Курсовая работа (т): Геолого-экологическая основа эффективного освоения минерально-сырьевых ресурсов Западно-Арктического шельфа России

Геолого-экологическая основа эффективного освоения минерально-сырьевых ресурсов Западно-Арктического шельфа России

Введение

Шельф Баренцева и Карского морей в ближайшей перспективе станет одним из базовых источников углеводородного сырья Российской Федерации. Освоение нефтяных и газовых месторождений неизбежно вызовет увеличение техногенной нагрузки на морскую среду и потребует проведения серьезных природоохранных мероприятий. Арктические моря относятся к наиболее ранимым природным объектам, состояние которых определяет не только экологию всего северного прилегающего к морям сегмента суши, но и влияет на глобальные природно-климатические изменения. Однако до последнего времени отсутствовала единая научная и информационная основа ресурсной и природоохранной деятельности на шельфе.

Коллективом специалистов в области морской геологии и экологии (Морской арктической геологоразведочной экспедиции, Всероссийского научно-исследовательского института геологии и минеральных ресурсов Мирового океана, Мурманского морского биологического института КНЦ РАН, Севморгео, и ряда других организаций) разработана технология геолого-экологического картирования морских акваторий. Впервые для континентального шельфа России был реализован системный подход к изучению состояния природной среды, геологического строения и закономерностей размещения полезных ископаемых. Обобщена и глубоко проанализирована с использованием геоинформационных методов геологическая, геофизическая и экологическая информация, полученная в ходе многолетних научно-исследовательских работ на Баренцево-Карском шельфе [3].

Проблема создания многофункциональной геолого-экологической основы всех форм природопользования, обеспечивающей эффективное и экологически безопасное освоение минерально-сырьевых и биологических ресурсов Западно-Арктического шельфа России, была решена с помощью разработки концептуальных научных принципов и программно-методического обеспечения, создания и внедрения современных технологий геолого-экологического картографирования континентального шельфа; выбора оптимального комплекса методов, разработки и внедрения технических средств изучения донных биологических сообществ, осадочных комплексов платформенного чехла, новейших отложений, современного и погребенного рельефа; внедрения компьютерных технологий составления карт и разработки принципов организации Геоинформационной системы (ГИС), интегрирующей комплекты цифровых карт и базы первичных данных.

Фактической основой для работы послужили геологические материалы и эколого-геохимические данные, полученные за 30-летнюю историю исследований Баренцево-Карского шельфа и прилегающих территорий Северо-Западного региона России. В работе были использованы материалы геологических и эколого-геохимических съемок на шельфе, материке и островах. Привлекались также все доступные данные морских геофизических исследований (сейсморазведочных, гравиметрических и магнитометрических работ), глубокого поисково-разведочного и инженерно-геологического бурения, а также опубликованные ранее геологические, экологические, тектонические, литолого-фациальные и палеогеографические карты. Главным конечным результатом явилось создание листов Государственной геологической карты России масштаба 1:1000000 (Госгеолкарты 1000), охватывающих акваторию Баренцева и Карского морей и прилегающих районов суши. Это уникальный по своему содержанию комплект материалов, который всесторонне и комплексно освещает геологическое строение стратегически важного региона, включает исчерпывающие сведения о месторождениях, проявлениях полезных ископаемых и прогнозных ресурсах углеводородов, дает оценку состояния окружающей среды обширной (более 1,5 млн. кв. км) площади Баренцево-Карского шельфа.

В этом комплекте отражены структурные и геодинамические взаимосвязи главных тектонических элементов - Восточно-Европейской платформы, Баренцевской, Карской и Тимано-Печорской плит, Пайхойско-Новоземельской складчатой системы и Южно-Карского блока Западно-Сибирской плиты, раскрыты перспективы нефтегазоносности и закономерности размещения твердых полезных ископаемых, создана основа для проведения мониторинга природной среды.

1. Сущность концептуального подхода к созданию Госгеолкарты России

Сущность концептуального подхода к созданию Госгеолкарты России масштаба 1:1000000 на континентальный шельф сводится к следующему:

) Госгеолокарта 1000 может создаваться не только на материалах ГСШ, но и на материалах всех ранее выполненных исследований; для решения конкретных актуальных задач возможно изучение площади листов в рамках проектов по составлению и подготовке их к изданию;

) Допускается различная степень отображения геологического строения дна акваторий в пределах одного номенклатурного листа Госгеолкарты 1000;

) Главным критерием пригодности материалов листа к изданию является полнота и объективность интерпретации всех доступных данных, выполненной на современном научном и техническом уровне, и обоснованность оценки перспектив на углеводороды;

) Широкое использование компьютерных технологий на всех стадиях картосоставительского процесса: от создания банков первичных данных до построения оригинал-макетов карт и создания их цифровых моделей, обеспечивающих поэтапное выделение и обработку тематических слоев геологической информации.

