Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по земле
На правах рукописи
Харченко Владимир Михайлович
Структуры центрального типа, их связь с месторождениями полезных ископаемых (на примере объектов Предкавказья и сопредельных территорий)
Специальность 25.00.01 - Общая и региональная геология
Автореферат Диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук
Москва 2012
Работа выполнена на кафедре геологии нефти и газа, факультета нефти и газа, в государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Северо-Кавказский Федеральный Университет Официальные оппоненты:
Смирнова Муза Доктор геолого- Николаевна, минералогических наук (ИПНГ РАН г. Москва) Певнев Анатолий Кузьмич Доктор технических наук (ИФЗ РАН г. Москва) Дьяконов Виктор Доктор геолого- Васильевич минералогических наук (РУДН г. Москва)
Ведущая организация: Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова, геологический факультет
Защита состоится л16 октября 2012 года на заседании диссертационного совета по адресу: кафедры МПИ Российского университета дружбы народов:
117923, ГСП - 1, Москва, ул. Орджоникидзе, 3. Аудитория 440.
С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Российского университета дружбы народов (117198, ул. Миклухо-Маклая, д. 6).
Автореферат разослан л12 июля 2012 года Учёный секретарь диссертационного совета, Кандидат геолого-минералогических наук Карелина Е.В.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность и постановка проблемы исследования. Одной из фундаментальных особенностей строения Земли и планет земной группы является наличие кольцевых структур или структур центрального типа (СЦТ) размером от первых десятков метров до сотен километров в диаметре, которые составляют в целом своеобразную иерархическую систему. Как правило СЦТ закономерно сочетаются с линеаментами различного ранга, которые радиально расположены относительно центра структуры или ограничивают плиты земной коры, составляя свою иерархическую систему: от глобальных, соизмеримых по протяженности с радиусом планеты, до самых мелких трещин, видимых под микроскопом. В целом рисунок СЦТ и линеаментов представляют собой модель разбитой тарелки. При сопоставлении контуров СЦТ с площадями распространения различных полезных ископаемых отмечается их преимущественная (70%) приуроченность к центральным и периферическим частям СЦТ, а по данным В.Д. Скарятина приуроченность залежей углеводородов (УВ) на порядок больше в контурах СЦТ, чем за их пределами. По последним результатам обработки высококачественных космических снимков (Л.В. Милосердова, 2012) выяснено, что ко всем известным месторождениям - гигантам (Тенгиз, Ромашкинское, Чиконтепег в США и др.) закономерно приурачиваются кольцевые структуры размером более 100 км. в поперечнике. При многочисленных описаниях СЦТ различной генетической принадлежности: от метеоритной (астроблемы) до магматогенной и тектоногенной, не менее 50% из всех известных остаются неопознанными геологическими объектами. В настоящее время в пределах СЦТ закономерности образования и размещения полезных ископаемых, в том числе нефти и газа, остаются практически невыяснены, так как геодинамические условия и механизм их образования трактуются неоднозначно. В.Е. Хаин, при изложении современных проблем геологии на пороге ХХI века, одну из глав своей книги (1995) назвал Загадки кольцевых структур.
В последнее время возникли новые предпосылки изучения нефтегазоносности кольцевых структур в связи с установлением вертикальной расслоенности земной коры и мантии по составу и другим свойствам, физически выражающейся в чередовании зон уплотнения и разуплотнения. Зоны разуплотнения насыщеные флюидами, при неотектонических движениях способны к вертикальной и горизонтальной миграции и тепломассопереносу летучих флюидов, которые были названы флюидоизированными очагами (Б.М. Валяев, А.Н. Дмитриевский, И.А. Володин, 1994), очагами разуплотнения, насыщенными флюидами или вместилищами природных растворов и расплавов (Б.А. Соколов, 1982), геодинамическими узлами с повышенной флюидопроводимостью (В.М. Перерва, В.М. Лялько, П.Ф. Шпак,1996), геосолитонами или субвертикальными зонами деструкции (СЗД) (Р.М. Бембель, 1987), фильтрационными тоннелями с аномальной проницаемостью (С.А. Варягов, 2000, В.А. Гридин, 2007). При этом величина тепломассопереноса по этим зонам настолько велика, что высказывается мнение о возобновлении запасов нефти и газа. В качестве наиболее реальных объектов для выявления крупных зон разуплотнения, по моему мнению, должны рассматриваться кольцевые структуры или структуры центрального типа и линеаменты (узлы пересечений радиальных и концентрических тектонических нарушений), образование которых связано с закономерностями распространения современных, новейших и древних тектонических напряжений.
Территория Северного Кавказа и Предкавказья находится в очень выгодном географо-экономическом положении, где давно известны месторождения нефти и газа, открытые в основном в мезозойско-кайнозойском осадочном чехле на глубинах до 4 км. Исследования по дальнейшим поискам залежей нефти и газа в последнее время нацелены как на палеозойский комплекс пород фундамента на глубинах свыше 4 км, так и на поиски новых типов залежей в мезозойско-кайнозойском чехле, приуроченных к трещинным коллекторам различных горных пород, в том числе и глинистым. Для решения этих задач требуются научные обоснования и разработки новых подходов: использование современных дистанционных методов в комплексе с традиционными структурно-геоморфологическими, геофизическими и геохимическими методами. Поэтому картирование линеаментов и СЦТ различного ранга, их новая интерпретация и комплексирование с геодезическими, геологогеофизическими и геохимическими данными является актуальной задачей. Все это возможно при выяснении геодинамических условий образования СЦТ и построении геолого-тектонических и флюидодинамических моделей на всей территории в целом и на отдельных ключевых участках в частности.
Практического значения представленной работы являются также представления о локальных и региональных очагах землетрясений с позиций концепции СЦТ. До настоящего времени СЦТ в этом плане не рассматривались.
При сейсмологических исследованиях на любой территории и, в частности, на территории Северного Кавказа и Предкавказья основной проблемой при краткосрочном прогнозе землетрясений является точное определение локальных и региональных очагов землетрясений, чем и объясняется актуальность их изучения, картирования и составление новых геолого-тектонических моделей.
Цели и задачи исследований. Основная цель работы - повышение эффективности поисков, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
1. Проанализировать современное состояние вопроса о СЦТ и их связи с нефтегазоносностью, рудоносностью и сейсмичностью;
2. Разработать концепцию и теоретическую модель образования и развития СЦТ, выявить основные признаки их нефтегазоносности и рудообразования на основе закономерностей распространения тектонических напряжений;
3. Выявить закономерности распространения залежей нефти и газа, используя теоретические представления и построение геолого-тектонических и флюидодинамических моделей.
4. Разработать методику выявления и интерпретации СЦТ с целью оценки перспектив их нефтегазоносности и рудоносности с использованием результатов дешифрирования аэро- и космофотоснимков (АКФС) и комплексного анализа геодезических, геолого-геофизических и геохимических данных;
5. Составить карты-схемы СЦТ и линеаментов, геолого-тектонические модели отдельных площадей на территории Северного Кавказа и Предкавказья с показом перспективных объектов поисков месторождений полезных ископаемых.
6. Выдать рекомендации по освоению перспективных нефтегазоносных СЦТ Калмыкии и Ставрополья.
Методологическая основа исследования. Для решения поставленных геологических задач любой сложности необходим аксиоматический метод научного исследования с применением законов физики и геологии с учетом фундаментальных особенностей Земли как планеты:
1) колебательных движений в природной среде вообще и земной коре в частности;
2) слоистости Земли и планет Солнечной системы;
3) спиральной циркуляции вещества в неоднородной среде;
4) центральной симметрии и асимметрии Земли;
5) наличия линеаментов или тектонических разрывов различного ранга, блоктектоники;
6) наличие структур центрального типа различного ранга, рингтектоники;
7) закона скалывающих напряжений, закономерного распространение нормальных (вертикальных) и максимальных касательных напряжений в слоистой среде (под углом 450);
8) цикличности геологических процессов;
9) гравитационной дифференциации вещества в неоднородной среде (магматический, соляной, глинистый и нефтяной диапиризм).
Ряд таких фундаментальных особенностей в строении Земли можно продолжить, автор же ограничивается теми, которые в той или иной мере использовались при решении основной задачи данной работы известным аксиоматическим методом. Для решения поставленных задач автором был проведен анализ имеющихся представлений о природе и геодинамических условиях образования СЦТ, сделаны выводы о дальнейших направлениях научных исследований по их генезису и связи с нефтегазоносностью.
В целом автором применялся системный метод комплексной интерпретации результатов дешифрирования аэрокосмофотоснимков (АКФС), топографических карт с геодезическими, геолого-геофизическими и геохимическими данными, при поисках ключа к разгадке геодинамических условий образования СЦТ и закономерностей распространения и формирования залежей углеводородов.
Фактический материал. Фактический материал, положенный в основу диссертационной работы получен лично автором в результате производственной и научной деятельности на протяжении 30 лет на территории Калмыкии, Астраханской области и Ставропольского края.
В основу работы, кроме теоретической части, положен большой фактический материал по бурению скважин, геофизическим и геохимическим исследованиям, полевым маршрутным и аэровизуальным наблюдениям. Составлены многочисленные структурные, геологические, ландшафтно-геологические и другие карты. В работе представлены карты-схемы СЦТ и линеаментов территории исследования, составленные на основе разномасштабных аэро- и космофотоснимков (масштабы от 1 : 2 500 000 до 1 : 25 000), топографические карты таких же масштабов, карты горизонтальных градиентов вертикальных тектонических движений земной коры масштаба 1 : 2 500 000. Проинтерпретированы многочисленные региональные (13) и локальные (детальные) сейсмогеологические профиля (73), данные гравиметрической и магнитной съемок различных масштабов.
На Нурин-Хагском площади в Калмыкии по инициативе автора были поставлены работы по геохимической съемке крупного масштаба (1: 25 000) и сейсмические исследования, в результате которых был получен достоверный фактический материал, подтверждающий теоретическую геолого-тектоническую модель автора, построенную заведомо до постановки указанных работ. На СевероШадженской площади, на основе структурно-геоморфологического метода, в 19году была пробурена скважина глубиной до 3км в центральной части СЦТ, приуроченной к неотектоническому поднятию, в результате бурения была выявлена залежь газа в нижнетриасовых отложениях.
Научная новизна результатов исследования заключается в следующем:
1. Впервые разработаны геолого-тектонические модели структур центрального типа (СЦТ) с выделением геодинамических или энергетических центров, зон сжатия и растяжения, дизъюнктивных узлов различного порядка.
Сформулировано унифицированное определение структур центрального типа, которые представляют собой флюидодинамические системы, связанные как с разрядкой импульсных тектонических напряжений, так и с постоянно действующими вертикальными и максимальными касательными напряжениями в земной коре и мантии.
2.Значительно дополнен структурно-геоморфологический метод и по существу разработан новый структурно-метрический метод выявления геологических структур с возможностью их интерпретации, определения глубин до залежей УВ или геолого-геофизических разделов.
3. Впервые разработаны критерии нефтегазоносности СЦТ, среди которых особое значение придается геодинамическому критерию, геодинамическим центрам, зонам сжатий и растяжений и их интерференции, и особенно субвертикальным зонам деструкций.
4. На основе концепции СЦТ и известных представлениях об очагах и деформационных предвестниках землетрясений предложен метод выявления локальных и региональных очагов землетрясений.
5. В результате дешифрирования космических снимков и комплексного анализа геолого-геофизических и геодезических данных впервые составлены мелкомасштабные карты-схемы СЦТ и линеаментов Северного Кавказа и Предкавказья, где выделены зоны сжатия и растяжения, субвертикальные зоны деструкций, значительно уточнены контуры и продолжение в северном направлении известного Транскавказского субмеридионального поднятия с перспективными зонами и участками нефтегазонакопления и вероятными очагами землетрясений.
Построены геолого-тектонические модели СЦТ, перспективных на нефть и газ, на отдельных участках Калмыкии, Ставропольского края, Ростовской области (НуринХагский, Сенгилеевский, Ставропольский и др.).
Соответствие диссертации паспорту научной специальности.
В соответствии с формулой специальности 25.00.01 - Общая и региональная геология, охватывающей проблемы комплексного подхода к обобщению и анализу полученных результатов в интересах народного хозяйства, в частности для решения проблем размещения и поисков полезных ископаемых, в диссертационной работе приводится концепция структур центрального типа и комплексная их интерпретация с выделением геодинамических центров, путей миграции флюидов в том числе и углеводородов, зон сжатий и растяжений и узловых точек, особо перспективных на обнаружение зон рудоносности и нефтегазоносности. СЦТ рассматриваются комплексно, применительно к поискам различных месторождений полезных ископаемых, выявления локальных и региональных очагов землетрясений, районирования зон сейсмичности при проведении работ по инженерной геологии и геоэкологии.
В соответствии с областью исследования специальности 25.00.01 - Общая и региональная геология область диссертационного исследования включает построение геодинамических и геолого-тектонических моделей структурноформационных комплексов (осадочных и магматогенных) Северного Кавказа и Предкавказья. Предложенная концепция механизма образования СЦТ и интерпретация их на предмет размещения полезных ископаемых и очагов землетрясений, позволяет решать прикладные задачи геокартирования, т.е.
существенно дополнять содержание геологических карт данными о СЦТ и линеаментах с результатами их интерпретации.
Практическая реализация выводов диссертационного исследования даст возможность не только экономически более рационально вести поиски, разведку и эксплуатацию месторождений полезных ископаемых в Ставропольском крае и прилегающих областях, но и решать некоторые вопросы по прогнозу землетрясений, оценки инженерно-геологических и экологических условий.
Практическое значение и реализация результатов работы. В работе представлен усовершенствованный структурно-геоморфологический метод (структурно-метрический), позволяющий выявить перспективные структуры на нефть и газ перед проведением поисковых сейсмических исследований, бурения поисковых скважин, сокращая их объемы минимум в два раза. Результаты теоретической геолого-тектонической модели Нурин-Хагской СЦТ, выявленной в результате дешифрирования космических снимков в начале 80-х годов прошлого века, были впоследствии (1986) подтверждены геохимическими и геофизическими исследованиями и практически структура подготовлена к бурению поисковых скважин, рекомендованных в конкретных точках площади (субвертикальных зонах деструкции). По аналогии с Северо-Шадженской площадью, где получена газовая залежь в нижнем триасе, рекомендуется целенаправленная сейсморазведка (методом 3Д) и бурение поисковых скважин на подобных более 50 структурах территории Калмыкии и Астраханской области. Карты-схемы СЦТ и линеаментов, где выделены геодинамические центры, зоны растяжений и сжатий, участки дизъюнктивных узлов или субвертикальных зон деструкции для территории Северного Кавказа и Предкавказья позволяют вести не только целенаправленные поиски месторождений полезных ископаемых, в том числе нефти и газа (связанные в основном с трещинными коллекторами), но и достоверно прогнозировать точки, участки и зоны сейсмотектонической активизации. Последнее, как известно, имеет большое практическое значение для прогнозирования мест землетрясений и проявления негативных физико-геологических процессов (селей, оползней, просадочных процессов, подтопления и т. д.).
Защищаемые положения:
1. Выявлено, что для территорий сочленения платформ и складчатых областей характерны крупные (более 50км) по радиусу кольцевые структуры или структуры центрального типа, представляющие собой систему сопряженных концентрических и радиальных тектонических нарушений, являющихся результатом импульсных и постоянно действующих тектонических напряжений. Представлены теоретические основы и аксиоматический метод на базе фундаментальных особенностей Земли, для объяснения и понимания природы СЦТ, новая методика выделения СЦТ и их интерпретации, классификация СЦТ по размерам, возрасту и достоверности.
2. Доказано, что структуры центрального типа связаны с процессами магматического, соляного, глинистого и нефтяного диапиризма. Все они возникают в результате инверсии плотности вещества. Размеры СЦТ соответствуют глубинам до их геодинамических центров и геолого-геофизических неоднородностей.
