Формирование инженерно-геологических условий Баренцево-Карского шельфа

Козлов, Сергей Александрович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Формирование инженерно-геологических условий Баренцево-Карского шельфа
ВАК РФ 25.00.28, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Формирование инженерно-геологических условий Баренцево-Карского шельфа"

На правах рукописи

КОЗЛОВ Сергей Александрович

ФОРМИРОВАНИЕ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ БАРЕНЦЕВО-КАРСКОГО ШЕЛЬФА

Специальность 25.00.28 — Океанология

Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора геолого-минералогических наук

Санкт-Петербург 2006

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте геологии и минеральных ресурсов Мирового океана (ФГУП ВНИИ-Океангеология) Федерального агентства по недропользованию МПР России и Российской Академии Наук.

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор Иван Пенкович Иванов (СПГГИ); доктор геолого-минералогических наук Александр Евменьевич Рыбалко (ГНППСевморгео); доктор геолого-минералогических наук, профессор Олег Иванович Супруненко (ВНИИОкеангеология);

Ведущее предприятие — Институт Океанологии им. П.П.Ширшова Российской Академии Наук

Защита диссертации состоится 26 мая 2006 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д216.002.01 во Всероссийском научно-исследовательском институте геологии и минеральных ресурсов Мирового океана по адресу: 190121 Санкт-Петербург, Английский пр., д.1, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно-исследовательского института геологии и минеральных ресурсов Мирового океана.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью, в 2-х экземплярах, просим направлять по адресу: 190121 Санкт-Петербург, Английский пр., д.1, ВНИИОкеангеология, диссертационный совет Д216.002,01*1=013:»*^

.^^есурс^

Автореферат разослан

апреля 2006 г.

УЧЁНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета

ЧЪ в 5 «ъ 1

^ о „ I ^ ^ л®* в

И.А.Андреева

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Основной задачей океанологии является комплексное изучение различных (физических, химических, биологических и геологических) аспектов природы Мирового океана для наиболее эффективного использования его ресурсов человеком. Для решения этой задачи в океане выполняются измерения разнообразных характеристик и свойств, исследуются управляющие различными процессами закономерности и разрабатываются теории, составляется прогноз развития процессов. Предлагаемое диссертационное исследование посвящено решению теоретических и практических вопросов инженерно-геологического обеспечения строительства и безопасной эксплуатации сооружений подводного промысла углеводородного сырья на Баренцево-Карском шельфе.

В результате цикла работ на нефть и газ на Баренцево-Карском шельфе, выполненных в 1970-80-х гг. силами Министерства геологии и топливно-энергетических ведомств страны, была открыта и подготовлена к освоению Западно-Арктическая шельфовая нефтегазоносная провинция (включающая нефтегазоносные и перспективные структуры Баренцева с Печорским и Карского морей), недра которой содержат до 80% ресурсов арктического шельфа России (по современному состоянию изученности). В пределах провинции было выявлено и разведано более 10 промышленных нефтяных, нефте-, газоконденсатных и газовых месторождений, включая 4 уникальных (Штокмановское и Ледовое в Баренцевом море, Ленинградское и Русановское — в Карском) и 4 крупных. В 1995 году за это открытие группе учёных и геологоразведчиков во главе с академиком И.С.Грамбергом была присуждена Государственная премия России.

На Западно-Арктическом шельфе России усилиями специалистов морской геологической отрасли открыты не только экваториальные продолжения бассейнов суши (Тимано-Печорская и Западно-Сибирская НГП), но и самостоятельные, возможно, более богатые шельфовые нефтегазоносные бассейны (Баренцевская НГП). Доля продуктивных скважин на Баренцево-Карском шельфе достигает 70 %, прирост запасов на одну скважину превышает 100 млн т УТ, а средние запасы на одно открытое за последние годы месторождение почти в 50 раз превышают соответствующий показатель для суши. В ближайшие годы Западно-Арктический шельф России станет областью интенсивной разработки морских месторождений нефти и газа, среди которых нефтяные Приразломное и Варандейское, газоконденсатное Штокмановское и многие другие; будут установлены нефтегазодобывающие платформы, созданы терминалы и насосные станции, построена сеть трубопроводов.

К настоящему времени выполнены разрозненные инженерно-геологические работы на нефтегазоперспективных площадях Баренцево-Карско-

го шельфа (АМИГЭ, МАГЭ), на месторождениях ракушняков и трассах проектируемых коммуникаций (МАГЭ, ВНИИОкеангеология), на объектах геоэкологического изучения. Назрела острая необходимость регионального обобщения инженерно-геологических условий Западно-Арктического шельфа России как системы знаний о взаимодействии основных природных компонентов геологической среды шельфа с нефтсгазопромыс-ловыми сооружениями.

Цель и задачи исследования. Основная цель диссертационной работы — разработка теоретических основ и выработка общих практических рекомендаций по инженерно-геологическому обеспечению обустройства и безопасной эксплуатации месторождений углеводородов Баренцево-Карс-кого шельфа.

Для достижения цели необходимо решить задачи:

1. Уточнить структуру системы знаний «Инженерная геология арктической шельфовой нефтегазоносной провинции».

2. Обобщить имеющиеся материалы по всем природным компонентам геологической среды с захватом морской (водной) и ледовой сред.

3. Выполнить инженерно-геологическую стратификацию грунтов с подробной характеристикой основных подразделений, образующих геологическую среду сооружений, а также всех основных взаимодействующих между собой компонентов инженерно-геологических условий.

4. Установить влияние свойств грунтов основания, природных и техногенных процессов на устойчивость инженерных сооружений.

Исходные материалы. Работа выполнена в целях реализации утверждённого 27 июля 2001 года Президентом России основополагающего документа, определяющего государственную политику страны в области морской деятельности - «Морской доктрины Российской Федерации на период до 2020 года*, где указано, что «перспектива истощения запасов углеводородного сырья и других минеральных ресурсов на континентальной части предопределяет переориентацию разведки и добычи ресурсов полезных ископаемых на континентальный шельф, а в перспективе и на океанические склоны и ложа океанов». Детализация задач морской доктрины изложена в Федеральной целевой программе «Экология и природные ресурсы России (2002-2010)», в разработанной Министерством природных ресурсов России «Долгосрочной программе действий МПР России в части разведки и использования природных ресурсов и обеспечения охраны окружающей среды», «Концепции изучения и освоения УВ ресурсов континентального шельфа Баренцевоморской провинции», «Программе лицензирования и проведения геологического изучения разведки и разработки УВ ресурсов континентального шельфа Северных и Дальневосточных морей на период 2002-2005 гг.», отраслевой программе «Изучение геологического строения и минеральных ресурсов континентального шель-

фа России на 2002-2010 гг.». «Энергетическая стратегия России на период до 2020 года» определяет континентальный шельф в качестве одного из приоритетов развития базы углеводородного сырья.

В основу диссертации положены результаты собственных исследований автора, выполненных во Всероссийском научно-исследовательском институте геологии и минеральных ресурсов Мирового океана (ВНИИ-Океангеология) в 1991-2005 годах. Работы по научно-исследовательским темам, где автор был ответственным исполнителем (т. 402, 1996-98 гг.; т. 443, 1999-2000 гг.; т. 517, 2000 г.), были направлены на изучение инженерно-геологических условий нефтегазовых месторождений Западно-Арктического шельфа, выработку научно-методических основ инженерно-геологических исследований в системе мониторинга геологической среды шельфа, разработку инженерно-геологических аспектов геоэкологических требований к производству нефтегазоразведочных работ и к эксплуатации нефтегазовых месторождений на шельфах России. Использованы материалы комплексных инженерно-геологических работ на нефтегазоперспек-тивных площадях Баренцево-Карского шельфа (АМИГЭ, МАГЭ и др.), на месторождениях ракушняков и трассах проектируемых коммуникаций (МАГЭ, ВНИИОкеангеология), на других объектах инженерно-геологического и геоэкологического изучения. Проанализировано около 30000 определений физико-механических свойств и свыше 4500 определений гранулометрического состава грунтов Баренцево-Карского шельфа, подготовлены обзорные карты: инженерно-геологическая и развития опасных геологических и природно-техногенных процессов и явлений. Пластовые воды различных участков Западно-Арктического шельфа были охарактеризованы при подготовке листов Государственной геологической карты Российской Федерации масштаба 1:1000000 (новая серия), часть из которых опубликована. Для листа, посвященного Печорскому морю, составлена инженерно-экогеологическая схема масштаба 1:2500000, отразившая опасные (для инженерных объектов) геологические и природно-техногенные процессы на шельфе и прилегающей суше. Кроме того, автор участвовал в работах по изучению инженерно-геологических условий строительства проектируемых вариантов подводных газопроводов Шток-мановского газоконденсатного месторождения, в морских исследованиях инженерно-геологических условий подъёма затонувшей АПЛ «Комсомолец» и строительства трансарктической волоконно-оптической линии связи «Поларнед».

различных типов). Разработаны инженерно-геологические классификации природных и техногенных процессов и явлений, уточнено для условий шельфа понятие устойчивости. Показана роль возможной низкой (отрицательной) температуры транспортируемого по трубам газа в возникновении опасных процессов вмерзания трубы в грунт и обледенения труб в водной толще; наибольшие нарушения устойчивости геологической среды ожидаются в полосе выклинивания пресных вод. Кроме того, элементы новизны присутствуют в других научных результатах: уточнена инженерно-геологическая стратификация Западно-Арктического шельфа России; разработаны условия формирования инженерно-геологических свойств песчано-глинистых отложений с привлечением положений полярного литогенеза и криодиагенеза; оценены количественные характеристики пространственной изменчивости прочностных свойств покровных осадков региона; уточнены гидрогеологические характеристики региона.

Научное и практическое значение работы. Научное значение диссертации состоит в уточнении условий формирования состава и физико-механических свойств донных фунтов в условиях полярного литогенеза, в разработке классификаций опасных природных и техногенных геологических процессов, свойственных Западно-Арктической шельфовой нефтегазоносной провинции; оценке устойчивости геологической среды. Практическое значение работы заключается в создании информационной и методической основы для планирования мероприятий по промышленному освоению региона с соблюдением условий по защите геологической среды шельфа. В этом отношении заслуживает внимания концепция организации мониторинга нефтегазодобычи и транспортировки углеводородов по подводным трубопроводам. Материалы диссертации могут использоваться в университетских курсах «Инженерная геология» и «Геология и геофизика Мирового океана».

Западно-Арктического шельфа, создать обзорные инженерно-геологические карты региона масштаба 1:2000000» (1996-98 гг.); т.443 «Научно-методические основы инженерно-геологических исследований в системе мониторинга геологической среды шельфа России» (1999-2000 гг.); т.517 «Разработать инженерно-геологические аспекты геоэкологических требований к производству нефтегазоразведочных работ и к эксплуатации нефтегазовых месторождений на шельфах России» (2000 г.). Гидрогеологические и геоэкологические аспекты работы рассматривались и утверждались на заседаниях секции Госгеолкарты РФ масштаба 1:1000000 Главной редколлегии по геологическому картографированию МПР России.

Публикации. Основное содержание работы отражено в 32 публикациях, включая: авторскую монографию «Инженерная геология Западно-Арктического шельфа России» (СПб, 2004, 147 е.); статьи в российских научных журналах, рекомендованных ВАК для опубликования результатов докторских диссертаций; статьи в сборниках научных трудов, коллективной монографии и тезисы докладов; авторские гидрогеологическая и ин-женерно-экогеологическая карты Печорского моря масштаба 1:2500000, изданные в рамках подготовки листов Государственной геологической карты Российской Федерации масштаба 1:1000000; главы Объяснительных записок к листам Госгеолкарты РФ (новая серия), приуроченным к Западно-Арктическому шельфу России (5-(36),37- Баренцево море; Б-38 — 40 — Маточкин Шар; Б-41-43 — о.Белый; 11-38 — 40 — о. Колгуев; Т-37-40 — Земля Франца-Иосифа (южные острова); отраслевые нормативные документы, в числе которых «Методические рекомендации по определению физико-механических и коррозионных свойств донных осадков в судовых лабораториях», «Методические рекомендации по проведению инженерно-геологических исследований при геологической съёмке шельфа». В авторской монографии и статьях опубликованы карты региона: инженерно-геологическая карта Западно-Арктического шельфа России, схема развития опасных геологических и природно-техногенных процессов и явлений, инженерно-геологическая карта Штокмановского газоконденсатного месторождения и др.

Защищаемые положения раскрыты в статьях, опубликованных в российских научных журналах, рекомендованных ВАК для опубликования результатов докторских диссертаций:

Козлов С.А. Концептуальные основы инженерно-геологических исследований Западно-Арктической шельфовой нефтегазоносной провинции // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», http://www.ogbus.ru/ аиШоге/КогЫ/ Kozlov_4.pdf. Опубликовано 14.02.2006. Уфа, 2006, 46 с. — Положения 1, 6, 4 и 5.

Козлов С.А. Роль позднекайнозойского промерзания в диагенезе донных отложений Баренцево-Карского шельфа // ГЕОЭКОЛОГИЯ. Инже-

мерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 2006, №1. с. 1-12 — Положения 2 и 3.

Козлов С.А. Инженерно-геологическая стратификация Западно-Арктической нефтегазоносной провинции // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», http://www.ogbus.ru/authors/Kozlov/ Kozlov_3.pdf. Опубликовано 26,04.2005. Уфа, 2005, 24 с. 2005. — Положения 1, 2 и 3.

Козлов С.А. Опасные для нефтегазопромысловых сооружений геологические и природно-техногенные процессы на Западно-Арктическом шельфе России // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», http:// www.ogbus.ru/authors/Kozlov/Kozlov _2.pdf. Опубликовано 10.02.2005. Уфа, 2005, 24 с. — Положения 4 и 1.

Козлов С.А. Оценка устойчивости геологической среды на морских месторождениях углеводородов в Арктике // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», http://www.ogbus.ru/authors/KozIov/Kozlov_l.pdf. Опубликовано 11.01.2005. Уфа, 2005, 21 с. — Положения 5 и 6.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы. Работа содержит 328 страниц текста, включающих 47 таблиц, 37 рисунков, и список литературы из 299 наименований.

Содержание диссертации отвечает системному раскрытию компонентов инженерно-геологических условий Баренцево-Карского шельфа. В главе 1 раскрыты теоретические и методологические основы инженерно-геологического изучения нефтегазоносных провинций арктического шельфа, в последующих главах — отдельные компоненты инженерно-геологических условий: донный рельеф (глава 2), горные породы и донные осадки (глава 3), подземные флюиды (глава 4), опасные геологические процессы и явления (глава 5), техногенные воздействия (глава 6).

Благодарности. В первую очередь автор благодарен за помощь и всестороннюю поддержку заведующему Лабораторией инженерной геологии дна Мирового океана д.г.-м.н. Я.В.Неизвестнову, под руководством которого долгие годы работал. Искренняя благодарность коллегам, с которыми тесно сотрудничал при получении и обработке фактического материала, к которым в разнос время обращался за консультациями и советами: А.З.Бур-скому, Ю.П.Егорову, В.А.Жамойде, В.Г.Зайончеку, В.С.Зархидзе, М.С.Захарову, В.Н.Иванову, Н.Б.Ильинской, Н.Л.Колчиной, А.В.Кондратенко, Н.Г.Корвст, Н.Н.Куликову, Н.А.Куринному, Б.Г.Лопатину, А.Ю.Опекунову, Е.В.Полякову, В.Н.Раскатову, О.В.Решетовой, Г.А.Холмянской, М.А.Хол-мянскому, С.И.Шкарубе и др. Признателен за научно-организационную поддержку исследований академику РАН И.С.Г^амбергу, члену-корреспонденту РАН Ю.Е.Погребицкому, академику РАЕН С.И.Андрееву, д.г.-м.н. В.Л.Иванову. Благодарен В.Д.Каминскому за содействие и предоставление благоприятных условий при выполнении данной работы.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Из компонентов геологической среды Баренцево-Карского шельфа, взаимодействующих с сооружениями морских добычных комплексов и системы подводных газопроводов, наиболее важными, при активном участии океанографических и мерзлотных контролирующих факторов, являются: условия залегания, положение в рельефе, состав, состояние и свойства современных покровных осадков, плейстоценовых отложений и дочетвертичных мезозойс-ко-кайнозойских образований; подземные флюиды; опасные геологические и техногенные процессы и явления.

Основные положения современной инженерной геологии как науки о взаимодействии компонентов геологической среды с инженерными сооружениями заложены в трудах Ф.П.Саваренского (1939), И.В. Попова (1959), В.Д.Ломтадзе (1977, 1984, 1999), Е.М.Сергеева (1978, 1979), В.И-.Осипова (1979, 1989, 2001), В.Т.Трофимова (1996, 2000), Я.В.Неизвест-нова (1982, 1989, 2004) и др. В процессе изучения инженерно-геологических условий нефтегазоносной провинции Западно-Арктического шельфа России выделяются три последовательных этапа: сбора первичной геологической и инженерно-геологической информации (до 1969 года); выработки концептуальных основ инженерно-геологического изучения арктических шельфов (1969 г. — начало 1980-х годов); специализированного инженерно-геологического изучения нефте-газоперспективных площадей Западно-Арктического шельфа России (начало 1980-х годов — настоящее время). Собранный на последнем этапе обширный инженерно-геологический материал по части Баренцево-Карского шельфа, занимаемой открытыми и предполагаемыми месторождениями углеводородов (рис. 1), потребовал увязки с более ранними данными и целевого обобщения.

Использованные для инженерно-геологических целей материалы по геологии Баренцева и Карского морей содержится в работах, содержащих анализ общих геологических проблем, сейсмостратиграфических и тектонических особенностей строения шельфа (Баренцевская..., 1988; Атлас..., 1991; Спиридонов и др., 1992; Мусатов, 1990, 1992; Безматерных, Сенин, Шипилов, 1993; Аплонов и др., 1996; Аветисов, 1996; Шипилов, Тарасов, 1998; Павленкин и др., 1998; Погребицкий, 2000; Лисицын, 2001; Российская..., 2002, Геология..., 2004; Пискарёв, 2004 и др.), вещественного состава (Кошелева, Яшин, 1999), инженерно-геологических условий (Неиз-всстнов, 1994; Мельников, Спесивцев, 1995; Неизвестнов и др., 1996, 1999; Козлов, Неизвестнов, 2003; Козлов, 2004 и др.), геокриологических условий (Арэ, 1976; Данилов, 1978, 1992; Соловьёв, 1983; Геокриология..., 1988; Жигарев, 1997; Хименков, Брушков, 2003 и др.); экогеохимической обстановки (Андреева и др., 2000; Геоэкология..., 2001; ГУревич, 2002; Иванов, 2002 и др.).

Цс

^фЛ УСГХ,

/Г/ / ^ / I Шгтмтвт // / /

/ ! С999рО-КиЛ^диНСГ9Я

/ / Сеееррнорфа/*'' / . \

»7ГЛ 1 Л' . Румяокс«»» \ \

С Ж лт

го^--.

/С^орс^^-у т

с « ■/

\\ А—

^ к>

Ж 1 I, Ц

■>чС ео ерс>.-Гул рве ~~~ -V

<—--у-^опп очно-Гулнев^ная

4 Е

□ • С

•ЕНЗ

Рис. 1. Схема инженерно-геологической изученности Баренцево-Карского шельфа

Условные обозначения: границы площадей инженерно-геологических исследований масштаба 1:200000-1:50000, изученных: 1 — АМИГЭ (до 1988 г. — АКМГЭ НПО «Со-юхморинжгеология»), 2 — МАГЭ (до 1981 г. — КМАГЭ НПО «Севморгеология»), 3 — трест «Севморнефтсгазгеофизразведка» (до 1985 г. — ММГГНЭ ВМНПО «Союзмор-гео»), 4 — БМГГЭ ВМНПО «Союзморгео» и ВНИИморгео; 5 — название площадей; 6 — инженерно-геологические скважины; 7 — станции пробоотбора Международной морской экспедиции (1993 г.); 8 — станции проотбораПМГРЭ (1996 г.); трассы проектируемого газопровода, изученные детальной инженерно-геологической съёмкой: 9 — НПО «Севморгео» и ВНИИморгео (1976 г.), 10-АМИГЭ (1988-1989 гг.).

Региональные инженерно-геологические условия Западно-Арктической шельфовой нефтегазоносной провинции России, особенности их формирования и закономерности пространственно-временной изменчивости явились предметом авторских исследований, образуя систему знаний с подсистемами: рельеф (геоморфологические условия); горные породы и донные осадки; подземные флюиды; опасные геологические процессы и явления; инженерные сооружения и техногенные воздействия (рис. 2).

Контролирующие факторы Океанографические и мерзлотные условия

ПОДСИСТЕМА Геоморфологические условия

ПОДСИСТЕМА Горные породы и донные осадки

Элементы ^ Стратификация, условия залегания, состав, состояние, свойства

СИСТЕМА Инженерно-геологические условия Западно-Арктической шельфовой нефтегазоносной провинции России

ПОДСИСТЕМА Подземные флюиды

ПОДСИСТЕМА Геологические процессы и явления

Элементы

Состав, состояние, свойства

^ Э лвменты ^^ Эндогенные, геокриогенкые, лито динамические, физико-химические, ^^ биохимические

ПОДСИСТЕМА Инженерные сооружения и техногенные воздействия

Элементы Устойчивость геологической

"Л

среды при строительстве и эксплуатации нефтегазопромысл овых сооружений, подъеме инженерных объектов, полиэлементном ^^загрязнении и др^у

Рис. 2. Инженерно-геологические условия Западно-Арктической шельфовой нефтегазоносной провинции России

(сисгемазнаний)

При этом инженерно-геологические условия рассматриваются не как механическая сумма подсистем и элементов, а как единая, сложная, развивающаяся динамическая система, в которой все компоненты не только связаны и взаимодействуют между собой, но находятся в сложных и многообразных формах связи со всей окружающей средой (Бондарик и др., 1967).

Особенностью шельфовых инженерно-геологических условий (в отличие от субаэральных) является более значительная (во многом — определяющая) роль современных и древних гидрологических и климатических факторов. Инженерно-геологическое значение океанографических и мерзлотных условий, выполняющих для арктических шельфов роль основных контролирующих факторов (причин, движущих сил по В.Д.Ломтадзе (1999) в формировании инженерно-геологических условий, связано с широким развитием реликтовой и новообразующейся мёрзлых толщ и связанных с ними криогенных процессов, воздействием на донные грунты айсбергов, плавучих и припайных льдов, разнообразием литодинамичес-ких процессов. Как было отмечено В.Т.Трофимовым (2002), инженерно-геологические условия есть открытая, сложная, многофакторная, изменяющаяся во времени система, современное состояние которой определяется как структурно- геологическими, так и современными климатическими особенностями территории. На схеме геокриологического районирования (рис. 3) выделены участки большей или меньшей степени криогенного воздействия в позднем плейстоцене:

a. Районы сплошного распространения ММП, переходящего в прерывистое — зона наибольшего (по времени и интенсивности) поздненеоплей-стоценового промерзания. Являются продолжением сплошной зоны ММП, развитой в северной части Западной Сибири; наиболее характерные субаквальные проявления — Байдарацкая губа, участок шельфа от островов Шараповы Кошки до мыса Бурунного. В Байдарацкой губе ММП вскрыты скважинами АМИГЭ: а) на поддонной глубине 16-18 м на расстоянии 10-11 км от берега (при глубине моря 13-14 м); б) на поддонной глубине 28-30 м на расстоянии 22-23 км от берега (глубина моря 15 м). Мёрзлые породы находились под слоем немёрзлых суглинков и супесчаных илов. По створу через Байдарацкую губу (о.Торасовей — о.Литке) кровля ММП была прослежена электрометрическими методами до изобаты 25 м, где она располагалась на поддонной глубине 25-30 м. На глубине моря 25 м непрерывность реликтовой зоны ММП нарушается. Протяжённые подводные мёрзлые «козырьки» выявлены в прибрежной зоне Карского моря (Шараповы Кошки — Бурунный) (Григорьев, 1987).

b. Районы прерывистого распространения ММП, переходящего в островное, наиболее характерны для Печорского моря. Субаквальные ММП вскрыты на Варандейской, Приразломной и Поморской площадях, при-

Рис. 3. Схема геокриологического районирования Баренцево-Карского шельфа (Я.В.Неизвестнов, С АКозлов). 1-5 — область интенсивного промерзания в позднем плейстоцене: 1 — районы сплошного распространения ММП, переходящего в прерывистое, 2 — районы прерывистого распространения ММП, переходящего в островное, 3 — районы островного распространения ММП, 4 — районы сплошного развития посткриогенных многолетнеохлаждённых пород с редкими островами ММП, 5 — районы распространения посткриогенных пород с положительными температурами; 6-7 — область внутреннего шельфа, не промерзавшая в позднем плейстоцене: 6 — районы со сплошным распространением многолетнеохлаждённых пород, 7 — районы с положительными среднегодовыми температурами пород; 8 — скважины глубиной до 20-80 м, не вскрывшие ММП; 9 — скважины, вскрывшие ММП на глубинах 8,5-63,0м;10 — границы области отрицательных среднегодовых температур придонного слоя; 11 — границы геокриологических районов; 12 — границы геокриологических областей; 13 — детально изученные подводные участки трасс газопровода.

