Научное направление:
«Школа фундаментальных и прикладных газогеохимических исследований на море и суше»
Шифры научных специальностей, в рамках которых разрабатывалось данное научное направление:
Краткая аннотация научного направления:
Под руководством А.И. Обжирова с 1968 года и по настоящее время (2020) на Дальнем Востоке сформирована школа фундаментальных и прикладных газогеохимических исследований, которая активно занимается изучением газогеохимических полей в литосфере, гидросфере и приземной части атмосферы. Фундаментальность исследований состоит в изучении закономерностей распределения, взаимодействия природных газов в этих средах. Прикладное (практическое) значение заключается в использовании природных газов в качестве индикаторов для поиска и прогноза нефегазовых месторождений, картировании зон разломов и прогнозе их сейсмо-тектонической активизации и, как следствие, землетрясений и цунами, в обнаружении источников поступления газа (метана) в атмосферу и участие их в процессах глобального изменения (потепления) климата, в поиске нетрадиционных источников углеводородов, в использовании их как индикаторов загрязнения окружающей среды.
Газогеохимический метод основан на изучение газовых компонентов - метана, его гомологов (С2-С4), углекислого газа, водорода, гелия, кислорода, азота и ртути в воде и донных осадках морей, в подпочвенных газах суши, в породах и углях угольных бассейнов. Для изучения газа были разработаны дегазационные установки по извлечению газа из воды и донных осадках, создана вакуумная дробилка по извлечению газа из углей и пород. Анализ газа осуществлялось на газовых хроматографах, определялись СН4, С2Н6-С4Н10,
СО2, Н2, Не. О2, N2. По составу газовых компонентов, их количеству определялись источник газов. Метана и его гомологи характеризовали наличие в недрах залежей углеводородов, а в верхних слоях донных осадках наличие газогидратов. Аномальное содержание СО2 было связано с активной вулканической деятельностью. Аномальные Н2, Не указывают на поток газа из глубоких горизонтов, мантии по зонам разломов. Газы пронизывают всю Землю и воду и участвует в геологических и океанологических процессах. Они меняют физико-химическую среду – восстановительную (СН4, С2-С4, Н2) и окислительную (СО2), что влияет на геохимический «барьер» и образование аутигенных минералов и выпадение в зонах разломов, путей миграции гидротермальных растворов, накопление рудных элементов, в том числе золота и др. Изучение газа из углей и пород, благодаря использованию вакуумной дробилки, дало возможность определить газоносность угольного бассейна и прогнозировать выбросы угля и газа в горных выработках шахт и возможные взрывы.
Газогеохимические поля являются важнейшими характеристиками геоструктур переходной зоны континент – океан наряду с данными геофизических, стратиграфических, минералогических, магматических, литохимических и других исследований. Актуальность исследования газогеохимических полей углеводородных газов, гелия, водорода, углекислого газа, азота, кислорода, радона и других связана с возможностью их использования как индикаторов явлений и процессов в геологии, океанологии и геоэкологии. Область влияния субмаринных газопроявлений охватывает верхнюю часть литосферы, гидросферу и нижнюю часть атмосферы. При этом, участки подводной дегазации в совокупности занимают более 10 % площади Мирового океана, но в настоящее время являются недостаточно исследованными. Учитывая, что ареалы рассеяния природных газов от их литосферных источников могут распространяться на сотни километров, проникая в толщу вод и атмосферу [Обжиров и др. Мониторинг метана..., 2002], это явление приобретает глобальные масштабы. Актуальность исследования обусловлена прикладными поисковыми и геоэкологическими вопросами: изучением альтернативных источников углеводородов (газогидратов, угольного метана, грязевулканического и геотермального газа и др.), природных выбросов парниковых, взрывоопасных и токсичных газов (CH4, CO2, CO, Н2 и др.), картированием газонасыщенных осадков, что важно для проектирования инженерных сооружений, поисках минеральных ресурсов и очагов жизни в морях и океанах. Изучение потоков природных газов способствует решению проблемы происхождения углеводородных полезных ископаемых, которая все теснее становится связанной с вопросами нефтегазоносности кристаллических пород, и глубинного флюида
Газогеохимический метод основан на изучение газовых компонентов - метана, его гомологов (С2-С4), углекислого газа, водорода, гелия, кислорода, азота и ртути в воде и донных осадках морей, в подпочвенных газах суши, в породах и углях угольных бассейнов. Для изучения газа были разработаны дегазационные установки по извлечению газа из воды и донных осадках, создана вакуумная дробилка по извлечению газа из углей и пород. Анализ газа осуществлялось на газовых хроматографах, определялись СН4, С2Н6-С4Н10,
СО2, Н2, Не. О2, N2. По составу газовых компонентов, их количеству определялись источник газов. Метана и его гомологи характеризовали наличие в недрах залежей углеводородов, а в верхних слоях донных осадках наличие газогидратов. Аномальное содержание СО2 было связано с активной вулканической деятельностью. Аномальные Н2, Не указывают на поток газа из глубоких горизонтов, мантии по зонам разломов. Газы пронизывают всю Землю и воду и участвует в геологических и океанологических процессах. Они меняют физико-химическую среду – восстановительную (СН4, С2-С4, Н2) и окислительную (СО2), что влияет на геохимический «барьер» и образование аутигенных минералов и выпадение в зонах разломов, путей миграции гидротермальных растворов, накопление рудных элементов, в том числе золота и др. Изучение газа из углей и пород, благодаря использованию вакуумной дробилки, дало возможность определить газоносность угольного бассейна и прогнозировать выбросы угля и газа в горных выработках шахт и возможные взрывы.