3. Выделяется два основных типа СЦТ: первый - с низкими градиентами вертикальных тектонических движений ( Нурин-Хагская, Ставропольская, Северо- и Южнокаспийская), второй - с высокими градиентами вертикальных тектонических движений (Бештаугорская и Эльбруская). Для этих структур характерен различный тип полезных ископаемых. Построены мелкомасштабные карты СЦТ и линеаментов Северного Кавказа и Предкавказья, особо выделяется Транскавказское субмеридиональное поднятие.
Апробация и публикации. Основные положения и отдельные разделы диссертации опубликованы в более пятидесяти статьях, из них 15 в журналах, рекомендованных ВАК, а также впервые изложены в одном из научнопроизводственных отчетов автора Обобщение геологических и аэрокосмофотометрических материалов территории Калмыцкой АССР с целью прогноза нефтегазоносности структур (г. Элиста, 1981). На международном геологическом конгрессе в Москве в 1984 г. были изложены результаты вышеуказанной работы, т. е. представления о геолого-тектонической модели НуринХагской СЦТ. Несколько позже, в 1986 году, на Нурин-Хагской площади проведены геохимические и геофизические исследования, которые подтвердили теоретическую модель СЦТ, рекомендации автора изложены в паспорте геофизических исследований Чапчаевской площади территории республики Калмыкия (А.Я. Бродский, 1986). В последние годы (1998 - 2009) положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на I и II Международных конференциях Циклы Ставрополья - 1999 г., 2000 г.; на IV, V и VI Международных конференциях Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа - Москва 2000, 2001, 2002 и 2004 гг.; на III региональной научно-технической конференции СевКавГТУ Вузовская наука Северо-Кавказскому региону - Ставрополь, 19992009 гг., на ХV - ХХ Тектонических совещаниях г. Москва: МГУ, 2007-2011 гг.
Результаты научных исследований отражены в трех научно-исследовательских отчетах НИИ ПНТ СевКавГТУ г. Ставрополя. На протяжении всей научно деятельности автором опубликовано около сотни статей, тезисов и докладов, научно-производственных отчета и проекта, две монографии и 3 опубликованные карты М 1:500 000 по территории Калмыкии.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав и заключения. Диссертация содержит 329 страниц текста и 105 рисунков и фотографий.
Благодарность. Автор считает своим долгом выразить глубокую благодарность Н.В. Короновскому, М.А. Гончарову, Ю.К. Бурлину, Е.В. Соболевой, В.Л. Сывороткину, (МГУ), В.А. Соловьеву, В.И. Попкову (Куб.ГУ), М.П. Антипову, А.Е. Шлезингеру, Ю.А. Воложу, Ю.А. Лаврушину, Н.Б. Кузнецову, В.Г. Трифонову (ГИН РАН), Ю.А. Морозову, А.Л. Собисевичу, Е.А. Рогожину (ИФЗ РАН), В.Д.
Скарятину, (РУДН г.Москва), Б.М. Валяеву, (ИПНГ РАН), В.П. Гаврилову, Н.А.
Касьяновой, В.И. Ермолкину (РГУ им. Губкина, г.Москва); Э.С. Сианисяну, А.И.
Доценко (г. Ростов-на-Дону); О.Г. Серебрякову, Л.И. Гальченко (АГУ,г. Астрахань).
Автор приносит благодарность коллегам - преподавателям факультета и кафедры геологии нефти и газа СевКавГТУ: В.А. Гридину, И.Г. Сазонову, З.В.
Стерленко, Б.Г. Вобликову, Н.В. Ереминой, М.П. Голованову, Е.Ю. Тумановой;
старшим преподавателям Р.М. Бединой, В. В. Котеневу.
Содержание работы Глава 1. Состояние вопроса о структурах центрального типа (СЦТ) В этой главе излагаются представления о структурах центрального типа, связи их с нефтегазоносностью. Первые данные о СЦТ были получены при изучении интрузивных тел конической формы с серией конических даек и кольцевых разрывных нарушений, расположенных концентрически относительно единого центра, а впоследствии при дешифрировании кольцевых структур на космофотоснимках поверхности Земли и планет Солнечной системы.
Вопросы, лежащие в основе выделения кольцевых структур или СЦТ, решали:
. Бух (1825), Г. Джильберт (1877), А. Харкер (1904,1908), Ф.Ю. ЛевинсонЛессинг(1913), Э. Бейли, Х. Мофи (1916,1924), Б.Г. Эшер (1929), Ю.Ю. ЛевинсонЛессин (1933), Е.М. Андерсон (1936, 1937, 1942), Г. Клосс (1937), А. Уильямс (1941), Н.А. Елисеев (1953, 1967), Х. Оде (1957), Г. Робсон, К. Бэр (1964), А.В. Авдеев (1965г.), П.Ф. Иванкина (1965), В.Н. Котляр (1965), Г.З. Попова (1966), Е.В. Свешникова (1968,1973), Э. Дюрранс (1967) А.И. Петров (1968), П.М. Бондаренко, И.В. Лучицкий (1969), И.М. Бондаренко(1974).
Вопросами СЦТ занимались В.В. Соловьев (1973 - 1978), М.А. Фаворская, И.Н.Томсон (1972), Я.Г. Кац, А.Г. Рябухин, Д.М. Трофимов (1979), А.Д. ДоливоДобровольский, Е. В. Стрельников (1974), В. И. Макаров, Л. И. Соловьева (1976), М.З. Глуховский, Е.В. Павловский (1979), С.В. Порошин (1980), О.М. Борисов, А.К. Глух (1982), Л.Н. Орлов (1982), Я.Г. Кац, А.В.Тевелев, А.И. Полетаев (1988), П.Н. Кропоткин(1989), О.Л. Кузнецов, В.В. Муравьев(1985, 2008), В.И.Попков (2004, 2008) В последнее время развитие представлений о структурах центрального типа в основном акцентируются на изучении тектоники докембрийских щитов, а также на исследовании астроблем и их алмазоносности и нефтегазоносности (Б.С. Зейлик, 2010-2011).
В конце ХХ века было опубликовано много работ о пространственной связи кольцевых структур с залежами нефти и газа. Общие вопросы о связи кольцевых структур с нефтегазоносностью были освещены в работах В.Ю. Зайченко, О.Л. Кузнецова, Г.П. Попсуй-Шапко (1980), И.М. Жукова, Б.М. Муравьева, И.П. Жабрева (1980), В.А. Буша (1986), М.З. Ляховского (1987), В.Г. Петрова (1994), В.И. Гридина, А.Н. Дмитриевского (1994) В.В. Муравьева (2008).
На Западно-Сибирской плите нефтегазоносность кольцевых структур описаны в работах В.И. Астахова, В.Я. Еременко (1976), Л.И. Соловьевой (1982), И.М. Довгополюка, В.И. Гридина (1986), М.Н. Смирновой (1997). По Восточной Сибири заслуживает внимание работа И.П. Жеребченко О генетической связи месторождений и огней землетрясений с Тунгусским геоконом (2003).
Кольцевые структуры Волго-Уральской нефтегазоносной области изучались В.П. Степановой (1982), Г.А. Габриэлянцем и др. (1984), Е.Б. Грунисом, В.А. Трофимовым, Ю.А. Романовым, В.Т. Хромовым (2002), А. А. Драгуновым, Р.С.
Шайхугдиновым, К.Р. Гареевым (2002), В.И. Гридиным (2006) В.В. Моралевым (2008) и др.
В Прикаспийской впадине и прилегающих районах кольцевые структуры имеют особый интерес, так как указанная впадина в целом представляет собой очевидную структуру центрального типа, которая выделяется довольно достоверно по геолого-тектоническим, геофизическим и космофотометрическим данным. Эта территория изучалась в плане использования космических снимков для выяснения нефтегазоносности Л.Ф. Волчегурским, В.В. Козловым, А. А. Ромашевым (1978), А.Б. Галактионовым (1979), В.Ф. Мокиенко, П.В. Медведевым, В.П. Дъяченко (1981), А. Н. Шардановым (1981), В.М. Харченко (1982), Г.И. Амурским (1985), Г.П. Попсуй-Шапко и др. (1986), В. И. Гридиным (2002), А. А. Маракушевым (2002) Б.С. Зейлик и др.(2004).
В Среднеазиатском регионе в этом плане известны работы М.Х. Ишанова, В.П. Лазиева, Л.А. Муравьева, Ю.М. Пильгуй и др.(1981).
На Северном Кавказе и Предкавказье, на Скифской и Туранской плитах проводили исследования кольцевых структур и линеаментов в связи с их нефтегазоносностью А.Н. Шарданов (1981,1989), А.А. Лыгалов (1981), В.В. Дроздов (1982), А.И. Дъяконов, А.И. Донченко (1983), М.Н. Смирнова (1997), Д. В. Скарятин (1999), В.И. Попков (1980-1999, 2004), А.И. Лаверова, А.П. Пронин, А.Л. Собисевич (2002), В.М. Харченко.(2006).
В США известны нефтегазоносные кольцевые структуры:Чиконтепег, Боливар Л.В. Милосердова (2012) Вьюфилд, Ньюпорт, Рэд-Уин-Крик (B. Donofrio, 1981), в Китае - Ляохэ (H.C. Ling, 1975), Бихай (A.A. Megerhoft, 1976), Чэнь Гуанхань (1987).
Вопросами вихревых структур, близких к СЦТ, впервые занимался китайский геолог Ли Сы-гуан (1958). Среди отечественных исследователей по проблеме вихревых структур можно отметить работы М.В. Стоваса (1951-1975), Г.Н.
Каттерфельда (1958,1959), Б.Л. Личкова (1962,1965), И.И. Чебаненко (1963), Д.В. Наливкина(1970) К.Ф.Тяпкина(1971,1994), О. И. Слезняка (1972), И.В. Мелекесцева (1979, 2004), П.С. Воронова (1968-1997), Я.Г. Каца, В.В. Козлова, А.И. Полетаева (1990), А.И. Полетаева (2004-2006), А.В. Викулина (2003-2004), Е.Г.
Мирлина (2003-2006), Т.Ю. Тверетиновой (2004, 2007), В.Е. Хаина, А.И. Полетаева (2007).
В этой главе диссертации изложены представления о механизме образования СЦТ Е.М. Андерсона (1937), А.И. Петрова (1968), В.А. Невского (1971, В.В. Соловьева (1978), Г.З. Попова (1966), О.М. Борисова, А.К. Глух (1982), М.З. Глуховского (1979), А.В. Викулина (2003-2004), Е.А. Мясникова (2004), Б.М. Тишкина (2007), В.Н. Устиновой (2007), Н.И. Павленковой (2007).
На основании анализа представлений о структурах центрального типа сделаны следующие выводы:
- во-первых, все исследователи рассматривая напряжения, которые создаются в результате инверсии плотностей вещества в слоистой неоднородной среде, действие углеводородной залежи не упоминают, кроме данных И.М. Довгополюка (1986) по Западной Сибири.
- не акцентируется также вопрос о распределении напряжений и соответствующих им зон трещиноватости в различных горных породах, особенно в глинистых породах (покрышках), что очень важно для объяснения возможной миграции флюидов, в том числе и углеводородов (по данным М.В. Гзовского (1975) и закону скалывающих напряжений, известного в физике, они распространяются под углом 450 по отношению к направлению нормальных (вертикальных) напряжений).
- при решении вопроса природы СЦТ авторы всех известных исследований не ссылаются на закон скалывающих тектонических напряжений, указанного впервые в работе Г.П. Горшкова (1947) и не признают возможность универсального механизма образования СЦТ, при классификации связывают их отдельно с вулканогенно-плутоническими, метаморфическими, тектоническими процессами и процессами ударного метаморфизма.
- при исследовании СЦТ на предмет нефтегазоносности отмечена только общая закономерность приуроченности месторождений нефти и газа к их центральным и периферическим областям, но без ее теоретического обоснования и критериев их нефтегазоносносности, особенно геодинамического критерия, где важен анализ горизонтальных градиентов скоростей вертикальных движений, выделение геодинамических центров, дизъюнктивных узлов различного ранга, зон сжатия и растяжения и участков их интерференции.
- связь локальных и региональных очагов землетрясений с СЦТ в литературе по сейсмологии вообще не рассматривается.
- из анализа СЦТ и их связи с тектоническими напряжениями вытекает вывод об их универсальности для всех структур.
В известной классической работе Кольцевые структуры континентов Земли (Н.В. Макарова, В.А. Буш, Я.Г. Кац, В.Н. Брюханов, Е.Д. Сулиди-Кондрантьев, М.З. Глуховской, А.Т. Зверев (1987)) сделаны противоречивые выводы: во-первых, о приуроченности кольцевых структур только к континентам, хотя приводится самая крупная кольцевая структура Земли - Тихоокеанская, во-вторых, они утверждают об отсутствии корней этих структур в астеносфере и мантии и, наконец, на всех опубликованных картах отсутствуют основные составляющие СЦТ - это энергогенерирующие или геодинамические центры различного ранга и дизъюнктивные узлы, которые позволяют в дальнейшем выделять зоны сжатия и растяжения согласно известной в сейсмологии модели очага землетрясения.
Глава 2. Методика выявления и интерпретация структур центрального типа и их классификация.
В этой главе представляются прямые и косвенные признаки выделения структур центрального типа (СЦТ), приводится их классификация по размерам, достоверности выделения и возрасту, согласно известным принципам разделения тектонических движений на современные, новейшие и древние. Разработана технология интерпретации СЦТ с целью выявления залежей нефти и газа. Приводятся примеры выделения СЦТ различного ранга в различных регионах земного шара.
Классификация СЦТ по размерам. По размерам радиусов на земном шаре выделяются; планетарные или глобальные (мегаструктуры) СЦТ первого порядка (3-6 тысяч км. по радиусу), глобальные структуры океанов и континентов второго порядка (1-3 тысяч км.), региональные(макроструктуры) СЦТ первого порядка(5001000км.), региональные структуры второго порядка (100-500км.), региональные СЦТ третьего порядка (50-100км.), локальные (мезоструктуры) СЦТ 1,2,3,4,порядков соответственно размеры по радиусу - 10-50 км., 5-10 км., 1-3 км.,500-10м.,1000 - 500м. и, наконец, микроструктуры центрального типа от 100 до 10м и, наконец, миниатюрные СЦТ размером менее 10м.
Региональными СЦТ первого порядка размером от 500 до1000км являются как некоторые окраинные моря (Баренцевое и Карское моря), так и внутренние моря континентов, яркими примерами которых являются Каспийское и Черное моря в пределах России, с характерным отсутствием гранитного слоя в строении земной коры. Они представляют собой своеобразные структуры растяжения, образовавшиеся в специфических геодинамических условия и приуроченных к сводовым поднятиям верхней мантии, астеносферы и земной коры. Региональные СЦТ второго порядка размером от 500-1000км выделяются, как правило, в пределах древних и молодых платформ и приурочиваются к известным структурам: щитам, антеклизам, синеклизам, а также к краевым прогибам в зонах сочленения платформ и складчатых областей. Примером могут служить на Восточно-Европейской платформе, Московская, Балтийская, Тимано-Печорская, Северо- и Южнокаспийская впадины, Воронежская и Волго-Уральская антеклизы, Ставропольский и Астраханский своды.
Методы выделения СЦТ. Самым надежным и простым методом выявления СЦТ является контрастно-аналоговый, посредством выделения очевидных дуговых и кольцевых изображений на аэро- и космофотоснимках различного масштаба.
Кроме того, иногда центры СЦТ можно выделять по точке пересечения нескольких радиальных линеаментов. Вторым, не менее надежным методом является ландшафтно-индикационный в комплексе с анализом геолого-геофизических и геохимических данных. Для выявления СЦТ по косвенным признакам используются рисунки современной гидросети, которые являются очень чувствительным индикатором современных и новейших вертикальных движений земной коры.
