Разработка методики поисков природного водорода на территории Воронежской области. Статья 1. Теоретические основы поисков природного водорода
DOI:
https://doi.org/10.17308/geology/1609-0691/2026/1/4-17Ключевые слова:
водород, циркуммент, кристаллический фундамент, гелий, метанАннотация
Введение: pастущий интерес к природному («золотому») водороду как перспективному источнику энергии подкрепляется его институциональным признанием: в 2021 году Австралия первой включила его в перечень полезных ископаемых, а с 2023 года он добавлен в Общероссийский классификатор полезных ископаемых. Ключевое подтверждение потенциала ресурса − коммерческая добыча водорода в Мали. Учёные выделяют несколько гипотез происхождения водорода в земной коре: глубинную дегазацию, серпентинизацию, радиолиз воды, биогенное разложение органики и др. Его скопления связаны с офиолитовыми поясами, разломными зонами и докембрийскими слоями богатыми железом, а сохранность залежей зависит от герметичности покрышек, препятствующих его дегазации. Перспективным поисковым признаком считаются кольцевые структуры – циркумменты, хорошо заметные на космических снимках. Они могут указывать на газотранспортные системы или глубинные ловушки и маркируют участки дегазации водорода. Однако их прямая связь с водородной дегазацией требует изучения.
Разработка методики: авторами впервые на территории России предложена методика проведения поисковых работ на водород. Был применён комплекс камеральных, полевых и лабораторных методов исследования, обеспечивающих многоступенчатую оценку перспектив водородной дегазации на изучаемой территории. Камеральные исследования служили основой для регионального прогноза и локализации перспективных участков. В их рамках выполнено составление специализированных карт потенциальных источников водорода в докембрийских образованиях, базирующееся на анализе геологических карт, данных глубинного строения, минералого-петрографических характеристик пород и существующих геодинамических моделей генерации водорода (серпентинизация, глубинная дегазация, радиолиз и др.). Картирование потенциальных структур-ловушек водорода в осадочном чехле – выявление литологических экранов, способных аккумулировать водородные флюиды. Выделение перспективных и первоочередных участков для газового опробования позволило провести ранжирование территорий по степени перспективности на основе комплексного анализа геологических, геофизических и геохимических данных. Дешифрирование данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) в пределах выделенных участков позволило оконтурить кольцевые структуры (циркумменты), которые могут маркировать зоны глубинной дегазации водорода.
Полевые исследования обеспечивали прямую проверку прогнозных моделей и получение фактических данных о наличии водородных эманаций. Лабораторные исследования позволили определить концентрации гелия, растворённого в воде, который выступает надёжным индикатором глубинной дегазации, а его аномальные концентрации коррелируют с зонами водородной эмиссии.
Выводы: комплексное применение перечисленных методов позволило сформировать обоснованную прогнозно-поисковую модель, локализовать перспективные участки для дальнейшего изучения.
Скачивания
Библиографические ссылки
1. Glazev S. Yu., Polevanov V. P. Poiski mestorozhdeniy prirodnogo vodoroda v Rossii, kak osnova vstraivaniya v novyy tekhnologicheskiy uklad [Exploration for natural hydrogen deposits in Russia as a basis for integrating into the new technological paradigm]. Nedropolzovanie XXI vek − Subsurface Management XXI Century, 2020, no. 4, pp. 12–23 (In Russ.)
2. Bessel V. V., Karasevich V. A., Zhukov V. A. Perspektivy dobychi i primeneniya prirodnogo vodoroda v Rossii. Otsenka mirovogo opyta [Prospects for the extraction and use of natural hydrogen in Russia. Assessment of world experience]. Neftegaz.RU, 2025, no. 7, pp. 21–23 (In Russ.)
3. Shestopalov V. M., Makarenko A. N. O nekotorykh rezultatakh issledovaniy, razvivayushchikh ideyu V. I. Vernadskogo o "gazovom dykhanii Zemli". Statya 1. Poverkhnostnye i pripoverkhnostnye proyavleniya anomalnoy degazatsii [On some research results developing V. I. Vernadsky's idea of the "gas breath of the Earth". Article 1. Surface and near-surface manifestations of anomalous degassing]. Geologicheskiy zhurnal − Geological Journal, 2013, no. 3, pp. 7–25 (In Russ.)
4. Shestopalov V. M., Makarenko A. N. O nekotorykh rezultatakh issledovaniy, razvivayushchikh ideyu V. I. Vernadskogo o "gazovom dykhanii Zemli". Statya 2. Glubinnye protsessy degazatsii nedr [On some research results developing V. I. Vernadsky's idea of the "gas breath of the Earth". Article 2. Deep processes of degassing of the Earth's interior]. Geologicheskiy zhurnal − Geological Journal, 2014, no. 3 (348), pp. 7–28 (In Russ.)
5. Shestopalov V. M. O geologicheskom vodorode [On geological hydrogen]. Geofizicheskiy zhurna l− Geophysical Journal, 2020, vol. 42, no. 6, pp. 3–32 (In Russ.) DOI: https://doi.org/10.24028/gzh.0203–3100.v42i6.2020.222278.