сутствуют на мелководье вблизи абразионных берегов о-ва Колгуев и Печорской низменности; на месте островов, уничтоженных термоабразией в историческое время (Геокриология СССР, 1988). Субмаринные гидролакколиты с ледяными ядрами обнаружены скважинами АМИГЭ вблизи пролива Карские Ворота (на глубине моря 50-70 м).

На Варандейской площади субаквальные ММП вскрыты на расстоянии около 10 км от берега на глубинах моря 15-20 м под немёрзлыми пес-чано-глинистыми отложениями мощностью 30-40 м. Мерзлота, судя по описанию разреза, слоистая, её вскрытая мощность составляет 69 м (Мельников, Спесивцев, 1995). Распространение поддонных ММП подтверждено результатами сейсмоакустических исследований АМИГЭ, согласно которым в толще четвертичных отложений выявлены горизонты с «аномально высокими скоростями».

На Приразломной площади из нескольких десятков скважин мёрзлые грунты зафиксированы лишь двумя (на поддонной глубине 23,5 м), пробуренными при глубине моря 25-28 м. Под немёрхтыми песчано-глинис-тыми отложениями вскрыты мёрзлые пески с прослойками торфа и супеси. Однако проследить площадное развитие ММП по даннымсейсмоакусти-ческих исследований не удалось (по устному сообщению В.Н.Бондарева на RAO-97).

На Поморской площади мёрзлые грунты вскрыты на глубине моря 2528 м, глубина кровли мёрзлых пород — 41 м. Наличие мёрзлых песков с массивной криотекстурой установлено для интервалов 41-42 и 46-51 м. Однако, по косвенным признакам, специалисты АМИГЭ предполагают, что кажущееся на других интервалах немёрзлое состояние глинистых пород является «издержками бурения» и на самом деле весь разрез в интервале 41-71,5 м сложен мёрзлыми породами, подстилаемыми в интервале 71,5 — 74 м песками, насыщенными криопэгами.

с. Районы островного распространения ММП занимают основную часть юго-восточной окраины Карского моря, исключая прибрежные участки и глубоководные впадины. Выделение островного типа распространения мерзлоты связано с представлениями Н.Ф.Григорьева, который связал промерзание широко развитых в прибрежных водах Западной Сибири намывных островов, морских банок, баров и кос (на местах локального обмеления моря) с образованием, сначала через слой морского льда, а затем и после их осушки, островов многолетнемёрзлых пород мощностью свыше 2 м. Локальные обмеления моря, сопровождающиеся промерзанием верхних слоёв донных отложений, вероятно, имели место на всех этапах по-зднеплейстоцен-голоценовой трансгрессии.

Скважина 206, пробуренная АМИГЭ на Русановской площади (глубина моря 80 м), вскрыла на глубине 17м линзы льда (мощностью 3-5 см) в твёрдомёрзлых плейстоценовых суглинках. Верхняя же граница пластич-

номёрзлых грунтов, зафиксированная по данным статического зондирования, находится на поддонной глубине 9,5-10 м.

Скважиной 253 (глубина моря 114 м) в интервале поддонных глубин 13,5-17 м вскрыт лёд, залегающий на твёрдомёрзлых суглинках с ледяными включениями мощностью 6,7 м. Глубже, в интервале 23,7-35,5 м залегают суглинки и глины с массивной криотекстурой, подстилаемые в интервале 34,5-50 м супесями и суглинками тугопластичной и твёрдой консистенции.

Скважиной 254 (глубина моря 109 м) на поддонной глубине 8,4 м вскрыты мёрзлые льдистые отложения мощностью 10,5 м. По данным сейсмоа-кустических исследований и бурения островные ММП могут занимать до 10-15% площади Русановской структуры. В целом же на шельфе Карского моря распространение островов ММП предполагается до глубины моря 115-150 м (Мельников, Спесивцев, 1995).

d. Районы сплошного развития посткриогенных многолетнеохлаждённых пород с редкими островами ММП занимают обширные пространства современного шельфа Баренцева моря (позднеплейстоценовой суши) с глубинами, как правило, более 115-150 м и дно Новоземельской впадины Карского моря. Факторами, способствовавшими полной или почти полной деградации ММП, являются:

— более длительное протаивание (связанное с характером палеоглубин);

— развитие на придонных участках Баренцевской палеосуши покровных ледников;

— понижение температуры замерзания воды на больших глубинах.

Несколькими десятками скважин АМИГЭ глубиной до 50 м, пробуренными в этих районах, ММП не вскрыты. Тем не менее, нельзя полностью исключить возможность присутствия здесь редких островов и линз мёрзлых пород (особенно на таких структурах, как Адмиралтейская, где современные океанологические условия и история развития весьма схожи с Русановской).

e. Районы распространения посткриогенных пород с положительными температурами широко развиты в южной (юго-западной) части Баренцева моря, развитие ММП здесь маловероятно.

Задаче изучения древних и современных процессов рельефообразова-ния на шельфах Баренцева и Карского морей посвящены многолетние исследования второй половины XX века, проводимые учреждениями Министерства морского флота (ГУ ММФ), Министерства геологии (ПГО «Сев-морге ология», ВСЕГЕИ и др.), Академии наук (Институт океанологии имени П.П.Ширшова, Геологический институт, Институт географии и др.), Министерства рыбного хозяйства (ПИНРО и др.), Министерства нефтяной и газовой промышленности (АМИГЭ). Скульптурные формы рельефа шельфа Баренцева и Карского морей относительно подробно опи-

саны в трудах А.Н.Ласточкина (1978, 1979, 1982), А.А.Аксёнова с коллегами (1987), А.Г.Зинченко (2000, 2002). Определяющую роль в подсистеме геоморфологических условий играют преимущественно скульптурные и структурно-скульптурные мезоформы рельефа протяжённостью Ь=п-10м м. Наибольшую опасность для инженерных сооружений, расположенных на положительных субгоризонтальных мегаформах рельефа (Ь=п-104+5 м, возвышенности, плато), представляют мезоформы: ложбины, поднятия, моренные гряды, распространённые в Скандинавско-Канинской и При-новоземельско-Баренцевской геоморфологических провинциях (ГП). На отрицательных субгоризонтальных мегаформах (впадины, желоба) сложность инженерно-геологических условий определяют моренные гряды (Приновоземельско-Баренцевская ГП), останцевые формы (Приновозе-мельско-Баренцевская и Скандинавско-Канинская ГП), ложбины и поднятия (Приновоземельско-Баренцевская и Южно-Баренцевская ГП). Подводные фьорды (уступы, пороги, скалистые гряды), характерные для Скандинавско-Канинской ГП, и У-образные долины и каньоны, присущие Приновоземельско-Баренцевской ГП, определяют участки повышенной сложности в зонах сопряжения субгоризонтальных мегаформ. Среди микроформ (Ь=п-10Г|И м) серьёзные препятствия могут представлять лишь распространённые в периферийных частях Баренцевоморской и ЗападноСибирской плит, у побережий Кольского полуострова, мыса Канин Нос и Новой Земли, скальные, нередко остроугольные, останцы размерами несколько метров в поперечнике.

При инженерно-геологической стратификации слагающих геологическую среду нефтегазоносной провинции Западно-Арктического шельфа России горных пород и донных осадков разделение грунтов целесообразно выполнять по специальной инженерно-геологической классификации грунтов Я.В.Неизвестнова (1998), где разделение связных грунтов с коагу-ляционными связями проводится по их прочности, выраженной сопротивлением вращательному срезу грунта естественного сложения — ттах. В рассматриваемом регионе выделены инженерно-геологические комплексы: 1. современных слабых и рыхлых покровных грунтов морского, аллю-виально-морского, ледниково-морского, морского биогенного и элювиально-делювиального происхождения, инженерно-геологические свойства которых определяют условия строительства и эксплуатации подводных нефте- и газопроводов, линий ВОС; 2. плейстоценовых мягких и рыхлых грунтов морского, ледниково-морского, флювиогляциального и аллюви-ально-морского происхождения, определяющих условия строительства придонных нефтегазопромысловых сооружений — платформ, терминалов и др.; 3. мезозойско-кайнозойских (дочетвертичных) мягких, рыхлых и полускальных грунтов, со свойствами которыми связана возможность осадки и техногенных землетрясений при эксплуатации месторождений

Баренцевской НГП (Штокмановское, Ледовое, Мурманское и др.) и су-баквального северного окончания Западно-Сибирской НГП (Ленинградское, Русановское и др.); 4. палеозойских полускальных пород, со свойствами которых связаны особенности эксплуатации месторождений субаквального северного окончания Тимано-Печорской НГП (Варандей-море, Приразломное, Медынское-море и др.); 5. архейско-протерозойс-ких скальных пород высокой прочности, определяющих инженерно-геологические условия берегового примыкания подводных трубопроводов на Кольском полуострове.

Инженерно-геологические условия строительства инженерных сооружений на шельфе во многом определяются свойствами подземных вод: пластовыми давлениями — при строительстве и эксплуатации глубоких скважин; а также их коррозионной агрессивностью. Пластовые давления, в основном, равны гравитационным напряжениям в горных породах в водоносных комплексах, приуроченных к эпиальпийскому и эпигерцинско-му чехлу, сложенному существенно нескальными горными породами, с глубины 2-3 км. Сверхгидростатическое пластовое давление формируется за счёт тектонических напряжений вблизи областей горообразования.

Классификации геологических процессов и явлений, построенные на генетической основе и содержащие несколько иерархических уровней были разработаны И.В.Поповым (1959), П.Н.Панюковым (1978), Г.К.Бонда-риком (1981), Г.С.Золотарёвым (1983) Л.Д.Бслым (1985), А.И.Шеко (Опасные..., 1999) и др. В предлагаемой автором классификации опасных геологических процессов выделяются элементы иерархии: группа — вид — разновидность (табл. 1).

Большой вклад в систематизацию техногенных воздействий на геологическую среду внесли Ф.В.Котлов (1978), М.Арну (1984), Г.А.Голодковс-кая и Ю.Б.Елисеев (1989), В.Д.Ломтадзе (1989), И.П.Иванов (1989), В.Т.Трофимов, В.А.Королёв и А.С.Герасимова (1995), В.И.Осипов и др. (Опасные..., 1999). Геологические и природно-техногенные процессы и явления рекомендуется выделять по общим критериям с подразделением на группы: геодинамические (эндогенные), литодинамические, геокриогенные, физико-химические и биохимические процессы и явления (табл.2).

Поведение геологической среды при техногенных воздействиях характеризуется термином «устойчивость», анализ которого даётся в работах Р.Э.Дашко (1987), А.Д.Арманд (1988), Г.А.Голодковской и Ю.Б.Елисеевым (1989), А.С.Герасимовой и В.А.Королёвым (1994), В.В.Кюнтцеля (1995) и др Устойчивость геологической среды Западно-Арктического шельфа России определяется:

— объёмом подвергаемого внешнему воздействию грунтового массива с размером ПТС — мега- (3-5 ИГК), мезо- (2-3 ИГК) и микроуровня (1-2 ИГК);

Таблица 1

Инженерно-геологическая классификация опасных геологических процессов и явлений Западно-Арктического шельфа России (С.А.Козлов, 2005)

Группа Вид Разновидность Характер воздействия на инженерные сооружения

ЭНДОГЕННЫЕ, связанные с глубинными перемещениями горных пород Землетрясения (быстрые перемещения горных пород) Выделяется по балльности сотрясений Повреждения нефтегазопромысловых сооружений, разрывы трубопроводов, деформации скважин

Субвертикальные движения земной коры (медленные перемещения горных пород) Выделяется по абс.значениям перемещений Малоизучен, определяет интенсивность абразии берегов

ЛИТОДИНАМИЧЕСКИЕ связанные с придонными перемещениями грунтовых масс Гидродинамические (связанные с движением морских вод) Размыв, аккумуляция, их чередование, абразия берегов Разрушение грунтовых оснований, занос,заиление

Гравитационные (связанные со склоновыми процессами) Обвалы, осыпи, оползни, сплывы Механические повреждения сооружений, разрушение оснований, погребение

ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИЕ, связанные с промерзанием геологической среды и воздействием плавучих льдов Мерзлотные (связанные с промерзанием геологической среды) Образование СМП, ММП, гидролакколитов, термокарст, термоабразия берегов Разрушение инженерных сооружений и грунтовых оснований

Экзарационные (связанные с воздействием плавучих льдов) Лйсберговое выпахивание, торошение, воздействие припайного льда Разрушение линейных инженерных сооружений и их оснований

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ, связанные с содержанием газов и биогенных веществ в грунтах Выделение и миграция свободных газов Деградация газовых гидратов, просачивание из газоносных толщ, разложение органики Разупрочнение илисто-глинистых оснований, переход песков в плывунное состояние

Накопление гуминовых кислот, битумизация Выделяется по содержанию компонентов Повышение дисперсности и разупрочнение грунтовых оснований

Таблица 2

Инженерно-геологическая классификация опасных техногенных процессов и явлений Западно-Арктического шельфа России (С.А.Козлов, 2005)

Группа Вид Разновидность Источник техногенного воздействия

ГЕО ДИНАМИЧЕСКИЕ, связанные с глубинными перемещениями горных пород Техногенные землетрясения (быстрые перемещения горных пород) Вызванные откачкой подземных флюидов Нефтегазодобывающие и гидрогеологические скважины

Вызванные испытаниями ядерного оружия Испытательный ядерный заряд

Субвертикальные движения земной коры (медленные перемещения горных пород) Вызванные откачкой подземных флюидов Нефтегазодобывающие и гидрогеологические скважины

ЛИТОДИНАМИ-ЧЕСКИЕ, связанные с придонными перемещениями грунтовых масс Гидродинамические (связанные с движением морских вод) Размыв, аккумуляция, их чередование, абразия берегов при техногенном reo динамическом воздействии Нефтегазодобывающие и гидрогеологические скважины (при откачке флюидов)

Гравитационные (связанные с уплотнением грунтов и склоновыми процессами под воздействием инженерных сооружений) Обвалы, осыпи, оползни, сплывы при техногенном геодинамическом воздействии

Неравномерное уплотнение оснований, обвалы, осыпи, оползни, сплывы при локальном техногенном воздействии Механическое воздействие на дно (придонные инженерные сооружения, затонувшие АПЛ, траление и т.д.)

ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИЕ, связанные с промерзанием геологической среды Мерзлотные (связанные с промерзанием грунтов и обледенением конструкций) Термокарст, термоабразия берегов Техногенные тепловые поля

Обледенение и вмерзание в грунт инженерных сооружений Подводные трубопроводы в зонах отрицательных температур придонных вод

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ, связанные с содержанием газов и загрязняющих веществ в грунтах Выделение и миграция свободных газов Аградация и деградация газовых гидратов; просачивание из газоносных толщ, из трубопроводов; разложение органики Техногенные тепловые поля, нефтегазодобывающие и гидрогеологические скважины

Полиэлементное техногенное загрязнение Выделяется по содержанию компонентов Суммарное геохимическое воздействие на грунт техногенных загрязнении

— характером воздействия с видом техногенного процесса-воздействия: геодинамическим, связанным с глубинными перемещениями горных пород в ходе эксплуатации нефтегазовых месторождений; литодинамическим, связанным с придонными перемещениями грунтовых масс; геокриологическим, связанным с промерзанием геологической среды; физико-химическим и биохимическим, определяемым содержанием в фунтах и мифа-цией газов и зафязняющих веществ.

— порогом устойчивости (минимальным взаимодействием, приводящим к необратимым изменениям геологической среды), превышение которого недопустимо за время эксплуатации подводных месторождений или проведения других инженерных мероприятий на шельфе.

2. Формирование физических свойств современных осадков региона носит однотипный характер, связанный с характером условий седиментации в голоцене; состав, состояние, условия залегания и прочностные свойства грунтов покровного инженерно-геологического комплекса определяются, в основном, батиметрической и циркумконтинентальной зональностями седиментогенеза.

В рамках комплекса современных слабых и рыхлых покровных фунтов выделяются инженерно-геологические мсгагоризонты: 1. Илы глинистые вязкотекучие и текучепластичные, локально переслаивающиеся с илами суглинистыми и супесями т(0ш4- 0|у); 2. Илы суглинистые вязкотекучие и текучепластичные, часто с прослоями супесей т(С2ш4- <31У); 3. Пески мелкие и пылеватые, реже средней крупности, переслаивающиеся с супесями, с включениями редкого гравия и гальки ш,аш^шО|у; 4. Илы глинистые и суглинистые вязкотекучие, часто с включениями песчаного материала ат(21у; 5. Песчано-гравийные и песчано-галечные отложения с включением валунов есК21У; 6. Ракушечно-песчаные и ракушечно-илистые отложения тЬ(31У.

Имеющие наибольшее распространение среди поверхностных грунтов глинистые илы характеризуются преобладанием глинистой фракции, на Кольском шельфе возможно существенное (примерно в 2 раза) увеличение содержания крупнопылеватой фракции, для крупных поднятий присуще увеличение содержания песчаной фракции (до 47% на Гусинозе-мельской площади). Отмечаются абсолютно одинаковые (с точностью до 0,01 г/см3) средние значения плотности глинистых илов Баренцева и Карского бассейнов — 1,56 г/см3. Несколько повышенная средняя плотность присуща илам на некоторых положительных структурах: 1,65 г/см3-на Западно-Кольской седловине и Куренцовской структурной террасе, 1,59 г/см3 - на Печоро-Колвинском мегавале, 1,69 г/см3 - на Приямальс-кой равнине, 1,75 г/см3 - на Русановской структурной террасе и Ленинг-радско-Обручевской возвышенности.

Более низкие значения влажности илов (относительно средней по шельфу, равной 75%) характерны для Мурманской возвышенности (среднее

значение 67%), Западно-Кольской седловины (53%), Южно-Карской си-неклизы (46%). Повышенная влажность присуща илам Южно-Новоземель-ского жёлоба (103%), Центральной впадины (78%), Мангазейского плато (95%).

Среднее значение удельного сцепления глинистых илов по всему шельфу составило 5 кПа, угла внутреннего трения - 3°. Батиметрическая зональность осадконакопления выражается в снижении прочности от 4,5 до 1 кПа на глубинах моря 100-300 м с градиентом 1,7 кПа/100 м.

В суглинистых илах песчаная фракция, как правило, существенно преобладает над пылеватой и глинистой, составляя 46-61%, кроме площадей, принадлежащих или близких к Южно-Баренцевской синеклизе - Северо-Кильдинской, Арктической, Штокмановской. Суглинистые илы значительно менее влажные, чем глинистые: от 29 до 99% при среднем значении по шельфу - 46%; им присуща значительно большая плотность, от 1,44 до 2,08 г/см3, при среднем значении 1,76 г/см3. Прочность суглинистых илов практически не отличается от прочности глинистых илов, составляя 3-12 кПа при среднем значении 5 кПа.

Широко распространённые на Западно-Арктическом шельфе пылева-тые и мелкие пески представлены в основном однородными, хорошо сортированными отложениями с содержанием песчаной фракции 82-99%. Пески имеют широкий диапазон значений плотности: от 1,67 до 2,26 г/см3, при среднем значении 1,96 г/см3. На некоторых морфоструктурах пески с повышенным содержанием раковинных обломков имеют пониженную плотность: на Мурманской возвышенности — 1,80 г/см3, на Северо-Пе-чорской возвышенности — 1,72 г/см3, в Восточно-Колгуевском прогибе (Печорская синеклиза) — 1,67 г/см3, влажность песков изменяется от 19 до 48% (максимальные значения — на Северо-Печорской возвышенности), при среднем значении по шельфу 25%. Прочность песков характеризуется значениями параметра линейности от 23° до 36° при среднем значении 29°; удельным сцеплением, иногда достигающим 9-11 кПа (на Печорской синеклизе), но в среднем составляющим 4 кПа.

Состав и физические свойства современных осадков и отложений Западно-Арктического шельфа (включающих глинистые и суглинистые илы, супеси, мелкие и пылеватые пески) были подвергнуты факторному анализу (метод главных компонент). Автором совместно с Н.Л.Колчиной и Н.Б.Ильинской исследовались показатели грунтов (около 18000 определений) с площадей: Североморской, Северо-Кильдинской, Лопарской, Арктической, Штокмановской, Гусиноземельской, Надеждинской, При-новоземельской, Куренцовской, Андреевской, Песчаноозёрской, Русской и Варандейской. Для I фактора (64,9% от общей дисперсии) устанавливаются значимые связи (когда модуль факторной нагрузки превышает 0,7) между многими из анализируемых признаков: содержанием песчаной

фракции (>0,1 мм), содержанием пылеватых, глинистых частиц, влажностью, плотностью влажного и сухого грунта, коэффициентом пористости. Почти все указанные переменные имеют высокую степень корреляции (факторные нагрузки весьма близки к 1). В то же время, содержание тонкозернистой песчаной фракции (0,05-0,1 мм) не имеет значительных нагрузок в I факторе.

Также характерно отсутствие значимой связи каждого из названных признаков с глубиной (моря) залегания осадков. По всей видимости, изменчивость, связанная с глубиной моря, присуща в большей степени механическим свойствам, которые не подвергались факторному анализу ввиду малого количества частных определений в выборках. Таким образом, можно говорить об едином характере физических свойств грунтов Западно-Арктического шельфа, строго изменяющемся только в зависимости от гранулометрического состава. Прочностные же свойства имеют связь с глубиной моря, вероятно, из-за различий в характере межагрегатных структурных связей.

3. На состав, состояние и инженерно-геологические свойства плейстоценовых отложений региона решающее влияние оказали гипергенные процессы промораживания на субаэральных этапах развития, сменяющиеся частичным протаиванием во время трансгрессий; на участках, подвергавшихся промораживанию, плейстоценовые глины и суглинки, как правило, не переходят в основной этап диагенеза и сохраняют физико-механические свойства, близкие к свойствам илов.