Особо выделяются три рисунка гидросети; центробежный рисунок, который отражает положительные движения, центростремительный - отрицательные нисходящие движения и комплексный центробежно-центростремительный - локальные опускания земной поверхности на фоне общего сводового поднятия (Рисунок 1, 1А).
Из гидрогеологических индикаторов впервые использованы линзы пресных и солоноватых вод в Калмыкии и высокодебитные родники тектоногенного происхождения в Ставропольском крае, которые, как правило, расположенные концентрически относительно единого центра, приурачиваясь к узлам пересечения тектонических нарушений различного ранга.
Достоверность выделения СЦТ оценивается наличием очевидных дуг- концентров, и орбитальных СЦТ. Степень достоверности выделенных СЦТ оценивается по размеру дуг-концентров в градусах: 1800 и более высоко достоверные, которые можно называть кольцевыми, 900 - средней достоверности и менее 90о-низкой достоверности. Однако, к высоко достоверным следует относить и СЦТ, выделенные по выраженным центробежным или центростремительным рисункам гидросети вне зависимости от размера дуг-концентров. Структуры центрального типа подразделяются в соответствии с возрастом тектонических движений на современные, неотектонические и древние.
Рисунок 1: Распределение гидросети в пределах морфорструктур центрального типа по Соловьёву В.В., 1978.
1 - купольных простых; 2 - купольных с контурным рвом подножья; 3 - купольным с дифференцированным центром;
4 - купольных с дифференцированной поверхностью; 5 - купольно-кольцевых с сильно поднятым центром; 6 - простых кольцевых; 7 - кольцевых, осложнённых секущим разломом и дочерними купольными формами; 8 - сложных кольцевых; 9 - радиальноконцентрический каркас разрядки напряжений Рисунок 1А: Рисунки гидросети, отражающие структурные формы в земной коре (по Харченко В.М., 2005):
1 - центробежный;
2 - центростремительный;
3 - центробежно - центростремительный;
4 - диагонально-сетчатый;
5 - субпараллельный;
6 - дендритовидный;
7 - перистый;
8 - перисто-древовидный;
9 - кольцевой - центробежный.
Древние СЦТ большого размера (сотни и тысячи километров) именуются астеноконами и геоконами, обязаны своему происхождению процессам в астеносфере и мантии, для которых характерны не только вертикальные, но и горизонтальные движения вокруг единого центра. Вихревые структуры, которые имеют меньшее распространение, связываются с конвективными движениями неоднородного мантийного пластичного вещества по спиралевидным траекториям и выделяются по прямым признакам по характерному спиралевидному рисунку.
Разработанная методика выявления и технология интерпретации СЦТ представлены на рисунке 2.
Рисунок 2:
Системная технология дешифрирования аэрокосмических снимков с целью выявления объектов нефти и газа, локальных и региональных очагов землетрясения (Харченко В.М., 2005).
Глава 3. Теоретические основы геодинамики СЦТ В этой главе приводятся фундаментальные особенности строения Земли и планет земной группы, которые позволяют понять и объяснить геодинамику СЦТ.
3.1. Представления о симметрии и симметрии колебательных движений В первом разделе излагаются классические представления о симметрии и асимметрии в природе по И. И. Шафрановскому и Л. Н. Плотникову, А.В. Шубникову (1975), основателям этого учения. По их данным выделяются предельные виды конечной симметрии (предельные точечные группы), содержащие оси симметрии бесконечного порядка. К ним относятся: 1) вращающийся конус, 2) скрученный цилиндр, 3) конус, 4) вращающийся цилиндр, 5) шар.
По мнению этих авторов, в пределах такой среды как шар, вокруг исходной точки находится бесчисленное множество других точек земной поверхности, на которые действуют силы земного тяготения. Следовательно, здесь мы имеем множество стрелок, направленных к центру земного шара и образующих совокупности конус, а на плоскости фотоснимка круг или при наложении СЦТ одинакового радиуса - эллипс.
Стоячие волны характеризуются пространственной неравномерностью плотности энергии, образующиеся при этом интерференционные картины в зависимости от формы и свойств системы и характера приложенной нагрузки (в точке, на поверхности), могут дать любые виды симметрии в распределении точек.
В соответствии с этим в нагруженной системе напряжения распределяются симметрично-неравномерно (как и деформации).
Что касается явлений отражения, преломления и рефракции, то они свойственны всем волновым процессам, и лучи (направления распространения волн) напряжений должны испытывать эти явления на границах сред с различной акустической проницаемостью, т.е. с различной скоростью распространения звуковых волн (И.И. Шафрановский, 1975). Преломление трещин (направлений осей напряжений) подчиняется аналогичным законам преломления света.
Следует, однако, заметить, что направления преломляющихся или отражающихся разрывных нарушений или кливажа нельзя отождествлять с направлениями осей напряжения. Последние могут быть ориентированы под различными (определенными для каждого конкретного случая) углами к плоскостям разрыва или кливажа. Поэтому, естественно, что в слоях одинакового состава, но различной толщины при одинаковых условиях нагрузки, волны напряжений характеризуются различными длинами и частотами. При этом по аналогии со звучащими (изучающими макрозвук) струнами длина волны должна быть тем больше, чем больше толщина слоя, как это и наблюдается в природе.
Классифицируя все явления, И. И. Шафрановский сформулировал общий закон, повсеместно проявляющийся в природе: Все то, что растет и движется по вертикали, т. е. вверх или вниз относительно земной поверхности, имеет симметрию конуса (вулканы, кимберлитовые трубки, кристаллы). Все то, что растет и движется горизонтально или косо по отношению земной поверхности, характеризуется другой бимодальной симметрией или ее отсутствием (геологические лежачие складки, детали горных хребтов, ветви деревьев, растущие сбоку). Из этого закона следует, что кольцевые структуры, представляющие собой в объеме перевернутый конус, однозначно связываются с вертикальными тектоническими движениями.
3.2 Процессы инверсии в геологической среде Во втором разделе теоретической главы представлены процессы инверсии в природе с проявлением архимедовой силы. Это в первую очередь процессы магматического диапиризма, которому в свое время придавал большое значение В.
В. Белоусов (1948) при общем тектоногенезе. При магматическом диапиризме любого масштаба проявляются как вертикальные движения (направленные вверх), связанные с нормальными напряжениями, так и наклонные, связанные с максимальными касательными напряжениями, которые согласно закона скалывающих напряжений, направлены под углом 45 0 по отношению к нормальным (вертикальным).
Исходя из представления о гравитационной дифференциации вещества по плотности (Е.В.Артюшков, В.В.Белоусов, О.Г.Сорохтин, 1986), на границе нижней мантии и ядра зарождаются центры восходящих потоков, где и реализуется закон Архимеда на уровне мантии, т. е. всплывание или стремление менее плотного вещества к поверхности (плюмтектоника по В. Е. Хаину).
В природе закон Архимеда реализуется не только при гравитационной дифференциации разных по плотности веществ на значительных глубинах, но и в пределах земной коры, где имеют широкое распространение разные по плотности горные породы. В геологии давно известны факты соляного и глиняного диапиризма в верхней части земной коры и процессы магматического диапиризма в земной коре и мантии. Особый интерес представляет собой, так называемый, нефтяной диапиризм (Г.Г. Оганезов 1965), который проявляется в результате постоянно действующих тектонических напряжениях, которые возникают при наличии разностей плотностей вмещающих горных пород и пород, насыщенных нефтью или газом. Эта разность достигает значительных величин, соответственно от 0,2г/см до 0,38г/см3, что и способствует проявлению архимедовой силы и следовательно тектонических напряжений. На протяжении сотен и первых миллионов лет они отражаются в ландшафтах земной поверхности, особенно в характере рисунков современной гидросети, по которым и выделяются структуры центрального типа различного ранга в соответствии с порядком речной сети.
3.3 Основные закономерности распространения полей тектонических напряжений, закон скалывающих напряжений В этом разделе приводятся общие представления о полях тектонических напряжений и законе скалывающих напряжений, изложенных в работах М.В.
Гзовского (1975), М.А.Гончарова и др.(2004) и в разделе сопромат физики.
В природе под действием направленных сил различных по интенсивности и времени проявления, горные породы испытывают упругие и пластические деформации. Упругость горных пород проявляется по-разному, и одной из форм ее выражения являются землетрясения, стреляние горных пород в горных выработках и т. д. Эти свойства упругости горных пород используют в практике при поиске полезных ископаемых сейсмическими методами, в частности выявления зон растяжения, благоприятных для формирования залежей УВ. По конкретным геодинамическим исследованиям: замерам элементов залегания зеркал скольжения, систем тектонических трещин и разрывов, геодезическим данным о горизонтальных градиентах современных вертикальных движений земной коры, устанавливаются направления осей напряжения, оси эллипсоида упругой части общей деформации.
Расположение трещин скалывания и отрыва должны рассматриваться по отношению к осям напряжения или осям эллипсоидов упругой деформации, согласно закону скалывающих напряжений.
Тип разрушения в каждом конкретном случае определяется соотношением между прочностью материалов на отрыв и на скалывание и характером напряженного состояния, порождающего разрыв. Трещины отрыва следует связывать только с максимальными растягивающими нормальными напряжениями, а трещины скалывания - с касательными напряжениями. Известно, что у горных пород прочности на отрыве в 5 - 8 раз меньше прочностей на скалывание. Трещины скалывание возникают в каждой точке породы вдоль двух площадок, отклоняющихся от площадок действия максимальных касательных напряжений в сторону оси алгебраически минимального главного нормального напряжения на угол 450. Величина угла между направлением и площадкой скалывания зависит от влияния нормальных напряжений и прочности материала на скалывание. При деформации простого сдвигания расположение осей напряжений и трещин скалывания располагаются так, что углы скалывания равны 450 по отношению к трещинам отрыва и параллельны шву главного разрыва. Последний обычно развивается в местах максимальных касательных напряжений. При действии вертикальных сил, энергия сейсмических волн, возникающих в местах наибольших касательных напряжений и разрывов скалывания, будет постепенно уменьшаться по пути к земной поверхности в зависимости от упругих свойств пород.
Таким образом, упругость горных пород проявляется на земной поверхности по-разному: в одних случаях более плотные и упругие породы просвечивают хорошо в ландшафте, другие - пластичные разности (соли) почти не отражены в ландшафте в форме концентрических разрывов и трещин.
Наиболее ярким выражением упругости горных пород являются землетрясения. Последние, как известно, образуют довольно заметные следы на земной поверхности. Полагается, что структурные линии и СЦТ выделяемые на АКФС в форме разбитой тарелки, являются следами макро или микроземлетрясений, а именно результатом импульсной разрядки тектонических напряжений, возникающих под действием вертикальных сил на различные упругие слои в земной коре, а очаги землетрясений приурочиваются не только к тектоническим нарушениям но и к центрам СЦТ с характерными зонами сжатия и разряжения (растяжения).
3.5 Комплексная модель тектогенеза Комплексность решения вопроса тектогенеза состоит в последовательности и логической согласованности основных фундаментальных особенностей Земли и планет земной группы: вращении и колебательных движений, дифференциация вещества по плотности и его инверсия, конвекция и спиральная циркуляция вещества, цикличность и нелинейность геологических процессов. Следствием проявления эти особенностей являются: ротационная тектоника, плюмтектоники, ринг и блоктектоника. Рингтектоника или современные представления о структурах центрального типа (СЦТ) является закономерным следствием ротационной и плюмтектоники. Ротационные процессы в геологии позволяют наиболее объективно оценить роль экзогенных факторов в тектогенезе Земли и планет Земной группы.
При дифференциации вещества, как в результате ротации Земли, так и при выделении тепла в процессе радиоактивного распада, очевидна конвекция вещества, т.е. подъём более лёгкого вещества к поверхности и опускании менее горячего более плотного вещества в обратном направлении. Движения вещества в неоднородной среде, в мантии и даже в земной коре происходит по спиралевидной траектории (согласно уравнению Бернулли). Основные направления движения вещества по спиралевидной траектории, по нашим представлениям, согласуются с осями симметрии куба или октаэдра, что подтверждается наличием постоянных зон тектонической активизации в определённых точках поверхности Земного шара. По данным Ван Баммелена (1966), Ю.М. Пущаровского и др.(1989), Е.Е. Милановского (1991), зоны восходящих магматических расплавов или флюидов приурочиваются к центральным частям Атлантического, Индийского и Тихого океанов. Такие же зоны восходящих и нисходящих потоков флюидов вероятны в Антарктиде и на Северном Ледовитом океане, что согласуется с выделенными геодинамическими центрами первого порядка, которые являются соответственно центрами СЦТ.
Таким образом, при движении флюидов к земной поверхности происходит диссипация энергии на границах геолого-геофизических сред, причём закономерно в двух направлениях, согласно основным направлениям полей тектонических напряжений - вертикально вверх (нормальное напряжение) и под углом 4(максимальное касательное напряжение). В результате вращения Земли и изменению ее скорости, разрядки или постоянного действия этих напряжений при магматическом диапиризме, на земной поверхности образуются (согласно теории Эйлора (1877)) линейные и дугообразные трансформные разломы большой протяженности (тысячи км.), которые в целом формируют радиальноконцентрические структуры центрального типа или кольцевые структуры глобального плана, представляя модель в виде разбитой тарелки.
Представлена иерархическая система основных направлений современной геотектоники. В основе тектогенеза лежит ротационная геотектоника, которая порождает плюмтектонику, а следствием последней является ринг- и блоктектоника (Рисунок 3).
Рисунок 3:
Комплексная модель тектогенеза (Харченко В.М., 2009); условные обозначение см. рис.5.
Глава 4. Концепция СЦТ и их нефтегазоносность.
Структуры центрального типа (СЦТ) являются результатом как импульсной так и постоянно действующих нормальных и максимальных касательных древних, новейших и современных тектонических напряжений, связанных с процессами магматического, соляного, глинистого и нефтяного диапиризма в условиях пульсации и неравномерного вращения Земли вокруг своей оси, Солнца и центра Галактики. Автор представляет конкретную схему образования как структурных линий, образующих структуры центрального типа, так и линеаментов, которые имеют различное пространственное соотношение с СЦТ.
По нашим представлениям, многочисленные структурные линии или концентрические тектонические нарушения, являются результатом разрядки максимальных касательных напряжений из одного энергогенерирующего центра, который приурочен к центру максимальной структуры центрального типа, выделенной в пределах региона, диагностирующегося по рисункам гидросети или узлам пересечения линеаментов. Глубина до главного энергогенерирующего центра, согласно правилу распространения нормальных и максимальных касательных тектонических напряжений, а также закону скалывающих напряжений, равна радиусу максимальной структуры центрального типа в пределах региона.
Центры структур центрального типа меньшего ранга являются местами накопления энергии в различных по физическим свойствам сравнительно упругих и плотных слоях земной коры или мантии при диссипации энергии главного очага.
При достижении предела прочности этих слоев, наступает деформация их с действием волн напряжений в двух направлениях: строго вертикально (создавая нормальное напряжение) и под углом 450 (максимальные касательные напряжение), согласно закону скалывающих напряжений. Таким образом, волны напряжений, встречая на своем пути сравнительно плотные и упругие среды, преломляются в них в двух направлениях. В результате напряжений в слоях происходит их деформация и образование, как трещин отрыва, так и трещин скалывания. Согласно данным М.В. Гзовского (1975), параллельно направлению действия напряжений образуются трещины скалывания только в глинистых породах, в других породах направление осей трещин несколько отличается от направления напряжений. Основные деформации будут наблюдаться в основном на границе сред (в местах действия стоячих волн). В пластичных средах (соли) волны напряжений или сейсмические волны, как известно, будут затухать или значительно ослабевать. При подходе этих волн напряжений к поверхности земли, где отмечается резкая смена сред, будет наблюдаться деформация поверхности (т.е. растрескивание пород, слагающих поверхность).