6. Larin V. N. Nasha Zemlya (proiskhozhdenie, sostav, stroenie i razvitie iznachalno gidridnoy Zemli) [Our Earth (origin, composition, structure and development of the initially hydride Earth)]. Moscow, Agar publ., 2005. 248 p. (In Russ.)
7. Coveney R. M. J., Goebel E. D., Zeller E. J., Dreschhoff G. A. M., Angino E. E. Serpentinization and the origin of hydrogen gas in Kansas. AAPG Bulletin, 1987, vol. 71, no. 1, pp. 39–48.
8. Freund F., Dickinson J. T., Cash M. Hydrogen in rocks: an energy source for deep microbial communities. Astrobiology, 2002, vol. 2, no. 1, pp. 83–92.
9. Huang, R. F., Sun W. D., Ding X., Liu J. Q., Zhan W. H. Formation of hydrogen gas and alkane during peridotite serpentinization. Acta Petrologica Sinica, 2015, vol. 31, no. 7, pp. 1901–1907.
10. Klein F., Grozeva N. G., Seewald J. S. Abiotic methane synthesis and serpentinization in olivine-hosted fluid inclusions. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2019, vol. 116, pp. 17666–17672. DOI: 10.1073/pnas.1907871116.
11. McCollom T. M., Seewald J. S. A reassessment of the potential for reduction of dissolved CO2 to hydrocarbons during serpentinization of olivine. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2001, vol. 65, no. 21, pp. 3769–3778.
12. McCollom T. M., Bach W. Thermodynamic constraints on hydrogen generation during serpentinization of ultramafic rocks. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2009, vol. 73, pp. 856–875.
13. Nenakhov V. M., Strik Yu. N., Tregub A. I., Kholin V. M., Shabalin M. I. Mineralogenicheskie issledovaniya territoriy s dvukhyarusnym stroeniem (na primere Voronezhskogo kristallicheskogo massiva) [Mineralogenic studies of territories with two-tier structure (on the example of the Voronezh Crystalline Massif)]. Moscow, GEOKART–GEOS publ., 2007. 284 p. (In Russ.)
14. Nenakhov V. M., Polevanov V. P., Zhabin A. V., Bondarenko S. V., Zolotareva G. S. Perspektivy Voronezhskoy anteklizy na obnaruzhenie prirodnogo vodoroda [Prospects of the Voronezh Anteclise for the discovery of natural hydrogen]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Geologiya − Proceedings of Voronezh State University. Series: Geology, 2022, no. 2, pp. 4–18 (In Russ.)
15. Rudenko A. V. Koltsevye struktury vodorodnoy degazatsii kak problema selskogo khozyaystva Evropeyskoy chasti Rossii [Ring structures of hydrogen degassing as a problem of agriculture in the European part of Russia]. Geopolitika i ekogeodinamika regionov − Geopolitics and Ecogeodynamics of Regions, 2022, vol. 8, no. 1, pp. 176–186 (In Russ.)
16. Zgonnik V., Beaumont V., Deville E., Larin N., Pillot D., Farrell K. Evidence for natural molecular hydrogen seepage associated with Carolina bays (surficial, ovoid depressions on the Atlantic Coastal Plain, Province of the USA). Progress in Earth and Planetary Science, 2015, vol. 2, art. no. 42, pp. 1–15. DOI: 10.1186/s40645–015–0062–5.
17. Ilyash D. V., Ilyash V. V. Tsirkummyenty kak osobyy vid ekologo-geologicheskikh sistem [Circummments as a special type of ecological-geological systems]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Ser. Geologiya − Proceedings of Voronezh State University. Series: Geology, 2015, no. 1, pp. 132–139 (In Russ.)
18. Kosinova I. I., Ilyash V.V., Ilyash D.V. Litologicheskiy faktor, kak odna iz prichin neravnomernosti razvitiya tsirkummmentov na territorii Voronezhskoy anteklizy [Lithological factor as one of the reasons for the uneven development of cirummments 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).
19. Savko A. D., Manukovskiy S. V., Mizin A. I. Litologiya i fatsii doneogenovykh otlozheniy Voronezhskoy anteklizy [Lithology and facies of pre-Neogene deposits of the Voronezh Anteclise]. Trudy nauchno-issledovatelskogo instituta geologii Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta [Proceedings of the Research Institute of Geology of Voronezh State University]. Voronezh, VSU publ., i. 3, 2001, 201 p. (In Russ.)
20. Atlas litologo-paleogeograficheskikh kart Russkoy platformy i ee geosinklinalnogo obramleniya [Atlas of lithological-paleogeographic maps of the Russian Platform and its geosynclinal framing]. Ed. A. P. Vinogradov. Moscow publ., 1961, 1 atlas. (In Russ.)
21. Savko A. D. Geologiya Voronezhskoy anteklizy [Geology of the Voronezh Anteclise]. Trudy nauchno-issledovatelskogo instituta geologii Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta [Proceedings of the Research Institute of Geology of Voronezh State University]. Voronezh, VSU publ., i. 12, 2002, 165 p. (In Russ.)
