов

Нефтегазоносные районы Восточной Сибири в пределах Байкитской, Южно-Тунгусской, Катангской, Присаяно-Енисейской нефтегазоносных областей на протяжении более 40 лет изучаются различными методами геолого-геофизических, геохимических, геоэкологических исследований и картографирования. В западной части Сибирской платформы на территории Байкитской антеклизы, представляющей собой крупный нефтегазоносный регион, площадью 120 тыс. км2, в 80-90 годы XX в. собран огромный фактический материал по всем компонентам природной среды, построены разномасштабные геоэкологические и инженерно-геологические карты-схемы и выполнена общая экологическая оценка территории [1]. В течение 20 лет осуществляется региональный геоэкологический мониторинг, система контроля которого включает водотоки, источники, грунты, растительность, воздух, снег, геодинамические процессы, скважины и другие объекты наблюдений. Выполнена оценка воздействия на окружающую среду по отдельным и групповым объектам, проведено обобщение по оценке и контролю современного состояния природной среды. Установлено, что основное техногенное воздействие на среду оказывают геологоразведочные, поисковые и нефтегазопромысловые объекты. Наиболее сильное воздействие природная среда претерпевает в результате освоения Юрубчено-Тохомского месторождения - одного из крупнейших в Восточной Сибири [2; 3]. Уже на начальном этапе его освоения выявлено много технологических отклонений, которые привели к изменению фонового состояния многих компонентов природной среды и формированию техногенных геохимических аномалий с превышением предельно допустимых концентраций (ПДК).

Освоение нефтегазовых месторождений особенно сильно воздействует на почвы и приповерхностную гидросферу. В почвах выявлены аномалии со значительным превышением ПДК, особенно по Pb, Cu, Cr, Ti, Ba, Mn, Co, а также Ni, Zr, V, P, Ga, Sr. Они имеют различную площадь, иногда формируют крупные аномальные зоны с площадями 100-400 км2. Содержание нефтепродуктов в почвах в пределах площадок скважин превышает ПДК от 2-3 до 20 раз. Геохимическое поле микроэлементов в фитосфере имеет сложную мозаичную структуру с многочисленными мелкими аномалиями по разным элементам, которые охватывают техногенные районы месторождений. В водах рек районов бурения средние значения минерализации и основных химических компонентов по сравнению с фоном увеличены в 1,5-3 раза, где сформировались устойчивые аномалии. По микроэлементам установлены превышения ПДК по Co, Be, Br, В, Pb, Ni, Ba, Li, Cd, Sr, Ti, Mn. Содержание Br в водах некоторых источников и реках превышает ПДК в 200-300 раз.

В целом геоэкологическая оценка и ранжирование территорий по степени нарушенности природной среды показывает, что большая часть имеет благоприятную и удовлетворительную степень (зона экологической нормы), в бассейнах рек Камо, Вельмо, Бахты, Тэтэрэ, Катанги и др. отмечается напряженная степень (зона риска), на территории Юрубчено-Тохомского месторождения отмечается кризисная степень (зона кризиса), а на участках многих скважин отмечается катастрофическая степень нарушенности среды (зона экологического бедствия).

На территории широко развиты экзогенные геологические (инженерно-геологические) процессы. Их особенностью является то, что они протекают в промерзающих, протаивающих и мерзлых породах при изменениях температуры и переходах ее через точку плавления льда. Наибольшее развитие получили криогенные процессы: морозное выветривание, заболачивание, морозное пучение грунтов, термокарст, солифлюкция, а также эрозионные и термоэрозионные процессы, карст. Особую роль в развитии процессов играет антропогенная деятельность, связанная с геологоразведочными работами и разработкой месторождений углеводородов. Действие их нарушает тепловой режим грунтов и значительно активизируют геологические процессы. При оттаивании мерзлые грунты дают значительную неравномерную осадку, породы на склонах находятся в неустойчивом положении. Составлены карты, отражающие пространственное распространение геокриологических и инженерно-геологических комплексов (Копылов и др., 1992, 1993, 1995, 2002). Сделан эколого-геокриологический прогноз изменения состояния грунтов и развития экзогенных геологических процессов при освоении территорий.

В настоящее время геоэкологическая и инженерно-геологическая информация периодически обновляется и пополняется данными мониторинга в пределах площадей нефтегазовых месторождений. Разработан ГИС - атлас (электронных карт эколого-геологического содержания), включающий интегральные карты с геоинформационными блоками: техногенной нагрузки, геоэкологической, гидрогеоэкологической, инженерно-геокриологической карт и комплексной экологической оценки (рис. 1).

 pic

Рис. 1. Фрагмент геоэкологической и инженерно-геокриологической ГИС-карты Юрубчено-Тохомского месторождения.

Эколого-инженерно-геодинамическая оценка

 Кроме антропогенного влияния, в формировании общей геоэкологической и инженерно-геологической обстановки значительную роль играют геологические факторы, обусловленные взаимосвязанными геодинамическими, структурно-тектоническими, неотектоническими, ландшафтно-геохимическими и биогеохимическими миграционными процессами, контролируемые современной геодинамикой. Эколого-геодинамическое направление геоэкологии и инженерной геологии, в отличие от эколого-геохимического, экзогенно-геологического и физико-механического (инженерно-грунтового) направлений, в Восточной Сибири (как и по всей России в целом) разработано значительно слабее.

