Лаборатория генезиса шунгитовых месторождений

Основные направления научных исследований

исследование условий, благоприятных для накопления в докембрии осадков с высоким содержанием органического вещества;

разработка моделей формирования залежей высоко- и малоуглеродистых пород нижнего протерозоя;

создание модели развития молекулярной структуры органического вещества при его углефикации;

разработка поисковых критериев и способов расчета прогнозных ресурсов максовитов;

исследования структуры вещества в наноразмерном состоянии.

Научно-исследовательская работа

систематизация фактических данных о разведанных залежах максовитов, изучение ранее неизвестных проявлений таких пород;

исследование закономерностей пространственного расположения залежей шунгитоносных пород (доказано существование систем залежей максовитов, сформированных по нескольким горизонтам шунгитоносных пород);

изучение органно-глинистых коллоидных веществ (получены данные о первичной химической связи органического и минерального вещества);

доказано присутствие в максовитах первично-осадочного и миграционного органического вещества; создана новая генетическая классификация шунгитоносных пород и высших антраксолитов;

создается комплекс геофизических методов для обнаружения залежей максовитов под четвертичными отложениями;

Основные результаты деятельности

Завершены исследования по бюджетной теме № 174 «Закономерности формирования семейств залежей шунгитовых пород (максовитов) в Онежском синклинории, их фуллереновый потенциал» (научный руководитель М. М. Филиппов).

Основные результаты выполненной темы:

1.Впервые теоретически и экспериментально доказано существование в докембрии систем диапировых структур, сформированных по органо-глинистым и органо-кремнистым осадочным породам; системы исследованы в пределах Толвуйской синклинальной структуры Онежского синклинория; получены данные об основных параметрах систем для двух стратиграфических уровней – для первой и второй пачек верхней подсвиты заонежской свиты людиковия.

2. Залежи шунгитов и максовитов предложено рассматривать как скопления метадифференциатов органоминеральных комплексов, образующихся при формировании складок нагнетания (диапиров). Для подобных залежей выявлен и обоснован комплекс геолого-геофизических поисковых признаков, которые могут быть использованы на практике.

3.Приведены теоретические и экспериментальные оценки расстояний между купольными структурами, находящимися на одном валу; их близость позволяет рассматривать эти расстояния в качестве ведущей длины волны системы диапировых структур и использовать их для определения положения центров слабо изученных шунгитоносных куполов (вероятных месторождений).

4.В зависимости от сложности геологического строения куполов меняется не только интенсивность геофизических аномалий, но и их структура, которая может быть использована для определения геометрического центра складки нагнетания. Минимизация ошибки определения центров залежей достигается за счет получения избыточной геофизической информации, а также за счет привлечения геологической информации.

5. Исследования по созданию современной геолого-генетической классификации шунгитоносных пород позволяют выработать единую терминологию для их описания. Исходное органическое вещество пород является сапропелевым (биогенным), в изверженных породах оно либо ассимилированное (результат преобразования ксенолитов), либо миграционное; сингенетичное шунгитовое и минеральное вещество сапробитумолитов имеет метаколлоидную природу, наблюдается химическое взаимодействие и взаимовлияние коллоидов органического и минерального вещества.

6. Впервые для докембрия Карелии выявлены и описаны пеперит-структуры шунгит базитовые брекчии в людиковийских образованиях Онежской мульды. Механизм их образования – это совместная пластичная деформация протошунгитового вещества и базальтового расплава.

7. Впервые проведено сопоставление классификационных признаков высших антраксолитов нафтидного и нафтоидного рядов природных битумов. Уточнена природа наблюдаемых сигналов ЭПР, температурный диапазон стабильности соответствующих им дефектов структуры и чувствительность к влиянию различных условий тепловой обработки.

8.Впервые установлено, что пространственное положения осей анизотропии петрофизических параметров максовитов в пределах Максовского месторождения является отражением текстурных, структурных и вещественных характеристик породы и согласуется с направлениями движения вещества в динамических моделях формирования диапировых структур.

9.Важным геохимическим фактором в процессах природного синтеза небольших концентраций фуллеренов в углеродсодержащих породах могла быть естественная радиоактивность.

10.Попытки получения фуллеренов в промышленных масштабах из максовитов и шунгитов признаны практически бесперспективными.