Положения нового концептуального подхода были реализованы в Инструкции по составлению и подготовке к изданию листов Государственной геологической карты Российской Федерации масштаба 1:1000000 (третьего поколения), издательствоо ВСЕГЕИ, СПб, 2003. Важнейшими отличиями Госгеолкарты 1000/3 от Госгеолкарты 1000 (новая серия) являются:

) расширение количества обязательных карт;

) повышение внимания к эколого-геологическим проблемам и геолого-экономической оценке территории;

) отображение на картах современных данных о строении дна акваторий внутренних морей и континентального шельфа;

) подготовка опережающей базы картографируемых подразделений (серийных легенд); опережающая подготовка геофизической, геохимической и дистанционной основ;

) переход на компьютерные технологии составления и издания комплектов карт, существенно расширяющие информационную емкость комплектов и открывающие новые возможности для пользователей;

) переход на полистную разграфку и точную цифровую топографическую основу, что расширяет возможности оперативного использования специализированной геофизической, геохимической и дистанционной информации, а также информации по другим природопользовательским аспектам как на этапе составления карт комплекта, так и при решении последующих интерпретационных и пользовательских задач;

) возможность перманентной актуализации всех материалов также составляет важный новый аспект третьего поколения Госгеолкарты 1000/3.

Третье поколение Госгеолкарты 1000 было задумано как составной элемент геолого-картографической информационной аналитической системы недропользования «Региональная геология и металлогения России». Кроме взаимосогласованных полистных комплектов карт геологического содержания, в ее состав входят компьютерные базы данных.

2. Принципы и методика построения карт на шельфе

Особенности геолого-экологического картирования шельфа обусловлены:

) неравномерной и в целом меньшей по сравнению с сушей геолого-геофизической изученностью;

) доминирующей ролью геофизической информации;

) принадлежностью к закрытым, в основном платформенным областям с многоярусным строением;

) разворотом картосоставительских работ по существу в первом поколении, но с применением всех современных достижений компьютерной технологии.

.1 Геофизическая основа

Геофизическая основа интегрирует данные гравиметрических и магнитометрических исследований, которые были обработаны и проанализированы на современном технологическом уровне и представлены в цифровой форме. На базе построенных карт и трансформаций выполнено районирование территории по особенностям аномального магнитного и гравитационного поля. С привлечением сейсмических материалов и двумерного моделирования построены глубинные геолого-геофизические разрезы, отображающие строение земной коры и осадочного чехла по сечениям, которые в наибольшей мере характеризуют основные структуры региона.

.2 Геологическая карта дочетвертичных образований

Геологическая карта дочетвертичных образований на шельфе построена методом прослеживания границ выхода на поверхность предчетвертичного денудационного среза сейсмостратиграфических единиц, обладающих специфическим отражением в волновом поле. Их вещественная характеристика и возрастная привязка основаны на материалах параметрического и поискового бурения, а также данных по прилегающим островам. Детальность расчленения разреза определялась структурно-формационными различиями, а также качеством сейсмической записи на доступных материалах. Сейсмостратиграфическая схема исследуемого района основывается на прослеживании поверхностей сейсмических несогласий по сети региональных профилей МОВ ОГТ. Для анализа мезозойской части разреза использовались также данные сейсмоакустических исследований. Геологическая карта дочетвертичных образований сопровождается структурными картами и разрезами, схемами тектонического и структурно-формационного районирования, легендой и схемой корреляции картографируемых подразделений, дающими объемную характеристику геологического пространства.

В пределах акваторий на геологической карте отображены следующие элементы:

) поля распространения стратифицированных осадочных, осадочно-вулканогенных образований, расчлененных по возрасту и составу на системы, отделы и ярусы;

) разрывные нарушения с разделением по рангам, морфологии и достоверности; изогипсы основных опорных отражающих горизонтов;

) поля распространения интрузивных пород в прибрежных зонах, где они залегают непосредственно под четвертичными отложениями.

По детальности построенные карты шельфа вполне сопоставимы с картами платформенных районов суши.

Все показанные на карте, разрезе и схеме корреляции геологические подразделения всесторонне охарактеризованы в тексте «Объяснительной записки».

2.3 Карта четвертичных отложений

Карта четвертичных отложений составляется по литолого-стратиграфо-генетическому принципу на основе результатов сейсмоакустического профилирования, эхолотирования, донного опробования и бурения, с широким использованием приемов корреляции и аналогии со сходными по истории развития в кайнозое участками суши.

