Перспективы Воронежской антеклизы на обнаружение природного водорода
Аннотация
Введение: В работе рассматриваются актуальные вопросы перспективности Воронежской антеклизы на предмет выявления залежей природного водорода. Приводится краткий обзор истории изучения и проблем фундаментального и прикладного характера, связанных с проявлениями «золотого» водорода, а также его роли как идеального энергоносителя. Приведены общие сведения о строение Воронежской антеклизы (ВА), которая представляет собой крупнейший сегмент Восточно-Европейской платформы и одновременно структуру с очень важными перспективами на водород. Для подобных структур на основе мирового опыта в соответствующих разделах приведен комплексный анализ минерагенических факторов контроля и локализации природного водорода. Факторы локализации природного водорода: Важнейшим фактором является поверхность докембрийского фундамента, изученная по геофизическим данным, бурению и эксплуатируемым карьерам. Поверхность представляет собой гигантский свод, пологий в центральной части и с заглублением к периферии и подчеркивается наличием кор выветривания различной степени сохранности. Свод окружен системой впадин и авлакогенов, что в целом благоприятно для формирования газовых эманаций. Присутствие ультраосновных и основных пород, распространенных на разных структурных и возрастных уровнях, является дополнительным вещественным фактором локализации природного водорода. Роль ультраосновных и основных пород двояка. Во-первых, они представляют собой продукты мантийного происхождения, и их транспортировка к поверхности облегчает дегазацию. Во-вторых, они слагают покровы и субпластовые тела, которые могут надежно закрывать пути транспортировки газов. С этой точки зрения наиболее перспективны тела трапповой формации новогольского комплекса и базальтовые покровы верхнего девона. Литологический фактор особенно выражен для фанерозойского чехла, в котором повсеместно распространены благоприятные для консервации природного водорода породы – глины, известняки и доломиты, а так же эвапориты. Природные газотранспортные системы: Выделяются четыре порядка таких разновозрастных систем. К первому порядку относится Лосевская зона сшивания палеоконтинентов Сарматия и Волго-Уралия, сформировавшаяся за счет закрытия палеопротерозойского океана (именно над ней отмечается максимальное количество циркумментов). Ко второму порядку отнесены Тим-Ястребовская и Белгород-Михайловская палеопротерозойские рифтовые структуры, в пределах которых фиксируются залежи железистых кварцитов. Системы первого и второго порядков «работали» длительное время в интервале 2.5–2.0 млрд лет. Системы третьего порядка (впадины и авлакогены, окружающие ВКМ) заложились в верхнем протерозое, а их активность продолжилась до верхнего палеозоя. К четвертому порядку отнесены структуры, заложившиеся в верхнем девоне. Особая роль как газотранспортной системы отводится поверхности раздела докембрия и фанерозойского чехла. Структурные ловушки и зоны дренирования: Поверхность несогласия докембрия и фанерозоя является транспортной системой и основной мегаловушкой, но «дырявой» из-за множества циркумментов, через которые значительная часть водорода теряется. В этом плане наиболее перспективными являются сопряженные с впадинами положительные структуры второго и третьего порядков, осложняющие периферию свода антеклизы. Кроме того, первоочередной интерес представляют подошвенные части тел новогольского комплекса и покровов девонских долеритов и базальтоидов. Циркумменты, их морфологические особенности и сопровождающие явления: Приводится общая характеристика поверхностных кольцевых и овальных просадочных структур, их возможная генетическая природа и роль в дегазации водорода. К явлениям, сопровождающим циркумменты, относятся: «отбеливание» черноземов, опустынивание и повышение концентраций благородных металлов, прежде всего элементов платиновой группы (ЭПГ). Заключение: Анализ минерагенических факторов, контролирующих транспортировку и накопление природного водорода в пределах ВА, в целом показывает весьма высокие перспективы рассмотренной структуры.
Скачивания
Литература
2. Larin N. V., Larin V. N., Gorbatikov A.V. Kol'tsevye struktury, obuslovlennye glubinnymi potokami vodoroda [Ring structures caused by deep hydrogen flows]. Degazatsiya Zemli: geotektonika, geodinamika, geoflyuidy; neft' i gaz; uglevodorody i zhizn'. Mater. Vseros. konf. s mezhdunar. uchastiem, posvyashchen. Stoletiyu so dnya rozhd. akad. P.N. Kropotkina [Degassing of the Earth: geotectonics, geodynamics, geofluids; oil and gas; hydrocarbons and life. Mater. All-Russian conf. with internat. participation, dedicated. The centenary of the birth. akad. P.N. Kropotkin]. Moscow, GEOS publ., 2010, pp. 284–287. (In Russ.)