Таким образом, на земной поверхности постоянно проявляются многочисленные землетрясения различной интенсивности. При ударе метеорита или других космических тел, в результате импульсной разрядке напряжений в земной коре зоны образуются зоны разломов, в местах пересечения которых имеют место процессы декомпрессии, провоцирующие вулканическую и интрузивную деятельность, следами которой являются СЦТ (наглядным примером служат СЦТ больших размеров,( более 1000км) на Луне). В процессе образования СЦТ в местах интерференции волн и наличия упругих и плотных сред проявляются более выраженные трещины на поверхности. В результате экзогенных факторов места трещиноватости будут, естественно, преобразовываться и значительно отличаться от соседних участков, не подвергающихся деформации (растрескиванию). В ландшафте эти участки отличаются условиями увлажнения, характером мезо- и микрорельефа, почв и растительности. Для них характерна своя геохимическая обстановка (Касымов А.И., 1980).
Таким образом, системы дуг-концентров на земной поверхности отражают вертикальные движения слоистой земной коры, неоднородной по упругости и плотности, и даже мантии, (результат дыхания (пульсации) Земли) или результат разрядки напряжений при метеоритной бомбардировки поверхности Земли.
Из вышеописанных представлений о характере распространения нормальных и максимальных касательных напряжений вытекает вывод об очень простой зависимости между размером радиусов кольцевых структур (или вернее концентров-дуг) и глубиной до упругих и сравнительно плотных сред. Эта зависимость выражается элементарной формулой R = f (H), которая теоретически подтверждается законом скалывающих напряжений и представлениям М.В. Гзовского о распространении максимальных касательных напряжений под углом 450 по отношению к нормальным напряжениям, статистическими данными Г.И.Худякова, Б.В. Ежова (1999), расчётами А.И. Петрова (1968) и экспериментальными исследованиями Е.А. Мясникова (2004) и, наконец, результатами геофизики и бурения скважин на нефть и газ на территории Калмыкии (Нурин-Хагская, Касаткинская и Северо-Шадженская площади). Кроме того, в целях подтверждения предложенных представлений, нами проведено бурение инженерногеологических скважин в пределах миниатюрных структур центрального типа в Калмыкии, выявленных с высоты птичьего полета (Н = 150 м), где подтверждены плотностные неоднородности в лессовой толще пород (почвенные горизонты) на глубинах равных радиусам СЦТ (Рис.4).
1-возраст пород;
2-геолого-сейсмические горизонты;
3-распределение нормальных и касательных напряжений;
4-песчаники газонасыщенные;
5- суглинки покровные;
6-дуги-концентры;
7-тектонические нарушения, линеаменты;
8- скважины;
9- супеси;
10- пески;
11- глины;
12-саги, глинистые поверхности.
Рисунок 4: Факт соответствия радиусов структуры центрального типа глубинам до отражающих сейсмических горизонтов и их перегибов в центральной части (Касаткинская площадь в Калмыкии) Харченко В.М.
Для подтверждения соответствия радиусов СЦТ глубинам до отражающих горизонтов, проведено сопоставление СЦТ размером 1 - 10 км с геолого- геофизическими данными на ключевых участках Калмыкии и Ставрополья, где они достоверно отражены на АКФС, а сейсмические профили проходили через центры СЦТ. В результате выясняются следующие закономерности:
1. Практическое совпадение сейсмических горизонтов с границами упругих и сравнительно плотных сред, полученных при геометрическом построении (R=f(H)).
2. Приуроченность геохимических аномалии и месторождений УВ к центрам и периферии СЦТ, к зонам преимущественного растяжения и интерференции этих зон, а также к узлам пересечения радиальных и концентрических разломов.
3. Совпадение некоторых тектонические нарушений, выявленных сейсморазведкой с направлением максимальных касательных напряжений, проведенных под углом 450 по отношению к нормальным.
4. Соляные тела, широко распространенные в юго-западной части Прикаспийской впадины, приурочены в плане и разрезе к периферийным частям кольцевых структур размером 3-5 и более км по радиусу, приобретая вид известных конических даек.
5. Орбитальность строения СЦТ в плане, увеличением количества СЦТ с уменьшением их радиусов.
6. В целом многочисленные структуры центрального типа, выявленные на земной поверхности, отражают слоистость земной коры, мантии и возможно ядра.
Сопряженные геодинамические центры восходящих и нисходящих движений вещества (флюидов) позволяет в какой-то мере судить о характере энергетических потоков (положительных или отрицательных).
7. Выделение СЦТ по размерам позволяет судить о геолого-геофизических разделах в земной коре и мантии и строить в соответствии с ними геолого- тектонические и флюидодинамические модели.
4.1 Критерии нефтегазоносности СЦТ Основные критерии нефтегазоносности СЦТ базируются на уже известных представлениях в нефтяной геологии для качественной оценки нефтегазоносности территорий (А.А. Бакиров 1968,1987 и др.). Это тектонический, геохимический, литологический, гидрогеологический, геодинамический критерии и вновь предложенный геофизический.
Под гидрогеологическими критериями в нашем случае подразумевается закономерная приуроченность к СЦТ тектоногенных родников пресных вод с сравнительно большими дебитами (от 1 до10л/сек) на территории Ставропольского края и линз пресных и солоноватых вод в полупустынной части территории Калмыкии. Примерами могут служить известные уже Ставропольская и СевероСтавропольская СЦТ на Ставрополье и Северо-Шаджинская в Калмыкии.
Геофизические критерии нефтегазоносности СЦТ указывают на приуроченность к ним аномалий геофизических полей: магнитного, гравитационного, электрического и теплового, которые картируются в центральной части СЦТ или по концентрическим линиям различного радиуса, что связано с распределением полей тектонических напряжений и с основными потоками флюидов. Особо следует отметить признак отсутствия гравитационных аномалий в местах сильно выраженных магнитных аномалий, что может явиться прямым признаком залежей УВ над последней. Это объясняется простой компенсацией отрицательной гравитационной аномалии над залежью УВ нижележащей положительной аномалией, которую обуславливают более плотные и железосодержащие горные породы или флюиды с магнитосодержащими элементами (Н.И. Павленкова, 2007). Пример такого феномена является Нурин-Хагская СЦТ в Калмыкии, где в ее центральной части отчетливо выражена магнитная аномалия, которая интерпретируется как вулканоплутонический центр или выступ древнего фундамента, сложенного железистыми кварцитами. Последние на поверхности Земли должны фиксироваться в форме положительной гравитационная аномалии, которая как таковая не выделяется, вследствие ее компенсацией отрицательной гравитационной аномалией, которую создает вероятной залежь УВ в верхней части геологического разреза. Таким образом, есть все основания выделять особо геофизический критерий нефтегазоносности СЦТ и ставить его в один ряд с уже известными и перечисленными выше критериями.
По нашему мнению наиболее важным для оценки нефтегазоносности СЦТ является геодинамический критерии. Существенная роль современных и неотектонических движений в образовании современного структурного плана и локальных структур, являющихся ловушками углеводородов (УВ), отмечалось многими исследователями: С.К. Горелый (1972), А.Н. Ласточкин (1974), А.Н. Авакумов, Ю.В.Терновой (1974), Ю.В.Терновой (1976), Л.И. Фердман (1978), Л.Н. Розанов (1981), А.М. Седых, В.В. Дроздов (1983), А.С. Панченко (1985), М.П. Голованов, В.В. Дроздов (1985), В.В. Дроздов, П.В. Бигун, М.П. Голованов (2002), А.И. Тимурзиев (2007). На территории Северного Кавказа и Предкавказья приведена интерпретация СЦТ на основании выводов В.В.Дроздова и др., которые установили закономерную связь между зонами аккумуляции нефти и газа и интенсивностью новейших движений.
Одним из важных показателей влияния неотектоники на размещение газовых и нефтяных месторождений является дифференцированность новейших движений, количественно выражающаяся в градиентах их амплитуд или в вертикальной расчлененности (глубиной эрозии водотоков), которая зависит главным образом от относительных перемещений местных базисов эрозии (градиентов амплитуд), а не от величины общих новейших поднятий (абсолютных амплитуд). Результаты анализа расчлененности рельефа на территории Ставрополья показали, что наибольшая плотность нефтяных месторождений характерна для территорий с минимальными значениями расчленённости от 0 до 50м. Для районов с вертикальной расчленённостью от 100 до 400м характерна максимальная плотность газовых месторождений. Для районов с максимальной расчленённостью от 500 до 600м характерно распространение локальных поднятий, которые не содержат скоплений УВ. Это объясняется тем, что в этих условиях возрастает трещинноватость пород осадочного чехла, в том числе и в покрышках, что, в конечном счете, влияет на сохранность УВ в таких зонах. Геодинамический критерий нефтегазоносности СЦТ локального и регионального плана (размером от первых км до сотни км по радиусу) подтверждается при интерпретации Ставропольской СЦТ, с наличием газовых месторождений в северной субмеридинальной зоне растяжения со средними и малыми горизонтальными градиентами скоростей вертикальных движений и практическое их отсутствие в южной зоне растяжения, где скорости горизонтальных градиентов вертикальных движений и амплитуды (до 1000м) максимальные, что практически обусловлено дегазацию недр в районе Кавминвод (Бештаугорская площадь).
Нефтегазоносность СЦТ логично вытекает из универсального их определения, а именно из его второй части, где указывается, что они образовались при постоянно действующих современных и неотектонических напряжениях, связанных с процессами нефтяного и газового диапиризма. Для последнего характерны такие скорости вертикальных тектонических движений в сводовой части поднятий, которые обеспечивают образование структур растяжений с провальными процессами в их центральной части, где отмечаются локальные опускания на фоне общего поднятия земной коры. На земной поверхности такие участки выделяются по характерному центростремительно-центробежному рисунку современной гидросети. Примером таких морфоструктур центрального типа являются Каспийская, Маныч-Гудиловская, Цимлянская, Краснодарская, Черкесская, Тамбуканская и Сенгилеевская. Последняя является центром Ставропольской СЦТ радиусом не менее 100км, которая в свою очередь приурочена к известному своей газоносностью Ставропольскому своду. При импульсной разрядке тектонических напряжений в условиях высоких скоростей вертикальных тектонических движениях естественно происходит дегазация недр и существенное перераспределение флюидов в пределах СЦТ с образованием преимущественно рудных залежей (Бештаугорская площадь). В момент импульсной разрядки тектонических напряжений в глинистых породах (покрышках) происходит образование трещин скалывания под углом 45 по отношению к трещинам отрыва, согласно данным М.В. Гзовского (1975), что является благоприятным условием для вертикальной и горизонтальной миграции флюидов. Подобным образом могут формироваться многоэтажные залежи углеводорода в приразломных зонах и дальнейшее их сохранение возможно, только, при условиях наличия надежных покрышек и незначительных градиентов вертикальных тектонических движений или отсутствие таковых вообще.
Рассматривая СЦТ, как аналог модели очага землетрясений представляется, что в зонах сжатия возникают благоприятные термобарические условия для генерации углеводородов, которые после своего образования мигрируют в соседние зоны растяжения и при соответствующих условиях (наличию коллекторов и покрышек) возможно формирование залежей нефти и газа. Особое значение для нефтегазоносности имеют участки наложения или интерференции зон разряжений или растяжений.
В подтверждении этого тезиса был выполнен анализ интерференции зон растяжений СЦТ на известных месторождениях и перспективных площадях Калмыкии и Ставропольского края (Касаткинская, Северо-Шадженская, НуринХагская, Северо-Ставропольская, Сенгилеевская и др.), где отмечается закономерная приуроченность залежей углеводородов к зонам растяжений, к центральным и периферическим частям СЦТ, и,особенно к зонам субвертикальной деструкции. Выявленные закономерности позволяют вести не только целенаправленный поиск месторождений нефти и газа, но и более эффективную разработку уже открытых ранее месторождений.
Особенностью нового метода поисков месторождений УВ (Б.А. Соколов, 2002, И.В. Гончаров и др., 2002, Ф.А.Алексеев, 2003) заключается в том, что первоочередной задачей является выявление основных очагов генераций с дальнейшим определением путей миграции и, наконец, залежей УВ в различного рода ловушек. Такой метод наиболее эффективно может реализоваться путем выделения и интерпретации СЦТ и линеаментов, где очагами являются центры структур, путями миграции УВ - зоны радиальных и концентрических разломов, ловушками - участки пересечения разломов с трещинными коллекторами, ловушки примыкания, приразломные антиклинальные ловушки и неструктурные ловушки на пути миграции УВ).
4.2 Концептуальная модель формирования УВ в пределах СЦТ.
Предлагаемая модель согласуется с известными теоретическими флюидодинамическими моделями Б.А.Соколова, Ф.А.Алексеева и др., миксгенетической теорией В.П. Гаврилова, полигенетической концепцией А.Н.Дмитриевского и фактически является их практическим воплощением на конкретной территории. Концепция образования структур центрального типа объясняет формирование залежей УВ под действием тектонических напряжений на флюидодинамические системы, которые представляют собой глубинные флюидопроводящие структуры различного ранга, контролирующие размещение как углеводородные так и рудные месторождения и обуславливавшие формирование геофизических и геохимических аномалий над залежами УВ и рудными телами.
Проницаемые зоны развиваются в соответствии с действием тектонических напряжений и распространением трещинноватости и разломов, фиксируются в геофизических и геохимических полях, благодаря миграции по ним флюидов и развитию наложенной минерализации (Рис. 5).
Рисунок 5:
Концептуальная модель формирования залежей УВ (в плане и разрезе).
1 - геодинамические центры СЦТ и их контуры;
2 - линеаменты или тектонические нарушения;
3 - зоны субвертикальной зоны деструкции;
4 - флюидопотоки и пути их миграции согласно распределению тектонических напряжений;
5 - залежи УВ в зоне катагенеза;
6 - зона растяжения;
7 - зона сжатия;
8 - возможные очаги землетрясения;
9 - залежи УВ в зоне субвертикальной деструкции.
Суть концепции нефтегазоносности СЦТ заключается в том, что благодаря ротационному тектогенезу, от глубинных энергетических источников (плюмов), расположенных ниже границы Мохо, происходит восходящая миграция соединений углерода и водорода по субвертикальным тектонически ослабленным проницаемым зонам. Эти зоны характеризуются пониженной плотностью по отношению к вмещающим их породам, что обуславливает локальные отрицательные аномалии силы тяжести. Субвертикальные каналы восходящей миграции (согласно закону скалывающих напряжений), сопровождаются оперяющими разломами близкими и под углом 45о (в глинистых породах, М.В. Гзовский, 1975). Образующаяся при этом расширяющаяся вверх воронко- или конусообразная структура аналогичная системе трещин формирующихся в твердых пластинах при точечном ударном воздействии.
При этом формируются тектономагматические структуры центрального типа различного размера (модель разбитой тарелки). Воронкообразные структуры центрального типа являются зонами повышенной флюидопроводимости сложены аномалиеобразующими телами, верхние кромки которых расположены в платформенном чехле или фундаменте, а нижние кромки - вблизи или ниже изотермической поверхности формирования флюидов УВ (300-400) (Ф.А. Алексеев и др., 2000). Достижение нижней кромкой воронки изотерм формирования флюидов УВ может указывать на возможность скопления УВ в вышележащих породах при наличии коллекторов и покрышек. При температуре 100-150о, на глубинах до 5км благоприятной для формирования залежей, возможно и их образование также за счет диагенетического преобразования осадков. Таким образом возможно образование залежей УВ двояким путем: за счет глубинного прогрева осадков и подтока флюидов снизу, и путем преобразования органики в осадочной толще также за счет прогрева снизу. Такая схема образования и формирования УВ может объяснить возобновления запасов на разрабатываемых месторождениях и формирование залежей не только в осадочных толщах, но и в кристаллических породах фундамента. Елочные или воронкообразные структуры в разрезе и СЦТ в плане в форме разбитой тарелки, образованные путем действия нормальных и максимальных касательных напряжений и подтверждаемые магнитными, гравитационными и геохимическими аномалиями, могут являться надежными поисковыми признаками залежей УВ. Наиболее перспективными на предмет нефти и газа являются СЦТ с минимальными градиентами скоростей вертикальных движений размером по радиусу соответственно 1-5, 5-10 км, зоны их растяжения и узловые точки (места пересечения тектонических разломов).