На Западно-Арктическом шельфе России в рамках комплекса плейстоценовых мягких и рыхлых грунтов морского, ледниково-морского, флю-виогляциалыюго и аллювиально-морского происхождения выделяются инженерно-геологические мегагоризонты: 1. Глины, мореноподобные суглинки, иногда переслаивающиеся с мелким песком т^т(ЭЕ п; 2. Глины нсяснослоистые, иногда с тонкими песчано-пылеватыми прослойками, редкими включениями гравия гп<2ш; 3. Мореноподобные суглинки, супеси, мелкие пески, с гравием, галькой, валунами и щебнем; глины неяснос-лоистые £т,т<2ш; 4. Пшны ленточнослоистыс с прослойками мелкого песка и редким гравием ат<Зш; 5. Пески разнозернистые с галечниками, песчано-гравийно-галечные отложения тС?ш

Диагенез плейстоценовых отложений Западно-Арктического шельфа, определивший физико-механические свойства мягких и рыхлых грунтов региона, носит сложный характер, с наложением криогенных факторов. Понятие диагенеза, классическое определение которого, как «стадии физико-химического уравновешивания многочисленных реакционно-способных веществ с противоречивыми свойствами, возникшими при образовании осадка» (стадия преобразования осадка), дано Н.М.Страховым (1953, 1960-62), нашло дальнейшее развитие в работах А.В.Копеиловича

(1965), Н.В.Логвиненко и Л.В.Орловой (1987), В.Т.Фролова (1992), Э.И.Сергеевой (2004) и других исследователей. Специфика диагенеза в арктических морях отражена в работах В.Н.Сакса (1952), М.В.Кленовой (1960), Н.Н.Лапиной с коллегами (1968), А.П.Лисицына (1974), И.Д.Данилова (1978, 1989, 1992), ЭД.Ершова (1982), Л.АЖигарева (1997), А.Н.Хи-менкова и А.В.Брушкова (2003) и др. Н.Н.Лапина с соавторами в 1968 году выделила его в отдельный тип — полярный литогенез, который был позднее обозначен И.Д.Даниловым как «...литогенез в зонах устойчивого охлаждения Земли при отрицательных или близких им температурах и при активном участии льда — наземного, подземного, поверхностного льда водоёмов». Полярный режим региона предопределил развитие субакваль-ной криолитозоны, отразился на специфике осадконакопления, включая ледовый и айсберговый разнос обломочного материала, экзарационное воздействие плавучих льдов на дно и т.д. При этом наибольшее влияние на донные осадки и отложения оказало одно из проявлений полярного литогенеза — промерзание, криодиагенез (по А.И.Попову), связанный с образованием льда в качестве аутигенного материала, обезвоживанием минеральных агрегатов в результате миграции свободной и связанной воды, с их внутриобъёмным сжатием и формированием разно сопрягающихся ледяных шлиров, с необратимым разрывом коагуляционных связей.

Оригинальные исследования микроструктуры глинистых грунтов с помощью электронной микроскопии, начатые в 1970-е годы Г.Г.Ильинской, В.И.Осиповым, В.Н.Соколовым, Н.А.Румянцевой, Г.Р.Миркиным, М.Д.Толкачёвым, открыли новое направление в изучении процессов литогенеза, основанное на классических работах в области теории поверхностных сил и теории устойчивости коллоидов и тонких плёнок (Б.В.Деря-гин (1986), Н.В.Чураев, Е.Фервей, Т.Овербек, И.Ф.Ефремов и др.), а также на представлениях физико-химической механики пористых тел (П.А.Ре-биндер (1979); Е.Д.Щукин, Н.В.Перцев и Е.А.Амелина (1982) и др.). Результаты структурных исследований пород на различных стадиях литогенеза, выполненных в последние десятилетия В.И.Осиповым с коллегами (Грабовска-Ольшевска и др., 1984; Осипов, 1979; Физико-химическая..., 1985; Осипов и др., 1989, 2001), помогли автору разработать модель диагенеза отложений Барснцево-Карского шельфа.

На Западно-Арктическом шельфе России можно выделить 3 основных стадии (для глинистых, суглинистых и в меньшей степени — супесчаных грунтов) развития литогенеза донных грунтов (табл. 3):

1. Ранний этап диагенеза (этап формирования, развития осадка - ила), включающий:

— подэтап флокуляционного (агрегатного?) структурообразования (D0), на котором между первичными микрогетерогенными образованиями (гранулами, микроагрегатами, детритом) образуются единичные контакты Кд

Таблица 3

Схема формирования песчапо-глинистых грунтов Западно-Арктического шельфа России (Козлов, 2006)

1 о Е * Грунты (по исходному гранулометрическому составу) Основные факторы формирования физико-механических свойств Стадии литогенеза

Глинистые Суглинистые Супесчаные Песчаные

> 6> Илы глинистые р= 1,21-1,99 г/см» № = 29-211% с = 1-11 кПа Ф = О-в- Илы суглинистые р= 1,44-2,08 г/см3 № = 22-99% с = 3-12кПа Ф = 0-7° Супеси р = 1,47-2,09 г/см3 №=19-40% с = 2-13 кПа <? = 7-30° Пески меткие, пылсватые р = 1,67-2,26 г/см3 № = 19-48% с = 0-11 кПа Ф = 23-36° Батиметрическая и циркумконтиниггальная зональности осадко-нахопления, современные гидрометеорологические факторы И», Б,

о Глины р= 1,44-2,07 г/см3 №=20-110% с = 2-70 кПа Ф = 1-25° Суглинки мореноподобные р= 1,41-2,15 г/см3 XV = 15-71% с = 4-40 кПа Ф= 1-35° Супеси р = 1,66-2,19 г/см3 №=18-40% с = 0-70 кПа Ф = 4-30° Пески разнозернистые р= 1,93-2,10 г/см3 Ф = 36° Позднекайнозойское промерзание донных отложений: развитие субаквальных ММП и интенсивность прошедшего криогенного воздействия СП и 2

§ 1 с? Глины р= 1,34-2,21 г/см' №=14-66% с = 2-26 кПа 9=1-20° Суглинки мореноподобные р= 1,77-2,26 г/см3 № = 13-45% с = 8-160кПа Ф = 8-26° Супеси Пески Я 1*1

т-ы Глины р= 1,78-2,25 г/см3 №=17-39% с = 12-140 кПа Ф = 5-27° Алевритовые глины р = 1,87-2,23 г/см3 № = 13-45% с= 12-70 кПа Ф = 27-35° Алевриты р = 1,96-2,28 г/см3 № = 10-29% Псски р= 1,90-2,15 г/см3 № = 13-45% Литостатическое и тангенциальное давление, повышенная температура

Аргиллиты Алевролшпы р = 2,60-2,65 г/см3 \у = 5-13% 1?,,= 30-289 МПа Песчаники смабалитифищ/рованше Катагенез к

(дальние коагуляционные связи со средней прочностью единичного контакта около 0,1 нН, по В.И.Осипову с соавторами (1989)); формируется текучий полужидкий (с плотностью, близкой к плотности морской воды) малопрочный (до 1 кПа) «протоил» мощностью до нескольких сантиметров;

— подэтап формирования (развития) глинистого (суглинистого, супесчаного?) осадка-ила (Б,) с нарастающим количеством контактов Кд, характеризуется существенным упрочнением (до 10-15 кПа в подошве слоя) и уплотнением (до 1,9 г/см3 и выше) осадка; мощность слоя может меняться от первых сантиметров до 10 и более метров (в зависимости от интенсивности осадконакопления).

2. Основной этап диагенеза (этап формирования, развития отложения -глины, суглинка) (Б2), характеризуется постепенным развитием ближних коагуляционных контактов Кб (со средней прочностью единичного контакта 1-10 нН — преимущественно по типу «базис-скол» под небольшим углом). Для центральной и восточной зон Западно-Арктического шельфа России криогенное воздействие, наряду с фильтрационной консолидацией в субаквальных условиях, по-видимому, является важнейшим фактором, влияющим на характер литогенеза плейстоценовых глин и суглинков. В районах с интенсивным плейстоценовым промерзанием глины, как правило, обладают существенно (на 50-70%) более низким удельным сцеплением по отношению к непромерзавшим отложениям (около 15 кПа), хотя их плотность одинакова или даже несколько выше. Это объясняется разрушением, после криогенной деструкции, большинства ближних коагуляционных контактов между частицами, которые не восстанавливаются даже после посткриогенного уплотнения (вызванного усиленной фильтрационной консолидацией, за счёт увеличения количества свободной воды). Промерзавшие в плейстоцене глинистые отложения по характеру структурных связей и физико-механическим свойствам близки к находящимся на раннем этапе диагенеза глинистым и суглинистым илам.

Чем более песчанистым является отложение, тем менее сказывается деструктивное воздействие криогенеза. В этих случаях наибольшую структурообразующую роль начинают играть грубые фракции, вызывая повышение угла внутреннего трения (более чем в 3 раза у интенсивно промерзавших суглинков, по отношению к непромерзавшим).

3. Поздний этап диагенеза (Б3) характеризуется началом перехода отложения (глины, суглинка, супеси) в полускальную породу (аргиллит, алевролит, песчаник). На этом этапе начинают формироваться цементационные связи, количество коагуляционных контактов ещё обеспечивает пластичные свойства породы, которые у подошвы слоя исчезают. Переход грунтов различного гранулометрического состава в стадию катагенеза происходит в разное время в различных частях шельфа, однако по результатам бурения укладывается в диапазон мел-юра.

Гранулометрический состав верхнеплейстоценовых глин характеризуется преобладанием глинистой фракции, среднее содержание которой по площадям Западно-Арктического шельфа изменяется от 41 до 68%. Содержание пылеватых частиц составляет 23-37%; количество песчаных зёрен изменяется в среднем от 14 до 29%, и только на Лопарской и Курен-цовской площадях уменьшается до 4-8%. Только на Гусиноземельской площади преобладает песчаная фракция, а содержание пылеватой и глинистой — 32 и 28% соответственно.

Глины поздненеоплейстоценового возраста, преимущественно морского происхождения, обладают крайне широким диапазоном значений, как физических, так и механических свойств. Во многом это определяется консистенцией, меняющейся от твёрдой (-0,18) до текучей (1,89). Плотность меняется от 1,52 до 2,07 при среднем значении по шельфу 1,79 г/см3 (по результатам 235 определений). Контролирующая консистенцию грунта влажность меняется весьма широко: от 20% до 110% при среднем значении 49% (по результатам 320 определений). В пределах только Приновоземель-ской площади влажность рассматриваемых глин изменяется от 35% до 110%. Коэффициент пористости весьма высок: может достигать 1,70 при среднем значении по шельфу 1,21 (по результатам 213 определений), что сближает верхнеплейстоценовые глины с глинистыми илами голоцена.

Прочность глин также изменяется весьма широко, составляя всего 211 кПа (27 определений) при текучей консистенции (на Мурманской возвышенности) и около 10-70 кПа при мягкопластичной консистенции (на Северо-Печорской возвышенности). Угол внутреннего трения при этом изменяется от 1-5° до 20-25°.

Разнообразие свойств требует особого внимания к изучению данных грунтов при более детальных исследованиях, с разделением толщи верх-ненеоплейстоценовых глин (и суглинков) на несколько инженерно-геологических горизонтов по степени предшествующего промерзания. На Западно-Арктическом шельфе России выделены участки большей или меньшей степени криогенного воздействия, распространения ММП, в позднем плейстоцене: сплошного распространения, переходящего в прерывистое; прерывистого распространения, переходящего в островное; островного распространения; сплошного развития посткриогенных много-летнеохлаждённых пород с редкими островами ММП; распространения посткриогенных пород с положительными температурами

Для сравнительной оценки влияния интенсивности поздненеоплейстоценового промерзания на характер физико-механических свойств вер-хненеоплейстоценовых глин были использованы данные по характерным площадям различных геокриологических районов Западно-Арктического шельфа: Штокмановской, Владимирской, Надеждинской и Ленинградс-ко-Русановской площадям, расположенным в примерно одинаковых гид-

родинамических условиях, глубина моря — 100-350 м (рис. 4). При незначительном промерзании (разновидность глин № 2), когда в твёрдую фазу переходит преимущественно рыхлосвязанная вода, имеет место посткриогенное разупрочнение. По данным Э.Д. Ершова (1986), при температурах ниже -2°С начинается замерзание поровой влаги, затем в диапазоне температур от -2°С до -15°С полностью замерзает полусвязанная (капиллярная) вода и частично — рыхлосвязанная, которой при температуре -15°С остаётся ещё 9,7%. Протаивание таких относительно слабо промёрзших глин, по всей видимости, приводит к частичному разуплотнению грунта, связанному с переходом части влаги в свободное состояние, Цэунт за счёт избыточного увлажнения (в том числе и внешнего привноса влаги в открытые поры) становится более текучим, изменяется характер структурных контактов, уменьшается сцепление. Структура «разрыхляется», но не теряет своей физико- химической основы, удерживая часть рыхлосвязан-ной воды. Вновь образованный (изменённый) структурный каркас в основном сохраняет свои вновь обретённые качества относительно долгое время, глина за счёт преобладания дальних коагуляционных связей приближается по основным показателям к глинистым илам.

л- 60

8 40 1 20

-1-1-1-

12 3 4 Разновидности глин

12 3 4

Разновидности глин

ГО <1)

о 5,

12 3 4

Разновидности глин

Рис. 4 Характер изменчивости средних значений влажности (п= 116), плотности (п=80), удельного сцепления (п= 16) и показателя текучести (п=94) немёралыхверхненеоплейстоцсновых глин в зависимости от интенсивности предшествовавшего криогенного воздействия. Разновидности глин: 1 — не промерзавшие, 2 — района посткриогенных пород с положительными температурами, 3 — района сплошного развития посткриогенных много-летнеохлаждённых пород с редкими островами ММП, 4 — района островного распространения ММП.

При большем промерзании замерзает всё большая часть рыхлосвязан-ной воды и, возможно, даже некоторая часть прочносвязанной (замерзающей в широком спектре отрицательных температур, по Э.Д.Ершову вплоть до -100°С). Дисперсные частицы практически теряют свою водную оболочку, которая после протаивания переходит в категорию свободной воды, способствующей началу интенсивной фильтрационной консолидации грунта. Современные структуры глин разновидностей №3, 4 образованы из всё более нарушенной криогенезом структуры, при минимальном количестве (или отсутствии) рыхлосвязанной воды, в условиях более быстрого сближения дисперсных частиц. Соответственно — увеличение плотности до значений, превосходящих аналогичные значения у глин разновидности №1, не подвергавшихся промерзанию.

Верхненеоплейстоценовые суглинки мореноподобные (ледниково-морские) также (как и глины) отличаются весьма широким разнообразием физико-механических свойств, значение показателя текучести изменяется от (-0,29) до 3,00. Плотность колеблется от 1,41 до 2,15 г/см3 при среднем значении по шельфу 1,95 г/см3. Повышенная плотность характерна для Приновоземельской площади — среднее значение 2,01 г/см3. Малоплотные грунты расположены на Северо-Мурманской площади — 1,49 г/см3, в Центральной впадине — 1,43 г/см3. Значительно изменяется влажность: от 15 до 71% при среднем значении по шельфу - 30%.

Прочностные свойства верхненеоплейстоценовых мореноподобных суглинков, во многом определяемые их плотностью сложения, меняются весьма широко. Даже в пределах одной Ферсмановской площади (Цент-рально-Баренцевский свод) удельное сцепление может изменяться от 5 до 40 кПа, при среднем значении 15 кПа, что сравнимо с изменением прочности суглинков на всём Западно-Арктическом шельфе (4-40 кПа). Угол внутреннего трения составляет от Г до 35° при среднем значении 8°.

Сравнительная оценка физико-механических свойств верхненеоплейстоценовых суглинков миктитового состава (Ферсмановская, Приновозе-мельская и Песчаноозёрская площади) приведена на рис. 5.

Показательна слабая зависимость плотности и влажности от степени предшествующего промерзания суглинков, что, по всей видимости, связано с более существенной (по сравнению с глинами) ролью песчаных фракций (не имеющих связанной воды в своём окаймлении) в формировании структуры. Эта роль особенно возрастает при формировании прочностных свойств во время плейстоценового промерзания, когда песчаные фракции формируют структурообразующий «скелет» грунтов, с существенным увеличением угла внутреннего трения.

Гранулометрический состав эоплейстоцен-средненеоплейстоценовых глин морского, ледниково-морского происхождения (гп^шОЕ п) характеризуется выдержанностью на площади Западно-Арктического шельфа с

# 40

£ зо

20 ■ 10 о

1 2 3

Разновидности суглинков

1 2 3

Разновидности суглинков

Рис. 5. Характер изменчивости средних значений влажности (п=249), плотности (п=200), удельного сцепления (п=83) и угла внутреннего трения (п=23) немёрзлых верхненеоп-лейстоценовых суглинков в зависимости от интенсивности предшествовавшего криоген ного воздействия (Козлов, 2004).

Разновидности глин: 1 — не промерзавшие, 2 — района посткриогенных пород с положительными температурами, 3 — района прерывистого распространения ММП, переходящего в островное.

некоторым преобладанием содержания глинистой фракции, составляющей в среднем 36-48%; содержание пылеватых частиц — до 26-46%, песка — до 10-26%. Существенно отличаются по гранулометрическому составу глины Гусиноземельской площади, где количество песчаных зёрен в глинах увеличивается до 39%, превышая содержание глинистых частиц (28%).

Отмечается существенное различие физико-механических свойств эоп-лейстоцен-средненеоплейстоцсновых глин Баренцева и Карского морей, которое определяется, по всей видимости, в наибольшей степени условиями криогенеза. Протаивание изменяет облик структуры глин, предопределяет появление узловатых (комковатых) структур, поверхность которых имеет более высокую влажность, и которые имеют меньшее сцепление за счёт перехода после оттаивания связной воды в свободную, но за счёт этого, в определённых условиях, больше подвержены фильтрационной консолидации и, соответственно, уплотнению и упрочнению.

В Баренцевом море, где глины, по видимому, подверглись меньшему воздействию криогенных процессов, влажность изменяется от 21 до 50%

при среднем значении 41%, в Карском — от 14 до 27% при среднем значении 20%. Соответственно плотность существенно выше в Карском море — она меняется от 1,93 до 2,21 г/см3 - при среднем значении 2,10 г/см3, в Баренцевом море максимальная плотность составила 2,09 г/см3 (на Мурманской площади), среднее значение — 1,79 г/см3. Прочность эоплейсто-цен-среднеплейстоценовых глин весьма незначительна: сцепление изменяется от 2 до 26 кПа при среднем значении по шельфу 11 кПа, угол внутреннего трения — от 1° до 20° при среднем значении 3°. Эоплейсто-цен-среднеплейстоценовые глины в целом обладают, по отношению к граничащим с ними верхнеплейстоценовым глинам, несколько меньшей влажностью (14-66%) и несущественно большей плотностью (1,34-2,21 при среднем значении 1,81 г/см3).

Опасные геологические процессы и явления объединены в группы, каждая из которых включает виды и разновидности: геодинамические (эндогенные); литодинамические, (гидродинамические и гравитационные); геокриологические (термоабразия, экзарация, термокарст); физико-химические и биохимические (выделение свободного газа, гумификация, битумизация).

Акватория Западно-Арктического шельфа России является районом с относительно слабой сейсмической активностью, в пределах которого, однако, выделяются относительно высокоактивные участки, приуроченные к окраинным частям бассейна Баренцева моря. При проектировании подводных трубопроводов, выборе трасс, особое внимание следует обращать на прогнозируемую интенсивность землетрясений и характер расчленённости рельефа. Трассы трубопроводов, по возможности, должны избегать зоны I категории опасности при любом характере рельефа (а во многих случаях, особенно — в Мурман-Финмаркенской зоне, он часто представлен крутыми и покатыми поверхностями). В относительно опасных зонах следует избегать участков с проявлениями гравитационных процессов на склонах мега- и мсзоформ рельефа. Относительно безопасное (в геодинамическом плане) строительство нефте- и газопроводов возможно только на равнинах и пологонаклонённых (до 1°) склонах подводных возвышенностей, находящихся в III (относительно безопасной) зоне.

По характеру и степени воздействия гидродинамических факторов на донные отложения Баренцево-Карский шельф можно разделить на зоны: прибрежную, переходную и глубоководную.

Прибрежная зона (глубина моря 0-30 м), характеризующаяся устойчивыми вдольбереговыми потоками наносов, а при дефиците наносов и (или) избытке энергетического воздействия — эрозионной активностью, сложена преимущественно песчаным и пылсватым материалом. Наличие в прибрежной зоне маломощного (до 2 м) слоя подвижных песчаных (супесчаных) отложений свидетельствует о неустойчивом гидродинамическом режиме, где процессы выноса обломочного материала находятся в неустойчивом равновесии с процессами его привноса, часто с кратковременным (в том числе периодическим, сезонным) преобладанием размыва или аккумуляции. В этих районах могут возникнуть инженерные проблемы, связанные с размывом оснований буровых и эксплуатационных платформ, экспонированием трубопроводов.

В местах ослабления интенсивности волн вследствие изменения угла их подхода к берегу, волновых теней за препятствиями (островами, мелями, инженерными сооружениями и др.) происходит ослабление транзита, аккумуляция начинает преобладать. Для таких участков характерно большей или меньшей интенсивности накопление, преимущественно -песчаного материала, мощность которого начинает превышать значения максимальных изменений отметок рельефа при шторме (2 м). На периферии крупных мелководных заливов, в основном — эстуариев, встречаются зоны аккумуляции в большей степени глинисто-пылеватого материала морского и аллювиально-морского происхождения (например, в Печорской губе).

Переходная зона (глубина моря 30-140 м) характеризуется совместным влиянием волновых процессов и приливно-отливных явлений. Влияние штормового волнения на наносы прослеживается до глубины, равной 1/3 длины наиболее крупных штормовых волн (Ветер и волны..., 1974). Учитывая, что во время максимального для Баренцева моря шторма длина волн может составить 400 м, влияние волн распространяется примерно до изобаты 140 м. Грунты представлены мелкими и пылеватыми песками, супесями, суглинистыми и глинистыми илами.

Зона характеризуется как пояс преобладающей аккумуляции песчаного материала, распространение и мощность которого здесь максимальны (особенно в южной и юго-восточной частях Баренцевоморского шельфа). Пески переходной зоны по своим физико-механическим свойствам мало отличаются от прибрежных.

Глубоководная зона (глубже 140 м) характеризуется ведущей ролью течений. Грунты представлены супесями, суглинистыми и глинистыми илами.

По распространенности и характеру гравитационных процессов и явлений на шельфе Баренцева и Карского морей выделены:

— Участки, где гравитационные процессы развиты весьма незначительно. Приурочены к плоским равнинам (кроме береговой части) с пологими

(не более 20') возвышенностями и положениями размером от одного-двух до нескольких десятков - сотен квадратных километров, сложенными преимущественно песчано-пылеватыми, реже - крупнообломочным материалом. Перепад высот обычно не превышает 15-25 м. К таким равнинам относятся обширные пространства почти ровного дна Приканинского района, Канино-Колгуевского и Печорского мелководья (Поморская, Се-веро-Гуляевская, Приразломная, Медынская, Варандейская площади), отдельные участки Карского моря (Мангазейская площадь).

— Участки площадного развития оползней и оплывин. Приурочены к сопряжениям субгоризонтальных мегаформ рельефа, покрытым мягкими (реже рыхлыми) грунтами. Представлены мегаповерхностями с углом наклона свыше Г. Критический угол, при котором подводный склон является потенциально оползнеопасным, по результатам исследований на неф-теперспективных площадях шельфов (Shepard, 1955; Kerr, 1962; Fanin, 1980 и др.), не превышает 0,5-1°. При этом наиболее распространенным гравитационным процессом является течение разжиженных донных осадков (с возможным захватом новейших глинистых и даже песчаных отложений) по склону с образованием у его подножия натечных линзовидных скоплений мощностью до 10-15 м, шириной до 1,5-2 км и более (Аксёнов и др., 1987). На шельфе Баренцева моря это сравнительно узкая (20-25 км) полоска с углами наклона поверхности до 5-6°, простирающаяся вдоль юго-западного берега Южного острова архипелага Новая Земля. Протяженный склон с развитием гравитационных процессов окаймляет также Гусиное плато (Северо-Печорская возвышенность).

— Участки локального развития оползней и оплывин. Приурочены к широко распространенным на положительных и отрицательных (преимущественно глубоководных) субгоризонтальных мегаформах и участках их сопряжения разнообразным мезаформам рельефа, включающим образования различного происхождения и морфологии: ложбины, поднятия, песчаные волны, долины, валы, западины, борозды, каньоны, уступы, холмы, и др. Сложные по составу и морфологическим характеристикам мезофор-мы, как правило, имеют склоны с углами наклона заведомо больше 1° (не редко 10-15° и выше), образуя на шельфе обширные зоны с локальными, с различной частотой встречаемости, проявлениями гравитационных процессов (Штокмановская, Ледовая площади).