3. Serumkin V. A. Glubinnaya degazatsiya Zemli i global'nye katastrofy [Deep degassing of the Earth and global catastrophes]. Moscow, Publishing house of LLC Geoinformcenter, 2002. 250 p. (In Russ.)
4. Angino E. E., Coveney R. M. J., Goebel E. D., Zeller E. J., Dreschhoff G. A. M. Hydrogen and nitrogen-origin, distribution, and abundance, a followup. Oil & Gas Journa, 1984, no. 82, pp. 142–146.
5. Apps J.A., Van De Kamp P.C. Energy gases of abiogenic origin in the Earth’s crust. Future Energy Gases. United States Geological Survey Professional Paper, 1993. P. 81–130.
6. Survey Professional Paper, 1993. P. 81–130.
6. Hosgormez H., Etiope G., Yalc in M.N. New evidence for a mixed inorganic and organic origin of the Olympic Chimaera fire (Turkey): A large onshore seepage of abiogenic gas. Geofluids, 2008, no. 4, pp. 263–273.
7. Neal C., Stanger G. Hydrogen generation from mantle source rocks in Oman. Earth and Planetary Science Letters, 1983, no. 66, pp. 315–320.
9. Newell K. D., Doveton J. H., Merriam D. F., Lollar B. S., Waggoner W. M., Magnuson L. M. H2-rich and hydrocarbon gas recovered in a deep precambrian well in Northeastern Kansas. Natural Resources Research, 2007, no. 16, pp. 277–292.
10. Syvorotkin V. L. Hydrogen degassing of the Earth: Natural disasters and the biosphere. Ed Florinsky I.V. Man and the Geosphere. New York: Nova Science Publishers; 2010, pp. 307–347
11. Shestopalov V. M., Makarenko A. N. O nekotorykh rezul'tatakh issledovanii, razvivayushchikh ideyu V. I. Vernadskogo o «ga v dykha ii Ze i». Stat'ya 1. P verkh st ye i ripoverkhnostnye proyavleniya anomal'noi degazatsii [On some research results developing V. I. Vernadsky's idea of "gas breathing of the Earth". Article 1. Surface and near-surface manifestations of abnormal degassing]. Geologicheskii zhurnal – Geological journal, 2013, Issue 3, pp. 7–25. (In Russ.)
12. Shestopalov V. M., Makarenko A. N. O nekotorykh rezul'tatakh issledovanii, razvivayushchikh ideyu V. I. Ver adsk g «gav dykha ii Ze i». Stat'ya 2. ubi ye r tsessy dega atsii nedr [On some research results developing V. I. Vernadsky's idea of "gas breathing of the Earth". Article 2. Deep processes of subsoil degassing]. Geologicheskii zhurnal – Geological Journal, 2014, Issue 3(348), pp. 7–28. (In Russ.)
13. Larin V. N. Hydridic Earth: the New Geology of Our Primordially Hydrogen-rich Planet. Ed. C. W. Hunt. Polar publishing, Alberta. 1993. 247 p.
14. Larin V. N. Nasha Zemlya (proiskhozhdenie, sostav, stroenierazvitie iznachal'no gidridnoi Zemli) [Our Earth (origin, composition, structure and development of the initially hydride Earth)]. Moscow, "Agar" publ., 2005. 248 p. (In Russ.)
15. Ohtani E., Shibazaki Y., Terasaki H. G. Distribution of Hudrogen in the Deep Earth and its Role in Earth,s dynamics (invited). American Geophysical Union, Fall Meeting, abstract V14C-01. 2009.
16. Lukin A. E. Siste a «su er yu – glubokozalegayushchie sege ty eftega s ykh bassei v» – neischerpaemyi istochnik uglevodorodov [The system "superplume – deep-lying segments of oil and gas basins" - an inexhaustible source of hydrocarbons]. Geologicheskii zhurnal – Geological Journal, 2015, no.2, pp. 7–20. (In Russ.)
