Введение 13
1 Обзор литературы 15
2 Объект и методы исследования 17
3 Геологическая часть 23
3.1 Физико-географическая характеристика района 23
3.2 Геолого-геофизическая изученность 24
3.2 Главные особенности строения и морфологии Лаптевского бассейна 27
3.3 Стратиграфия 30
3.4 Тектоника 34
3.5 Особенности криолитогенеза моря Лаптевых 36
3.7 Нефтегазоносность 42
3.8 Другие полезные ископаемые 45
4 Литологические особенности и органическое вещество отложений моря
Лаптевых 48
4.1 Литологические особенности и органическое вещество северной части
моря Лаптевых 50
4.2 Литологические особенности и органическое вещество осадочных
отложений мыса Муостах (полуостров Быковский) 55
5 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 66
5.1 Технико-экономическое обоснование продолжительности и объема работ 66
5.1.1 Лабораторные работы 66
5.1.2 Камеральные работы 67
5.2 Расчет затрат времени и труда по видам работ 67
5.3 Расчет материальных затрат на лабораторные работы 70
5.3.1 Расчет заработной платы 70
5.3.2 Расчет страховых взносов в социальные внебюджетные фонды 70
5.3.3 Расчет затрат на материалы 71
5.3.4 Амортизация 73
5.3.5 Накладные расходы 73
5.4 Общая стоимость работ 74
6 Социальная ответственность при изучении особенностей литологического состава отложений моря Лаптевых 75
6.1 Производственная безопасность в компьютерном помещении 76
6.1.1 Анализ вредных производственных факторов и обоснование
мероприятий по их устранению (производственная санитария) 76
6.1.2 Анализ опасных производственных факторов и обоснование
мероприятий по их устранению (техника безопасности) 82
6.2 Экологическая безопасность 83
6.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 85
6.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 86
Заключение 89
Список публикаций студента 91
Список использованных источников 93
Приложение А
Реферат
Магистерская диссертационная работа состоит из 115 страниц, 33 рисунков, 19 таблиц, 73 источников литературы.
Объект исследования и предмет - 24 поверхностные пробы (0-5 см) донных осадков северной части моря Лаптевых и 7 образцов осадочного материала клифа мыса Муостах, полуострова Быковский.
Цель работы - изучение литологического состава, распределения
13
органического вещества (Сорг) и изотопного состава углерода (5 C) в отложениях моря Лаптевых.
Методы исследования - комплексное литологическое, геохимическое изучение отложений, интерпретация полученных лабораторно-аналитических данных.
Актуальность исследований продиктована необходимостью детального и разностороннего изучения восточно-арктического шельфа, разработкой оборонительной доктрины, перспективами круглогодичного и безопасного судоходства по Северному морскому пути и климатическими проблемами.
Основные результаты и новизна. На основе комплексной интерпретации лабораторно-аналитических исследований изучены особенности литологического состава и органического вещества отложений моря Лаптевых.
Степень внедрения. Результаты исследования могут быть использованы при геохимических поисках стратегических сырьевых ресурсов в северных регионах.
Область применения. Нефтегазопромысловая геология.
Ключевые слова: органическое вещество, метан, газогидраты, литологический состав, море Лаптевых, мерзлота, донные отложения, термоабразия.
В данной работе использованы следующие термины и сокращения с соответствующими определениями:
Аласы - это плоские округлые просадочные понижения, встречающиеся в районах развития многолетнемерзлых горных пород и образующиеся при потеплении климата и таянии подземных льдов. Диаметр аласов может составлять от десятков метров до нескольких километров, глубина - до 30 метров. Аласы покрыты лугово-степной растительностью, в них часто имеются остаточные озера.
Газовые гидраты - это скопления газа (чаще метана) в особом,
связанном на молекулярном уровне с водой, состоянии. В процессе
формирования этих соединений при низких температурах в условиях
повышенного давления молекулы метана преобразуются в кристаллы гидратов
с образованием твердого вещества, по консистенции похожего на рыхлый лед.
В результате молекулярного уплотнения один кубометр природного метан-5
гидрата в твердом состоянии содержит около 164 м метана в газовой фазе и 0,87 м воды.
Едома (едомный комплекс) - элемент рельефа субарктических равнин Восточной Сибири — небольшие возвышенности (большой обычно каменный холм), содержащие погребённый ископаемый лёд и имеющие мелкобугристую поверхность; также собственно вечная мерзлота этого типа рельефа.
Криолитозона - хасть земной коры, имеющая отрицательную температуру.
Криолитоморфогенез - совокупность взаимодействующих и взаимосвязанных природных процессов формирования рельефа и осадков в высокоширотных низкотемпературных районах под влиянием экзогенных процессов, ход которых, в свою очередь, контролируется воздействием различных зональных и азональных факторов.