— Участки развития обвалов и осыпей. Приурочены к прибрежным подводным уступам (террасам) тектонической природы, окаймляющим Кольский полуостров (до глубины 130-150м) и архипелаг Новая Земля (до глубины 60-100 м).

К числу опасных для инженерных сооружений геокриогенных процессов относятся, в первую очередь, термоабразия берегов и термокарст, экзарация. Термоабразионные процессы широко развиты на берегах Малозе-

мельской тундры, Печорской губы, полуостровов Западной Сибири и севера Новой Земли, о.Колгуев. Наиболее активно термоабразия развивается на берегах осадочного чехла Печорской и Западно-Сибирской плит, сложенных рыхлыми отложениями, сцементированными льдом и испытывающих вертикальные нисходящие движения.

Термокарст развит преимущественно в мелководных зонах, затопленных во время позднеплейстоцен-голоценовой трансгрессии. Образующиеся за счет термокарста депрессии донной поверхности, имеющие довольно широкое распространение, нередко нивелируются литодинамическими процессами. С термокарстовыми процессами на шельфе, возможно, связано возникновение таликов, насыщенных пресными водами, которые после понижения температур морских водных толщ до отрицательных значений -1,5-^1,9°С начали промерзать с образованием подводных гидролакколитов -«эллипсовидных поднятий» высотой 3-15 м, протяженностью от 120-150 м до 1 км при ширине 50-350 м (Мельников, Спесивцев, 1995). Положительные формы чередуются с замкнутыми котловинами глубиной до 15м. Подводные гидролакколиты развиты на Печорском море между изобатами 5070 м. По данным бурения и сейсмоакустического профилирования мощность ледяных ядер гидролакколитов превышает 25 м (Бондарев и др., 1997). Можно предполагать наличие подводных бугров пучения «пинго» и на всей остальной акватории Баренцева моря, где придонные воды характеризуются отрицательной температурой. Формирование ледяных ядер «пинго» вполне обоснованно объясняют также «дроссельным эффектом», возникающим при просачивании газов (Мельников и др., 1997).

Граница зоны возможного воздействия айсбергов на донные грунты прослеживается от Тиманского берега вдоль линии июньского многолетнего положения кромки льда, затем — по изобате 100 м она поворачивает на запад и протягивается до мыса Святой Нос, в дальнейшем оконтуривая небольшие прибрежные участки Кольского шельфа (с глубиной до 100 м). Южная граница выделенной зоны соответствует фронтальной линии между Мурманским прибрежным и Беломорским, выносящим воды Белого моря со скоростью 0,3-0,5 узла, течениями. За пределами зоны оставлена Чешская губа с характерным для неё интенсивным выносом вод. Опасность экзарации существует для относительно мелководных грунтов Гусиного плато, окаймления Новой Земли.

Предполагаемая глубина ложбин (борозд) составляет в среднем 3-5 м, ширина — 25-50 м. Максимальные значения — до 20 м в глубину и до 200м в ширину при длине в несколько километров (Gunleikrud, Rokoengen, 1980; King, 1980). Строительство трубопровода над полосой пропахивания или вблизи её, по мнению специалистов кампании EXXON, может вызвать смещение трубы, приводящее к деформациям, превышающим проектные (Ванг и др., 1994).

На мелководных участках моря торосистый лёд может смерзаться с донными грунтами, образуя стамухи. Иногда рядом стоящие стамухи образуют валы и гряды, вытянутые на несколько десятков километров. Средняя высота гряд может составлять 1,4-2,0 м, среднее расстояние между ними — 40-160 м. Под термическим воздействием стамух, подошва которых может иметь температуру до —2,4-^--3,8°С (Песчанский, 1963), донные осадки могут существенно промерзать. После полного разрушения стамух грунты какое-то время могут оставаться мёрзлыми.

Характерно практически повсеместное присутствие в осадках Печорского моря, залегающих непосредственно под подошвой голоценового комплекса, свободного газа. При существенном нарушении термобарических условий геологической среды, повышении сейсмической активности земной коры, газ прорывается сквозь мерзлоту, создавая катастрофические ситуации.

5. В геологической среде нефтегазопромысловых сооружений на современном уровне изученности региона чётко выделяются основные инженерно-геологические комплексы, оказывающие решающее влияние на устойчивость: мезозойско-кайнозойских (дочетвертичных) мягких, рыхлых и полускальных грунтов; палеозойских полускальных пород — на мегаустойчивость, связанную с возможной осадкой донной поверхности и возникновением техногенных землетрясений при откачке подземных флюидов; плейстоценовых мягких и рыхлых грунтов — на мезоустойчивость, связанную с давлением на дно нефтегазодобывающих платформ, других сооружений; современных слабых и рыхлых покровных грунтов - на микроустойчивость, связанную с криогенным и механическим воздействием на грунт трубопроводов.

К числу важнейших видов техногенного воздействия на геологическую среду региона относятся:

■ эксплуатация нефтегазовых месторождений (с зоной воздействия по глубине — до 3-4 тыс.м);

■ строительство и эксплуатация нефтегазопромысловых сооружений (десятки метров);

" разработка строительных материалов, ракушняков и россыпных месторождений (до 10 метров);

" подъём или захоронение затонувших инженерных объектов (до 10м);

■ строительство и эксплуатация подводных трубопроводов (до 5 м);

■ строительство линий волоконно-оптической связи (до 5 м);

■ траление при добыче морепродуктов (до 1 м).

Основные параметры устойчивости геологической среды Западно-Арктического шельфа России приведены в табл. 4.

Мегаустойчивость. Устойчивость геологической среды нефтегазовых сооружений на мегауровне может быть оценена, прежде всего, по величине возможной осадки донной поверхности к концу срока эксплуатации;

Таблица 4

Параметры устойчивости геологической среды Западно-Арктического шельфа России к техногенным воздействиям (С.А.Козлов, 2005)

Размер ПТС Характер техногенного воздействия Вид техногенных процессов Состав ПТС

Мегауровень п (10М03) м Откачка подземных флюидов Техногенные землетрясения 4-5 ИГК

Формирование мульд оседания, трещин отрыва, осадка донной поверхности 3-4 ИГК

Техногенные тепловые поля Деградация газовых гидратов, просачивание газов из нижних толщ 3-4 ИГК

Мезоуровень п 10' м Давление на грунтовое основание Неравномерная осадка донной поверхности 2-3 ИГК

Микроуровень п 10° м Криогенное воздействие на грунт Вмерзание трубы в грунт 1 (2) ИГК

Механическое воздействие труб, линий ВОС, затогнувших АЛЛ и др. Обвалы, осыпи, оползни, сплывы 1 (2) ИГК

Разработка месторождений строительных материалов, россыпей, ракушняка и др. Изменение литодинамнческого режима акватории 1(2) ИГК

Траление дна Механическое воздействие на грунт 1 ИГК

Полиэлементное техногенное загрязнение Изменение физико-механических свойств поверхностных грунтов 1 ИГК

при значительной и (или) неравномерной осадке возникает угроза устойчивости инженерных сооружений. Снижение пластовых давлений может также привести к возникновению землетрясений даже в считавшихся ранее сейсмически неактивных зонах, что наблюдалось, например, в 1987 году в Западной Сибири (Ковалевский, 1994).

Расчёт величины осадки возможен при наличии информации по значениям пластовых давлений и их изменениям в течение срока эксплуатации, по мощности, составу, физико-механическим и фильтрационным свойствам пород-коллекторов и покрышек, перекрывающих эксплуатационные нефтегазовые и контактирующие с ними водоносные горизонты.

По предварительным данным, величина средней осадки донной поверхности над залежью газа, например, на Штокмановском ГКМ при среднегодовом отборе 45 млрд м3/год составит 0,32 м/год. В случае же возможного увеличения ежегодного объёма добычи газа для обеспечения подачи по трём или четырём ниткам (до 68-90 млрд м3/год) средняя скорость опускания донной поверхности может достигнуть 0,5-0,6 м/год. Прогибание донной поверхности при эксплуатации месторождения приведёт через 15-25 лет эксплуатации (в зависимости от объёма извлечённых флюидов) к формированию мульды оседания глубиной в центральной части порядка Юм (Козлов, Неизвестнов, 2000), а возможно и большей. Прогибание донной поверхности вызовет опускание платформ с уменьшением высоты пролётного (над уровнем моря), а в краевых частях мульды возможен наряду с опусканием наклон платформ и другие деформации их конструкций. Опускание донной поверхности и связанные с этим процессы деформирования горных пород обуславливают подвешивание и изгибание труб, проложенных по дну, что может привести к их разрыву с неблагоприятными последствиями. По опыту работ в Северном море, под воздействием сжатия горных пород собственно газовых залежей возможны сплющивание, изгиб или полное разрушение обсадных труб и эксплуатационных колонн на отдельных интервалах глубин.

Мезоустойчивость. Устойчивость геологической среды нефтегазовых сооружений на мезоуровнс связана, в первую очередь, с давлением на дно нефтегазодобывающих платформ. Современные морские нефтегазопро-мысловые сооружения (плавучие буровые установки и морские ледово-стойкие стационарные платформы - ПБУ и МЛСП), которые планируют к использованию на Баренцевом море (по материалам ЦКБ «Рубин»), представляют собой сложные инженерные конструкции, сочетающие в себе специфику морского судна ледового класса и ледово-стойкого морского гидротехнического сооружения.

Устойчивость геологической среды нефтегазопромысловых сооружений подводного месторождения углеводородов во многом определяется, помимо геоморфологических особенностей дна, физическими и механи-

ческими (прочностными) свойствами слагающих дно инженерно-геологических элементов (табл. 5).

Таблица 5

Показатели устойчивости геологической среды Штокмановского газоконденсатного месторождения к механическим воздействиям

(Козлов, 2003)

Инженерно-геологические горизонты Разновидности грунтов Плотность т/м3 Удельное сцепление, кПа Угол внутреннего трения, град. Мощность м Характер устойчивости геологической среды

/. Комплекс современных слабых и мягких покровных грунтов морского происхождения

Илы глинистые и суглинистые Жидко-текучие Вязко-текучие Текучеплас-тичные 1,312,08 0-12 0-5 0-3 3-6 6-8 Неустойчивая и малоустойчивая: несущая способность ничтожно мала, верхние слон жидкообразные, слабые и подвижные, нестабильны даже на пологах (0,5-1°) склонах, где образуют сплывы.

II. Комплекс плейстоценовых мягких грунтов морского происхождения

Суглинки и глины шОш Вязкотс-кучие, текуче-пластичные, мягко-пластичные 1,421,87 2-18 0-5 4-8 Малоустойчивая: низкая несущая способность, малая стабильность на склонах крутизной выше 3-5° с образованием сплывов, оползней.

Текуче-пластичные, мягко пластичные 4-25 Относительно устойчивая: несущая способность близка к достаточной для строительства некоторых легких сооружений, на склонах крутизной свыше 5-10° возможны оползни

Суглинки и глины т (Зп-ш Тугоплас-тичные, полутверд ые 1,942,23 21-86 16-26 4-16 Устойчивая: несущая способность больше достаточной для строительства большинства вспомогательных подводных сооружений

Микроустойчивость. Аварии на газопроводах, проложенных по дну моря от стационарной платформы до берега или нефтеналивного терминала, приводят к крупным разливам нефти на поверхности моря и под ледовым покровом. Суровые природные условия Западно-Арктического шельфа России, усугубляют риск возникновения аварий, вызывающих тяжёлые экономические и экологические последствия (табл. 6). Микроустойчивость включает криогенное воздействие газопроводов на придонную среду, на участках, где температура газового потока в трубах понижается до отрицательных температур, влечёт за собой промерзание грунтов, обледенение труб и т.д. Возможность промерзания обусловлена большой протяжённостью проектируемых магистральных газопроводов (свыше 500 км от ШГКМ), сложностью строительства в ледовых морях промежуточных компрессорных станций и низкой температурой придонной среды. Промерзание вмещающих газопроводы отложений с созданием аварийных ситуаций возможно, наравне с глубоководными, в прибрежных, относительно мелководных (менее 80 м) районах, где из-за возможных повреждений газопроводов плавучими льдами проектируется их заглубление в донные грунты. Особо опасны в этом отношении участки разгрузки подземных вод вблизи Кольско-Канинского побережья, где температура замерзания среды повышается до 0°С.

6. Оптимальной формой целевого мониторинга геологической среды Западно-Арктического шельфа России является система геоэкологической паспортизации морского нефтегазового месторождения, действующая с момента получения лицензии на проведение разведочных работ до момента полной ликвидации экологических последствий добычи после её проведения, завершения рекультивации геологической среды.

Современное понятие мониторинга геологической среды разработали Ю.А.Израэль (1984, 1990), Г.К.Бондарик и Л.А.Ярг (1990), Г.С.Вар-танян (1987), В.К.Епишин и В.Т.Трофимов (Теоретические..., 1985), В.А.Королёв (1995), А.И.Шеко, В.С.Круподёров (2001), а также целый ряд других отечественных учёных, рассматривая его как систему постоянных наблюдений, оценки, прогноза и управления геологической средой или какой-либо её частью, проводимую по заранее намеченной программе в целях обеспечения оптимальных экологических условий для человека в пределах рассматриваемой ПТС. Почти полными синонимами мониторинга геологической среды являются литомониторинг, инженерно-геологический мониторинг и мониторинг ПТС, хотя, по мнению В.Т.Трофимова (1995), понятие ПТС несколько шире, чем понятие геологическая среда. Сам процесс наблюдений не является непосредственной целью мониторинга, а средством решения главной задачи мониторинга — разработки прогноза развития геологической среды под влиянием природных и техногенных факторов в системе «при-

Таблица 6

Основные факторы нарушения устойчивости геологической среды Запад!ю-Арктического шельфа при строительстве и эксплуатации подводных газопроводов (Козлов, 2004)

Группы факторов Факторы нарушения устойчивости геологической среды Площади распространения

Геоморфологические Изометрические поднятия и впадины с относительной высотой 30-40 м и крутизной склонов 10-12° Южно- и Центрально-Баренцевская геоморфологические провинции

Геодинамические Землетрясения с магнитудой свыше 4,1 Мурман-Фипмаркенская и Новоземельская зоны сейсмической активности

Техногенные землетрясения, оседание донной поверхности Площади разрабатываемых месторождений углеводородов

Литодинами-чсские Выход на донную поверхность доголоценовых грунтов и обломков скальных и полускальных пород Зоны интенсивного размыва дна

Криогенные Частые подводные гидролоккалиты и термокарстовые впадины Печорская геоморфологическая провинция (на глубине 50-70 м)

Айсберговое вспахивание и его следы в донных грунтах Мелководные (до 100 м) зоны распространения айсбергов

Литодинами- ческие и криогенные Абразия и термоабразия, термокарст, донное вспахивание морскими льдами, вдольбереговой и поперечный перенос взвесей с формированием подвижных баров и подводных валов Береговая зона (до глубины моря 20-30 м), сложенная рыхлыми, мягкими, часто-многолетнемёрзлыми, грунтами

Гидрогеологические Выход на дно вод с температурой замерзания около 0° Зоны разгрузки пресных вод суши на шельфе вблизи Канина и Кольского полуостровов

Физико-химические и биохимические Развитие газосодержащих, гумифицированных и загрязнённых осадков Зоны развития процессов

родная среда-сооружение» и принятия рекомендаций и решений для оптимального управления ПТС.

При организации мониторинга геологической среды шельфа как мониторинга ПТС решение его основных задач по устойчивости инженерных сооружений ПТС в значительной части может выполняться с помощью традиционных инженерно-геологических методов. К их числу относятся прогнозы изменения устойчивости естественных оснований сооружений, эволюции коррозионной агрессивности среды, развития природных и техногенных геологических процессов и явлений. Прогноз каждого перечисленного компонента инженерно-геологических условий ПТС включает в себя установление исходных параметров, составление прогноза изменения параметров геологической среды во времени и взаимодействие элементов инженерно-геологических условий с сооружением на весь срок эксплуатации; наблюдение за фактическим изменением этих параметров в процессе мониторинга и корректировку прогноза.

Оптимальной формой целевого мониторинга геологической среды Западно-Арктического шельфа России, учитывая строгую направленность инженерной деятельности на освоение месторождений углеводородов, могла бы стать система геоэкологической паспортизации морского нефтегазового месторождения (Козлов, 2003). Геоэкологический паспорт морского нефтегазового месторождения должен объединить в единое виртуальное пространство набор информационных блоков, локальных баз данных (рис. 6).

Область действия паспорта распространяется на акваторию месторождения углеводородов, трассы морских трубопроводов и зоны их берегового примыкания. В некоторых случаях (например, в случае интенсивного загрязнения прилегающих площадей) границы области могут быть расширены.

Паспорт должен быть именно «геоэкологическим», в том определении геоэкологии, которое сформулировали Е.А.Козловский (1989), Г.А.Голод-ковская и Ю.Б.Елисеев (1990), Н.А.Айбулатов (1990), В.И.Осипов (1993), В.А.Дубровин и В.С.Круподёров (2000) — как новым научном направлении, возникшем на стыке геологии и экологии и изучающим закономерные связи между человеком, инженерными сооружениями и геологической средой. Не следует путать с часто называемым геоэкологией экогеохимическим направлением (Иванов и др., 1996; Гуревич, 2002; Геология..., 2004), задачи которого существенно отличаются от приведённого понятия и ограничиваются, в основном изучением миграции, трансформации и накопления загрязняющих веществ в атмосфере, морской воде и приповерхностном (десятки сантиметров) слое донных осадков.

Срок действия паспорта — с момента получения лицензии на проведение разведочных или (и) эксплуатационных работ до момента полной ликвидации экологических последствий добычи после её проведения, завершения рекультивации геологической среды. Состав и содержание пас-

Юридически-

правововой

блок

Инженерно-технический блок

Инженсрно-

морфометричсский

блок

гг.

Геоэкологический паспорт морского нефтегазового месторождения

Гидрометеорологический блок

Эколого-

геологический

блок

Экогеохимический раздел

Инжснсрно-

экогеологический

раздел

Рис. 6. Структура геоэкологического паспорта морского нефтегазового месторождения

(по С. А. Козлову, 2003)

порта регламентируются для различных стадий освоения месторождения: начальной, разведочной, эксплуатационной и послеэксплуатационной.

В геоэкологический паспорт включены блоки: юридически-правовой, инженерно-технический, гидрометеорологический, инженерно-морфо-метрический, эколого-геологический, биологический.

Юридически-правовой блок включает данные об экологических (геоэкологических) требованиях, установленных федеральными, региональными, международными нормативными документами (законодательными актами) к организациям, занимающимся разведочными и (или) нефтегазоп-ромысловыми работами на шельфе.

Инженерно-технический блок содержит базу данных о расположении нефтегазопромысловых сооружений, конкурентных вариантах размещения и размерах участков акватории, отчуждаемых под строительство (впоследствии — под функционирующее сооружение). Рассматриваются особенности режима эксплуатации, оказывающие воздействие на биоту: утечку нефтепродуктов, ультразвуковые колебания, электромагнитное поле и др. Приводятся сведения о возможных аварийных ситуациях, мероприятиях по их предупреждению и ликвидации. Включены данные об удельном давлении сооружений на дно, характере передачи нагрузки, особенностях взаимодействия с грунтом, материале строительных конструкций. Указываются планируемые способы прокладки трубопроводов, техническая характеристика труб и оборудования, используемого для укладки, параметры транспортируемого флюида, начальные значения давления и температуры. Для оценки возможности обледенения и вмерзания в грунт производится расчёт транспортировки газа с учётом развитого турбулентного неизотермического движения газа по подводным магистральным газопроводам (Свидетельство..., 1998).

Гидрометеорологический блок включает материалы об изменениях уровня моря, экстремальных ветрах и волнениях, скорости и направлении течений, коррозионной агрессивности водной среды. Рассчитываются возможные варианты дрейфа загрязнений (в том числе за границу области действия паспорта) под влиянием гидрометеорологических факторов с выполнением численных экспериментов на модели распространения примесей (по аналогии с рудными месторождениями Тихого океана (Козлов и др., 1999). Приводится перечень параметров условий обитания морских организмов (направления и скорости течений, перемещение наносов, состав и солёность воды, температура воды и воздуха). Даются сведения о сроках появления и исчезновения различных генераций дрейфующего льда и припая, границах их распространения, морфологии, характеристиках сплочённости ледовых полей, динамике дрейфующего льда (в том числе айсбергов) и припая. Определяются зоны стамухообразования, зоны навалов льда на берег, оценивается экзарация морского льда и абразия (термоабразия) берегов.

Инженерно-морфометрический блок содержит результаты промера глубин, гидролокационной съёмки, магнитометрии и электрометрии, подводных фотографирования и телеметрии, необходимые для изучения особенностей подводного рельефа. Составляются инженерно-морфомстрические схемы участков изысканий с указанием размеров форм и углов наклона поверхностей. Выделяются зоны возможного развития гравитационных процессов, виды ландшафтов в зоне воздействия проектируемых сооружений. Прогнозируются возможные изменения ландшафтов, обусловленные перепланировкой поверхности морского дна и созданием новых форм микрорельефа.

Биологический (эколого-медицинский) блок включает материалы лан-дшафтно-экологических, геоботанических, микробиологических и ихтиологических исследований; медико-биологические аспекты работы персонала, занятого на разведке и добыче полезных ископаемых; данные о состоянии здоровья населения близлежащих территорий.

Эколого-геологический (экогеологический) блок включает экогеохими-ческий и инженерно-экогеологический разделы. Экогеохимический раздел содержит сведения об основных источниках загрязнения акватории и прибрежной территории: хранилищах и свалках радиоактивных и отравляющих (биоцидных) веществ, испытательных полигонах, отстойниках, нефтехранилищах, сточных водах и т.д. Приводятся пути миграции, трансформации и накопления природных и техногенных веществ, выделяются физико-химические барьеры.

Инженерно-экогеологический раздел содержит сведения об опасных геологических и природно-техногенных процессах, развитие которых может повлечь за собой разрушение инженерных сооружений с существенным нарушением экологического равновесия природной среды. На схемах развития опасных (для инженерных сооружений) процессов и явлений выделяются опасные литодинамические, геокриологические, геодинамические, физико-химические и другие процессы и явления.

Выделяются зоны интенсивного развития и аккумуляции донных отложений, оцениваются объёмы и направления потоков наносов. Оконту-риваются участки с локальным и площадным развитием гравитационных процессов. Картируются кровля и подошва реликтовой и современной криолитозоны, прогнозируется многолетнее изменение её мощности, образование термокарстовых впадин и гидролакколитов, приводятся характеристики теплопроводности грунтов. В прибрежной зоне выявляются участки разгрузки подземных вод прилегающей суши.

Оценивается возможное сжатие продуктивных и контактирующих с ними слабопроницаемых пород, происходящее в процессе добычи флюидов. Рассчитывается (на эксплуатационной стадии — измеряется) осадка донной поверхности. Приводятся результаты микросейсморайонирова-ния, в том числе — участков возможного развития техногенных (вызванных осадкой) землетрясений.

В блок включена инженерно-геологическая карта с указанием мощностей и физико-механических свойств голоценовых и подстилающих отложений. На карту наносятся зоны развития «слабых» осадков с пониженной несущей способностью, в том числе - газонасыщенные, гумифицированные, подверженные битумизации, загрязнённые нефтепродуктами и др. Прогнозируется (и измеряется) развитие гравитационных, физико-химических и биохимических процессов и соответствующее изменение физико-механических свойств грунтов: разупрочнение и разуплотнение при повышении газона-

сыщенности (например, вследствие деградации мерзлоты или гипотетических газовых гидратов), увеличении содержания гуминовых кислот (при изменении физико-химической обстановки в придонной части) и т.д.