На Северном Кавказе по данным А.Б.Островского, А.М. Расцветаева, Т.Ю.
Тверетиновой и др.(1995), наиболее раскрытыми дизъюнктивными системами субмеридиональных, С-, С-В и С-З простираний, являющихся обычно структурами относительных растяжений главных позднеальпийских напряжений. В противоположность им дизъюнктивные системы субширотных и З-, С-З простираний являются в этих полях напряжений структурами сжатия, таким образом представляли собой тектонодинамические закрытые системы (лтектонодинамические экраны), где возникают условия для подпруживания гидрогеологических потоков и формировании скоплений подземных вод. Учитывая, что зоны дизъюнктивных нарушений часто являются газопроводящими, а возможно кое-где и газогенерирующими структурами, воды эти часто оказываются насыщенные углекислотой и другими полезными компонентами. Участки подпруживания, а также зоны растяжения и дизъюнктивные зоны (особенно узлы пересечений), в целом, оказываются неблагоприятными для их хозяйственного освоения в силу пониженной эффективной прочности слагающих их пород и повышенного риска деструктивных экзогенных процессов: сейсмичности, оползневых, просадочных и карстовых явлений. Практическая ценность картирования СЦТ с выделением зон сжатий и растяжений, геодинамических центров и дизъюнктивных узлов, не ограничивается только поисками залежей УВ, но могут широко использоваться при металлогенических, геоэкологических, инженерно-геологических, гидрогеологических и геологосъемочных работах.
Глава 5. Новый структурно-метрический метод выявления перспективных структур на нефть и газ на примере ключевых участков Калмыкии и Ставропольского края Новый структурно-метрический метод основан на концепции СЦТ и является существенным развитием известного структурно-геоморфологического метода, иногда использовавшегося на первых этапах поисков залежей УВ. Новый метод базируется на изложенной концепции СЦТ и позволяет количественно оценивать как размеры объектов нефтегазоносности, так и глубины до возможных залежей УВ.
В этой главе приводятся примеры использования структурно-метрического метода при изучении СЦТ, образованных как при импульсной разрядке, так и в результате постоянно действующих тектонических напряжений в условиях различных скоростей вертикальных тектонических движений. Примерами импульсной разрядки тектонических напряжений являются СЦТ горы Бештау и Эльбрус, примерами долговременного действия тектонических напряжений приводятся Нурин-Хагская СЦТ в Калмыкии, Ставропольская на Северном Кавказе, Каспийские в Калмыкии, Астраханской области и Дагестане.
5.1 Тектоника зоны сочленения кряжа Карпинского и Прикаспийской впадины, геолого-тектоническая модель Нурин-Хагской СЦТ, её нефтегазоносность В данной главе предлагается представления о тектонике зоны сочленения кряжа Карпинского и Прикаспийской впадины и геолого-тектоническая модель Нурин-Хагской СЦТ, наиболее перспективной для поисков нефти и газа в этой зоне.
Предлагается два варианта модели зоны сочленения Прикаспийской впадины и кряжа Карпинского, где сделано сопоставление известной геологической модели, которая базируется на теоретических посылках тектоники плит, с моделью, основанной на классических представлениях о зонах сочленения складчатых областей и предгорных прогибов (Рис.6,7).
Рисунок 6: Схема расположения НуринХагской космофотоаномалии на территории Калмыкии:
I - Прикаспийская впадина, II - Кряж Карпинского, III - КумоМанычская впадина, IV-Астраханский свод.
1 - Месторождение нефти и газа, 2-Зона тектонических нарушений, 3-кольцевые структуры.
Рисунок 7:
Результат интерпретации сейсмического профиля 352.82: 1 - отражающие горизонты; 2 - ангидритдоломитовая пачка докунгурских пород, приуроченных к эрозионной поверхности предкунгурского рельефа; 3 - предполагаемые геологические границы; 4 - соленосные отложения кунгурского яруса; 5 - галопелиты; 6 - карбонатные отложения карбона; 7 - тектонические нарушения; - проектные и пробуренные скважины; 9 - терригенные отложения карбона; 10 - возрастные индексы.
Проведена интерпретация ряда сейсмогеологических профилей в зоне сочленения Кряжа Карпинского Прикаспийской впадины, известная как Каракульско-Смушковская зона дислокаций. Согласно известной концепции образования структур растяжения, выделяется Калмыцко-Астраханский вал протяженностью несколько сотен километров. Валообразное поднятие прослеживается на глубинах более 4км, сложено терригенно-карбонатным комплексом среднего карбона и вероятно девона, северная часть которого срезана эрозией в предкунгурское время. Граница размыва подтверждается наличием конгломерат-ангидрит-доломитовой пачкой пород сакмаро-артинского возраста нижней перми, которая приурочена к региональной поверхности несогласия на глубине от 2 до 6-7км. На глубине более 8км этому валообразному поднятию, как и в пределах Астраханского свода, соответствует выступ кристаллического докембрийского фундамента, вышележащие отложения девона и карбона облекают этот выступ и погружаются во внутреннюю часть Прикаспийской впадины. Один из таких выступов выделяется по геофизическим данным (в магнитном поле), а на космических снимках фиксируется на земной поверхности в виде структуры центрального типа размером в поперечнике 56км, центр которой приурочен к озеру Нурин-Хаг. Согласно нашим представлениям, Каракульско-Смушковская зона деформаций рассматривается как погребенный докунгурский горный рельеф.
Перспективность нефтегазоносности подсолевого комплекса связывается здесь с регионально распространенной конгломерат-ангидрит-доломитовой пачкой сакмаро-артинского возраста и регионально продуктивным подсолевым комплексом карбона и девона.
Выделенная при дешифрировании космических снимков среднего масштаба Нурин-Хагская СЦТ подтверждена сейсмическими и геохимическими исследованиями. Построенная геолого-тектоническая модель, где прогнозируется антиклинальная структура с залежью углеводородов на глубине 3,5-4км подтверждена сейсмическими исследованиями, на наличие залежи указывают аномалии метана и тяжелых углеводородов в центральной части и по периферии выделенной СЦТ, особенно в зоне растяжения, ориентированной в субмеридиональном направлении. В пределах этой зоны растяжения, на Алексеевской и Касаткинской площадях бурением скважин на глубину до 4км вскрыты залежи газа с аномально высоким давлением (50МПА), в последующих рядом пробуренных скважинах на такую же глубину в отложениях нижнего триаса промышленные залежи УВ не обнаружены. Единичные залежи УВ с аномальными давлениями обусловлены зонами субвертикальной деструкции, которые выделяются нами при интерпретации СЦТ. Залежь УВ в подсолевом комплексе на площади выделенной СЦТ косвенно подтверждается еще и отсутствием гравитационной аномалии, которая логично должна выделяться над магнитной аномалией, связанной с породами высокой плотности и магнитными свойствами. Геолого-тектоническая модель Нурин-Хагской СЦТ, построенная с позиций концепции СЦТ, является аналогом известного Тенгизского месторождения нефти в Казахстане ( Карпов и др.,1998) и Астраханской карбонатной платформы, описанной М.П. Антиповым и др.,(2007) (Рис. 8 ). Рекомендуется бурение поисковых скважины глубиной не менее 4 км в центральной части СЦТ и в субмеридиональной зоне растяжения, а также ряд глубоких поисковых скважин, глубиной не менее 6км в пределах выделенного Калмыцко-Астраханского валообразного поднятия, приуроченного к зоне сочленения кряжа Карпинского и Прикаспийской впадины (В.М. Харченко, 2007) (Рис. 6, 7, 8).
Рисунок 8:
Модель резервуара Астраханской карбонатной платформы по Антипову М.П.
и др., 2008.
1-карбонатно-терригенные отложения с биогермами; 2 - мелководные карбонатнотерригенные отложения с клиноформами; - терригенные карбонатно-обломочные отложения; 4 - глинистые, карбонатноглинистые отложения; 5 - комплексы заполнения депрессий; 6 - карбонатные постройки; 7 - комплексы мелководного вулканического шельфа; 8 - комплексы заполнения вреза; 9 - вулканогенноосадочные комплексы нижнего палеозоя; - поверхность фундамента; 11-13 - покрышки: региональные, зональные и локальные;14-область поверхности карбонатной платформы; 15 - поверхность региональных несогласий; 16 - разломы.
Рисунок 9: Теоретическая геолого-тектоническая модель Нурин-Хагской площади, составленная по результатам дешифрирования космических снимков и интерпретации полей напряжений: 1 - структурные линии структур центрального типа (СЦТ); 2 - геологогеофизические разделы сред; 3 - распространение полей напряженности; 4 - скважины: а - пустая, б - газоносная; 5 - глины, аргиллиты; 6 - известняки; 7 - соли; 8 - сланцы; 9 - сложнодислоцированные породы; 10 - граниты; 11 - основные породы.
Рисунок 10: Геолого-тектоническая модель Нурин-Хагской перспективной площади на нефть и газ с позиций эрозионно-тектонической теории и результатов интерпретации одноименной структуры центрального типа СЦТ (Харченко 1983-2004гг.). Аналог Тенгизского месторождения нефти в Казахстане.
5.2 Новые представления о геолого-тектонической модели Ставропольской кольцевой структуры, нефтегазоносность, сейсмичность и экологическая ситуация В этой главе представлена геолого-тектонические модели Ставропольской и Сенгилеевской структур центрального типа, выделенные на основе структурнометрического метода исследования и концепции СЦТ. На Ставропольской СЦТ показан основной геодинамический центр, субмеридиональная зона растяжения и субширотная зона сжатия, к которым соответственно приурочиваются месторождения углеводородов и очаги землетрясений. Особое значение имеют выделенные узловые точки или зоны субвертикальной деструкции как наиболее перспективные объекты на предмет нефти и газа. К одной из таких зон приурочивается Кугутинский грязевой палеовулкан с одноименным месторождением газа.
Актуальность изучения Ставропольской СЦТ связана не только с поиском и освоением месторождений нефти и газа, но и необходимостью прогноза и объективной оценки сейсмотектонической активностью территории г. Ставрополя и его окрестностей, а также с оценкой экологической ситуации, как в связи сейсмической опасности, так и надёжности питьевого водоснабжения населения г.
Ставрополя и его окрестностей.
Ставропольская структура центрального типа, выделенная автором по ландшафтно-индикационным признакам на космических снимках практически совпадает с кольцевой структурой выделенной А.И. Лавёровой, А.Л. Собисевичем и др. (2005) по геолого-геохимическим данным, что свидетельствует об объективности этого природного объекта. Ставропольская СЦТ пространственно приурочивается к центральной части известного Ставропольского свода, сформировавшаяся за счет действия мантийного диапира, глубина до кровли которого составляет не менее 100 км. Результаты изучения Ставропольской СЦТ подтверждаются региональным профилем МОГТ на участке оз. Маныч-Гудило - г. Ставрополь (С.И.Андреев и др. 2003). На мантийную природу этой кольцевой структуры указывают геолого-геохимические данные об аномальных содержаниях гелия в подземных водах, проявлении термальных минеральных вод и расположение углеводородных залежей в узловых участках (местах пересечения радиальных и кольцевых разломов). Зоны сжатия и растяжения на всей территории Предкавказья и Северного Кавказа определяются по данным горизонтальных градиентов вертикальных тектонических движений земной коры, а также по результатам замеров трещин и зеркал скольжения на ключевых участках (Эльбрус, Т.Ю.
Тверентинова, 1986, Бештау, Харченко В.М. 2011) В результате анализа Ставропольской СЦТ выявляется закономерное распространение всех крупных месторождений УВ (Тахта-Кугультинское, Северо-Ставропольское и др.) в северной субмеридиональной зоне растяжения с минимальными и средними градиентами скоростей вертикальных движений и активной новейшей и современной тектономагматической деятельностью в южной субмеридиональной зоне растяжения с максимальными градиентами скоростей вертикальных движений (криптолакколиты и магматические диапиры района Кавминвод). Как известно эта зона мало перспективна на предмет крупных залежей УВ, вследствие их дегазации при вулканотектонической деятельности и в условиях максимальных скоростей и амплитуд вертикальных тектонических движений. Поэтому перспективы данного района связываются с рудоносностью и минеральными источниками. Субширотная зона сжатия Ставропольской СЦТ связана в основном с сейсмичностью, где отмечаются очаги землетрясений от 3 до 5 баллов, а также следы бывших землетрясений - сейсмодислокаций.
Впервые выявлена очевидная сейсмодислокация в форме крупного палеооползеня на берегу Сенгелеевского озера, приуроченного к центральной части Ставропольской кольцевой структуре. Эта сейсмодислокация свидетельствует о высокобальном землетрясении, связанного вероятно с тектономагматической активизацией региона, с последним извержением вулкана Эльбрус (2500 лет назад).
В результате анализа структур центрального типа различного размера на данной территории, построена геолого-тектоническая модель, где выделяется многоэтажные залежи углеводородов в пределах известного Сенгилеевского месторождения газа. Вновь выявлены перспективные объекты на предмет нефти и газа в районе озера Вшивого, на юго-востоке окрестности Ставрополя, и в югозападной части города Ставрополя, являются аналогами известного близлежащего Николаевского месторождения нефти и газа в Краснодарском крае.
Экологическая ситуация города Ставрополя и его окрестностей в настоящее время оценивается состоянием питьевого водоснабжения, которое зависит от качества воды на Сенгилеевском водохранилище, приуроченное к центральной части Ставропольской кольцевой структуры. Рекомендуется особое внимание обратить на высокодебитные родники в пределах города Ставрополя и его окрестностей как в плане водоснабжения в условиях чрезвычайной ситуации, так и в плане организации комплексного мониторинга с целью прогноза землетрясений в этом районе (в качестве гидрохимического и гидродинамического предвестника).
В целях улучшения сейсмической ситуации рекомендуется разгрузка тектонических напряжений в г. Ставрополе и его окрестностях путем бурения поисковых скважин на нефть и газ глубиной не менее 5км в центральных частях СЦТ и в узловых точках - зонах субвертикальной деструкции, выделенных по топокартам и космическим снимкам (Рис. 11).
5.2.1. Геолого-тектоническая модель Кугутского газового месторождения Комплексный анализ геологического строения Кугутского грязевого палеовулкана и сопредельных территорий на основе данных бурения, палеонтологии, сейсморазведки МОВ-ОГТ и сейсмоаэрокосмического метода интерпретации морфоструктур позволил составить новую геолого-геофизическую модель Кугутского газового месторождения и сделать следующие выводы:
- Кугутское месторождение природного газа, как и ряд других месторождений, приуроченных к верхней части осадочного чехла (палеогена и неогена), являются прямым признаком наличия углеводородов (нефти и газа) как в ниже залегающих отложениях с благоприятными условиями накопления углеводородов, так и в своеобразных зонах дезинтеграции пород, связанных с узлами пересечения разломов глубокого заложения, являющихся каналами миграции углеводородов с больших глубин, - Кугутский грязевой палеовулкан является уникальным примером перетока углеводородов из нижних этажей фундамента в верхнюю часть осадочного чехла;
- подтверждение предложенной модели происхождения Кугутского газового месторождения всесторонними геолого-геофизическими и геохимическими методами позволит в дальнейшем произвести поиск новых объектов на нефть и газ в более глубоких горизонтах (в фундаменте на глубину 2,5 - 3 км) на аналогичных морфоструктурах, выделенных по результатам интерпретации аэрокосмических снимков как зоны субвертикальной деструкции;
- представленная модель и конкретный фактический материал по Кугутской площади позволяют по новому оценить перспективы нефтегазоносности зон субвертикальной деструкций не только на территории Ставропольского края, но и в других регионах.