Криотекстура — система ледяных включений в мерзлом грунте.
Ледовый комплекс (ЛК) - совокупность закономерно расположенных ледниковых форм рельефа и отложений, образовавшихся во время относительно продолжительной остановки, или осцилляции, края ледника.
Многолетнемерзлые породы (ММП) - это породы, которые постоянно находятся в условиях отрицательных температур.
Моря Восточной Арктики (МВА) - Лаптевых, Восточно-Сибирское и Чукотское - это преимущественно шельфовые акватории в пределах окраинноматериковой эпимезозойской плиты.
Общий органический углерод (Сорг, ТОС) — количество углерода, присутствующее в воде в той части органического вещества, которая растворена или взвешена в воде.
Северный ледовитый океан (СЛО) - наименьший по площади и глубине океан Земли, расположенный полностью в северном полушарии, между Евразией и Северной Америкой.
Термоабразия - процесс разрушения подводного берегового склона и надводного берегового уступа, заключающегося в выработке ниши размыва или волноприбойной ниши в основании берега, мгновенном обрушении или скольжении блоков грунта к подножию и их оттаивания под тепловым воздействием воздуха и морской воды, полном их размыве при волнении моря и вовлечение материала во вдольбереговой поток наносов.
Термоэрозия - термин, использующийся для обозначения эрозии в области многолетней (вечной) мерзлоты. Своеобразие процесса термоэрозии заключается в сочетании теплового и механического воздействия текущей воды на многолетнемёрзлые горные породы. Определяющими факторами развития термоэрозии являются важнейшие характеристики многолетнемёрзлых пород: температура, литологический состав, льдистость грунтов, форма залегания подземного льда, особенности криотекстуры и пр.
Территория восточно-арктического шельфа России представляет интерес с разных позиций. Особенности геологического строения и структурно- тектонического положения создают предпосылки для многообразия его ресурсного потенциала. Так, согласно проведенным исследованиям, в регионе обнаружены промышленные запасы углеводородного сырья и твердых полезных ископаемых.
Актуальность работы продиктована необходимостью детального и разностороннего изучения восточно-арктического шельфа, разработкой оборонительной доктрины, перспективами круглогодичного и безопасного судоходства по Северному морскому пути и климатическими проблемами.
Целью работы является изучение литологического состава, распределения органического вещества (Сорг) и изотопного состава углерода (5 C) в отложениях моря Лаптевых.
Предметом исследования послужили 24 поверхностные пробы (0-5 см) донных осадков северной части моря Лаптевых и 7 образцов осадочного материала клифа мыса Муостах, полуострова Быковский, отобранные в ходе экспедиции 2011 и 2015 гг. на борту флагмана научно-исследовательского флота ДВО РАН НИС «Академик М.А. Лаврентьев».
В связи с данной целью были поставлены следующие задачи:
1. Проведение гранулометрического анализа отложений моря Лаптевых ситовым;
2. Проведение минералогического анализа исследуемых образцов под бинокулярным микроскопом;
3. Проведение рентгенофазового анализа;
4. Определение общего содержания органического углерода, легколетучих органических соединений в осадках;
5. Хромато-масс-спектрометрические исследования;
6. Интерпретация полученных данных.
Научная и практическая новизна исследования заключается в том, что к настоящему времени вопросы состояния береговой зоны мелководного Восточно-Арктического шельфа изучены еще крайне недостаточно. До сих пор слабо затронутыми исследованиями остаются закономерности пространственной структуры распределения донных отложений, взвеси и элементно-изотопного состава их органического вещества.
Практическая значимость результатов диссертации. Изучение литологического состава и органического вещества отложений моря Лаптевых может быть использовано как геохимический критерий поиска при проведении геологоразведочных работ на стратегические сырьевые ресурсы в других северных регионах.
Реализация и апробация работы. Результаты работы магистерской диссертации представлялись в материалах российских и международных конференций и симпозиумов: Всероссийская научная конференция имени М.К. Коровина «Творчество юных - шаг в будущее» (г. Томск, 2015 и 2016 гг.); Всероссийский молодежный форум «Нефтегазовое и горное дело» (г. Пермь, 2016 г.); Всероссийская научно-практическая молодежная конференция «Современные исследования в геологии» (г. Санкт-Петербург, 2016 г.); Международный симпозиуме имени академика М.А. Усова студентов и молодых ученых (г. Томск, 2016 и 2017 гг.); Международная научнопрактическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых (г. Пермь, 2016 и 2017 гг.); Всероссийский конкурс-конференция студентов выпускного курса (г. Санкт-Петербург, 2017 г.). Перечень опубликованных на всех конференциях тезисов докладов включает 8 наименований.