На схему инженерно-экогеологического районирования наносят устойчивые, относительно устойчивые, слабоустойчивые, потенциально неустойчивые и неустойчивые районы, в зависимости от характера геологической среды, применительно к строительству и эксплуатации различных инженерных сооружений (в первую очередь, трубопроводов). Приводятся результаты специальных исследований (в том числе коррозионной агрессивности грунтов).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведённых исследований инженерно-геологических условий Западно-Арктического шельфа России установлено следующее:

1. Определены состав и содержание основных компонентов инженерно-геологических условий промышленного освоения шельфовых месторождений углеводородов Западно-Арктической нефтегазоносной провинции в системе знаний региональной инженерной геологии: рельефа (геоморфологических условий); горных пород и донных осадков; подземных флюидов; опасных геологических процессов и явлений (с оценкой устойчивости геологической среды); инженерных сооружений и техногенных воздействий.

2. Выявлены основные закономерности распространения и пространственной изменчивости инженерно-геологических свойств компонентов геологической среды в условиях полярного литогенеза (криодиагенеза): в районах с интенсивным плейстоценовым промерзанием глины обладают существенно (на 50-70%) более низким удельным сцеплением по отношению к непромерзавшим отложениям (у которых в среднем - 15 кПа), хотя их плотность одинакова или даже несколько выше; большее количество песчаной фракции в подвергавшемся промерзанию отложении смягчает деструктивное воздействие криогенеза, повышая структурообразующую роль грубых фракций, с увеличением угла внутреннего трения.

3. Установлено, что наиболее опасными для инженерных сооружений геологических процессов и явлений на Западно-Арктическом шельфе России являются: литодинамические процессы и явления, опасная интенсивность которых характерна преимущественно для прибрежных (до глубины 30 м) зон и приуроченных к мезоформама рельефа участков развития наклонных (свыше 1°) поверхностей; мерзлотные процессы и явления, особо опасные в прибрежных зонах и на участках развития подводных гидролакколитов и термокарстовых впадин (Печорское море); экзарацион-ные процессы и явления, весьма опасные при глубинах моря до 100 м; физико-химические процессы и явления, связанные с прорывами свобод-

ного газа (особенно в зонах распространения реликтовых ММП); геодинамические процессы и явления, наиболее опасные в зонах развития землетрясений силой 6-8 баллов и более и на склонах.

4. Оценена устойчивость компонентов геологической среды Западно-Арктической нефтегазоносной провинции: на мегауровне, связанная в основном со значительной и (или) неравномерной осадкой инженерных сооружений; на мезоровне, определяемая, в первую очередь, с давлением на дно нефтегазодобывающих платформ; на микроуровне, где нарушение устойчивости геологической среды может быть связано с криогенным воздействием газопроводов на придонную среду, на участках, где температура газового потока в трубах понижается до отрицательных температур.

5. Установлено, что мониторинг геологической среды арктического шельфа, рассматриваемый как система постоянных наблюдений, оценки, прогноза и управления геологической средой или какой-либо её частью, проводимых по заранее намеченной программе в целях обеспечения оптимальных экологических условий для человека в пределах рассматриваемой ПТС, следует сконцентрировать, в первую очередь, на площадях осваиваемых нефтегазовых месторождений, в рамках их комплексной геоэкологической паспортизации.

Список основных публикаций по теме диссертации

1. Методические рекомендации по определению физико-механических и коррозионных свойств донных осадков в судовых лабораториях при инженерно-геологических исследованиях глубоководных областей океана. СПб, ВНИИОкеангеология, 1993, 54 с. 4,5 п.л. (Соавторы: Кондратенко A.B., Бронин В.Н., Куринный H.A., Бакенов Х.З.)

2. Геологическая обстановка в районе гибели АПЛ «Комсомолец»: состав и свойства донных осадков / Океанологические исследования и подводно-технические работы на месте гибели атомной подводной лодки «Комсомолец». Москва, Наука, 1996. С. 287-313. 1,7 пл. (Соавторы: Богданов Ю.А., Гурвич Е.Г., Лукашин В.Н.. Серова В.В., Горбунова З.Н., Горбунов Г.В., Тримонис Э.С., Кондратенко A.B.)

3. Физико-механические свойства верхнеплейстоцен-голоценовых отложений материкового склона вдоль западной окраины Баренцева моря / Инженерно-геологические условия разработки полезных ископаемых морского дна. СПб, ВНИИОкеангеология, 1996. С. 73-82. 0,4 п.л. (Соавтор Кондратенко A.B.)

4. Методические рекомендации по проведению инженерно-геологических исследований при геологической съёмке шельфа. СПб, ВНИИОкеангеология, 1998. 34 с. 2,9 п.л. (Соавторы: Неизвестное Я.В., Кондратенко A.B., Куринный H.A., Патру-нов Д.К.. Решетова О.В.)

5. Инженерная экогеология шельфов Баренцева и Белого морей: ключевые позиции в XXI веке / Геология морей и океанов. Тезисы докладов XIII Международной научной школы морской геологии. Том 1. М., 1999. С. 178-179. 0,1 п.л. (Соавтор Я.В.Неизвестнов).

6. Инженерная геология нефтегазоносной области западноарктического шельфа России / Геология морей и океанов. Тезисы докладов XIII Международной

научной школы морской геологии. Том 2. М., 1999. С. 51-52. 0,1 п.л. (Соавторы: Неизвестное Я.В., Куринный H.A.)

7. Гидрогеология / Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1000000 (новая серия). Лист S-38 — 40 — Маточкин Шар. Объяснительная записка. СПб, ВСЕГЕИ, 1999. С. 113-122. 0,6 п.л.

8. Криогенные и другие опасные геологические и природно-техногенные процессы на Южно-Баренцевской площади Государственного мониторинга геологической среды шельфа / Концептуальные проблемы геоэкологического изучения шельфа. СПб, ВНИИОкеангеология, 2000. С.110-117. 1,0 п.л. (Соавтор Неизвестнов Я.В.).

9. Гидрогеология / Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1000000 (новая серия). Лист S-(36) — 37 — Баренцево море. Объяснительная записка. СПб, ВСЕГЕИ, 2000. С. 104-109. 0,4 п.л.

10. Инженерно-геологические условия строительства газопроводов на шельфе Баренцева моря / Всероссийский съезд геологов и научно-практическая геологическая конференция «Геологическая служба и минерально-сырьевая база России на пороге XXI века. Тезисы докладов. Книга 3: Мировой океан, Арктика и Антарктика — основные проблемы геологии и минерагении. СПб, 2000. С. 61-62. 0,1 п.л. (Соавторы: Куринный H.A., Неизвестнов Я.В., Нарышкин Г.Д.)

11. Принципы инженерно-экогеологического картирования Баренцевоморского шельфа России применительно к строительству и эксплуатации нефте- и газопроводов / Новые типы геоэкологических карт: Труды международной научной конференции (МГУ им. М.В.Ломоносова). Издательство Московского университета, 2002. 0,1 п.л. (Соавтор Я.В.Неизвестнов).

12. Геоэкологическая паспортизация объектов при лицензировании геологоразведочных и добычных работ на шельфе арктических морей / Геолого-гсофизические характеристики литосферы Арктического региона. СПб, 2002. С. 214-224. 0,8 п.л. (Соавторы: Опекунов А.Ю., Аплонов B.C., Зинченко А.Г, Кийко O.A., Петрова В.И.).

13. Концепция геоэкологической паспортизации и инженерно-экогеологических исследований на морских месторождениях углеводородов (на примере Штокмановского газоконденсатного месторождения) / Морские инженерно-геологические исследования. СПб, Труды H И И ГА- В H И ИОкеангеология, т. 198, 2003. С. 20-27. 0,6 п.л.

14. Пространственная изменчивость физико-механических свойств донных отложений нефтегазоносной области Баренцево-Карского шельфа / Морские инженерно-геологические исследования. СПб, Труды НИИГА-ВНИИОкеангеология, т. 198, 2003. С. 79-85. 0,5 п.л. (Соавтор Я.В.Неизвестнов).

15. Несущая способность морских грунтов: методические аспекты / Морские инженерно-геологические исследования. СПб, Труды НИИГА-ВНИИОкеангеология, т. 198, 2003. С. 86-89. 0,4 п.л. (Соавтор Н.А.Куринный).

16. Гидрогеология / Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1000000 (новая серия). Лист R-38-40 — о.Колгуев. Объяснительная записка. СПб, ВСЕГЕИ, 2003. С. 179-192. 1,4 п.л.

17. Гидрогеологическая схема (масштаб 1:2 500 ООО) / Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1000000 (новая серия). Лист R-38-40 — о.Колгуев. Объяснительная записка. СПб, ВСЕГЕИ, 2003.

18. Геоэкология / Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1000000 (новая серия). Лист R-38-40 — о.Колгуев. Объяснительная записка. СПб, ВСЕГЕИ, 2003. С. 193-211. 1,8 п.л. (Соавторы: Яковлева ТВ., Кийко O.A.)

19. Инженерно-экогеологическая схема (масштаб 1:2 500 ООО) / Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1000000 (новая серия). Лист R-38-40 — о.Колгуев. Объяснительная записка. СПб, ВСЕГЕИ, 2003.

20. Инженерная геология Западно-Арктического шельфа России. СПб, Труды НИИГА-ВНИИОкеангеология, т. 206, 2004, 147 с. 12,5 п.л. + 5 цв.вклеек.

21. Гидрогеология / Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1000000 (новая серия). Лист S-41-43 — о.Белый. Объяснительная записка. СПб, Издательство Санкт-Петербургской картографической фабрики ВСЕГЕИ, 2004. С. 139-144. 0,4 п.л.

22. Гидрогеология / Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1000000 (новая серия), ЛистТ-37-40 — Земля Франца-Иосифа (южные острова). Объяснительная записка. СПб, Издательство Санкт-Петербургской картографической фабрики ВСЕГЕИ, 2004. С. 130-135. 0,4 п.л.

23. Оценка устойчивости геологической среды на морских месторождениях углеводородов в Арктике // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», http://www.ogbus.ru/authors /Kozlov/Kozlov_l.pdf. Опубликовано 11.01.2005. Уфа, 2005, 21 с. 1,5 пл.

24. Опасные для нефтегазопромысловых сооружений геологические и природно-техногенные процессы на Западноарктическом шельфе России // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», http://www.ogbus.ru/authors/Kozlov/ Kozlov_2.pdf. Опубликовано 10.02.2005. Уфа, 2005, 24 с. 1,6 пл.

25. Инженерно-геологическая стратификация Западно-Арктической нефтегазоносной провинции // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», http:// www.ogbus.ru/authors/Kozlov/Kozlov_3.pdf. Опубликовано 26.04.2005. Уфа, 2005, 24 с. 1,6 пл.

26. Поддонная криолитозона Баренцева, Карского и Белого морей. Материалы третьей конференции геокриологов России. М., МГУ им. М.В.Ломоносова, 2005. Т. 3. С. 184-190.0,5 пл. (Соавторы: Неизвсстнов Я.В., Боровик О.В., Холмянский М.А.).

27. Особенности физико-механических свойств морских грунтов Западноарк-тического шельфа России / Материалы VII сессии Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» 5 апреля 2005 г. 0,1 пл.

28. Основные инженерно-геологические задачи при освоении морских нефтегазовых месторождений Арктики / Материалы VII сессии Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» 5 апреля 2005 г. 0,1 пл.

29. Роль позднекайнозойского промерзания в диагенезе донных отложений Ба-ренцево-Карского шельфа / ГЕОЭКОЛОГИЯ. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 2006, №1, с. 1-12. 0,5 пл.

30. Концептуальные основы инженерно-геологических исследований Западно-Арктической шельфовой нефтегазоносной провинции // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», http://www.ogbus.ru/authors/Kozlov/ Kozlov_4.pdf. Опубликовано 14.02.2006. Уфа, 2006, 46 с. 2,8 п.л.

Подписано к печати 17.03.2006. Печ. л. 2,0. Уч.-изд. л. 2,0. Формат 60x90/16. Тираж 100 экз. Заказ № 15.

Отпечатано в секторе оперативного тиражирования ФГУП «ВНИИОкеангеология» 190121 С.-Петербург, Английский пр., 1.

Содержание диссертации, доктора геолого-минералогических наук, Козлов, Сергей Александрович

ВВЕДЕНИЕ (Общая характеристика работы). ^

Глава 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОГО ИЗУЧЕНИЯ НЕФТЕГАЗОНОСНЫХ ПРОВИНЦИЙ АРКТИЧЕСКОГО ШЕЛЬФА.

1.1 Состояние проблемы, инженерно-геологическая изученность региона.

1.1.1 Этап сбора первичной геологической и инженерно-геологической информации (до 1969 г.).

1.1.2 Этап разработки концептуальных основ инженерно-геологического изучения арктических шельфов (1969 г. - начало 1980-х годов) j у

1.1.3 Этап специализированного инженерно-геологического изучения нефтегазоперспективных площадей Западно-Арктического шельфа России (начало 1980-х годов-настоящее время). ^

1.2 Теоретические основы инженерно-геологического изучения нефтегазоносных провинций арктического шельфа.

1.2.1 Объект и предмет исследований.

1.2.2 Океанографические и мерзлотные условия.

1.2.3 Горные породы и донные осадки, инженерно-геологическая стратификация и таксономия. ^д

1.2.4 Оценка гидрогеологических условий. ^

1.2.5 Современные геологические процессы и явления, классификация и картографирование. ^

1.2.6 Техногенные воздействия и устойчивость геологической среды. ^

1.3 Методология морских инженерно-геологических исследований и картографирование. ^

1.4 Мониторинг геологической среды шельфа и концепция геоэкологической паспортизации нефтегазовых месторождений арктического шельфа. у^

Глава 2. ГЕОМОРФОЛОГИЯ И ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ТИПИЗАЦИЯ РЕЛЬЕФА. „А

Глава 3. ГОРШЕ ПОРОДЫ И ДОННЫЕ ОСАДКИ (условия формирования и пространственная изменчивость инженерно-геологических свойств).

3.1 Грунты покровного (голоценового) инженерно-геологического комплекса.

3.1.1 Глинистые илы.

3.1.2 Суглинистые илы.

3.1.3 Супеси.

3.1.4 Пески мелкие и пылеватые, крупнообломочные грунты.

3.1.5 Факторный анализ состава и физических свойств голоценовых грунтов.

3.2 Комплекс плейстоценовых мягких и рыхлых грунтов.

3.2.1 Модель диагенеза в условиях позднекайнозойского промерзания.

3.2.2 Верхненеоплейстоценовые инженерно-геологические мегагоризонты.

3.2.3 Эоплейстоцен-средненеоплейстоценовые инженерно-геологические мегагоризонты.

3.3 Дочетвертичные отложения и горные породы.

3.3.1 Комплекс мезозойско-кайнозойских(дочетвертичных) полускальных, мягких и рыхлых отложений.

3.3.2 Комплексы архейско-протерозойских и палеозойских скальных и полускальных пород.

Глава 4. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ.

4.1 .Тимано-Скандинавская гидрогеологическая складчатая область.

4.2. Баренцево-Карская артезианская область.

4.3 Печорский артезианский бассейн.

4.4 Предновоземельский артезианский бассейн.

4.5 Урало-Новоземельская гидрогеологическая складчатая область.

4.6 Южно-Карский артезианский бассейн.

4.7 Таймыро-Североземельская гидрогеологическая складчатая область.

4.8 Земли Франца-Иосифа гидрогеологический адмассив.

Глава 5. ОПАСНЫЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ЯВЛЕНИЯ.

5.1 Основные факторы развития опасных геологических процессов и явлений.

5.2 Геодинамические (эндогенные) процессы и явления.

5.3 Литодинамические процессы и явления.

5.3.1 Гидродинамические.

5.3.2 Гравитационные (склоновые).

5.4 Геокриогенные процессы и явления.

5.4.1 Термоабразионные процессы.

5.4.2 Термокарст.

5.4.3 Айсберговое выпахивание.

5.4.4 Выпахивание торосами.

5.4.5 Воздействие припайного льда.

5.5 Физико-химические и биохимические процессы и явления.

5.5.1 Выделение и миграция свободных газов.

5.5.2 Гумификация и битумизация.;.

5.5.3 Субаквальная коррозия.

Глава 6. УСТОЙЧИВОСТЬ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ ЗАПАДНО

АРКТИЧЕСКОЙ НЕФТЕГАЗОНОСНОЙ ПРОВИНЦИИ.

6.1 Строительство и эксплуатация месторождений углеводородов.

6.1.1 Осадка донной поверхности и возникновение техногенных землетрясений за счёт извлечения подземных флюидов.

6.1.2 Устойчивость при строительстве и эксплуатации придонных нефтегазопромысловых сооружений.

6.1.3 Устойчивость при транспортировке газа по морскому дну.

6.2 Подъём затонувших инженерных объектов.

6.3 Полиэлементное техногенное загрязнение.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Формирование инженерно-геологических условий Баренцево-Карского шельфа"

В результате цикла работ на нефть и газ в Баренцевом и Карском морях, выполненных в 1970-80-х гг. силами Министерства геологии и топливно-энергетических ведомств страны, была открыта и подготовлена к освоению Западно-Арктическая шельфовая нефтегазоносная провинция (включающая нефтегазоносные и перспективные структуры Баренцева с Печорским и Карского морей), недра которой содержат до 80% ресурсов арктического шельфа России (по современному состоянию изученности). В пределах провинции было выявлено и разведано более 10 промышленных нефтяных, нефте-, газоконденсатных и газовых месторождений, включая 4 уникальных (Штокмановское и Ледовое в Баренцевом море, Ленинградское и Русановское -в Карском) и 4 крупных. В 1995 году за это открытие группе учёных и геологоразведчиков во главе с академиком И.С.Грамбергом была присуждена Государственная премия России.

На Западно-Арктическом шельфе России усилиями специалистов морской геологической отрасли открыты не только экваториальные продолжения бассейнов суши (Тимано-Печорская и Западно-Сибирская НГП), но и самостоятельные, возможно, более богатые шельфовые нефтегазоносные бассейны (Баренцевская НГП). Доля продуктивных скважин на Баренцево-Карском шельфе достигает 70 %, прирост запасов на одну скважину превышает 100 млнт УТ, а средние запасы на одно открытое за последние годы месторождение почти в 50 раз превышают соответствующий показатель для суши. В ближайшие годы Западно-Арктический шельф России станет областью интенсивной разработки морских месторождений нефти и газа, среди которых нефтяные Приразломное и Варандейское, газоконденсатное Штокмановское и многие другие; будут установлены нефтегазодобывающие платформы, созданы терминалы и насосные станции, построена сеть трубопроводов.

К настоящему времени выполнены разрозненные инженерно-геологические работы на нефтегазоперспективных площадях Баренцево-Карского шельфа (АМИГЭ, МАГЭ), на месторождениях ракушняков и трассах проектируемых коммуникаций (МАГЭ, ВНИИОкеангеология), на объектах геоэкологического изучения. Назрела острая необходимость регионального обобщения инженерно-геологических условий Западно-Арктического шельфа России как системы знаний о взаимодействии основных природных компонентов геологической среды шельфа с нефтегазопромысловыми сооружениями.

Предлагаемое диссертационное исследование раскрывает инженерно-геологические условия перспективной в отношении нефтегазоносности площади Баренцево-Карского шельфа, ограниченной с запада государственной границей России, с востока - полуостровом Ямал и с севера - широтой северного окончания архипелага Новая Земля.

Цель и задачи исследования.

Основная цель диссертационной работы - разработка теоретических основ и выработка общих практических рекомендаций по инженерно-геологическому обеспечению обустройства и безопасной эксплуатации месторождений углеводородов Баренцево-Карского шельфа.

Для достижения цели необходимо решить задачи:

Исходные материалы. Работа выполнена в целях реализации утверждённого 27 июля 2001 года Президентом России основополагающего документа, определяющего государственную политику страны в области морской деятельности - «Морской доктрины Российской Федерации на период до 2020 года», где указано, что «перспектива истощения запасов углеводородного сырья и других минеральных ресурсов на континентальной части предопределяет переориентацию разведки и добычи ресурсов полезных ископаемых на континентальный шельф, а в перспективе и на океанические склоны и ложа океанов». Детализация задач морской доктрины изложена в Федеральной целевой программе «Экология и природные ресурсы России (2002-2010)», в разработанной Министерством природных ресурсов России «Долгосрочной программе действий МПР России в части разведки и использования природных ресурсов и обеспечения охраны окружающей среды», «Концепции изучения и освоения УВ ресурсов континентального шельфа Баренцевоморской провинции», «Программе лицензирования и проведения геологического изучения разведки и разработки УВ ресурсов континентального шельфа Северных и Дальневосточных морей на период 20022005 гг.», отраслевой программе «Изучение геологического строения и минеральных ресурсов континентального шельфа России на 2002-2010 гг.». «Энергетическая стратегия России на период до 2020 года» определяет континентальный шельф в качестве одного из приоритетов развития базы углеводородного сырья.

В основу диссертации положены результаты собственных исследований автора, выполненных во Всероссийском научно-исследовательском институте геологии и минеральных ресурсов Мирового океана (ВНИИОкеангеология) в 1991-2005 годах. Работы по научно-исследовательским темам, где автор был ответственным исполнителем (т. 402, 1996-98 гг.; т. 443, 1999-2000 гг.; т. 517, 2000 г.), были направлены на изучение инженерно-геологических условий нефтегазовых месторождений Западно-Арктического шельфа, выработку научно-методических основ инженерно-геологических исследований в системе мониторинга геологической среды шельфа, разработку инженерно-геологических аспектов геоэкологических требований к производству нефтегазоразведочных работ и к эксплуатации нефтегазовых месторождений на шельфах России. Использованы материалы комплексных инженерно-геологических работ на нефтегазоперспективных площадях Баренцево-Карского шельфа (АМИГЭ, МАГЭ и др.), на месторождениях ракушняков и трассах проектируемых коммуникаций (МАГЭ, ВНИИОкеангеология), на других объектах инженерно-геологического и геоэкологического изучения. Проанализировано около 30000 определений физико-механических свойств и свыше 4500 определений гранулометрического состава грунтов Баренцево-Карского шельфа, подготовлены обзорные карты: инженерно-геологическая и развития опасных геологических и природно-техногенных процессов и явлений. Пластовые воды различных участков Западно-Арктического шельфа были охарактеризованы при подготовке листов Государственной геологической карты Российской Федерации масштаба 1:1000000 (новая серия), часть из которых опубликована. Для листа, посвященного Печорскому морю, составлена инженерно-экогеологическая схема масштаба 1:2500000, отразившая опасные (для инженерных объектов) геологические и природно-техногенные процессы на шельфе и прилегающей суше. Кроме того, автор участвовал в работах по изучению инженерно-геологических условий строительства проектируемых вариантов подводных газопроводов Штокмановского газоконденсатного месторождения, в морских исследованиях инженерно-геологических условий подъёма затонувшей АПЛ «Комсомолец» и строительства трансарктической волоконно-оптической линии связи «Поларнед».

Научная новизна. Показано, что одним из главнейших инженерно-геологических факторов в регионе является нарушение устойчивости геологической среды нефтегазопромысловых сооружений при извлечении углеводородного сырья в процессе эксплуатации подводных сооружений (наряду с воздействием на донные грунты морских и подземных льдов различных типов). Разработаны инженерно-геологические классификации природных и техногенных процессов и явлений, уточнено для условий шельфа понятие устойчивости. Показана роль возможной низкой (отрицательной) температуры транспортируемого по трубам газа в возникновении опасных процессов вмерзания трубы в грунт и обледенения труб в водной толще; наибольшие нарушения устойчивости геологической среды ожидаются в полосе выклинивания пресных вод. Кроме того, элементы новизны присутствуют в других научных результатах: уточнена инженерно-геологическая стратификация Западно-Арктического шельфа России; разработаны условия формирования инженерно-геологических свойств песчано-глинистых отложений с привлечением положений полярного литогенеза и криодиагенеза; оценены количественные характеристики пространственной изменчивости прочностных свойств покровных осадков региона; уточнены гидрогеологические характеристики региона.