5.3 Геолого-тектоническая модель Каспийской СЦТ её нефтегазоносность и сейсмичность В этой главе приведена геолого-тектоническая модель Каспийского осадочного бассейна, построенная по результатам интерпретации СЦТ, выявленных с помощью современных космических снимков мелкого масштаба, по генерализованной модели распределения региональных систем разломов Каспийского моря по геофизическим аномалиям (данные Е.В.Полетаева, 2003г.). Выделены геодинамические центры различного ранга, зоны сжатия и растяжения, узловые точки или зоны субвертикальной деструкции, показаны известные и перспективные объекты нефтегазоносности, рассмотрена экологическая ситуация в акватории Каспийского моря для прогноза изменений его уровня и сейсмичности.
В состав Каспийского бассейна входит собственно Каспийское море и прилегающие низменные территории, где залегают сравнительно мощные четвертичные отложения, и имеет развитие аккумулятивный тип рельефа. На основе дешифрирования космических снимков, интерпретации геолого-геофизических и топографических карт мелкого масштаба, карт нефтегазоносности и новейшей тектоники на территории Каспийского бассейна выделяются структуры центрального типа локального и регионального уровней. В работе представлена интерпретация структур регионального уровня, размером по радиусу более 100км.:
Северо-Каспийская (в плане совпадающая с Прикаспийской впадиной), ЮжноКаспийская (пространственно совпадающая с известной Южно-Каспийской впадиной) и Центральная, центр которой расположен между Северной и Южной, выделяется по концентрическим очагам землетрясений (по данным А.А. Маракушева 2004г). Отдельно приводятся результаты интерпретации локальных СЦТ, приуроченных к известному Каспийскому месторождению нефти в Калмыкии.
В соответствии с возрастом тектонических движений, который определяется различными методами: геодезическими, геолого-геоморфологическими и методами мощностей и фаций, на данной территории выделяются самая древняя палеозойская СЦТ - Северо-Каспийская, мезокайнозойская - Южно-Каспийская и новейшая Центрально-Каспийская. Ее центр находится в срединной части между достоверно выделяемыми СЦТ на севере и на юге. Северо-Каспийская СЦТ диагностируется по дуговым геолого-тектоническим границам и кольцевому расположения рифогенных построек, к которым приурочиваются уже открытые месторождения нефти и газа (Тенгизское и Астраханское) и ряд перспективных структур (Нурин-Хагская в Калмыкии), располагающиеся строго по кольцу или внешней лорбите этой СЦТ.
По представлению автора, Каспийская морфоструктура центрального типа и ее сателлиты, Северо-Каспийская и Южно-Каспийская впадины, являются типичными структурами растяжения регионального уровня, образование которых связано со сводовыми поднятиями и подъемом мантийного вещества с последующим рифтингом и деструкцией гранитного слоя (А.А. Маракушев 2002).
Аналогом Прикаспийской впадины являются Баренцевоморская и Карская, СЦТ Мексиканского залива в Северной Америке, а подобием, но значительно меньшего размера, являются известные на Ставрополье Сенгилеевская, Тамбуканская и вновь открытые автором несколько большего размера: Маныч-Гудиловская, Цимлянская, Краснодарская, Черкесская.
Не исключается, что образование Прикаспийской впадины могло быть связано с падением метеорита, который спровоцировал тектономагматическую деятельность и деструкцию континентальной коры в результате подъема мантийного вещества при декомпрессии в зоне разлома земной коры.
Глубинное строение Северо-Каспийской СЦТ или Прикаспийской впадины определяется по геолого-геофизическим данным на глубину до 40 км и сейсмоаэрокосмическому методу на глубину до 300 км, согласно замерам радиусов СЦТ. Здесь, в отличие от Южно-Каспийской СЦТ по геолого-геофизическим границам кольцевой и дугообразной формы выделяется меньшее количество радиусов и соответственно глубин до различных геолого-геофизических сред. Это связано прежде всего, с тем, что в этом бассейне имеет место соленосный комплекс нижнепермского возраста, который является не только мощной покрышкой для нижележащих нефтегазоносных комплексов, но и своеобразным глушителем сейсмических волн, которые образуются постоянно в подсолевом терригеннокарбонатном комплексе, но не достигают земной поверхности, т.к. гасятся в пластичной соленосной толще. Поэтому в пределах этой морфоструктуры на поверхности Земли не зарегистрировано ни одного эпицентра землетрясения.
С другой стороны, где соленосные отложения выклиниваются по периферии впадины, внешние ее контуры имеют четкое очертание. Это объясняется разрядкой максимальных тектонических напряжений, связанных с очагом этих напряжений на глубине 350 км, соответствующей радиусу максимальной СЦТ. По этому контуру, как это видно по тектоническим картам и картам нефтегазоносности мелкого масштаба, имеют распространение изометричные участки рифогенных массивов, к которым приурочены основные месторождения нефти и газа.
Северо-Каспийская СЦТ и Южно-Каспийская это типичные структуры растяжения образовались в результате подъема астеносферного слоя, деструкции гранитного слоя, постоянного и долговременного прогибания земной коры. Этот компенсационный воронкообразный прогиб является следствием вулканоплутонической деятельности по островодужной периферии впадины.
Причем вулканоплутонические центры (ВПЦ) пространственно совпадают и подстилают рифогенные постройки, выделенные по внешнему контуру СевероКаспийской СЦТ. Эти ВП - обладают благоприятными термальными условиями для нефтегазообразования в вышележащих осадочных толщах, аналогично ВП - триаса в Западно-сибирской низменности.
К одному из таких ВП - приурочивается Нурин-Хагская космофотоаномалия, геолого-тектоническая модель которой подтверждена геофизическими и геохимическими исследованиями, является аналогом известного Тенгизского месторождения нефти и Астраханского карбонатного массива.
В результате анализа пространственного распределения эпицентров землетрясений в пределах Южно-Каспийской СЦТ следует, что аккумуляция тектонических напряжений в земной коре на глубине до 40 км в центральной ее части способствует медленному подъему земных слоев, в том числе и поверхности морского дна. В этом случае и происходит увеличение площади морского бассейна и наступает трансгрессия моря. С другой стороны, при сравнительно быстром подъеме мантийного диапира, когда происходила разрядка максимальных касательных напряжений из глубинного очага (более 300 км) в мантии, на поверхности морского дна возникали кольцевые разломы с характерными провалами и массовым поглощением воды, что приводило к уменьшению водной массы и, сравнительно быстрой регрессии моря. Сопоставление графиков колебания уровня Каспийского моря и вулканоплутонической деятельности на Кавказе в последние 2000 лет (по данным Лэмба и Манина А.М. и др.1979г.) указывает на закономерную связь подъема уровня с тектономагматической активизацией.
Все известные месторождения УВ в Каспийском бассейне, как правило, приурочиваются к центральным частям СЦТ, зонам растяжения субмеридионального направления, зонам пересечения радиальных и концентрических разломов различных радиусов, а очаги землетрясений, в основном, к зонам сжатия субширотной ориентировки в пределах Южно-Каспийской СЦТ и лишь частично к южной части Северо-Каспийской СЦТ, где отсутствуют соленосные отложения (район г. Астрахань и дельты р. Волги). В центральной и северной части этой структуры, где развиты соленосные толщи, землетрясения мало вероятны, вследствие погашения сейсмической энергии этой толщей На Каспийском месторождении нефти в Калмыкии, в результате анализа структурных карт по кровле герцинского фундамента, продуктивного горизонта средней юры и интерпретации локальных СЦТ, выявлена приуроченность УВ залежей не к антиклинальным частям структур, а к участкам дизъюнктивных узлов зон растяжений. Линейная антиклинальная структура в целом приурочена к субширотной зоне сжатия согласно известным региональным полям напряжений.
Рекомендуется постановка сейсмических исследований (методом 3Д) в выделенных зонах субвертикальной деструкции с последующим бурением разведочноэксплутационных скважин.
5.4 Структуры центрального типа Бештаугорской площади, закономерности распространения минеральных вод, рудоносности, нефтегазоносности и оценка экологической ситуации В результате дешифрирования космических снимков и топокарт на Бештаугорской площади, выявлены СЦТ и линеаменты различного порядка.
К СЦТ первого порядка на данной территории относится магматический диапир горы Бештау с несколькими (семью) сравнительно крутыми уступами и в целом пологим пьедесталом. По последнему уступу, на отметке примерно 500-5метров проводится основной контур СЦТ размером по радиусу 5км.
СЦТ второго порядка являются структуры с радиусом приблизительно 700 метров, которые выделены в центральной части площади с центром г. Бештау по сравнительно крутым склонам рельефа и по окружности с центром вершин Малый Тау, Лохматая, Два Брата и Козьи скалы. Это объясняется наличием единого магматического центра, приуроченного в плане к вершине Бештау. К СЦТ второго порядка относятся также выделенные в W и SW части территории (с центром на базе лагеря Геолог Казахстана) структуры с характерным центробежным рисунком гидросети форма разбитой тарелки и денудационно-аккумулятивным типом рельефа.
К СЦТ третьего порядка относятся СЦТ с вершинами Малый Тау, Лохматая, Два Брата и Козьи Скалы, радиус этих структур составляет примерно 500 м.
СЦТ четвёртого порядка на Бештаугорской площади выделяются в основном на пологом пьедестале магматического диапира. Они приурочиваются к узлам пересечения радиальных и концентрических разрывных нарушений, приуроченных к современным водоразделам и к уступам сравнительно пологого пьедестала. Как правило, в их центрах выходят на поверхность многочисленные магматические микродиапиры в виде экзотических глыб, которые наблюдаются на радиальных водоразделах, размер их изменяется от нескольких метров в поперечнике до первых десятков, а в отдельных случаях несколько сот метров. Наглядным примером с характерны центробежным рисунком временной гидросети и выраженным в рельефе округлым в плане возвышением на фоне пологого восточного склона пьедестала г, Бештау, является одна из СЦТ, которая хорошо просматривается с малой меловой гряды у кольцевой дороги и впервые замечена лишь в 2008 г.
В.И. Попковым.
Наряду с выделенными СЦТ различного ранга большое значение в распространении флюидов имеют и современные линеаментные зоны, как правило, ортогонального и диагонального направлении, которые пересекают выделенные СЦТ первого второго порядка, образуя своеобразные сегменты. Особые значения в плане рудоносности имеют места их пересечения, так называемые узловые участки.
На данной территории отдельно отмечаются по геоморфологическим признакам (седловинам в рельефе) и по характерным очевидным линиям на космических снимках, субмеридиональные и диагональные линеаментные зоны, которые приурочиваются к зонам растяжения. В принципе все известные горы - криптолакколиты и магматические диапиры приурочиваются к зонам пересечения субмеридиональных и диагональных, реже субширотных зон линеаментов или тектонических нарушений.
К дизъюнктивным узлам на Бештаугорской площади в первую очередь приурочиваются урановые руды, а в пределах речных долин современные и древние травертины, т.е. образования пересыщенных растворов, которые цементируют современные и древние аллювиальные отложения (балка Рогатая на СВ склоне ).
К узлам пересечения концентров СЦТ с радиусом около 5 км и протяженных линеаментных зон приурочиваются, как правило, основные минеральные источники, в том числе и радоновые. Как известно, последние указывают на вероятность их глубинного происхождения, т.е. на связь их с основным магматическим очагом, который, по нашему мнению расположен на глубине около 5 км.
Особо следует отметить, что кроме уранового оруденения, не исключается возможность образования тонкорассеянного золотого оруденения в узловых участках или участках пересечения указанных линеаментных зон, с которыми связана гидротермальная деятельность и переработка магматических пород кислого состава.
Нефтегазоносность Бештаугорской площади оценивается согласно известным критериям нефтегазоносности территории невысоко, вследствие высоких градиентов вертикальных тектонических движений и очевидной дегазации недр в период недавней тектономагматической активизации. Данная площадь может считаться перспективной только по периферической части Бештаугорской СЦТ, где выделяются лотрицательные СЦТ с центростремительными рисунками временной гидросети и минимальными горизонтальными градиентами вертикальных тектонических движений, присутствуют коллектора нижнего мела и мощные покрышки майкопской серии олигоцена-нижнего миоцена.
С негативных позиций, в плане экологии, на данной территории особое внимание заслуживает долина реки Гремучка, где главным источником загрязнения радионуклидами являются отвалы из штолен и шахт, а временные и постоянные водотоки являются путями миграции радионуклидов, локальные расширения поймы, конуса выноса и запруды - участками аккумуляции. Рекомендуется в первую очередь исследовать на предмет загрязнения радионуклидами долину реки Гремучка и оградить участки аккумуляции веществами (глауконитовыми песками) и растениями, способными аккумулировать радионуклиды. Косвенными подтверждениями негативной экологии может послужить статистика онкологических заболеваний в этом районе. Таким образом, проведя соответствующую рекультивацию территории, можно повысить статус Кавминвод до высокого уровня - жемчужины Кавказа.
5.5 Геолого-тектоническая модель вулкана Эльбрус В этой главе изложены представления автора о геолого-тектонической модели вулкана Эльбрус.
В пределах г. Эльбрус по геоморфологическим признакам (уступам и поверхностям выравнивания, минеральным источникам, рисунку гидросети) выделяется сеть радиальных и кольцевых тектонических нарушений. Последние имеют радиусы соответственно от центра к периферии: 1.6; 3.0; 4.2; 6.6; 8.5; 10.2;
11.2 км. Максимальный радиус СЦТ Эльбрус определен как по геоморфологическим признакам и фототону на КФС, так и по кольцевому расположению минеральных источников. Максимальный радиус СЦТ - 11.2 км - соответствует глубине основного магматического очага вулкана Эльбрус, что подтверждается геофизическими данными.
По результатам интерпретации СЦТ меньшего радиуса, расположенных по кольцевым разломам (орбитам), возможно выделение многочисленных очагов второго, третьего и других порядков, расположенных на меньших глубинах, подтверждающих в целом лелочную текстуру вулканогенных толщ Эльбруса.
Кроме того, на основе дешифрирования мелкомасштабных космических снимков Северного Кавказа и Главного Кавказского Хребта особо выделяются две СЦТ:
вулканы Эльбрус и Казбек, которые, в свою очередь, расположены по лорбите СЦТ ещё большего порядка, радиус которой составляет примерно 75 км. Следовательно, общий очаг этих вулканов находится на глубине 75 км, который соответствует астеносферному слою или верхней мантии, что, подтверждается данными гравитационного поля, где выделяется аномалия геопотенциала и область минимальной глубинной плотности (по данным Центра Космических полетов НАСА).
Особо выделяются линеаменты зоны субмеридионального простирания, которые берут своё начало от вулканов Эльбрус и Казбек и, соответственно, ограничивают с запада и с востока известное Транскавказское субмеридиональное поднятие. Они интерпретируются как протяжённые зоны растяжения, являются перспективными на обнаружение залежей углеводородов, а в места пересечения с линеаментами субширотного простирания могут представлять интерес на выявления рудоносности и прогноза очагов землетрясений. Эти зоны сжатия и растяжения согласуются с данными замеров трещиноватости Т.Ю. Тверитинова и др.
(1986,2004гг.) и используются автором при интерпретации СЦТ Северного Кавказа.
По данным дешифрирования космических снимков г.Эльбррус М 1:200 0выделяются единичные ледники с характерной полосчатостью, которая связывается вероятно с пластичностью льда, обусловленной аномальными температурами над возможными новыми очагами вулканической активизации.
Особо следует отметить, что по космическим снимкам М1: 90 000 на западном склоне Эльбруса, в районе ледника Кукуртли, впервые выделены прямолинейные линии явно антропогенного происхождения, в форме прямого угла и радиальных лучей размером до 1км, представляющие вероятно собой следы древнего поселения и его улиц.