Газогеохимические поля являются важнейшими характеристиками геоструктур переходной зоны континент – океан наряду с данными геофизических, стратиграфических, минералогических, магматических, литохимических и других исследований. Актуальность исследования газогеохимических полей углеводородных газов, гелия, водорода, углекислого газа, азота, кислорода, радона и других связана с возможностью их использования как индикаторов явлений и процессов в геологии, океанологии и геоэкологии. Область влияния субмаринных газопроявлений охватывает верхнюю часть литосферы, гидросферу и нижнюю часть атмосферы. При этом, участки подводной дегазации в совокупности занимают более 10 % площади Мирового океана, но в настоящее время являются недостаточно исследованными. Учитывая, что ареалы рассеяния природных газов от их литосферных источников могут распространяться на сотни километров, проникая в толщу вод и атмосферу [Обжиров и др. Мониторинг метана..., 2002], это явление приобретает глобальные масштабы. Актуальность исследования обусловлена прикладными поисковыми и геоэкологическими вопросами: изучением альтернативных источников углеводородов (газогидратов, угольного метана, грязевулканического и геотермального газа и др.), природных выбросов парниковых, взрывоопасных и токсичных газов (CH4, CO2, CO, Н2 и др.), картированием газонасыщенных осадков, что важно для проектирования инженерных сооружений, поисках минеральных ресурсов и очагов жизни в морях и океанах. Изучение потоков природных газов способствует решению проблемы происхождения углеводородных полезных ископаемых, которая все теснее становится связанной с вопросами нефтегазоносности кристаллических пород, и глубинного флюида
Аннотации трех наиболее значимых публикаций:
1. Обжиров А.И. Увеличение газовой составляющей при сейсмо-тектонической активизации и участие газа в возникновении землетрясений (Охотское море) // Тихоокеанская геология, Том 32, № 2, 2013. С.86-89
На восточном Сахалинском шельфе и склоне Охотского моря проведены исследования потоков пузырей метана из донных отложений в воду и частично из воды в атмосферу. Обнаружено более 500 выходов пузырей метана и взаимосвязанно с ними в верхних слоях донных осадков открыто 15 площадей газогидратов. В процессе изучения выяснилось, что с 1988 по 2011 гг. обнаружено увеличение количества потоков метана. При этом концентрации метана в воде и донных осадках возрастают в 1000–10000 раз относительно фона. Это связано с сейсмо-тектонической активизацией западной части Тихоокеанского региона, что привело и продолжает приводить к увеличению количества разломов, по которым к поверхности мигрирует газо-флюдный поток из недр. С одной стороны, этот газ способствует формированию газогидратов в верхних слоях донных осадков, с другой – газ расширяет трещины, что приводит к резкому скольжению блоков коры, способствуя возникновению землетрясений. Это подтверждается серией землетрясений в этом регионе – Нефтегорское (1995), Углегорское (2001), Хоккайдское (2003), Невельское (2007), Фукусимское (2011).
2. Обжиров А.И. Способ прогноза залежей углеводородов. Патент: RU 2359290 C1 Россия, 2009.