17. Starostenko V. I., Lukin A. E., Tsvetkova T. A., Shumlyanskaya A. A. Geoflyuidy i sovremennoeproyavlenie aktivizatsii Ingul'skogo megabloka Ukrainskogo shchita [Geofluids and modern manifestation of activation of the Ingul megablock of the Ukrainian shield]. Geofizicheskii zhurnal – Geophysical Journal, 2014, vol. 36, no.5, pp. 3–25. DOI
18. Larin N.V., Larin V.N., Gorbatikov A.V. Kol'tsevye struktury, obuslovlennye glubinnymi potokami vodoroda [Ring structures caused by deep hydrogen flows]. Degazatsiya Zemli: geotektonika, geodinamika, geoflyuidy; neft' i gaz; uglevodorody i zhizn. Materialy Vserossiiskoi konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem, posvyashchennoi 100-letiyu so dnya rozhdeniya akademika P.N. Kropotkina. [Degassing of the Earth: geotectonics, geodynamics, geofluids; oil and gas; hydrocarbons and life. Materials of the AllRussian conference with international participation dedicated to the 100th anniversary of the birth of Academician P.N. Kropotkin]. October 18-22, GEOS publ., 2010, pp. 284–288. (In Russ.)
19. Charlou J.-L., Fouquet Y., Bougault H., Donval J. P., Etoubleau J., Jean-Baptiste P., Dapoigny A., Appriou P., Rona P.A. Intense CH4 plumes generated by serpentinization of ultramafic rocks at the intersectio f the 1520¢ fracture e a d the id-Atlantic Ridge. Geo-i chimica et Cosmochimica Acta, 1998, no. 62, pp. 2323–2333.
20. Savko A. D., Manukovsky S. V., Mizin A. I. Litologiya i fatsii doneogenovykh otlozhenii Voronezhskoi antekllizy [Lithology and facies of the Pre-Neogene deposits of the Voronezh anteclise]. Trudy Nauchno-issledovatel'skogo Instituta Geologii [The work of the Research Institute of Geology], Voronezh, VSU Publ., vol. 3, 2001. 201 p. (In Russ.)
21. Nenakhov V. M., Strick Yu. N., Tregub A. I., Kholin V. M., Shabalin M. I. Mineragenicheskie issledovaniya territorii s dvukh"yarusnym stroeniem (na primere Voronezhskogo kristallicheskogo massiva) [Mineragenic studies of territories with a twotiered structure (on the example of the Voronezh crystal massif)]. Moscow, GEOCART. GEOS publ., 2007. 284 p. (In Russ.)
22. Tregub A. I. Neotektonika territorii Voronezhskogo kristallicheskogo massiva [Neotectonics of the territory of the Voronezh crystal massif.] Trudy Nauchno-issledovatel'skogo Instituta Geologii
[The work of the Research Institute of Geology], Voronezh, VSU Publ., vol. 9, 2002, 220 p. (In Russ.)
23. Tregub A. I., Nenakhov V. M., Sirotin V. I. Model' geodinamicheskogo razvitiya Russkoi platformy v paleozoe [Model of geodynamic development of the Russian platform in the Paleozoic]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Geologiya – Proceedings of Voronezh State University. Series: Geology, 1998, no.5, pp. 7–13. (In Russ.)
24. Tregub A. I., Nenakhov V. M., Sirotin V. I. Geodinamicheskaya model formirovaniya osadochnogo chekhla Vostochno-Evropeiskoi platformy [Geodynamic model of the formation of the sedimentary cover of the East European Platform]. V kn.: Tektonika i geodinamika: obshchie i regional'nye aspekty. Mater. XXX1 tekton. Soveshch. [In: Tectonics and Geodynamics: General and regional aspects. Mater. XXX1 quake]. Moscow, 1998, no.5, pp. 19–26. (In Russ.)
25. Coveney R. M. J., Goebel E. D., Zeller E. J., Dreschhoff, G. A. M., Angino E. E. Serpentinization and origin of hydrogen gas in Kansas. AAPG Bulletin, 1987, no. 71, pp. 39–48.
26. Charlou J.-L. Geochemistry of high H2 and CH4 vent fluids issuing from ultramafic rocks at the Rainbow hydrothermal field (3614¢ , AR). Chemical Geology, 2002, no. 191, pp. 345–359.