Глава 6. Тектономагматические циклы и тектоника Северного и Северо-Западного Кавказа и Предкавказья, их связь с нефтегазоносностью В этой главе изложены представления о тектономагматических циклах различного возраста на территории от главного хребта Большого Кавказа до северовостока Прикаспия, связь вулканоплутонических центров c осадочными бассейнами и нефтегазоносностью.
Территория исследования простирается от Главного хребта северного Кавказа на юге с максимальной высотой 5642 м (г. Эльбрус) до Прикаспийской низменности на северо-востоке с абсолютными отметками минус 26,5 м. На высотах около 3000 м Главного хребта Большого Кавказа обнажаются на дневной поверхности самые древние отложения протерозойского и нижнепалеозойского возраста. Это осадочные, метаморфические и магматические образования, преимущественно кислого состава, которые с разными амплитудами сбросов, реже сбросов и надвигов погружаются в северном и северо-восточном направлении, где они же отмечаются по данным бурения и региональных сейсмических профилей на глубинах от 1 до км.
Сводная литолого-стратиграфическая колонка построена на основании данных геологической съемки в горных районах, по данным бурения и регионального сейсмического профилирования в предгорных и низменных частях территории, где они вскрываются соответственно на глубинах от первых сотен метров до 10 и более километров.
В геологическом разрезе снизу вверх выделяются следующие структурнотектонические этажи:
1. Протерозойский геосинклинальный глубоко метаморфизированный терригенный комплекс пород (кварц-серицитовые сланцы, кварциты, перовскиты, вскрытая мощность которых составляет несколько сотен метров), складчатый фундамент, пронизанный интрузиями гранитов, основных и ультраосновных пород;
2. Палеозойский переходный комплекс, сложенный породами с различной степенью метаморфизма и дислоцированности, толщиной от одного километра (Ставропольский свод) до 20 км в Прикаспийской впадине;
3. Мезокайнозойский собственно платформенный комплекс отложений, практически неметаморфизованный и слабо дислоцированный, толщиной от первых сотен метров до 5 км в рифогенных впадинах.
Для оценки нефтегазоносности территории большое значение имеет анализ геологического разреза на основе выделения тектономагматических циклов различного порядка. Особое значение имеют циклы Бертрана с периодичностью 1 - 200 млн. лет.
По нашим представлениям, циклические и ритмические процессы существенно различаются по характеру колебательных движений и по характеру литологии отложений. Циклы представляют собой законченный процесс, а ритмы постоянно повторяющийся. При изучении характера этих процессов сделан довольно важный вывод: ритмы присутствуют в циклах, а циклы ритмичны. Как известно, ритмы графически изображаются в виде синусоиды, а циклы в форме сейсмограмм или даже кардиограммы человеческого сердца. Таким образом, изучая периодичность различных циклов, возможно, прогнозировать их завершающие стадии, в том числе и разрядку тектонических напряжений, т.е. землетрясений.
(Рис.11).
Рисунок 11: Характер кривых, отражающих циклы и ритмы (А): 1 - ритмы в пределах цикла, 2 - циклы в пределах ритмов большого ранга; и характер геологических разрезов (Б): 1 - ритмиты, - циклиты. Вывод: ритмы в циклах, циклы ритмичны, что позволяет прогнозировать циклы различного ранга, от циклов солнечной активности (11 лет), до Циклов Бертрана (216 млн. лет). Цикл - законченный процесс, ритм - постоянно повторяющийся процесс по определению Ю.А.Соколова и В.Т.Фролова 2000г.) Исследуя различные сейсмограммы, таким образом возможно прогнозирование землетрясений.
В геологической среде ритмические процессы порождают ритмиты (например, флишевые толщи), циклические - циклиты, для которых характерно не только повторение пород ритма, но и проявление вулканитов или следов палеосейсмодислокаций - турбидитов, т.е. следов разрядки тектонических напряжений и вулканоплутонической деятельности. Как правило, циклиты венчаются карбонатными толщами пород, часто рифогенными известняками, которые, как известно, образуются в условиях вулканических островов. На данной территории при анализе геологического разрез выделяются, в основном, циклиты девона, триаса и неогена, первые надежно выделяются в разрезах Главного хребта Большого Кавказа, вторые на северо-востоке Ставрополья, в Кумо-Манычской впадине, где скважинами вскрываются непосредственно вулканоплутонические центры (в настоящее время их известно не менее 20). К этой части территории приурочены многочисленные месторождения преимущественно нефти как в отложениях триаса, так юры, мела и палеогена.
Согласно этой закономерности, по внешнему контуру Прикаспийской впадины имеют развитие рифогенные массивы значительных размеров (большей частью нефтеносные), например, Астраханское АГКМ и Тенгизское месторождение нефти в Казахстане, которые обязаны, вероятно, своему происхождению нижележащим вулканическим центрам, но уже девонского или более древнего возраста.
Важность выделения циклитов связана еще и с тем, что наряду с выделением во времени и пространстве систем вулканоплутонических центров (вулканических дуг), необходимо рассматривать сопряженные с ними глубоководные впадины или осадочные бассейны, с которыми, как известно, связаны месторождения нефти и газа. Наглядным примером могут служить современные и древние вулканические дуги и глубоководные желоба в океанах.
Таким образом, на основе анализа сводной литолого-статиграфической колонки территории Северного и Северо-Западного Кавказа и Предкавказья выделяются циклиты девона, триаса, юры и неогена. Которые связаны с тектономагматической активизацией в районе исследования.
Тектоника и нефтегазоносность С-З Кавказа излагается в работе на основе представлений о тектогенезе, плюм- и рингтектонике и концепции СЦТ. Особое значение придается структурам растяжения, приуроченным к межгорным впадинам и связанных с процессами магматического диапиризма юрского периода, которому особое значение придавал А.И.Летавин (1987г.). В результате анализа геологических карт и интерпретации СЦТ размером более 5км по радиусу, выделяются зоны сжатия и растяжения (по данным А.В. Маринина, Т.Ю.
Тверетиновой и др. 2008г.), геодинамические центры и узловые точки, перспективные для выявления рудоносности и нефтегазоносности.
Глава 7. Неотектоническое и нефтегазогеологическое районирование Северного Кавказа и Предкавказья, линеаменты и структуры центрального типа В этой главе приводится описание мелкомасштабной карты-схемы неотектонического и нефтегазогеологического районирования, структур центрального типа и линеаментов, составленной на основе дешифрирования космических снимков, примерный масштаб которых около 1: 2 500 000, карт горизонтальных градиентов вертикальных тектонических движений земной коры, схемы гидросети такого же масштаба.. На карте-схеме выделены блоки земной коры различного ранга, к центрам и периферическим частям которых приурочиваются СЦТ, выделенные в основном по дуговым элементам ландшафтов, а также по характеру рисунков современной гидросети и поверхностям выравнивания в рельефе (Рис.12,13). На представленной схеме показаны в основном положительные и отрицательные (с нисходящими современными тектоническими движениями) СЦТ больших радиусов (более 50км) и их геодинамические центры, наиболее протяженные линеаменты (более 100км) и дизъюнктивные узлы или зоны субвертикальной деструкции, которые и представляют особый интерес при поисках рудных и нефтегазоносных залежей. При наложении известных карт нефтегазоносности и рудоносности отмечается пространственная приуроченность известных месторождений к дизъюнктивным узлам и геодинамическим центрам СЦТ. Наглядно прослеживается связь ртутной минерализации и нефтегазоносности в Терско-Каспийском прогибе на востоке и Азово-Кубанском прогибе на западе.
Судя по наличию ртутной минерализации в Маныч-Гудиловской впадине, вполне вероятны залежи углеводородов в этом районе в выделенных геодинамических центрах и дизъюнктивных узлах при наличии коллекторов и покрышек.
Шкала скоростей вертикальных движений +12 +10 +8 +6 +4 +2 0 -2 -4 -Рисунок 12: Карта горизонтальных градиентов 1 - положительные структуры центрального типа (СЦТ); современных вертикальных 2- отрицательные структуры центрального типа (СЦТ); 3 - движений земной поверхности водотоки;4 - узловые точки 5 - горизонтальный градиент на территории Предкавказья и вертикальных движений (стрелка показывает направление Схема структур центрального к поднятию деформируемой территории и величину типа и линеаментов, градиента, 1 см стрелки = градиенту в 1 мм/год/км);6 - рудоносность, изолинии скоростей вертикальных движений с сечением нефтегазоносность и 2мм/год;7 - рудоносность, нефтегазоносность и сейсмичность (В.М. Харченко, сейсмичность; 8 - линеаменты.
2011). М: 1:3000 000.
Рисунок 12: Карта горизонтальных градиентов современных вертикальных движений земной поверхности на территории Предкавказья и Схема структур центрального типа и линеаментов, рудоносность, нефтегазоносность и сейсмичность (В.М. Харченко, 2011). М: 1:30000.
На представленной карте-схеме особо выделяется Транскавказское субмеридиональное поднятие, известное еще с времен Н.С. Абиха и И.В. Мушкетова, но значительно уточненное и увязанное с известной схемой сейсмотектонического районирования Ставрополья Е.А. Рогожина и др. (1998) и схемой тектонического районирования части Африкано-Аравийской плиты и Кавказа А.М. Никишина и А.В. Ершова (2004) (рис.13-14).
Рисунок 13:
Космический снимок Северного Кавказа и Предкавказья М 1:2 500 0Рисунок 14:
Схема неотектонического районирования Северного Кавказа и Предкавказья по результатам дешифрирования космических снимков.
I-1 - Центральный блок Большого Кавказа (Эльбрусский) (5600Ц3500); I-2 - Западный блок Большого Кавказа (3000Ц1000); I-3 ЦВосточный блок Большого Кавказа (3500Ц1500); I-1Ц1 - Северная моноклиналь Центрального Кавказа (2500Ц600); I-1Ц2 - Миогеосинклиналь СевероЗападного Кавказа (2000Ц200); I-1Ц3 - Миогеосинклиналь Восточного Кавказа (2500Ц200).
II. Субмеридиональное Транскавказское поднятие; II-1 - Южный блок Транскавказского поднятия (Ставропольский); II-1Ц1 - Кавминводский блок (выступ) (900-600); II-1Ц2 - Ставропольско_Янкульский блок (800-600-400); II-1-3 - Тахта-Кугультинский блок (300-200); II- - Северный блок Транскавказского поднятия (Ергенинский); II-2-1 - блок Южных Ергеней (50220); II-2-2 - блок Центральных Ергеней (50-200); II-2Ц3 - блок Северных Ергеней (50-160).
III. Субширотная система Манычской впадины (рифта); III-1 - блок Западного Маныча (50Ц100);
III-2 - Центральный Маныч-Гудиловский блок (20-50); III-3 - блок Восточного Маныча и устья р.
Кумы (20-10) Б. Неотектонические структуры III-IV порядка.
1.Восточные ступени Ставропольского блока Транскавказского субмеридионального поднятия: II1-4 - Терско-Курская ступень (блок) - (150Ц300); II-1-5 - Курско-Кумская ступень (блок)-(100 - 200); II-1-6 - Кумско-Чограйская ступень (блок) - (50Ц250).
2. Западные ступени Ставропольского блока Транскавказского субмеридионального поднятия: II1-7 - Майкоп-Восточно-Кубанская ступень (блок) - (100Ц600); II-1-8 - Центрально Кубанская ступень (блок) - (80Ц600); II-1-9 - Верхне-Ейско-Западно-Манычская ступень (блок) - (60-120); II1-10 - Нижне-Ейско-Краснодарская ступень (блок) - (20-60); II-1-11 - Краснодарско-ЗападноКубанская ступень (блок) - (20Ц60); II-1-12 ЦАхтырско-Северско-Хадыженская ступень (блок) - (50-200).
3. Восточные ступени Северного Ергенинского блока Транскавказского субмеридионального Поднятия; II-2-4-1 - Зултурганская ступень (блок) - (50Ц200); II-2-5 - Уланэргинская ступень (блок)-(10Ц50); II-2-6 - Аршано-Зельменская ступень (блок) - (10-50).
4. Западные ступени Северного Ергенинского блока Транскавказского субмеридионального Поднятия; II-2-7 - Ремонтненская ступень (блок) - (50-200); II-2-8 - Салъско-Донская ступень (блок)-(100-200); II-2-9 - Цимлянская ступень (блок) - (100-200).
5. Неотектонические депрессии впадины I и II порядка: IV - Прикаспийская впадина (низменность); IV-1- Северо-Каспийский блок; IV-2 - Дагестанский блок IV-2- 1- СевероДагестанский блок; IV-2-2 - Центрально-Дагестанский блок; IV-2-3 - Южно-Дагестанский блок; V - Азово-Кубанская (впадина) депрессия; V-1 - Южно-Краснодарский блок; V-2 - ЦентральноКраснодарский блок; V-3 - Северо-Краснодарский блок;V-4 - Донско-Таганрогский блок.
На составленной схеме СЦТ и линеаментов отмечается закономерная пространственная приуроченность зон нефтенакоплений и рудоносности к дизъюнктивным узлам, которые представляют собой зоны пересечения радиальных и концентрических тектонических нарушений. Эти узловые участки также разделяются по рангу, в одних случаях, при пересечении микро- и мезолинеаментов (протяженностью до 50 км), они связаны с трещиноватостью в земной коре, в других случаях, при пересечении линеаментов высокого ранга (свыше 50 км, иногда сотни и первые тысячи км), связаны с глубинными тектоническими разломами, а участки их пересечения могут представлять вулканоплутонические центры.
Примером является известная Кумо-Манычская зона нефтегазонакопления с многочисленными вулканоплутоническими центрами триасового возраста с породами преимущественно основного состава.
В представленной схеме выделяются узлы пересечения линеаментов субмеридионального и субширотного простираний, протяженности несколько сот километров, которые также имеют особое значение в плане рудоносности и нефтегазоносности. Кроме того, при наложении известной схемы нефтегазоносности Северного Кавказа и Предкавказья (А.И. Летавин, В.Е. Орел, С.М. Чернышев и др.,1987г), на схему неотектонического районирования автора, отмечается симметричные расположения Терско-Каспийской и Азово-Кубанской зон нефтегазонакопления относительно главной оси Транскавказского субмеридионального поднятия.
В местах максимальных горизонтальных градиентов вертикальных тектонических движений, как правило залежи УВ отсутствуют, при средних градиентах отмечаются газовые залежи в верхней части разреза, а в местах минимальных градиентов - нефтяные и газовые залежи в сравнительно древних отложениях. Примером может служить представленная выше Ставропольская СЦТ радиусом не менее 100км, приуроченная к центральной части Ставропольского свода и новейшему Транскавказскому субмеридиональному поднятию.
Что касается приуроченности локальных и региональных очагов землетрясений, то они также закономерно вписываются в узловые участкам и зоны сжатия СЦТ значительных размеров (более10 км).
На предложенной схеме неотектонического районирования особо выделяется субширотный Сальско-Элистинско-Астраханский линеамент, который интерпретируется как современная зона сжатия, которая подтверждается геодезическимими данными и фиксируется на карте горизонтальных градиентов современных вертикальных движений земной коры М 1:2 500 000. Этот линеамент связывается с возможной сейсмотектонической активностью, что подтверждается сейсмическими событиями 1996г.в с.Кормовом, Ростовской области.
Целый ряд линеаментов субмеридионального простирания протяженностью несколько сот километров, по представлению автора, мантийного заложения связаны с современными зонами растяжения (по представлению Е.М. Рогожина и др.1998) и могут представлять особый интерес при поисках залежей нефти и газа.
Одним из наиболее протяженных линеаментов до 1000 км (Волгоград- Махачкала) пересекает Кумо-Манычскую зону субширотных линеаментов, имеет глубинное мантийные заложения, что и подтверждается наличие в этой зоне вулканоплутонических тел основного и ультраосновного состава и распространением преимущественно нефтяных залежей (Светлоярская, Состинская и другие площади в Кумо-Манычской впадине).