Изобретение относится к области газогеохимических поисков нефтегазовых месторождений и может быть использовано при поисковых работах на нефть и газ. Сущность: последовательно отбирают пробы подпочвенных газов из шпуров на двух горизонтах: верхнем (0,3-0,4 м) и нижнем (0,8-1,0 м), предварительно герметизируя каждый интервал от атмосферы. Проводят газогеохимический анализ на содержание метана и тяжелых углеводородов. При превышении концентраций газов их фоновых значений не менее чем в 2 раза и увеличении концентраций на нижнем горизонте относительно верхнего не менее чем в 1,5 раза делают вывод о положительном прогнозе залежи углеводородов. Технический результат: повышение эффективности прогноза. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
3. Obzhirov A.N1, Shakirov R.N1, Salyuk A.N1, Salomatin A.N1, Suess E.N2, Biebow N.3; N1-POI, Russia, Vladivostok, N2- IFM-GEOMAR, Kiel Germany, N3- Tethys Geoconsulting GmbH, Kiel
Relations Between Methane Venting, Geological Structure and Seismo-Tectonics in the Okhotsk Sea // Geo-Marine Letters. Volume 24, N 3, 2004. P.135-139.
Acknowledgments. We would like to thank the participants and organizers of the scientific expeditions within the scope of the KOMEX project (1998–2002). In particular, we would like to thank Captain V. Nikiforov and the crew of the RV Akademik M.A. Lavrentyev. This work was funded by the German Federal Ministry of Science and Education (BMBF), grant no. 03G0568. This is SFB 574 contribution number 55.
На восточном Сахалинском шельфе и склоне Охотского моря проведены исследования потоков пузырей метана из донных отложений в воду и частично из воды в атмосферу. Обнаружено более 500 выходов пузырей метана и взаимосвязанно с ними в верхних слоях донных осадков открыто 15 площадей газогидратов. В процессе изучения выяснилось, что с 1988 по 2011 гг. обнаружено увеличение количества потоков метана. При этом концентрации метана в воде и донных осадках возрастают в 1000–10000 раз относительно фона. Это связано с сейсмо-тектонической активизацией западной части Тихоокеанского региона, что привело и продолжает приводить к увеличению количества разломов, по которым к поверхности мигрирует газо-флюдный поток из недр. С одной стороны, этот газ способствует формированию газогидратов в верхних слоях донных осадков, с другой – газ расширяет трещины, что приводит к резкому скольжению блоков коры, способствуя возникновению землетрясений. Это подтверждается серией землетрясений в этом регионе – Нефтегорское (1995), Углегорское (2001), Хоккайдское (2003), Невельское (2007), Фукусимское (2011).
2. Обжиров А.И. Способ прогноза залежей углеводородов. Патент: RU 2359290 C1 Россия, 2009.
Изобретение относится к области газогеохимических поисков нефтегазовых месторождений и может быть использовано при поисковых работах на нефть и газ. Сущность: последовательно отбирают пробы подпочвенных газов из шпуров на двух горизонтах: верхнем (0,3-0,4 м) и нижнем (0,8-1,0 м), предварительно герметизируя каждый интервал от атмосферы. Проводят газогеохимический анализ на содержание метана и тяжелых углеводородов. При превышении концентраций газов их фоновых значений не менее чем в 2 раза и увеличении концентраций на нижнем горизонте относительно верхнего не менее чем в 1,5 раза делают вывод о положительном прогнозе залежи углеводородов. Технический результат: повышение эффективности прогноза. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
3. Obzhirov A.N1, Shakirov R.N1, Salyuk A.N1, Salomatin A.N1, Suess E.N2, Biebow N.3; N1-POI, Russia, Vladivostok, N2- IFM-GEOMAR, Kiel Germany, N3- Tethys Geoconsulting GmbH, Kiel
Relations Between Methane Venting, Geological Structure and Seismo-Tectonics in the Okhotsk Sea // Geo-Marine Letters. Volume 24, N 3, 2004. P.135-139.
Acknowledgments. We would like to thank the participants and organizers of the scientific expeditions within the scope of the KOMEX project (1998–2002). In particular, we would like to thank Captain V. Nikiforov and the crew of the RV Akademik M.A. Lavrentyev. This work was funded by the German Federal Ministry of Science and Education (BMBF), grant no. 03G0568. This is SFB 574 contribution number 55.