Детальность расчленения зависит от мощности отложений и сейсмогеологических условий. Четвертичные образования расчленяются на 3-4 подразделения (например, ранне-среднечетвертичные, средне-верхнечетвертичные и современные звенья), при этом отображаются особым крапом поля развития погребенных звеньев. Важным элементом карты является показ мощности четвертичных отложений в изопахитах.

Методика сейсмостратиграфического анализа материалов сейсмоакустического профилирования была разработана в МАГЭ и АМИГЭ. При этом в составе четвертичного чехла Кольского шельфа было выделено три сейсмоакустических комплекса, отождествленных с крупными трансгрессивными циклами (ранний, средний и поздний неоплейстоцен, голоцен). В южной части Баренцева (Печорского) моря, где мощность и стратиграфическая полнота разреза молодого осадочного чехла оказались существенно выше, в его составе были установлены пять комплексов (нижне-и верхнеплиоценовый, нижне-, средне- и верхне-неоплейстоценовый, голоценовый). Проведенное АМИГЭ инженерно-геологическое бурение подтвердило принципиальную обоснованность предложенных схем.

.4 Карта современных отложений

Карта современных отложений (литологическая карта поверхности дна) составляется на батиметрической основе по литолого-генетическому принципу по результатам донного опробования и лабораторных литолого-геохимических исследований. На карте показываются: цветом - поля развития гранулометрических типов отложений поверхности морского дна; крапом - вещественно-генетические типы отложений (терригенные, биогенные, хемогенные, вулканогенные и полигенные) и реликтовые терригенные образования (эдафогенные и палимпсестовые).

3. Геологические результаты, их новизна и практическое значение

Обработанные с использованием информационных технологий основополагающие сведения по геологическому строению, полезным ископаемым и экологической обстановке Баренцево-Карского шельфа, интегрированные в комплектах листов Государственной геологической карты, являются основой для анализа состояния минерально-сырьевой базы региона, прогноза прироста запасов и экологически безопасного освоения ресурсов.

.1 Региональные особенности геологического строения

В результате работы по геолого-экологической съемке шельфа и созданию комплектов Госгеолкарты 1000 на основе комплексной интерпретации полученных геологических, экологических и геофизических данных и анализа научно-исследовательских материалов впервые были составлены среднемасштабные карты и схемы, значительно уточнившие геодинамические взаимосвязи главных тектонических элементов, структуру поверхностей несогласий и мощность осадочного чехла Баренцево-Карского шельфа.

Тематические карты отдельных комплектов в основном сопоставимы концептуально и корректно, с картографических позиций, увязаны между собой по рамкам листов. Это позволяет, используя преимущества ГИС-технологий, относительно легко сложить «мозаику» из отдельных тематических карт, дающую целостное представление о том или ином аспекте геологического пространства всего региона. Такое представление, в первую очередь, формируется при взгляде на макет, составленный из отдельных листов Геологической карты (рис. 1). Безусловно, главная в комплекте «Геологическая карта дочетвертичных образований» наиболее полно отображает региональные черты геологического строения.

Рис. 1. Геологическая карта дочетвертичных образований

Из цифровых макетов отдельных комплектов также создана схема тектонического районирования с корректным топологическим соотношением структур разного ранга. В качестве объектов высшего ранга (региональные структуры) на ней показаны платформы (плиты) и складчатые системы. В пределах шельфовых и материковых плит (цветом) выделены надпорядковые структуры: синеклизы, моноклизы, структурные области, краевые прогибы. К структурам первого порядка отнесены моноклинали, прогибы, мегавалы, региональные ступени. Самый низший ранг - структуры второго порядка - включает ступени, котловины, валы, поднятия, седловины. Такая унифицированная тектоническая схема для региона создана впервые. Эта схема, как в полистном исполнении, так и в сводном виде, явилась основой нефтегазогеологического районирования для уточненной «Схемы прогноза нефтегазоносности»

3.2 Общее структурно-тектоническое районирование региона

Российский сектор шельфа Баренцева моря и Карский шельф с прилегающими районами суши в тектоническом отношении включают часть Восточно-Европейской платформы, а также фрагменты Баренцевской (или Свальбардской), Карской, Тимано-Печорской и Западно-Сибирской плит, которые разделены Пайхойско-Новоземельским складчатым поясом. Новизна составленных карт, в данном аспекте, состоит в выявлении и обосновании структурных и геодинамических взаимосвязей тектонических элементов шельфа и его материкового и островного обрамления.

Особенности тектонических и геодинамических процессов преобразования литосферы, которые запечатлены в современной структуре земной коры, реконструированы на тектонических картах и обоснованы в тексте «Объяснительной записки».