Для изучения особенностей литологического состава и органического вещества отложений моря Лаптевых был проведен ряд лабораторно- аналитических исследований, по результатам которых установлено следующее:
- Минералогический состав песков и алевритов донных отложений северной части моря Лаптевых полевошпат-кварцевый с содержанием обломков пород от 5 до 20 %.
- Закономерность распределения гранулометрического состава отложений от поверхности рельефа морского дна: отложения пелитовых осадков тяготеют к наиболее пониженным участкам, а псаммитовые осадки, наоборот, приурочены к мелководным частям.
- Относительное обогащение органическим углеродом пелитовых осадков северной части моря Лаптевых. Причиной этого является повышенная сорбция Сорг тонкой пелитовой фракцией.
- Согласно классификации осадочных обломочных горных пород, осадочный материал мыса Муостах, полуострова Быковский, представлен преимущественно крупнозернистыми песками, реже глинами.
- По минералогическому составу отложения разреза относятся к аркозовым грауваккам. В качестве породообразующих компонентов в них отмечаются зерна кварца, плагиоклазов, обломки горных пород.
- Отложения клифа, залегающие на абсолютной высоте от 5 до 15 м, обладают более тяжелым изотопным составом. Наиболее низкие значения характерны для образцов, обладающих наиболее высоким содержанием Сорг.
- Зональность распределения глинистых минералов осадочного материала мыса Муостах подтверждающая континентальные условия осадконакопления.
- Максимальные концентрации органического вещества и органических соединений приходятся на верхние горизонты мыса, второй максимум отмечен в конусе выноса и волноприбойной нише, накопившиеся в результате сноса материала с более молодых, верхних горизонтов разреза вследствие процессов эоловой эрозии и термоабразии.
- Корреляционный анализ коэффициентов, полученных по данным пиролиза и ХМС (зависимость коэффициентов Pr/Phy, OI и A/B, HI и 5 C) показывает хорошую сопоставимость результатов полученных разными методами.
- Вниз по разрезу происходит преобразование исходного вещества под действием различных биохимических процессов.
Выявленные результаты позволяют расширить представления об особенностях и закономерностях восточно-арктического литогенеза, выявить закономерности пространственной структуры распределения донных отложений, взвеси и элементно-изотопного состава их органического вещества.
1. Отчет Межправительственной группы экспертов по изменениям климата, 2007. - Электрон. дан. - М.: МГЭИК, 2007. URL: http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/syr/ar4_syr_ru.pdf, свободный - Загл. с экр. - Яз. рус. Дата обращения 02.04.2013
2. Ozone Depletion, 1994: Scientific Assessment of Ozone Depletion: 1994. WMO Global Ozone Research and Monitoring Project. Report № 37. Geneva, 1994. - P. 27-35.
3. Rigby M., Prinn R. G., Fraser P. J., Simmonds P. G., Langenfelds
R. L., Huang J., Cunnold D. M., Steele L. P., Krummel P. B., Weiss R. F., O'Doherty S., Salameh P. K., Wang H. J., Harth C. M., Mihle J. Porter and L. W. Geophysical Research Letters, 2008, 35, 22 pp.
4. ACIA, 2004. Impacts of a Warming Arctic: Arctic Climate Impact Assessment. ACIA Overview report. Cambridge University Press. 140 pp.
5. Arzhanov M., Eliseev A., Demchenko P., Mokhov I., Modeling of changes in temperature and hydrological regimes of subsurface permafrost, using the climate data (reanalysis) // Earth cryosphere, 2007, Vol. XI, № 4, P. 65-69
6. Shakhova N., Semiletov I., Sergienko V. The East Siberian Arctic Shelf: towards further assessment of permafrost-related methane fluxes and role of sea ice // Philosophical transactions of the royal society. 2015. №373. P. 1471-2962
7. Shakhova N., and Semiletov I. Methane Hydrate Feedbacks, In: Martin Sommerkorn & Susan Joy Hassol, eds., Arctic Climate Feedbacks: Global Implications // Published by WWF International Arctic Programme August, 2009, P. 81-92
8. Shakhova N., Semiletov I., Gustafsson O. Methane from the East Siberian Arctic Shelf-Response // Science. 2010. Vol. 329 (5996). P. 11471148.
9. Дмитриевский А.Н., Баланюк И.Е. Газогидраты морей и океанов - ресурсы, экология, проблемы освоения // М.: Нефть и Газ, 2009. 416 с.
10. Shakhova N., Semiletov I., Leifer I., Rekant P., Salyuk A., Kosmach D. Geochemical and geophysical evidence of methane release from the inner East Siberian Shelf // Journal of Geophysical Research. - 2010. - Vol. 115. - P. 187-193.