27. Gufeld I. L. Geological consequences of amorphization of the lithosphere and upper mantle structure caused by hydrogen degassing. Geodynamics and tectonophysics, 2012, vol.3, no. 4, pp. 417–435. DOI
28. Albekov A. Yu. Geologiya, petrologiya i mineragenicheskaya otsenka perspektiv rudonosnosti gabbrodoleritovykh massivov trappovoi formatsii Voronezhskogo kristallicheskogo massiva : dis. ... kand. geol.-min.nauk. [Geology, petrology and mineragenic assessment of ore-bearing prospects of gabbrodolerite massifs of the trap formation of the Voronezh crystal massif : dissertation... Candidate of Geological and Mineralogical Sciences]. Voronezh, 2002. 238 p. (In Russ.)
29. Bykov I. N. Verkhnedevonskie bazal'ty yugo-vostochnoi chasti Voronezhskoi anteklizy [Upper Devonian basalts of the southeastern part of the Voronezh anteclise]. Voronezh, 1975. 134 p. (In Russ.)
30. Freund F., Dickinson J. T., Cash M. Hydrogen in rocks: an energy source for deep-sea microbial communities. Astrobiology, 2002, no. 2(1), pp. 83–92.
31. Rogozhin E. A., Gorbatikov A.V., Larin N.V., Stepanova M. Yu. The deep structure of the Moscow avlacogen in the western part of Moscow. Izvestia, Atmospheric and Oceanic. Physics, 2010, no. 46, pp. 973–981.
32. Kosinova I. I., Ilyash V. V., Ilyash D. V. Litologicheskii faktor, kak odna iz prichin neravnomernosti razvitiya tsirkumentov na territorii Voronezhskoi anteklizy [The lithological factor as one of the
reasons for the uneven development of circulates on the territory of the Voronezh anteclise]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Geologiya – Proceedings of Voronezh State University. Series: Geology, 2013, no. 1, pp. 214–218. (In Russ.)
33. Kholmovoy G. V. Kol'tsevoe ozero v tsentre Tambovskoi ravniny [Ring lake in the center of the Tambov plain]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: GeologiyaProceedings of Voronezh State University. Series: Geology, 2014, no.3, p. 119. (In Russ.)
34. Zhabin A.V., Dubkov A.A., Zolotareva G.S., Kuznetsov Yu.A. Impaktity v chetvertichnykh otlozheniyakh Voronezhskoi anteklizy [Impactites in quaternary deposits of the Voronezh anteclise]. Nedra Povolzh'ya i Prikaspiya – Subsoil of the Volga region and the Caspian Sea, 2020, Issue 102, pp. 18–31. (In Russ.)
35. Zhabin A.V., Ignatenko I.M., Donetskiy S.V. O proiskhozhdenii otlozhenii vulkanicheskogo pepla na territorii Voronezhskoi oblasti [On the origin of volcanic ash deposits in the Voronezh region]. Regional'nye geosistemy – Regional geosystems, 2021, vol.45, no.3, pp. 441–454. (In Russ.)
36. Zhabin A.V., Dmitriev D.A. Metally i ikh soedineniya v otlozheniyakh verkhnego mela yugo-vostochnoi chasti Voronezhskoi anteklizy [Metals and their compounds in Upper Cretaceous deposits of the southeastern part of the Voronezh anteclise]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: GeologiyaProceedings of Voronezh State University. Series: Geology, 2019, no. 3, pp. 5–9. (In Russ.)
37. Barkovsky E. V. Zaklyuchenie o prirode tak nazyvaemogo «v ryva» v g r de Sas v Rya a sk i b asti 12 a re ya 1991 g da [Conclusion on the nature of the so-called "explosion" in the city of Sasovo, Ryazan region, April 12, 1991]. Russkaya mysl' – Russian Thought, 2004, no. 1-12, pp. 10–35. (In Russ.)
38. Zgonnik V., Beaumont V., Deville E., Larin N., Pillot D., Farrell K. Evidence of natural leakage of molecular hydrogen associated with Carolina bays (coastal, egg-shaped depressions on the Atlantic
coastal plain, province of the USA). Progress in Earth and planetary science, 2015, pp.1–15.DOI