Защищаемые положения:

1. Из компонентов геологической среды Баренцево-Карского шельфа, взаимодействующих с сооружениями морских добычных комплексов и системы подводных газопроводов, наиболее важными, при активном участии океанографических и мерзлотных контролирующих факторов, являются: условия залегания, положение в рельефе, состав, состояние и свойства современных покровных осадков, плейстоценовых отложений и дочетвертичных мезозойско-кайнозойских образований; подземные флюиды; опасные геологические и техногенные процессы и явления.

4. «Опасные» геологические и техногенные процессы и явления, изучение которых необходимо в процессе промышленного освоения региона, объединяются в следующие группы: эндогенные, литодинамические (гидродинамические и гравитационные), геокриогенные (мерзлотные и экзарационные), физико-химические и биохимические.

5. В геологической среде нефтегазопромысловых сооружений на современном уровне изученности региона чётко выделяются основные инженерно-геологические комплексы, оказывающие решающее влияние на устойчивость: мезозойско-кайнозойских (дочетвертичных) мягких, рыхлых и полускальных грунтов; палеозойских полускальных пород - на мегаустойчивость, связанную с возможной осадкой донной поверхности и возникновением техногенных землетрясений при откачке подземных флюидов; плейстоценовых мягких и рыхлых грунтов - на мезоустойчивость, связанную с давлением на дно нефтегазодобывающих платформ, других сооружений; и современных слабых и рыхлых покровных грунтов - на микроустойчивость, связанную с криогенным и механическим воздействием на грунт трубопроводов.

6. Оптимальной формой целевого мониторинга геологической среды Баренцево-Карского шельфа является система геоэкологической паспортизации морского нефтегазового месторождения, действующая с момента получения лицензии на проведение разведочных работ до момента полной ликвидации экологических последствий добычи после её проведения, завершения рекультивации геологической среды.

Научное и практическое значение работы. Научное значение диссертации состоит в уточнении условий формирования состава и физико-механических свойств донных грунтов в условиях полярного литогенеза, в разработке классификаций опасных природных и техногенных геологических процессов, свойственных Баренцево-Карскому шельфу; оценке устойчивости геологической среды. Практическое значение работы заключается в создании информационной и методической основы для планирования мероприятий по промышленному освоению региона с соблюдением условий по защите геологической среды шельфа. В этом отношении заслуживает внимания концепция организации мониторинга нефтегазодобычи и транспортировки углеводородов по подводным трубопроводам.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались в 1999 году на XIII Международной научной школе морской геологии (Москва, ИО РАН); на научном семинаре «Проблемы освоения Российского Арктического шельфа» в Санкт-Петербургском Доме Учёных (1999 г.); на научно-практической геологической конференции «Геологическая служба и минерально-сырьевая база России на пороге XXI века», проходившей в рамках Всероссийского съезда геологов в 2000 г. (г. Санкт-Петербург); на отраслевой конференции «Концептуальные задачи геоэкологического изучения шельфа» (г.Санкт-Петербург, 2000); во время III съезда геокриологов России (г.Москва, 2005 г.). Кроме того, по научно-исследовательским темам, где автор являлся ответственным исполнителем, делались доклады на заседаниях Учёного Совета ВНИИОкеангеология: т.402 «Определить инженерно-геологические условия освоения нефтегазовых месторождений Западно-Арктического шельфа, создать обзорные инженерно-геологические карты региона масштаба 1:2000000» (199698 гг.); т.443 «Научно-методические основы инженерно-геологических исследований в системе мониторинга геологической среды шельфа России» (1999-2000 гг.); т.517 «Разработать инженерно-геологические аспекты геоэкологических требований к производству нефтегазоразведочных работ и к эксплуатации нефтегазовых месторождений на шельфах России» (2000 г.). Гидрогеологические и геоэкологические аспекты работы рассматривались и утверждались на заседаниях секции Госгеолкарты РФ масштаба 1:1000000 Главной редколлегии по геологическому картографированию МПР России.

Публикации. Основное содержание работы отражено в 32 публикациях, включая: авторскую монографию «Инженерная геология Западно-Арктического шельфа России» (СПб, 2004, 147 е.); статьи в российских научных журналах, рекомендованных ВАК для опубликования результатов докторских диссертаций; статьи в сборниках научных трудов, коллективной монографии и тезисы докладов; авторские гидрогеологическая и инженерно-экогеологическая карты Печорского моря масштаба 1:2500000, изданные в рамках подготовки листов Государственной геологической карты Российской Федерации масштаба 1:1000000; главы Объяснительных записок к листам Госгеолкарты РФ (новая серия), приуроченным к Западно-Арктическому шельфу России (S-(36),37- Баренцево море; S-38 - 40 - Маточкин Шар; S-41-43 - о.Белый; R-38 - 40 - о. Колгуев; Т-37-40 - Земля Франца-Иосифа (южные острова); отраслевые нормативные документы, в числе которых «Методические рекомендации по определению физико-механических и коррозионных свойств донных осадков в судовых лабораториях», «Методические рекомендации по проведению инженерно-геологических исследований при геологической съёмке шельфа». В авторской монографии и статьях опубликованы карты и схемы региона: инженерно-геологическая карта Западно-Арктического шельфа

России, схема развития опасных геологических и природно-техногенных процессов и явлений и др.

Козлов С.А. Концептуальные основы инженерно-геологических исследований Западно-Арктической шельфовой нефтегазоносной провинции // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», http://www.ogbus.ru/authors/Kozlov/ Kozlov4.pdf. Опубликовано 14.02.2006. Уфа, 2006,46 с. - Положения 1, 6,4 и 5.

Козлов С.А. Роль позднекайнозойского промерзания в диагенезе донных отложений Баренцево-Карского шельфа // ГЕОЭКОЛОГИЯ. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 2006, №1. с. 1-12 - Положения 2 и 3.

Козлов С.А. Инженерно-геологическая стратификация Западно-Арктической нефтегазоносной провинции // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», http://www.ogbus.ru/authors/Kozlov/ Kozlov3.pdf. Опубликовано 26.04.2005. Уфа, 2005,24 с. 2005. - Положения 1, 2 и 3.

Козлов С.А. Опасные для нефтегазопромысловых сооружений геологические и природно-техногенные процессы на Западно-Арктическом шельфе России // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», http://www.ogbus.ru/authors/Kozlov/Kozlov 2.pdf. Опубликовано 10.02.2005. Уфа, 2005, 24 с. - Положения 4 и 1.

Козлов С.А. Оценка устойчивости геологической среды на морских месторождениях углеводородов в Арктике // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», http://www.ogbus.ru/authors/Kozlov/Kozlovl .pdf. Опубликовано 11.01.2005. Уфа, 2005, 21 с. - Положения 5 и 6.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы. Работа содержит 328 страниц текста, включающих 47 таблиц, 31 рисунков, и список литературы из 299 наименований. Содержание диссертации отвечает системному раскрытию

Заключение Диссертация по теме "Океанология", Козлов, Сергей Александрович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведённые исследования инженерно-геологических условий нефтегазоносной провинции Западно-Арктического шельфа России позволяют сделать следующие выводы:

1. В процессе изучения инженерно-геологических условий нефтегазоносной провинции Западно-Арктического шельфа России выделяются три последовательных этапа: сбора первичной геологической и инженерно-геологической информации (до 1969 года); выработки концептуальных основ инженерно-геологического изучения арктических шельфов (1969 г. - начало 1980-х годов); специализированного инженерно-геологического изучения нефтегазоперспективных площадей Западно-Арктического шельфа России (начало 1980-х годов - настоящее время). Региональные инженерно-геологические условия нефтегазоносной провинции Западно-Арктического шельфа России, особенности их формирования и закономерности пространственно-временной изменчивости явились предметом авторских исследований, образуя систему знаний с подсистемами: рельеф (геоморфологические условия); океанографические и мерзлотные условия; горные породы и донные осадки; подземные флюиды; опасные геологические и природно-техногенные процессы и явления.

Определяющую роль в подсистеме геоморфологических условий играют преимущественно скульптурные и структурно-скульптурные мезоформы рельефа (L=n-10 м). Наибольшую опасность для инженерных сооружений, расположенных на положительных субгоризонтальных мегаформах рельефа (L=n-10^5 м, возвышенности, плато), представляют мезоформы: ложбины, поднятия, моренные гряды, распространённые в Скандинавско-Канинской и Приновоземельско-Баренцевской геоморфологических провинциях (ГП). На отрицательных субгоризонтальных мегаформах (впадины, желоба) сложность инженерно-геологических условий определяют моренные гряды (Приновоземельско-Баренцевская ГП), останцевые формы

Приновоземельско-Баренцевская и Скандинавско-Канинская ГП), ложбины и поднятия (Приновоземельско-Баренцевская и Южно-Баренцевская ГП). Подводные фьорды (уступы, пороги, скалистые гряды), характерные для Скандинавско-Канинской ГП, и V-образные долины и каньоны, присущие Приновоземельско-Баренцевской ГП, определяют участки повышенной сложности в зонах сопряжения субгоризонтальных мегаформ. Среди микроформ (L=n- Ю0*1 м) серьезные препятствия могут представлять лишь распространённые в периферийных частях Баренцевоморской и ЗападноСибирской плит, у побережий Кольского полуострова, мыса Канин Нос и Новой Земли, скальные, нередко остроугольные, останцы размерами несколько метров в поперечнике.

Инженерно-геологическое значение океанографических и мерзлотных контролирующих факторов для арктических шельфов связано с широким развитием реликтовой и новообразующейся мёрзлых толщ и связанных с ними криогенных процессов, воздействием на донные грунты айсбергов, плавучих и припайных льдов, разнообразием литодинамических процессов.

При инженерно-геологической стратификации слагающих геологическую среду нефтегазоносной провинции Западно-Арктического шельфа России горных пород и донных осадков разделение грунтов целесообразно выполнять по специальной инженерно-геологической классификации грунтов Я.В.Неизвестнов, где разделение связных грунтов с коагуляционными связями проводится по их прочности, выраженной сопротивлением вращательному срезу грунта естественного сложения - ттах. В рассматриваемом регионе выделены инженерно-геологические комплексы: 1. современных слабых и рыхлых покровных грунтов морского, аллювиально-морского, ледниково-морского, морского биогенного и элювиально-делювиального происхождения, инженерно-геологические свойства которых определяют условия строительства и эксплуатации подводных нефте- и газопроводов, линий ВОС; 2. плейстоценовых мягких и рыхлых грунтов морского, ледниково-морского, флювиогляциального и аллювиально-морского происхождения, определяющих условия строительства придонных нефтегазопромысловых сооружений - платформ, терминалов и др.; 3. мезозойско-кайнозойских (дочетвертичных) мягких, рыхлых и полускальных грунтов, со свойствами которыми связана возможность осадки и техногенных землетрясений при эксплуатации месторождений Баренцевской НГП (Штокмановское, Ледовое, Мурманское и др.) и субаквального северного окончания Западно-Сибирской НГП (Ленинградское, Русановское и др.); 4. палеозойских полускальных пород, со свойствами которых связаны особенности эксплуатации месторождений субаквального северного окончания Тимано-Печорской НГП (Варандей-море, Приразломное, Медынское-море и др.); 5. архейско-протерозойских скальных пород высокой прочности, определяющих инженерно-геологические условия берегового примыкания подводных трубопроводов на Кольском полуострове.

Инженерно-геологические условия строительства инженерных сооружений на шельфе во многом определяются свойствами подземных вод: пластовыми давлениями - при строительстве и эксплуатации глубоких скважин; а также их коррозионной агрессивностью. Пластовые давления, в основном, равны гравитационным напряжениям в горных породах в водоносных комплексах, приуроченных к эпиальпийскому и эпигерцинскому чехлу, сложенному существенно нескальными горными породами, с глубины 2-3 км. Аномально высокое пластовое давление формируется за счёт тектонических напряжений вблизи областей горообразования.

Геологические и природно-техногенные процессы и явления рекомендуется выделять по общим критериям с подразделением на группы: эндогенные, литодинамические, геокриогенные, физико-химические и биохимические.

Устойчивость геологической среды Западно-Арктического шельфа России определяется:

- объёмом подвергаемого внешнему воздействию грунтового массива с размером ПТС - мега- (3-5 ИГК), мезо- (2-3 ИГК) и микроуровня (1-2 ИГК);

- характером воздействия с видом техногенного процесса-воздействия: геодинамическим, связанным с глубинными перемещениями горных пород в ходе эксплуатации нефтегазовых месторождений; литодинамическим, связанным с придонными перемещениями грунтовых масс; геокриологическим, связанным с промерзанием геологической среды; физико-химическим и биохимическим, определяемым содержанием в грунтах и миграцией газов и загрязняющих веществ.

- порогом устойчивости (минимальным взаимодействием, приводящим к необратимым изменениям геологической среды), превышение которого недопустимо за время эксплуатации подводных месторождений или проведения других инженерных мероприятий на шельфе.

2. Состав, состояние, условия залегания и инженерно-геологические особенности грунтов покровного инженерно-геологического комплекса контролируются, в основном, вертикальной (батиметрической) и циркумконтинентальной зональностями седиментогенеза. Характерно отсутствие значимой связи физических свойств одноимённых грунтов с глубиной (моря) залегания осадков. По всей видимости, изменчивость, связанная с глубиной моря, присуща в большей степени механическим свойствам.

В рамках комплекса современных слабых и рыхлых покровных грунтов выделяются инженерно-геологические мегагоризонты: a. Илы глинистые вязкотекучие и текучепластичные, локально переслаивающиеся с илами суглинистыми и супесями m(Qin4- Qiv) b. Илы суглинистые вязкотекучие и текучепластичные, часто с прослоями супесей m(Qm4- QIV) c. Пески мелкие и пылеватые, реже средней крупности, переслаивающиеся с супесями, с включениями редкого гравия и гальки m,am,gmQiv d. Илы глинистые и суглинистые вязкотекучие, часто с включениями песчаного материала amQIV e. Песчано-гравийные и песчано-галечные отложения с включением валунов edQiv f. Ракушечно-песчаные и ракушечно-илистые отложения mbQiv.

Батиметрическая зональность осадконакопления выражается в снижении прочности от 4,5 до 1 кПа на глубинах моря 100-300 м с градиентом 1,7 кПа/100 м.

Суглинистые илы значительно менее влажные, чем глинистые: от 29 до 99% при среднем значении - 46%; им присуща большая плотность; прочность практически не отличается от прочности глинистых илов.

Широко распространённые на Западно-Арктическом шельфе пылеватые и мелкие пески представлены в основном однородными, хорошо сортированными отложениями с содержанием песчаной фракции 82-99%. На некоторых морфоструктурах пески с повышенным содержанием раковинных обломков имеют пониженную плотность.

На шельфе можно выделить 3 основных стадии (для глинистых, суглинистых и в меньшей степени - супесчаных грунтов) развития литогенеза донных грунтов:

- Ранний этап диагенеза (этап формирования, развития осадка - ила).

- Основной этап диагенеза (этап формирования, развития отложения -глины, суглинка)

- Поздний этап диагенеза (начало перехода отложения в полускальную породу (аргиллит, алевролит, песчаник).

На шельфе выделяются участки большей или меньшей степени криогенного воздействия в позднем плейстоцене:

- р айоны сплошного распространения ММП, переходящего в прерывистое - зона наибольшего (по времени и интенсивности) промерзания, являющаяся продолжением сплошной зоны ММП, развитой в северной части Западной Сибири;

- районы прерывистого распространения ММП, переходящего в островное, наиболее характерные для Печорского моря;

- районы островного распространения ММП занимают основную часть юго-восточной окраины Карского моря, исключая прибрежные участки и глубоководные впадины:

- районы сплошного развития посткриогенных многолетнеохлаждённых пород с редкими островами ММП, занимающие обширные пространства современного шельфа Баренцева моря (позднеплейстоценовой суши) с глубинами, как правило, более 115-150 м и дно Новоземельской впадины Карского моря;

- районы распространения посткриогенных пород с положительными температурами, широко развитые в южной (юго-западной) части Баренцева моря, развитие ММП здесь маловероятно.

При незначительном промерзании, когда в твёрдую фазу переходит преимущественно свободная и рыхлосвязанная вода, имеет место посткриогенное разуплотнение. Протаивание таких относительно слабо промёрзших глин, по всей видимости, приводит к частичному разуплотнению грунта, связанному с переходом части влаги в свободное состояние. Грунт за счёт избыточного увлажнения (в том числе и внешнего привноса влаги в открытые поры) становится более текучим, изменяется характер структурных контактов, уменьшается сцепление. Структура «разрыхляется», но не теряет своей физико-химической основы, удерживая часть рыхлосвязанной воды. Вновь образованный (изменённый) структурный каркас в основном сохраняет свои вновь обретённые качества относительно долгое время, глина за счёт преобладания дальних коагуляционных связей приближается по основным показателям к глинистым илам. Современные структуры промороженных глин образованы из всё более нарушенной криогенезом структуры, при минимальном количестве (или отсутствии) рыхлосвязанной воды, в условиях более быстрого сближения дисперсных частиц. Соответственно - увеличение плотности до значений, превосходящих аналогичные значения у глин, не подвергавшихся промерзанию.

Показательна слабая зависимость плотности и влажности от степени предшествующего промерзания верхненеоплейстоценовых суглинков, что, по всей видимости, связано с более существенной (по сравнению с глинами) ролью песчаных фракций (не имеющих связанной воды в своём окаймлении) в формировании структуры. Эта роль особенно возрастает при формировании прочностных свойств во время плейстоценового промерзания, когда песчаные фракции формируют структурообразующий «скелет» грунтов, с существенным увеличением угла внутреннего трения.

Супеси позднеиеоплейстоценового возраста, несмотря на существенные отличия от одновозрастных глин и суглинков в дисперсном составе и пластичности, близки к ним по основным физико-механическим свойствам.

4. «Опасные» геологические процессы и явления, изучение которых необходимо в процессе промышленного освоения провинции, объединяются в группы: геодинамические, литодинамические, геокриологические, физико-химические и биохимические. Геологические процессы, воздействия которых чреваты экологическими катастрофами, с наибольшей вероятностью могут произойти в местах техногенных воздействий: зонах береговых примыканий, на участках развития деформаций донной поверхности, на отрезках трасс газопроводов, где расчётные температуры газа в трубопроводах ниже точки фазовых переходов в водной среде.

При проведении мониторинга береговой зоны особое внимание следует уделить количественному изучению современных вертикальных движений земной коры (организация морских уровенных постов с системой реперов), изучению динамики береговой линии (ежегодное проведение высокоточной топографиченской съёмки масштаба не мельче 1:500), оценке возможной активизации тех или иных опасных геологических процессов.

Опасными геологическими процессами в области развития ММП является термокарст (активизирующийся при отсутствии береговой линии и погружении мёрзлой толщи, слагающей берег, под уровень моря); термоабразия берегового уступа (активизирующаяся на погружающихся берегах и затухающая при формировании широкой пляжевой полосы); ледовое выпахивание льда (усиливающееся по мере уменьшения глубин моря).

Изучение интенсивности термокарста рекомендуется проводить путём ежегодных замеров кровли погружённых ММП на глубине моря 3-4 м в районах интенсивного отступания берега. Проводится заверяемая бурением съёмка с использованием электроразведки и составлением серии мерзлотно-геологических карт. Наблюдение за усилением ледового выпахивания на поднятиях донной поверхности рекомендуется проводить с помощью подводного фотографирования непосредственно после очищения акватории от льда.

В областях отсутствия ММП специальному изучению подлежит усиление абразии донной поверхности, испытывающей поднятие.

5. В геологической среде нефтегазопромысловых сооружений на современном уровне изученности провинции основными инженерно-геологическими комплексами, оказывающими решающее влияние на устойчивость, являются:

- мезозойско-кайнозойских (дочетвертичных) мягких, рыхлых и полускальных грунтов; палеозойских полускальных пород - на мегаустойчивость, связанную с возможной осадкой донной поверхности и возникновением техногенных землетрясений при откачке подземных флюидов;

- плейстоценовых мягких и рыхлых грунтов морского, ледниково-морского, флювиогляциального и аллювиально-морского происхождения -на мезоустойчивость, связанную с давлением на дно нефтегазодобывающих платформ, других придонных сооружений (насосных станций, терминалов);

- современных слабых и рыхлых покровных грунтов морского, аллювиально-морского, ледниково-морского, морского биогенного и элювиально-делювиального происхождения - на микроустойчивость, связанную с криогенным и механическим воздействием на грунт трубопроводов.

Определение осадки донной поверхности под буровыми платформами включает: установление нуля глубин и наблюдение над превышением выбранного репера на платформе по отношению к нему; обработку материалов наблюдений с расчётом скорости погружения донной поверхности по отношению к нулю глубин. Обработка материалов наблюдений должна позволить рассчитать реальную динамику формирования мульды оседания и получить материалы для уточнения прогноза осадки и возникновения техногенных землетрясений.

Для расчёта касательных напряжений при оседании мульды и условий возникновения землетрясений нужны данные о её геологическом строении, о распределении осадки донной поверхности по её площади и эффективных давлений на расчётные моменты времени, а также данные по физико-механическим свойствам отложений. Для фиксации сейсмических эффектов в процессе формирования мульды оседания рекомендуется установка донных сейсмодатчиков.

Необходим контроль за отклонением температурного режима газового потока на выходе и в других характерных точках с сигнализацией о снижении температур. Снижение выходных температур ниже критических потребует изменения режима подачи газа или принятия других управленческих решений. Деформации донных поверхностей, связанные с разработкой различных полезных ископаемых в районе трасс следует отслеживать с помощью подводного фототелевидения и других методов, предупреждая возможность возникновения катастрофических проявлений.

6, Мониторинг геологической среды арктического шельфа, рассматриваемый как система постоянных наблюдений, оценки, прогноза и управления геологической средой или какой-либо её частью, проводимых по заранее намеченной программе в целях обеспечения оптимальных экологических условий для человека в пределах рассматриваемой ПТС, следует сконцентрировать, в первую очередь, на площадях осваиваемых нефтегазовых месторождений, в рамках их комплексной геоэкологической паспортизации.

Таким образом, все защищаемые положения обоснованы:

1. Из компонентов геологической среды, взаимодействующих с сооружениями морских добычных комплексов и системы подводных газопроводов, наиболее важными являются: условия залегания, положение в рельефе, состав, состояние и свойства современных покровных осадков, плейстоценовых отложений и дочетвертичных мезозойско-кайнозойских образований; подземные флюиды; опасные геологические и техногенные процессы и явления.

Заложены теоретические и методологические основы проведения океанологических исследований нефтегазоперспективных провинций арктического шельфа в ракурсе региональной инженерной геологии. С использованием собственных и привлечённых материалов проанализированы компоненты системы знаний «Инженерная геология Западно-Арктической шельфовой нефтегазоносной провинции России», показаны их взаимосвязь и роль в формировании инженерно-геологических условий региона, при существенном влиянии океанографических и мерзлотных контролирующих факторов. Положение обосновано в главах 1-6.

2. Формирование физических свойств современных осадков Западно-Арктической шельфовой нефтегазоносной провинции носит однотипный характер, связанный с характером условий седиментации в голоцене. Состав, состояние, условия залегания и прочностные свойства грунтов покровного инженерно-геологического комплекса определяются, в основном, батиметрической и циркумконтинентальной зональностями седиментогенеза.

С использованием обширных данных по различным участкам шельфа показана общность современных условий формирования инженерногеологических свойств современных донных грунтов, характер распространения типов которых контролируется, в основном, принадлежностью к различным гидродинамическим зонам; изменчивость же физических свойств однотипных грунтов мало зависит от глубины моря, а прочностные свойства, как правило, подчиняются условиям батиметрической и циркумконтинентальной зональностей седиментогенеза. Положение обосновано в разделе 3.1.