К зонам растяжения автором относится и долина р. Калаус субмеридионального простирания, которая приурочивается к центральной части известного Ставропольского поднятия, где выделяется ряд газовых месторождений, в том числе уникальный Кугутский грязевой палеовулкан с одноименным месторождением газа, который находится в одной из зон субвертикальной деструкции. Подобных объектов в пределах Ставропольской СЦТ более десяти.
Представляется довольно подробное описание выделенных блоков различного ранга согласно абсолютным отметкам поверхностей выравнивания, которые были проанализированы по картам горизонтальных градиентов вертикальных движений земной коры и по топографическим картам масштаба 1 : 2 000 000. Сделан вывод, как о вертикальных движениях этих блоков, так и горизонтальных, сдвиговых или вращательных движениях вокруг определенных центров. Впервые выявлен правосторонний сдвиг по долине Манычей, примерно на 100 км.
В плане перспективности структур центрального типа на предмет нефти и газа, автором выделяются в первую очередь геодинамические центры, зоны растяжений и сжатий, дизъюнктивные узлы СЦТ различного ранга, особо выделяются отдельные локальные структуры растяжения типа Сенгилеевской, Тамбуканской и др., малого размера (до 10 км) и больших размеров типа МанычГудиловской, Краснодарская, Цимлянская, и др. (размером около 100 км.). Они диагностируются по характерному центробежно-центростремительному рисунку гидросети и относительно малыми горизонтальными градиентами вертикальных тектонических движений земной коры.
Новейшие СЦТ, выделенные по топокартам и КФС мелкого масштаба радиусами от 170 до 200 км и приуроченные к известным тектоническим структурам: Транскавказскому субмеридиональному поднятию, с юга на север:
Тебердинская, Ставропольская (совпадающая со Ставропольским сводом), Тахта Кугультинская, Маныч-Гудиловская (Волочаевская); Терско-Каспийской впадине:
Бурунно-Грозненская, Восточно-Сухокумская, Восточно-Манычская (Светлоярская, Нефтекумская), Восточно-Предкавказская (Моздокская); зоне сочленения кряжа Карпинского и Прикаспийской впадины: Нурин-Хагская, Чистая Банка-Басынская;
Каспийская впадина: Северо-Каспийская и Астраханско-Харабалинская (совпадающая с Прикаспийской впадиной), Центральнокаспийская и Южнокаспийская СЦТ (совпадающая с одноименными впадинами); с Черноморской и Азово-Кубанской впадиной совпадают: Черноморско-Туапсинская СЦТ, Тимошевско-Краснодарская, Батайская, Тихорецкая, Белореченская, РожнаоМедногорская. Перечисленные СЦТ именуются по ближайшему к геодинамическому центру населенному пункту.
По геолого-геофизическим данным выделяются древние СЦТ на территории Ставропольского края с характерными геодинамическими центрами и узловыми точками, особо приводится геологический разрез Тугулукской СЦТ, интрузивный центр которой подтвержден бурением.
Выводы и рекомендации 1. Ротационная теория тектогенеза, концепция СЦТ и представления о циклах и ритмах, изложенные в предложенной работе, являются ключом к эффективным поискам месторождений полезных ископаемых, (в том числе залежей УВ) и прогнозу землетрясений 2. Концепция СЦТ в изложении автора является основой для практической реализации: теории об очагах нефтегазообразовании Б.А.Соколова, теории А.Н.Дмитриевского о полигенезе УВ и коровых волноводах, процессах дилантасии и компакции в коровых волноводах, концепции нефтегазообразования в процессе глубинного диапиризма (Ф.А. Алексеев (1978), О.С. Кочетков, В.К.Поликарпов и М.Б. Штоколенко (2003, 2006), геосолитонной теории Р.М. Бембеля и др. (2001).
3. СЦТ или кольцевые структуры представляют собой современные, новейшие или древние флюидодинамические системы с характерными концентрическими и радиальными зонами трещин, разломов или даек конической формы, с обязательной центральной симметрией (в форме круга в плане и конуса в объеме). Эти различные по размеру структуры от десятков метров до первых тысяч километров в диаметре, образовались, как в результате импульсной разрядки тектонических напряжений, так и постоянного действия современных нормальных и максимальных касательных напряжений по отношению к нормальным, откуда очевидно равенство радиусов СЦТ и глубин до геолого-геофизических разделов и геодинамических центров. Выявленная закономерность позволяет строить геолого-тектонические модели с возможными залежами УВ на основе интерпретации структур центрального типа в плане и разрезе.
4. При интерпретации нефтегазоносности СЦТ территории Северного Кавказа и Предкавказья наиболее перспективными являются их центральные и периферические части, зоны растяжения субмеридионального направления и поля их интерференций, и особенно узлы пересечений радиальных и кольцевых разломов, что логично увязывается с известными концепциями образования УВ.
Наиболее перспективными являются СЦТ с минимальными горизонтальными градиентами вертикальных тектонических движений.
5. Рассматривая концепцию СЦТ в плане нефтегазообразования, представляется вероятным, что в зонах сжатия на глубинах от 2 до 10км возникают термобарические условия, как для разрядки напряжений, так и генерации УВ, которые после своего образования мигрируют в соседние зоны растяжения и при соответствующих условиях (наличию коллекторов и покрышек) возможно формируют залежей нефти и газа в этих зонах, полей их интерференции и, особенно в узловых точках или зонах субвертикальных деструкций.
6. Нурин-Хагская СЦТ является близким аналогом известных Астраханского АГКМ и Тенгизского месторождения нефти в Казахстане, практически подготовлен паспорт на эту структуру, поэтому рекомендуется бурение поисковых скважин на глубину не менее 4 км, где перспективными на нефть и газ предполагаются рифогенные известняки башкирского яруса среднего карбона. Рекомендуются целенаправленные геофизические исследования в пределах КалмыцкоАстраханского вала, приуроченного к зоне сочленения Кряжа Карпинского и Прикаспийской впадины и выявленных 50 новейших поднятиях (подобных СевероШадженскому на территории Калмыкии).
7. Неоспоримыми результатами представленной работы являются:
а) новый структурно-метрический метод и интерпретация структур центрального типа с выделением геодинамических центров, зон сжатия-растяжения и субвертикальной деструкции;
б) геолого-тектонические модели Нурин-Хагской и Ставропольской СЦТ, построенные на основе концепции СЦТ, первая является близким аналогом Астраханской карбонатной платформы (построенная по геолого-геофизическим данным сотрудниками ГИН РАН г.Москва); вторая - подтверждает построение Ставропольской кольцевой структуры сотрудниками ИФЗ РАН;
в) подтвержденная бурением модель СЦТ на Касаткинской и СевероШаджинской площадях (соответствия радиусов структур и глубин до очагов и геолого-геофизических неоднородностей).
8. В целях ликвидации угрозы катастрофических землетрясений путем снятия тектонических напряжений и параллельного получения высокодебитных притоков нефти и газа, рекомендуется бурение глубоких скважин (от 5 до 10 км) в узловых зонах крупных СЦТ, размером по радиусу более 50 км. Первоочередными объектами должны быть СЦТ в районах Цимлянского, Краснодарского и Черкесского водохранилищ и в окрестностях гг. Ставрополя, Грозного, Махачкалы, Сочи и Краснодара.
9. Практическое значение работы заключается в использовании построенных геолого-тектонических моделей отдельных участков, результатов интерпретации СЦТ с выделенными зонами растяжения и сжатия и дизъюнктивных узлов, унифицированной карты-схемы неотектонического районирования Северного Кавказа и Предкавказья, составленных впервые на базе космической съемки и топогеодезических и геолого-геофизических данных.
Список основных публикаций по теме диссертации 1. Принципы инженерно-геологического картирования лесса и лессовидных пород:
Тезисы докладов ХI конгресса ИНКВА.Т.2. М.,1982.С.72. (Соавторы Гунешян О.Г., Кригер Н.И. и др.).
2. Геолого-тектоническая модель Нурин-Хагской космофотоаномалии на территории Калмыкии / Доклад на 27 Международном геологическом конгрессе.- М.: Наука, Т.8, секция 17-22, 1984, - С.528 (Соавторы: Бембеев В.А., Эльвартынов И.Н.).
3. Циклиты - ключ к познанию истории геологического развития территории Северного Кавказа и Предкавказья в палеозое / Материалы второй Международной конференции. Ч.2.Циклы. Ставрополь: СевКавГТУ, 2000 (Соавтор: Ярошенко А.А.).
4. Новые аспекты геодинамического районирования Северного Кавказа и Предкавказья и некоторые закономерности распространения очагов землетрясений и залежей углеводородов / Материалы V международной конференции Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа, - Москва: МГУ, 2001 (Соавторы: Ярошенко А.А., Антипов М.П.).
5. Магматические и вулканические комплексы Северного Кавказа, Западного, Центрального и Восточного Предкавказья и связанные с ними перспективы нефтегазоносности (тезисы) / Материалы V международной конференции Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа. Москва: МГУ, 2001 (Соавторы: Лялин А.В., Ярошенко А.А.).
6. Геодинамические условия образования структур центрального типа (СЦТ) и связь их с нефтегазоносностью / Материалы VI международной конференции Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа. Москва: МГУ, 2002 (Соавтор: Саитов Р.Ф.).
7. Структуры растяжения, механизм образования, основные признаки выделения, нефтегазоносность / Материалы VII межд.Конф. Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа, Москва ГЕОС, 2004 (Соавторы: Бедина Р.М., Кивва Н.Б., Бембеев А.В.).
8. Неотектоническое районирование Северного Кавказа и Предкавказья. Некоторые особенности развития физико-геологических процессов и распространение нефти и газа / Материалы VII межд.конф. Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа, Москва ГЕОС, 2004 (Соавтор: Ярошенко А.А.).
9. Методология и технология дешифрирования аэрокосмофотоснимков для выявления залежей нефти и газа на закрытых территориях (на примере НуринХагской кольцевой космофотоаномалии в Калмыкии) (статья) / Южно-Российский вестник геологии, географии и глобальной энергии. № 4 (17), Астраханский университет, 2006. С.103-112. (Соавтор Стасенко П.А.).
10. Природа структур центрального типа и закономерности распространения залежей углеводородов, локальных и региональных очагов землетрясений (статья) / Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета. - № (6), 2006, С.48-53.
11. Спиральная циркуляция мантийного, корового вещества, цикличность и глобальная геотектоника (статья) / Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета. - №5 (9), 2006.С.49-51.
12. Вопросы зоны сочленения Кряжа Карпинского и Прикаспийской впадины (статья) / Бюллетень МОИП. №3, 2007.С. (Соавтор Стасенко П.А.).
13. Геолого-тектоническая модель вулкана Эльбрус с позиции нового сейсмоаэрокосмического метода исследования глубинного строения Земли / Материалы международной студенческой конференции Научный потенциал студенчества - Будущее России. Т.1. Ставрополь, 2007. С.67-80. (Соавторы:
Мезенцева Е.В., Прибылова Д.Ю., Драчёв Т.А.).
14. Методология выявления структур центрального типа и классификация их по возрасту /статья/ Вестник СевКавГТУ, 2007. №4(13) С.103-108.(Соавторы Савелова М.А., Зурканаева Р.А.).
15. Новый структурно-метрический метод выявления перспективных структур на нефть и газ (статья) \ Известия ВУЗов, № 3, - Москва, 2007.С.14-19.
16.Тектоника и нефтегазоносность Северо-Западного Кавказа (статья) / Разведка и охрана недр. - Москва, № 2, 2008,С.39-43.(Соавтор Бедина Р.М.).
17. Универсальный механизм образования структур центрального типа их связь с нефтегазоносностью / Известие Вузов, Ростов-на Дону, - 2008г. - №3.- С.100-101.
18. Новые представления о геолого-тектонической модели Ставропольской кольцевой структуры (статья) / Разведка и охрана недр. - Москва, № 7, 2008,С.31-34.
19. Новые данные о Транскавказском субмеридиональном новейшем поднятии и его связь с залежами углеводородов и очагами землетрясений / Исследование Земли из Космоса. - Москва, № 1, 2009,С.56-63.
20. Особенности новейших и современных тектонических движений в пределах Северной части Транскавказского субмеридионального поднятия (статья) / Разведка и охрана недр. - Москва, №3, 2009, С.14-19(Соавторы Сазонов И.Г., Коллеганова Д.А.).
21. Комплексная концепция тектогенеза - основа для объяснения геодинамических условий образования СЦТ (на примере СЦТ Северного Ледовитого океана, Баренцевого и Карского морей) / Материала международного тектонического совещания, МГУ, - Москва, 03-06.02.2009.- С. 266-269.
22. Перспективы нефтегазоносности Баренцевого и Карского морей с позиций новых представлений о природе Урало-Африканского субмеридионального пояса прогибов / Материала международного тектонического совещания, МГУ, - Москва, 03-06.02.- 2009.- С.269-273.
23. Структуры центрального типа и критерии их нефтегазоносности на примере Северного Кавказа и Предкавказья / Газовая промышленность, М., 2010, №9.- С.2123 (Соавтор Куксов С.В.).
24. Пути к более эффективным поискам месторождений полезных ископаемых и прогнозу землетрясений \ Разведка и охрана недр. - Москва, №, 2012, (в печати).
Отчеты и проекты 1. Обобщение геологических и аэрокосмофотометрических материалов территории Калмыцкой АИР с целью прогноза нефтегазоносных структур (отчёт)// Отчёт, трест Калмнефтегазоразведка, фонды: ЦГФ г. Москва, ТГФ г. Саратов, г. Элиста. - 1983. - 245с.
2. Ведение аэрокосмического мониторинга за участками экологической напряженности и сейсмотектонической активизации Северного Кавказа и Предкавказья / Проект, фонды Г - Природа, - г. Москва. - 1992г.
В научных трудах и отраслевых совещаниях 1. Кольцевые структуры и линеаменты территории Калмыкии, их классификация / Совещание по итогам первого этапа изучения природных ресурсов Калмыкии // Комплексное изучение природных ресурсов Калмыкии. Сб. статей. - г. Элиста, 1982.
2. Харченко В.М., Лялин А.В., Ярошенко А.А. Основные этапы геологического развития протерозойского и палеозойского складчатых комплексов Северного Кавказа и Предкавказья на примере Центрального и Восточного Ставрополья (статья) / Труды СевКавГТУ. Серия Нефть и газ. Вып.4. - Ставрополь, СевКавГТУ, 2001.
3. Модель геолого-тектонического развития домезозойских складчатых комплексов Северного Кавказа и Предкавказья (протерозой-палеозой) на примере Центрального и Восточного Ставрополья (статья) / Книга Научные школы и научные направления СевКавГТУ. - Ставрополь, 2001 (Соавторы: Лялин А.В, Ярошенко А.А.).
4. Тектономагматические циклы Северного Кавказа и Предкавказья, их связь с нефтегазоносностью / Материалы международной студенческой конференции Научный потенциал студенчества - Будущее России. Т.1. Ставрополь, 20(Соавторы: Савёлова М.А., Бедина Р.М.).
Монографии 1. Карта ландшафтно-геоэкологических условий территории Республики Калмыкия.
М 1:500 000, Новочеркасск, 1996 г. (Соавторы: Кузьменко С.В., Щепицын М.М.).
2. Карта медико-географического районирования территории Республики Калмыкия. М 1:500 000, Новочеркасск, 1996 г. (Соавторы: Веселева С.В.).
3. Карта мелиоративного районирования территории Республики Калмыкия. М 1:500 000, Новочеркасск, 1996г. (Соавторы: Александров В.А., Щепицын М.М.).
4. Харченко В.М. Инженерно-геологическое районирование территории Калмыкии:
монография. - Изд-во КГУ, г. Элиста 2012г. 210с. (Соавторы: Дорджиев А.Г., Сангаджиев М.С., Дорджиев А.Л.).
5. Харченко В.М. Структуры центрального типа, их связь с месторождениями полезных ископаемых (на примере объектов Предкавказья и сопредельных территорий): монография.- Ставрополь: СевКавГТУ, 2012. - 103с.