В последние годы эколого-геодинамические условия изучаются комплексом методов, среди которых ведущими, наряду с геофизическими методами, являются аэрокосмогеологические методы (АКГИ). Общая методика исследований включает: подготовку материалов дистанционных съемок, визуальное выделение геоиндикаторов, интерактивное дешифрирование, автоматизированную обработку линеаментов, различные виды классификаций, создание локальных баз данных, создание цифровых моделей рельефа, линеаментный, блоковый, морфоструктурный и морфонеотектонический анализы [6], создание итоговых карт эколого-геодинамического районирования и оценки. Технология компьютерного дешифрирования цифровых космических снимков и обработки данных реализуется главным образом на базе программного обеспечения ESRI - ARC GIS и его модулей (Spatial Analyst Tools, Line Density и др.) и некоторых специальных программ.

На территории Байкитской антеклизы и ее обрамлений проведен линеаментно-геодинамический анализ, целью которого являлось геодинамическое районирование и выделение геодинамических активных зон. Последние представляют собой участки земной коры, различные по объему, конфигурации и площади на земной поверхности, активные на современном этапе неотектонического развития, характеризующиеся пониженной прочностью коры, повышенной трещиноватостью, проницаемостью и, как следствие, проявлениями разрывной тектоники, сейсмичности, массоперенос флюидов и других процессов. Критериями оценки геодинамической активности являются различные расчетные показатели, важнейший из которых - плотность линеаментов [4]. По результатам АКГИ регионально-зонального уровня (масштаб 1:200 000 - 1:500 000) выделены десятки тысяч линеаментов различных таксономических рангов по протяженности: региональных (100-200 км и более), зональных (25-100 км), локальных (5-25 км), коротких (менее 5 км), отображающих тектонические нарушения фундамента и осадочного чехла. Закартированы геодинамические активные зоны зонального и локального уровней: 81 - с высокой плотностью линеаментов (размером от 10х4 до 90х10 км) и 44 - с чрезвычайно высокой плотностью линеаментов (размером от 3х2 до 35х5 км). На основе данных дистанционных и геоэкологических исследований построена геоинформационная картографическая эколого-геодинамическая модель Байкитской антеклизы [5], отражающая современную интегральную геоэкологическую и геодинамическую обстановку (рис. 2).

pic 

Рис. 2. Эколого-геодинамическая модель Байкитской антеклизы.

Комплексный линеаментно-геодинамический, инженерно-геокриологический и эколого-геохимический пространственный анализ показывает закономерное изменение состояния геологической среды и ее параметров в пределах локальных геодинамических активных зон по сравнению с другими участками. В пределах этих зон отмечается увеличение размеров таликов среди мерзлых пород; ухудшение физико-механических свойств грунтов (увеличение площади и мощности рыхлых грунтов - торфов, мягко- и текучепластичных суглинков, водонасыщенных песков, увеличение трещиноватости скальных грунтов); увеличение интенсивности проявления инженерно-геологических процессов (особенно - заболачивания, пучения грунтов, термокарста, эрозионных процессов), что в целом характеризуются менее благоприятной степенью сложности инженерно-геологических условий. Отмечается приуроченность многих геохимических аномалий (особенно - по углеводородным газам, гелию, хлор-иону, брому в подземных водах, битумоидам в породах и некоторым микроэлементам в почвах и растительности) к тектоническим разломам и геодинамическим активным зонам (рис. 3).

pic

Рис. 3. Пространственная взаимосвязь геодинамических активных зон и геохимических аномалий.

Заключение

Закономерности, отмеченные выше, во многом характерные и для других нефтегазоносных регионов страны - Волго-Уральского, Западно-Сибирского, Тимано-Печорского, [7] показывают ведущую роль геодинамики наряду с нефтепромысловым техногенезом в процессах загрязнения и нарушения природной среды и должны учитываться при ее комплексной оценке. Анализ современной геодинамики и новейшей тектоники на основе материалов аэрокосмогеологических исследований должен проводиться при оценке геоэкологических и инженерно-геологических условий территорий на любых стадиях изучения.

Рецензенты:

Карасева Т.В., д.г.-м.н., профессор, зам. директора по науке ОАО «Камский научно-исследовательский институт комплексных исследований глубоких и сверхглубоких скважин» (КамНИИКИГС), г. Пермь.

Середин В.В., д.г.-м.н., профессор, зав. кафедрой инженерной геологиии охраны недр Пермского государственного национального исследовательского университета, г. Пермь.


Библиографическая ссылка

Копылов И.С. ВЛИЯНИЕ ГЕОДИНАМИКИ И ТЕХНОГЕНЕЗА НА ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В РАЙОНАХ НЕФТЕГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 3.;
URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=6522 (дата обращения: 19.09.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074