3. На состав, состояние и инженерно-геологические свойства плейстоценовых отложений решающее влияние оказали гипергенные процессы промораживания на субаэральных этапах развития, сменяющиеся частичным протаиванием во время трансгрессий. На участках, подвергавшихся промораживанию, плейстоценовые глины и суглинки, как правило, не переходят в основной этап диагенеза и сохраняют физико-механические свойства, близкие к свойствам илов. На основе последних данных выполнено геокриологическое районирование Баренцево-Карского шельфа с выделением областей с различной интенсивностью распространения ММП. Впервые на обширном фактическом материале показана роль полярного литогенеза, включая криодиагенез, в формировании инженерно-геологических свойств плейстоценовых отложений Западно-Арктического шельфа России; разработана инженерно-геологическая модель формирования физико-механических свойств (литогенеза) песчано-глинистых отложений.

Доказано, что на участках, приуроченных преимущественно к юго-восточной и восточной частям Баренцева и к Карскому морю, наиболее распространённые здесь плейстоценовые глины и суглинки, в связи с позднеплейстоценовым разуплотнением и связанным с ним переходом большей части связанной воды в свободное состояние, как правило, не переходят в основной этап диагенеза и сохраняют физико-механические свойства, близкие к свойствам илов. Например, в частности, показано, что в районах с интенсивным плейстоценовым промерзанием глины обладают существенно (на 50-70%) более низким удельным сцеплением по отношению к непромерзавшим отложениям (в среднем -15 кПа), хотя их плотность одинакова или даже несколько выше. Положение обосновано в разделе 3.2

4. «Опасные» геологические и техногенные процессы и явления, изучение которых необходимо в процессе промышленного освоения провинции, объединяются в следующие группы: эндогенные, литодинамические (гидродинамические и гравитационные), геокриогенные (мерзлотные и экзарационные), физико-химические и биохимические Предложена и обоснована инженерно-геологическая классификация опасных (для инженерных сооружений) геологических процессов и явлений Западно-Арктического шельфа России; с выделением таксонов: вид - группа - разновидность. Выделены 4 основные группы опасных процессов и явлений: эндогенных (геодинамических), литодинамических, криогенных, физико-химических и биохимических. Предложены основы инженерно-геологического картирования опасных геологических процессов и явлений, создана карта опасных геологических и природно-техногенных процессов и явлений юго-западной части Западно-Арктического шельфа России. Показана общность присутствующих на арктическом шельфе геологических процессов и явлений с существующими и прогнозируемыми техногенными; на этой основе составлена инженерно-геологическая классификация техногенных процессов и явлений.

Показано, что наиболее опасными для инженерных сооружений геологическими процессами и явлениями на шельфе Баренцева и Карского морей являются: литодинамические процессы и явления, опасная интенсивность которых характерна преимущественно для прибрежных (до глубины 30 м) зон и приуроченных к мезоформам рельефа участков развития наклонных (свыше 1°) поверхностей; мерзлотные процессы и явления, особо опасные в прибрежных зонах и на участках развития подводных гидролакколитов и термокарстовых впадин (Печорское море); экзарационные процессы и явления, весьма опасные при глубинах моря до 100 м; физико-химические процессы и явления, связанные с прорывами свободного газа (особенно в зонах распространения реликтовых ММП); геодинамические процессы и явления, наиболее опасные в зонах развития землетрясений силой 6-8 баллов и более и на склонах.

Положение обосновано в подразделах 1.2.5 и 1.2.6, главе 5.

5. В геологической среде нефтегазопромысловых сооружений на современном уровне изученности провинции чётко выделяются основные инженерно-геологические комплексы, оказывающие решающее влияние на устойчивость:

- плейстоценовых мягких и рыхлых грунтов морского, ледниково-морского, флювиогляциального и аллювиально-морского происхождения - на мезоустойчивость, связанную с давлением на дно нефтегазодобывающих платформ, других придонных сооружений (насосных станций, терминалов);

Приведены параметры устойчивости геологической среды Западно-Арктического шельфа России к различным техногенным воздействиям.

Положение обосновано в подразделе 1.2.6 и главе 6

Конкретизировано понятие мониторинга геологической среды применительно к нефтегазоносной провинции арктического шельфа; как альтернатива предложена система перманентной геоэкологической паспортизации морских нефтегазовых месторождений с выделением информационных блоков: юридически-правового, инженерно-технического, гидрометеорологического, инженерно-морфометрического, эколого-геологического (с экогеохимическим и инженерно-экогеологическим разделами), биологического (эколого-медицинского).

Положение обосновано в разделе 1.4 и главе 6.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора геолого-минералогических наук, Козлов, Сергей Александрович, Санкт-Петербург

1. Абелев М.Ю., Кофф Г.Л. Особенности строительства на макропористых илах // Строительство на слабых водонасыщенных грунтах. Краткие тезисы докладов Всесоюзного научно-технического совещания. Одесса, 1975. С.208-211.

2. Абрамов В.А. К вопросу о количестве айсбергов в арктических морях // Тр. I междунар. конф. «Освоение шельфа арктических морей России». Изд. Ядерное общество. М., 1994. С. 122-124.

3. Айбулатов Н.А. Геоэкология шельфа и морских берегов / Тезисы IX всесоюзной школы морской геологии. М., 1990.

4. Аксёнов А.А., Дунаев Н.Н., Ионии А.С. и др. Арктический шельф Евразии в позднечетвертичное время. М., Наука, 1987. 278 с.

5. Антонов В.В. Динамика подземных вод. Практикум. Л., изд-во ЛГИ, 1984,68 е.

6. Аплонов С.В., Шмелёв Г.Б., Краснов Д.К. Геодинамика Баренцево-Карского шельфа (по геофизическим данным) // Геотектоника, 1996, №4. С. 58-76.

7. Арманд АД. Самоорганизация и саморегулирование географических систем. М., Наука, 1988,264 с.

8. Ассиновская Б.А., Акселевич Э.Р. Региональные сейсмологические наблюдения на Баренцевоморском шельфе // Морская сейсмология и сейсмометрия. М., ИО АН СССР, 1989. С. 94-101.

9. Ассиновская Б.А., Соловьёв C.JI. Опыт выделения и характеристика зон возможных землетрясений в Баренцевом море // Физика Земли, 1993, №8. С. 15-27.

10. Астафьев О. В., Шубин С. Н. Структура, история развития и перспективы нефтегазоносности Приновоземельско-Адмиралтейской зоны // Тектоника и нефтегазоносность шельфа морей СССР. Рига, ВНИИморгео, 1989, с. 34-42.

11. Басков Е.А., Неизвестнов Я.В., Суриков С.Н. Гидрогеологические структуры акватории // Основные типы гидрогеологических структур СССР. Л, ВСЕГЕИ, 1974. С. 86-88.

12. Безматерных Е.Ф., Сенин Б.В., Шипилов Э.В. Осадочный чехол Западно-Арктической металл атформы. Мурманск, НИИМоргеофизики, 1993,184 с.

13. Белое Н.А., Лопатин Н.Н. Донные отложения Арктического бассейна. Л., Морской транспорт, 1961. 150 с.2А.Белый Л.Д. Инженерная геология. М., Высшая школа, 1985,222 с.

14. Боголепов А.К., Шипилов Э.В., Юное А.Ю. Новые данные о соленосных бассейнах Западноарктического шельфа // Доклады АН СССР, 1991, т. 317, №4. С. 932-936.

15. Бондарев В.Н., Локтев А.С., Длугач А.Г., Потапкин Ю.В. Методы исследования и определения субаквальной мерзлоты // Седиментологические процессы и эволюция морских экосистем в условиях морского перигляциала. Апатиты :Изд-во КНЦ,, 2001, с. 15 -19

16. Бондарик Г.К. Общая теория инженерной геологии. М., Недра, 1981, 256 с.

17. Бондарик Г.К., Комаров И.С., Ферронский В.И. Полевые методы инженерно-геологических исследований. М., Недра, 1967,374 с.3Х.Бондарик Г.К., Ярг JI.A. Природно-технические системы и их мониторинг // Инженерная геология, 1990, №5. С. 3-9.

18. Валпетер А.П., Безродных Ю.П. Региональные инженерно-геологические исследования на шельфе и их значение для решения инженерных задач. М., ВНИИЭгазпром, 1987, 36 с.

19. ЪЪ.Ванг А., Поплин Д., Хоер К. Концепция добычи углеводородов в замерзающих морях с однолетними льдами // Тр. I междунар. конф. «Освоение шельфа арктических морей России». Изд. Ядерное общество. М., 1994. С. 61-80.

20. ЪА.Вартанян Г.С. Современные проблемы экогеологии // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 1993, №2. С.33-36.

21. Вартанян Г.С. Гидрогеодеформационное поле Земли и некоторые проблемы экогеологии // Минеральные ресурсы россии. 1994, №6. С. 16-21.

22. Вартанян Г.С., Куликов Г.В. Гидрогеодеформационное поле Земли. ДАН, 1982, вып. 2. С. 310-314.

23. Вартанян и др. Литомониторинг важный элемент охраны природной среды // Советская геология, 1987, №11. С. 118-131.

24. Василевский М.М., Борсук Н.В., Ревунова КА. Схема основного гидрогеологического районирования азиатской части СССР / «Советская геология», 1939, №7, с. 7-19.

25. Васильев А.А. Термоабразия берегов Западного Ямала // Эволюционные геокриологические процессы в арктических регионах и проблемы глобальных изменений среды и климата на территории криолитозоны (тезисы доклада). Пущино, 1995. С. 56-57.

26. Верба M.JI., Дараган-Сущова JI.A., Павленкин АД. Рифтогенные структуры Западно-Арктического шельфа по данным КМПВ // Советская геология, 1990, №12. С. 36-47.

27. Верба МЛ., Матвеев Ю.И., Кочетков М.В., Спиридонов М.А. Концепция мониторинга геологической среды арктических шельфов // Разведка и охрана недр, 1996, №12. С. 33-35.

28. Al.Bemep и волны в океанах и морях. Справочные данные / Под ред. И.Н.Давидана, Л.И.Лопотухина, В.А.Рожкова. Л., Транспорт, 1974, 359 с.

29. A3.Вознесенский Е.А., Фёдоров А.Ю., Кешишев В.Н. Инженерно-геологические исследования глубоководных илов Мирового океана: состояние проблемы (обзор) // Инженерная геология, 1990, №1. С. 325.

30. АА.Гаврилов ЯП. Геология и минеральные ресурсы Мирового океана. М., Недра, 1990,328 с.

31. Геокриология СССР. Европейская территория СССР. М., Недра, 1988, 385 с.

32. Геокриология СССР. Западная Сибирь / Под ред. ЭД.Ершова. М., Недра, 1989. 454 с.

33. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Том I. Баренцево море. Вып. 1. Гидрометеорологические условия. Л., Гидрометеоиздат, 1990, 280 с.

34. Гинсбург Г.Д., Иванова Г.А. Основные черты геохимии подземных вод в юрско-меловой толще юго-западной части Енисей-Хатангской нефтегазоносной области // Енисей-Хатангская нефтегазоносная область. Л., НИИГА, 1974. С. 71-85.

35. Гинсбург Г.Д., Соловьёв В.А. Субмаринные газовые гидраты. СПб, ВНИИОкеангеология, 1994,199 с.57 .Голодковская Г.А., Елисеев Ю.Б. Геологическая среда промышленных регионов. М., Недра, 1989,220 с.

36. Голодковская Г.А., Елисеев Ю.Б. Инженерная геоэкология период становления // Инженерная геология, 1990, №3. С. 815.

37. Горькова КМ. Теоретические основы оценки осадочных пород в инженерно-геологических целях. М., Наука, 1966,136 с.

38. Гриценко И.И. Комплексные инженерно-геологические исследования в Баренцевом, Печорском и Карском морях в связи с разведкой и освоением нефтегазовых месторождений / Разведка и охрана недр, 1998, №4-5. С. 20-27.

39. Гудкова А.К., Комарницкт В.М. Нефтегазоносность южной части Баренцева и Карского шельфов // Нефтегазоносность Баренцево-Карского шельфа (по материалам бурения на море и островах). СПб, ВНИИОкеангеология, 1993. С. 5-16.

40. Ы.Гуревич А.Е., Капченко JI.H., Кругликов Н.М. Теоретические основы нефтяной гидрогеологии. JL, Недра, 1972,272 с.

41. Гуревич В.И. Современный седиментогенез и геоэкология Западно-Арктического шельфа Евразии. М., Научный мир, 2002,135 с.

42. Данилов A.M., Ефремкин ИМ. Природно-климатические условия в районе освоения нефтегазовых месторождений арктического шельфа // Освоение шельфа арктических морей России. СПб, ЦНИИ им. А.Н.Крылова, 1998. С. 479-487.

43. Ю.Данилов ИД. Полярный литогенез. М., Наука, 1978, 238 с.71,Данилов ИД. Криогенно-диагенетические образования в осадках полярных морей // Литология и полезные ископаемые, №3, 1989. С. 132-136.

44. Добровольский АД, Залогин Б.С. Моря СССР. М., МГУ, 1982,191 с.

45. ЯОДовгуша В.В., Тихонов М.Н., Егоров Ю.Н. Радиационная обстановка на Северо-Западе России. Мурманск, Книж. изд-во, 1999,244 с.

46. Дроздова JI.M., Зайончек В.Г., Усов В.А. Инженерно-геологическая характеристика приливного берега // Труды НИИГА-ВНИИОкеангеология, т. 198. Морские инженерно-геологические исследования. СПб, ВНИИОкеангеология, 2003. С. 155-161.

47. Дубровин В. А., Круподёров B.C. Принципы и подходы геоэкологического изучения шельфа арктических морей России / Концептуальные проблемы геоэкологического изучения шельфа. СПб, ВНИИОкеангеология, 2000. С. 12-16.

48. S3.Ершов ЭД. Физикохимия и механика мёрзлых пород. М., изд-во МГУ, 1986,336 с.

49. Жигарев JI.A. Океаническая криолитозона. М., изд-во МГУ, 1997, 320 с.85.3аиончек В.Г., Ошарииа Ю.В., Усов В.А. Ватт как инженерно-геологическая система // Вестник СпбГУ, серия 7, 1999. Вып. 1. С. 77-78.

50. Зайцев И.К К вопросу о гидродинамике артезианских бассейнов / доклады отдел, и комис. Географич. О-ва СССР, вып.2, «Гидрогеология и инженерная геология». Л., 1967, с. 24-33.

51. Зайцев И.К К теории происхождения соляных и рассольных вод артезианских бассейнов. Доклады отделений и комиссий ВГО. JI., 1969, с. 10-23.

52. Зайцев И.К. Принципы гидрогеологического районирования и типизации гидрогеологических структур // Основные типы гидрогеологических структур СССР. Л., ВСЕГЕИ, 1974. С. 5-9.

53. Зархидзе B.C., Фултон Р.Д., Мыоди П.Ф. и др. Циркумполярная карта четвертичных отложений Арктики масштаба 1:6000 000. Геологическая служба Канады, 1991.

54. Захаров Е.В., Кулибакина И.Б. Геотермический режим недр один из основных факторов, определяющих степень перспективности нефтегазоносных бассейнов // Геология нефти и газа, №12,1997.

55. Золотарёв Г.С. Инженерная геодинамика. М., Изд-во МГУ, 1983, 328 с.

56. Иванов Г.И. Методология и результаты экогеохимических исследований Баренцева моря. СПб, ВНИИОкеангеология, 2002.

57. Иванов Г.И., Грамберг И.С., Пономаренко Т.В. Геоэкология арктического шельфа: методология / Разведка и охрана недр, №12, 1996 г. С.31-33.

58. Иванов И.П. Геологические явления надёжный источник информации о прочности горных пород // Инженерная геология. Записки СПб ГГИ, т. 133. СПб, 1992. С. 19-25.

59. Иванова Г.А., Рыбалко А.Е., Спиридонов М.А. Геохимия поровых вод донных отложений арктических морей // Гидрогеологические и мерзлотные условия Арктического континентального шельфа Евразии. JL: ПГО Севморгеология, 1982, с. 52-61.

60. Израэлъ Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. Л., Гидрометеоиздат, 1984, 560 с.

61. Израэлъ Ю.А. Филисофия мониторинга // Метеорология и гидрология, 1990, №6. С. 5-10.

62. Каминский В.Д., Иванов B.JI., Супруненко О.И., Сенин Б.В. Западно-Арктическая нефтегазоносная провинция на пороге промышленного освоения // Разведка и охрана недр, 2005, №6. С. 5-9.

63. Каплин П.А., Леонтьев O.K., Лукьянова С.А., Никифоров Л.Г. Берега. М., Мысль, 1991,480 с.

64. Кирюхин В.А., Норова Л.П. Региональная инженерная геология (теоретические основы). СПбГГИ, 2004, 89 с.

65. Киселёв Ю.Г. Сейсмические исследования с ледокола «Ермак» в высоких широтах. Труды НИИГА, т. 132. Л., 1962. С.192-199.

66. КлёноваМ.В. Геология Баренцева моря. М., Наука, 1960. 367 с.

67. Ковалевский B.C. Влияние изменений гидрогеологических условий на окружающую среду. М., Наука, 1994,138 с.

68. Козлов С.А. Изучение структурных особенностей глубоководных океанских отложений // Методы изучения физико-механическихсвойств донных отложений Мирового океана. Ленинград, ПГО «Севморгеология», 1989. С. 19-28.

69. Козлов СЛ. Гидрогеология // Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1000000 (новая серия). Лист S-38 40 - Маточкин Шар. Объяснительная записка. СПб, Изд-во ВСЕГЕИ, 1999. С. 113-122.

70. Козлов СЛ. Гидрогеология // Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1000000 (новая серия). Лист S-(36), 37 Баренцево море. Объяснительная записка. СПб, Изд-во ВСЕГЕИ, 2000. С. 104-109.

71. Козлов СЛ. Гидрогеологическая схема. Масштаб 1:2500000 // Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1000000 (новая серия). Лист R-38 40 - о.Колгуев. СПб, Изд-во Санкт-Петербургской картографической фабрики ВСЕГЕИ, 2003-А.

72. Козлов СЛ. Концепция геоэкологической паспортизации и инженерно-геоэкологических исследований на морских месторождениях углеводородов (на примере Штокмановского газоконденсатного месторождения) // Труды НИИГА

73. ВНИИОкеангеология, т. 198. Морские инженерно-геологические исследования. СПб, ВНИИОкеангеология, 2003-Г. С.20-27.

74. Козлов С.А. Формирование структуры и инженерно-геологических свойств глубоководных отложений Тихого океана // Труды НИИГА-ВНИИОкеангеология, т. 198. Морские инженерно-геологические исследования. СПб, ВНИИОкеангеология, 2003-Д. С. 99-113.

75. Козлов С.А. Инженерная геология Западно-Арктического шельфа России. Труды НИИГА-ВНИИОкеангеология, т. 206. СПб, ВНИИОкеангеология, 2004-В. 147 с.

76. Козлов С.А. Оценка устойчивости геологической среды на морских месторождениях углеводородов в Арктике // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», http://www.ogbus.ru/authors/Kozlov/Kozlovl .pdf. Опубликовано 11.01.2005. Уфа, 2005-А, 21 с.

77. Козлов С.А. Инженерно-геологическая стратификация Западно-Арктической нефтегазоносной провинции // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», http://www.ogbus.ru/authors/Kozlov/ Kozlov3.pdf. Опубликовано 26.04.2005. Уфа, 2005,24 с. 2005-В.

78. Козлов С.А. Роль позднекайнозойского промерзания в диагенезе донных отложений Баренцево-Карского шельфа // ГЕОЭКОЛОГИЯ. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 2006-А, №1, с.1-12

79. Козлов С.А., Неизвестное Я.В. Инженерная экогеология шельфов Баренцева и Белого морей: ключевые позиции в XXI веке / Геология морей и океанов. Тезисы докладов XIII Международной научной школы морской геологии. Том 1. М., 1999. С. 178-179.

80. Козловский Е.А. Геоэкология новое научное направление // Геоэкологические исследования в СССР. М., 1989. С. 919.

81. Коковкин А.В., ФоманаВ.Ф., Тихонова Т.В. Экологическая оценка воздействия трубопроводов на природную среду в результате аварийных ситуаций // Тезисы докладов отраслевой научн. конф. Ухта, 1999. С. 103-106.

82. Кондратенко А.В., Неизвестнов Я.В. Сравнительная оценка сохранности глубоководных грунтовых проб, поднятых на борт судна различными пробоотборниками // Труды НИИГА

83. ВНИИОкеангеология, т. 198. Морские инженерно-геологические исследования. СПб, ВНИИОкеангеология, 2003. С. 90-98.

84. Кондратьев Е.Ф., Слабодяник В.Н., Тримонис Э.С. СВЧ-влагомер для морской геологии // Океанология, Т.31, Вып.4, 1991. С. 688-692.

85. Кононова Р.С. Гидрохимическая зональность подземных вод как показатель палеомерзлотных условий // Доклады и сообщения II межд. конф. по мерзлотоведению. Вып. 5. Якутск, 1973. С. 90-94.

86. Концепция «Геодинамическая безопасность освоения углеводородного потенциала недр России» // Сидоров В.А., Кузьмин Ю.О., Хитров A.M. М., Изд-во ИГиРГИ, 2000, 56 с.

87. Копелиович А.В. Эпигенез пород древних толщ юго-запада Русской платформы // Тр. ГИН АН СССР, вып. 121, 1965.

88. Королёв В.А. Мониторинг геологической среды / Под редакцией В.Т.Трофимова. М., Изд-во МГУ, 1995,272 с.

89. Котлов Ф.В. Изменение геологической среды под влиянием деятельности человека. М., Недра, 1978, 350 с.

90. Кошелева В.А., Яшин Д.С. Донные осадки Арктических морей России. СПб, ВНИИОкеангеология, 1999,286 с.

91. Кругликов Н.М., Нелюбин В.В., Яковлев О.Н. Гидрогеология Западно-Сибирского нефтегазоносного мегабассейна и особенности формирования залежей углеводородов. JL, Недра, 1985. 279 с.

92. Круподёров B.C. Научно-методические основы изучения режима экзогенных геологических процессов. Диссертация в виде научного доклада на соискание учёной степени доктора геолого-минералогических наук. Пос. Зелёный, ВСЕГИНГЕО, 2001, 79 с.

93. Кузнецова Н. В. Распределение залежей нефти и газа в стратиграфическом разрезе Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции // Геология и полезные ископаемые Тимано-Печорской провинции. Вып. III. Сыктывкар, 1975. с. 176-182.

94. Куринный Н.А., Козлов С.А. Несущая способность морских грунтов: методические аспекты / Труды НИИГА-ВНИИОкеангеология, т. 198. Морские инженерно-геологические исследования. СПб, ВНИИОкеангеология, 2003. С. 86-89.

95. Кушнарёва Т.Н. Фаменский ярус Тимано-Печорской провинции. М., Недра, 1977, 135 с.

96. Кюнтцелъ В.В. Оценка экологической устойчивости геологической среды к природным и техногенным воздействиям. М., Геоинформмарк, 1995, 29 с.

97. Лапина Н.Н. Влияние климата на изменение минерального состава осадков Северного Ледовитого океана // Геология моря, вып.2. Л., НИИГА, 1973. С. 34-38.

98. Лапина Н.Н., Значко-Яворский Г.А., Куликов Н.Н. и др. Полярный тип литогенеза / Генезис и классификация осадочных пород / Доклады сов. геологов. 23-й Междунар. геол. конгресс. Проблема 8. М., Недра, 1968. С. 212-217.

99. Ласточкин А.Н. Подводные долины северного шельфа Евразии // Изд. ВГО, 1977, №5. С. 412-417.

100. Ласточкин А.Н. Структурно-геоморфологические исследования шельфа. JL, Недра, 1978. 247 с.

101. Ласточкин А.Н. Субаэральное расчленение северного шельфа Евразии // Изв. ВГО, 1979, №3. С. 208-211.

102. Ласточкин А.Н. Методы морского геоморфологического картирования. Л., Недра, 1982. 272 с.