11. Peters, K.E. The Biomarker Guide, 2nd Edition, Part I, ‘‘Biomarkers and Isotopes in the Environmental and Human History”/ Peters, K.E., Walters, C.C., Moldowan, J.M. // Cambridge University Press: Cambridge, 2005. - 387 pp.
12. Лихт, Ф.Р. Структура осадков и фации Японского моря / Ф.Р. Лихт, А.С. Астахов, А.И. Боцул. [и др.]. - Владивосток, 1983. - 283 с.
13. Петелин, В.П. Новый метод водного механического анализа морских осадков / В.П. Петелин // Океанология. - 1961. - Т.1. - Вып. 1. - С. 143-148.
14. Кошелева, В.А. Донные осадки арктических морей России /
В.А. Кошелева, Д.С. Яшин; ред. И.С. Грамберг. - СПб. 1999. - 286 с.
15. Moore, D.M. X-ray Diffraction and the Identification and Analysis of Clay Minerals / Moore, D.M., Reynolds Jr., R.C., - Oxford University Press: Oxford, 1997 - 548 pp.
16. Trask, P.D. Origin and Environment of Source Sediments of Petroleum/ Trask, P.D. // Gulf Publishing Company: Houston, 1932 - 189 pp.
17. Океанографическая энциклопедия. пер. с англ. / Лунев Л.В., - М.: Гидрометеоиздат, 1974, - 631 с.
18. Добровольский А. Д., Залогин Б. С. Моря СССР. - М., Изд-во МГУ, 1982 - 192 с.
19. Дударев, О.В. Особенности современного морфолитогенеза на шельфе моря Лаптевых: Семеновское мелководье («Земля Васема») /
О.В. Дударев [и др.] // Докл. Акад. наук. - 2015. - Т. 462, № 2. - С. 223229.
20. Геология и полезные ископаемые России. Т. 5, кн. 1. Арктические моря. - СПб.: ВСЕГЕИ, 2004. - 468 с.
21. Шкарубо С.И., Заварзина Г.А. Стратиграфия и характеристика сейсмических комплексов осадочного чехла шельфа моря Лаптевых // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2011. Т. 6. № 2. - 549 с.
22. Sekretov S.B. Eurasien Basin - Laptev Sea geodynamic system: Tectonic and structural evolution // Polarforschung, 2001, vol. 69, p. 51-54.
23. Kim B.I., Grikurow G. and Soloviev V. High Revolution Seismic Studies in the Laptev Sea Shelf: First Results and Future Needs // Lапd-Осеаn System in the Siberian Arctic. Dynamics and History. 1999. Р. 683-692.
24. Андиева Т.А. Тектоническая позиция и основные структуры моря Лаптевых // Нефтегазовая геология. Теория и практика.-2008,- №3.28 с.
25. Секретов С.Б. Геологическое строение Лаптевского шельфа по материалам сейсмических исследований МОВ ОГТ. Автореф. дисс. канд. геол. мин. наук. СПБ., 1993. 23 с.
26. Слагода, Е.А. Криолитогенные отложения Приморской равнины моря Лаптевых: литология и микроморфология (полуостров Быковский и остров Муостах) / Е.А. Слагода. - Тюмень: Экспресс, 2002. - 120 с.
27. Геологическое строение СССР и закономерности размещения полезных ископаемых. Т. 9. Моря Советской Арктики // Под ред. Грамберга И.С., Погребицкого Ю.Е. Л.: Недра, 1984. С. 50-60.
28. Лазуркин Д.В. Геологическое строение шельфа моря Лаптевых // III съезд Советских океанологов: Тезисы докладов. Секция геология, геофизика и геохимия океана. 1987. С. 127-128.
29. Иванов В.Л. Геологические предпосылки нефтегазоносности шельфа моря Лаптевых // Российская Арктика: геологическая история, минерагения, геоэкология. СПБ: ВНИИОкеанология, 2002. С. 202-208.
30. Драчев, С.С. Тектоника рифтовой системы дна моря Лаптевых / С.С. Драчев // Геотектоника. - 2000. - Т. 6. - С. 43-58.
31. Григорьев Н.П., Самойлова А.А., Галит И.П. Развитие кайнозойских побережий в восточном секторе моря Лаптевых // Береговые процессы в криолитозоне. Новосибирск, Наука, 1984, с. 115123.
32. Геоэкология шельфа и берегов морей России // Под ред. Действительного члена РАЕН, профессора Н.А. Айбулатова. - М.: Ноосфера, 2001. - 428 с.
33. Программа разведки континентального шельфа и разработки его минеральных ресурсов // Федеральный закон от 30.11.1995 N 187-ФЗ (ред. от 21.11.2011) "О континентальном шельфе Российской Федерации".