103. Левитан М.А., Кондратенко А.В., Купцов В.М., Романкевич Е.А. Позднечетвертичная история седиментации в Печорском море / Геология морей и океанов: Тезисы докладов XIII Международной школы морской геологии. Т. II. М., 1999. С. 45-46.

104. Леонова ЕМ. Особенности распределения загрязняющих веществ на Кольском шельфе Баренцева моря // Вопросы картирования прибрежного мелководья Баренцева и Белого морей. СПб, ВНИИОкеангеология, 1997. С.96-105.

105. Лисицын А.П. Осадкообразование в океанах. М., Наука, 1974, 438 с.

106. Логвиненко Н.В., Орлова Л.В. Образование и изменение осадочных пород на континенте и в океане. Л., Недра, 1987,237 с.

107. Ломтадзе В.Д. Инженерная геология. Инженерная геодинамика. Л., Недра, 1977. 479 с.

108. Ломтадзе В.Д. Инженерная геология. Инженерная петрология. Л., Недра, 1984. 511 с.

109. Ломтадзе В.Д. Изучение, оценка и прогноз техногенных геологических явлений // Инженерно-геологические основы оценки изменений геологической среды районов территориально-промышленных комплексов. Записки ЛГИ им. Г.В.Плеханова, т. 118. Л., 1989. С.3-11.

110. Ломтадзе В.Д. Словарь по инженерной геологии. СПБГИ, 1999, 360 с.

111. Лонгинов В.В. Литодинамика материковой окраины // Лавинная седиментация в океане. Ростов-на-Дону, 1982.С.129-136.

112. Любомиров Б.Н. Подземные воды Тимано-Пайхойской области в связи с оценкой перспектив её нефтегазоносности. Л., 1959. С. 280296 (Труды ВНИГРИ; Вып. 133).

113. Любомиров Б. #., Хлебникова Г. П. Гидрогеологические особенности терригенной толщи среднего девона южной половины Колвинского вала // Геология и полезные ископаемые Тимано-Печорской провинции, вып. III. Сыктывкар, 1975. с. 222-225.

114. Мазур И.И. Экология строительства объектов нефтяной и газовой промышленности. М., 1991. С.273.

115. Матишов Г.Г. О характере плейстоценового оледенения Баренцева моря //Доклады АН СССР, 1977, т. 232, №1. С. 184-187.

116. Матишов Г.Г. Рельеф, морфотектоника и основные черты развития Баренцева моря \\ Океанология, 1977, т. 17, вып.З. С.370-382.

117. Мельников В.П., Спесивцев В.И. Инженерно-геологические и геокриологические условия шельфа Баренцева и Карского морей. Новосибирск, Наука, 1995, 198 с.

118. Мироненко В.А. Динамика подземных вод. М., Недра. 1983. 357 с.

119. Методические рекомендации по проведению инженерно-геологических исследований при геологической съёмке шельфа / Неизвестнов Я.В., Козлов С.А., Кондратенко А.В., Куринный Н.А., Патрунов Д.К., Решетова О.В. СПб, ВНИИОкеангеология, 1998, 34 с.

120. Методическое руководство по инженерно-геологической съёмке масштаба 1:200000. М., Недра, 1978, 391 с.

121. Методическое руководство по лабораторным методам изучения состава, состояния и свойств пород при инженерно-геологических работах. М., ВСЕГИНГЕО, 1992, 331 с.

122. Мишустина И.Е., Гуревич В.И., Мурзаков Б.Г. Применение метода пиролиза-газовой хромотографии к анализу органического вещества морских отложений //Донные отложения и биогеоценозы Баренцева и Белого морей. Изд. КФ АН СССР, Апатиты, 1974. С. 106-117.

123. Молчанов В.А. Возвращение из глубин. Л., Судостроение, 1982, 183 с.

124. Мотычко В.В. Экологическая характеристика Печорской губы по данным мониторинга 1994-1995 гг. / Вопросы картирования прибрежного мелководья Баренцева и Белого морей. СПб, ВНИИОкеангеология, 1997. С.84-95.

125. Мусатов Е.Е. Неотектоника Баренцево-Карского шельфа // Геология и разведка, 1990, №5. С. 20-27.

126. Мусатов Е.Е. Сейсмостратиграфия и картирование неоген-четвертичных отложений Баренцево-Карского шельфа// Геологическая история Арктики в мезозое и кайнозое. Книга II. СПб, ВНИИОкеангеология, 1992. С. 38-46.

127. Назаров И.В. К вопросу о специфике геологических процессов / Философские вопросы геологии. Свердловск, изд-во СГИ, 1967А. С. 102-103.

128. Назаров И.В. О специфике противоречий в геологических процессах / Диалектические противоречия в природе. М., Наука, 1967Б. С. 72-85.

129. Научно-методические подходы к оценке воздействия газонефтедобычи на экосистемы морей Арктики (на примере Штокмановского проекта) / Под ред. Г.Г.Матишова и Б.А.Никитина. Апатиты: КНЦ РАН, 1997, 393 с.

130. Научные основы развития поисково-разведочных работ на нефть и газ в Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции / В. А. Дедеев, Н. А. Малышев, Л. 3. Аминов и др. АН СССР, Коми фил., инт геологии, Сыктывкар, 1987, 125 с.

131. Невская Н. М. Гидрогеологические условия севера Тимано-Печорской провинции и оценка перспектив нефтегазоносности. Тр. ВНИГРИ, 1971, вып. 395. С. 100-116.

132. Неизвестнов Я.В. Мерзлотно-гидрогеологические условия Новоземельского антиклинория. Реф.сб. «Инженерные изыскания в строительстве». Сер.2, вып.З (21) ЦИНИС Госстроя СССР, М., 1973. С. 59-62.

133. Неизвестнов Я.В. Методологические основы изучения инженерной геологии арктических шельфов СССР // Инженерная геология, №1, 1982. С. 3-16.

134. Неизвестнов Я.В. Этапы формирования гидрогеологических условий шельфа / Основные проблемы палеогеографии позднего кайнозоя Арктики. Л., Недра, 1983. С. 182-185.

135. Неизвестнов Я.В. Общая инженерно-геологическая классификация донных грунтов океана // Методы изучения физико-механических свойств донных отложений Мирового океана. Л., ПГО Севморгеология, 1989. С. 47-58.

136. Неизвестнов Я.В. Инженерно-геологические свойства донных грунтов Баренцево-Карского шельфа. Труды I международной конференции «Освоение шельфа арктических морей России». М., Изд. «Ядерное общество», 1994. С. 107-110.

137. Неизвестнов Я.В. Региональная гидрогеохимия артезианских бассейнов Баренцево-Карского шельфа. Прогнозы и реальность // Проблемы изучения химического состава подземных вод. СПб, ГГИ, 1997. С.35-38.

138. Неизвестнов Я.В. Теоретические основы инженерной геологии глубоководных областей Мирового океана // Инженерная геология рудной провинции Кларион-Клиппертон в Тихом океане. Труды ВНИИОкеангеология, т. 197. СПб, Наука, 2004. С. 13-35.

139. Неизвестнов Я.В., Бронин В.Н. Теоретические основы инженерной геологии глубоководных областей океана // Методы изучения физико-механических свойств донных отложений Мирового океана. Л., ПГО «Севморгеология», 1989. С. 7-18.

140. Неизвестнов Я.В., Зархидзе B.C., Мусатов Е.Е. Эволюция мерзлотных условий Баренцево-Карского шельфа в позднем кайнозое. Тезисы докладов юбилейного годичного собрания научного совета по криологии Земли. Пущино, 1995, с.24-25.

141. Неизвестнов Я.В., Козлов С.А., Куринный НА. Инженерная геология нефтегазоносной области западноарктического шельфа России / Геология морей и океанов. Тезисы докладов XIII Международной научной школы морской геологии. Том 2. М., 1999. С. 51-52.

142. Неизвестнов Я.В., Кондратенко А.В., Козлов С.А. и др. Инженерная геология рудной провинции Кларион-Клиппертон в Тихом океане / Тр. ВНИИОкеангеологии, т. 197. СПб, Наука, 2004, 281 с.

143. Неизвестнов Я.В., Обидин К.И., Толстихин Н.И., Толстихин О.О. Гидрогеологическое районирование и гидрогеологические условия Советского сектора Арктики / Геология и полезные ископаемые севера Сибирской платформы. JL, 1971. С. 92-105.

144. Неизвестное ЯЗ., Решетова О.В. Инженерная геология шельфов морей Северного Ледовитого океана // Инженерная геология СССР. Шельфы СССР. М., Недра, 1990. С. 44-90.

145. Неизвестное Я.В., Семенов Д.П. Подземные криопэги шельфа и островов Советской Арктики // II Международн. конф. по мерзлотоведению. Докл. и сообщ. Вып 5. Якутск: Кн. изд.-во 1973 с. 103- 105.

146. Неизвестное Я.В., Толстихин Н.И., Тамирдиаро С.В. Криопэги Земли и влияние криогенеза на формирование подземных вод // Материалы Всесоюзного совещания по мерзлотоведению. М., 1972, с. 94-107.

147. Никитин Б.А., Хеедчук И.И. Нефтяное месторождение Приразломное на арктическом шельфе России // Геология нефти и газа, 1997, №2. С. 26-29.

148. Оберман Н.Г. К вопросу о гидрогеологическом районировании артезианских бассейнов территории мерзлой зоны // Методика гидрогеологических исследований криолитозоны. Новосибирск, Наука, 1983. С. 22-39.

149. Объяснительная записка к геокриологической карте СССР масштаба 1:2500 000, Геол. ф-тМоск. у-та, М, 1991,127 с.

150. Огородов С.А. Морфология и динамика берегов Печорского моря // Труды Института океанологии БАН, Т. 3, Варна, 2001, С. 77-86.

151. Окулич А.В., Лопатин Б.Г., Джаксон Х.Р. Циркумполярная геологическая карта Арктики масштаба 1:6000 000. Геологическая служба Канады, 1991.

152. Опасные экзогенные процессы / Л.И.Осипов, В.М.Кутепов, В.П.Зверев и др / Под ред. В.И.Осипова. М., ГЕОС, 1999, 290 с.

153. Опекунов А.Ю. Аквальный техноседиментогенез. Труды НИИГА-ВНИИОкеангеология, т. 208. СПб, Наука, 2005, 278 с.

154. Осипов В.И. Природа прочностных и деформационных свойств глинистых пород. М., Изд-во МГУ, 1979, 232 с.

155. Осипов В.И. Геоэкология междисциплинарная наука о экологических проблемах геосфер // Геоэкология, 1993, №1. С. 418.

156. Осипов В.И, Соколов В.Н., Румянцева А.Н. Микроструктура глинистых пород. М., Недра, 1989, 211 с.

157. Осипов В.И, Соколов В.Н., Еремеев В.В. Глинистые покрышки нефтяных и газовых месторождений. М., Наука, 2001, 238 с.

158. Панюков П.Н. Инженерная геология. 2-е изд. М., Недра, 1978, 296 с.

159. Песчанский И.С. Ледоведение и ледотехника. Л., Морской транспорт, 1963, 108 с.

160. Пискарёв А.Л. Петрофизические модели земной коры Северного ледовитого океана. СПб, ВНИИОкеангеология, 2004, 134 с.

161. Погребицкий Ю.Е. Геодинамическая система Северного Ледовитого океана и её структурная эволюция / Советская геология, 1976, №12, с. 3-22.

162. Погребицкий Ю.Е. Геологическая природа Арктики // Арктика на пороге третьего тысячелетия. СПб, Наука, 2000. С. 91-104.

163. Подземные воды Европейского Северо-востока СССР. Под редакцией В.А. Дедеева. Сыктывкар, Коми научный центр УрО АН СССР, 1989.158 с.

164. Полуостров Ямал (инженерно-геологический очерк) / В.Т.Трофимов, Ю.Б.Баду, В.Г.Кудряшов, Н.Г.Фирсов. М., Изд-во Моск. ун-та, 1975.

165. Попов А.И., Розенбаум Г.Э., Тумелъ Н.В. Криолитология. М., изд-во МГУ, 1985,239 с.

166. Попов И.В. Инженерная геология. М., Изд-во МГУ, 1959, 510 с.

167. Попов И.В. Инженерная геология СССР. Т.1. Общие основы региональной инженерной геологии. М., изд-во Моск. ун-та, 1961, 178 с.

168. Пугач В.Б., Тимофеев В.М. Исследование подозёрных таликов методами электроразведки // Геофизические методы в гидрогеологии, инженерной геологии и гидротехнике. Ереван, 1985. С. 157-158.

169. Пузыревский Н.П. Теория напряжённости землистых грунтов // Научные труды ЛИИПС. Вып. XC/XL, 1929. С. 75-84.

170. Радина В.В. Роль микроорганизмов в формировании свойств грунтов и их напряжённого состояния // Гидротехническое строительство, 1973, №9. С. 22-24.

171. Романовский Н.Н. Подземные воды криолитозоны. М., изд.-во МГУ, 1983, 232 с.

172. Романовский Н.Н. Основы криогенеза литосферы., М.: Изд. МГУ,1993, 336 с

173. Романовский С.И. Физическая седиментология. Л., Недра, 1988, 240 с.

174. Российская Арктика: геологическая история, минерагения, геоэкология / Главные редакторы Д.А.Додин, В.С.Сурков. СПб, ВНИИОкеангеология, 2002. 960 с.

175. Саваренский Ф.П. Инженерная геология. М., ГОНТИ, 1939, 488 с.

176. Сагалевич A.M., Хетагуров С.В. Подводно-технические работы / Океанологические исследования и подводно-технические работы на месте гибели атомной подводной лодки «Комсомолец». Москва, Наука, 1996. С. 18-41.

177. Садиков М.А., Додин Д.А., Бордуков Ю.К. Экологические проблемы разработки арктического шельфа России / Тр. 1 Межд. Конф. «Освоение шельфа арктических морей России». Изд. Ядерное о-во. М., 1994. С. 111-115.

178. Сакс В.Н. Условия образования донных осадков в арктических морях СССР // Труды НИИГА, Т. 135. Л.-М., 1952, 140 с.

179. Селиванов А. О. Изменение уровня Мирового океана в плейстолцене-голоцене и развитие морских берегов. М., И-т водных проблем РАН, 1996,268 с.

180. Семёнов Ю.П. Минеральный состав современных отложений Северного Ледовитого океана // Геология моря, вып.2. Л., НИИГА, 1973. С.38-45.

181. Сенин Б.В. Геология и тектоника осадочных бассейнов Западно-Арктического шельфа России и проблема их нефтегазоносности // Освоение шельфа арктических морей России. Тезисы докладов II междун. конф. СПб, ГТУ, 1995. С.76-77.

182. Сергеев Е.М. Инженерная геология. М., Изд-во МГУ, 1978, 384 с.

183. Сергеев Е.М. Инженерная геология наука о геологической среде //Инженерная геология, 1979, №1. С. 1-9.

184. Сергеев Е.М. Охрана и рациональное использование геологической среды // Инженерная геология и геологическая среда. Докл. сов. геол. На XXVIII сес. Междунар. геол. конгр. (Вашингтон, июль, 1989). М., ВСЕГИНГЕО, 1989. С. 7-17.

185. Сергеева Э.И. Эпигенез осадочных пород. СПб, Изд-во СПб унта, 2004, 152 с.

186. Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии. М., ВСЕГИНГЕО, 1961, 186 с.

187. Смолдырев А.Е. Методика и техника морских геологоразведочных работ. М., недра, 1978, 303 с.

188. Соловьёв В.А. Криолитозона шельфа и этапы её развития / Основные проблемы палеогеографии позднего кайнозоя Арктики. JL, Недра, 1983. С. 185-192.

189. Справочник по инженерной геологии / Под редакцией М.В.Чуринова. М., Недра, 1968, 540 с.

190. Стебаев И.В., Пивоварова Ж.Ф., Смоляков Б.С., Неделькина С.В. Общая биогеосистемная экология. Новосибирск, ВО «Наука», Сибирская издательская фирма, 1993, 288 с.

191. Страхов Н.М. Диагенез осадков и его значение для осадочного рудообразования // Изв. АН СССР. Сер.геол., 1953, №5.

192. Страхов Н.М. Основы теории литогенеза: В 3 томах. М., 19601962.

193. Структура платформенного чехла Европейского Севера СССР /В.А. Дедеев, В.Г. Гецен, И.В. Запорожцева и др. JL, Наука, 1982. 200 с.

194. Суздальский О.В., Куликов И.В. Ландшафтно-литодинамическая схема Печорской губы// Вопросы картирования прибрежного мелководья Баренцева и Белого морей. СПб, ВНИИОкеангеология, 1997. С. 72-83.

195. Сурков B.C., Жеро О.Г., Смирнов Л.В. Формирование юрских отложений и направление нефтегазопоисковых работ в Западной Сибири // Советская геология, 1987, №10. С. 21-26.

196. Сывороткин В.Л. Осевая симметрия и полярная асимметрия мировой рифтовой системы // Регулярности и симметрия в строении Земли. М., РОСТ, 1997. С.46-83.

197. Тектоническая карта Печорской плиты / В.А. Дедеев, В.В. Юдин, В.И. Богацкий и др. Сыктывкар, 1985. - 12 с. (Сер. препринтов «Научные доклады» /АН СССР, Коми фил.; Вып. 142).

198. Теоретические основы инженерной геологии. Под ред. Е.М.Сергеева. Геологические основы (1985), физико-химические основы (1985), социально-экономические аспекты (1985), механико-математические основы (1986). М., Недра.

199. Терцаги К. Теория механики грунтов. Госстройиздат, 1961.

200. Толстихин Н.И., Толстихин О.Н. О гидрогеологическом районировании территории мерзлой зоны //Проблемы гидрогеологического картирования и районирования. Л., ГО СССР, 1971. С.25-29.

201. Трофимов В.Т. Закономерности пространственной изменчивости инженерно-геологических условий Западно-Сибирской плиты. М., изд-во Моск. ун-та, 1977, 280 с.

202. Трофимов В.Т. Зональность инженерно-геологических условий континентов Земли. М., Изд-во МГУ, 2002, 348 с.

203. Трофимов В.Т., Аверкина Т.И. Современная парадигма геологии и теоретические задачи инженерной геологии // Геоэкология, 2000, №2. С. 174-183.

204. Трофимов В.Т., Зилинг Д.Г. Инженерная геология, экологическая геология и геоэкология соотношение содержания, объектов, предметов и задач // Инженерная геология сегодня и завтра / Тр. межд. науч. конф. 5-7 февраля 1996. М., 1996. С. 114-117.

205. Трофимов В.Т., Королёв В.А., Герасимова А.С. Классификация техногенных воздействий на геологическую среду // Геоэкология, 1995, №6.

206. Фёдоров А.Е. Регулярности в строении Земли // Регулярности и симметрия в строении Земли. М., РОСТ, 1997. С.46-83.

207. Физико-химическая механика природных дисперсных систем / Под ред. Е.Д.Щукина, Н.В.Перцова, В.И.Осипова и др. М., Изд-во МГУ, 1985.

208. Фролов В.Т. Основы литологии: В 3 томах. М., 1992.

209. Хименков А.Н., Брушков А.В. Океанический криолитогенез. М.: Наука, 2003, 336 с.

210. Холмянский М.А., Корвет Н.Г. Физико-химические барьеры, как факторы, характеризующие экологическое состояние береговой зоны Белого моря // Вопросы картирования прибрежного мелководья Баренцева и Белого морей. СПб, ВНИИОкеангеология, 1997. С.42-50.

211. Холмянский М.А., Неизвестнов Я.В. Применение электроразведочных работ для решения геокриологических задач на шельфах северных морей // Методика инженерно-геологическихисследований при картировании областей вечной мерзлоты. Вып.2. Якутск, 1977. С. 6-7.

212. Цытович Н.А. Механика грунтов. М., Высшая школа, 1979, 272 с.

213. Чеховский A.JJ. О распространении многомерзлых пород под шельфом Карского моря// Геокрилогические исследования при инженерных изысканиях. Тр.ПНИИС т.28. М. 1972 с.100-123

214. Шипилов Э.В., Тарасов Г.А. Региональная геология нефтегазоносных осадочных бассейнов Западно-Арктического шельфа России. Апатиты, КНЦ РАН, 1998, 306 с.

215. Щукин Е.Д., Перцев А.В., Амелина Е.А. Коллоидная химия. М., Изд-во МГУ, 1982.

216. Экологическая безопасность при освоении нефтегазовых месторождений на шельфе Карского моря. Коллектив авторов. СПб, Изд.-во СПбГУ, 2004. 160 с.

217. Эминов Р.А., Субботин И.Е. Анализ вертикальных смещений земной поверхности на нефтяных месторождениях Апшеронского полуострова//Геодезия и картография, 1984, №2. С. 43-45.

218. Ященко В.Р. Вертикальное движение земной поверхности на нефтеносном Апшеронском полуострове по данным повторных геодезических измерений // Геодезия, картография и аэрофотосъёмка, 1978, №27. С. 155-158.

219. Bryant W., Slowey N. Final report. Geoacoustical, geotechnical and sedimentological survey of the Kara Sea, and the Ob and Jenisey rivers, Russian Arctic. Texas University, 1994. 380 p.

220. Cook R.D. Some effects of Closed-System Freeze-Thaw Cycles on Compacted Highly plastic Clay / M.S. thesis, Department of Civil Engineering, University of Alberta, 1963.

221. Grasso J., Whittlinger G. Ten years of seismic monitoring over a gas field area. B.S.S.A., 1990.

222. Gunleikrud Т., Rokoengen К. Regional mapping of the Norwegian continental shelf with examples of engineering applications // Offshore Site Investigation/ Graham & Trotman, 1980, pp. 23-35.

223. King L. Aspects of regional surfical geology related to site investigation requirements. Eastern Canada Shelf // Offshore Site Investigation/ Graham & Trotman, 1980, pp. 37-59.

224. Newton R.S., Cunningham R.S., Schubert C.E. Mud Volcanoes and Pockmarks Seafloor Engineering Hazards or Geological Curiosity? Twelfth Ann. Offshore Technol. Conf., Houston, Tex., vol.1, Dallas, 1980, p.425-436.

225. Sellman P. V., Shamberlain E.J. Permafrost beneath the Beaufort Sea: Near Prudnoe Bay, Alaska // J. Energy Res. Technology. 1980. Vol. 102. №1.P. 35-48.

226. Titov V.P. Strength of Thawing Ground / US Army Cold Reg. Res. Ehg.Lab.Trans. 156. Hanover, N.H., 1970, pp. 178-183.

227. Weaver J.S., Stewart J.M. In-situ hydrates under the Beaufort Sea shelf // Proceedings 4th Canadian Permafrost Conference 1981, Roger J.E. Brown Memorial Volume. Ottawa, National Research Council of Canada, 1982. P. 312-319.

228. Yerkes R., Castle R. Surfase deformation associated with oil and gas field operations in the USA. In 1st Intern. Land Subsidence Symposium Proceeding, Tokyo, 1969 // Intern. Assoc. of Hidrolog. Science Publ. 88, 1970, v. l,p. 55-66.

Информация о работе

Козлов, Сергей Александрович
доктора геолого-минералогических наук
Санкт-Петербург, 2006
ВАК 25.00.28

Диссертация

Формирование инженерно-геологических условий Баренцево-Карского шельфа - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему Формирование инженерно-геологических условий Баренцево-Карского шельфа ВАК РФ 25.00.28, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Формирование инженерно-геологических условий Баренцево-Карского шельфа"

Содержание диссертации, доктора геолого-минералогических наук, Козлов, Сергей Александрович

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Формирование инженерно-геологических условий Баренцево-Карского шельфа"

Заключение Диссертация по теме "Океанология", Козлов, Сергей Александрович

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора геолого-минералогических наук, Козлов, Сергей Александрович, Санкт-Петербург

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Формирование инженерно-геологических условий Баренцево-Карского шельфа
ВАК РФ 25.00.28, Океанология