Сотрудники лаборатории с рядом научных сотрудников других лабораторий ИГ получили грант «РФФИ-Север» – инициативный региональный проект 05-05-97513 «Научное обоснование новых принципов прогноза месторождений шунгитов Карелии». Предполагаемый объем финансирования по гранту – 46 000 руб.
Основной результат выполнения темы:
выполнены полевые работы и собраны материалы по участкам «Тетюгино», «Клешовская», «Огоровцы», иллюстрирующие эффективность применения новых принципов оценки прогнозных запасов шунгитов.

Продолжены исследования по проекту № 25 Президиума РАН, по разделу «Палеопротерозойский феномен «Шуньга» (программа № 10002-251/П-25/183-434/240504-305).

Основные результаты выполнения темы:
1. Проведены полевые исследования,
2.Получены новые аналитические данные по изотопному составу некарбонатного углерода шунгитоносных пород,
3.Собран архивный материал для новой монографии.

2006 г.
Начаты исследования по новой бюджетной теме № 186 «Закономерности локализации и формирования крупных залежей шунгитов в Онежском синклинории» (научный руководитель М. М. Филиппов).

Цель исследований:
Развитие диапировой модели формирования месторождений шунгитов.

Основные результаты выполнения темы:
1.Выполнены полевые геолого-геофизические работы на трех участках предполагаемого размещения крупных залежей шунгитов, не разрушенных эрозией участки «Тетюгино», «Клешовская», «Огоровцы»).

2. На участке «Тетюгино» выявлены дополнительные структурные признаки залежи и новые элементы локальной тектоники, которые, вероятно, позволят более точно определить положение апикальной части купола, перекрытого коренными породами.

3. На участке «Клешовская» уточнены контуры выхода предполагаемой залежи под четвертичные отложения, что позволяет наметить ее центр и более точно определить расстояние между нею и Калейской залежью, то есть ведущую длину волны системы купольных структур, сформированных по шестому шунгитоносному горизонту верхней подсвиты заонежской свиты Толвуйской синклинали.

4. На участке «Огоровцы» уточнены контуры выхода предполагаемой залежи под четвертичные отложения и проведены детальные геофизические наблюдения (масштаб 1:2000) в пределах выявленной аномальной зоны для определения параметров отдельных тектонических блоков, перекрывающих купол, которые, предположительно, являются элементами надкупольной локальной тектоники, менее сохранившейся от разрушения по сравнению с участком «Тетюгино».

5. Выполнены геолого-геофизические работы в северной части Хмельозерской синклинали (район п. Шуньга) с целью переоценки известных подходов к интерпретации геофизических данных, полученных в прошлые годы.

Начаты исследования по программе № 18 Президиума РАН «Проблемы зарождения биосферы Земли и ее эволюции», раздел: «Биопродуктивность осадочных бассейнов палеопротерозоя и эпигенез органического вещества» совместно с сотрудниками других лабораторий Института.

Ответственный исполнитель: докт. геол.-минерал. наук М. М. Филиппов, канд. геол.-минер. наук П. В. Медведев.

Цель проекта:
Изучение масштабов накопления и перераспределения органического вещества в палеопротерозойском Онежском осадочном бассейне (Фенноскандинавский щит) и сопоставление с одновозрастными мировыми аналогами.

Основные задачи:
1.Обнаружение источников первичного органического вещества (ОВ);

2.Огано-минеральные диагенетические соединения, специфика образования углеводородов при их катагенезе и формы проявления миграционного ОВ;

3.Масштабы процессов вторичного концентрирования ОВ в купольных структурах и его рассеивания при переотложении; методология расчета кларков ОВ в осадках палеопротерозоя с учетом эпигенетического преобразования ОВ.

Основные результаты выполнения темы:
1.Выполнены полевые работы, нацеленные на выявление и оценку масштабов миграции углеводородов из материнских пород людиковия (заонежской свиты) в породы-коллекторы калевия (кондопожская свита).

2.Исследован так называемый «антраксолитовый горизонт» калевия стратиграфический интервал, в котором наблюдаются процессы высачивания на поверхность углеводородов и их перезахоронение с терригенным материалом.

3.Отобран каменный материал и начата работа с ним.

Международное сотрудничество

Проект «Архейско – палеопротерозойский переход: возникновение современной земной системы» по Международной программе континентального бурения (ICDP) совместно с Геологической службой Норвегии.

Общая стоимость бурения оценивается в 625 000 USD.

Цель проекта:
Мультидисциплинарное изучение керна буровых скважин, пройденных по палеопротерозойским вулканогенно-осадочным толщам Фенноскандии.

Основные задачи:

Исследование скважин методами оптического сканирования и каротажа.
Документация керна методами петрофизики.
Микропалеонтологические исследования,
Анализ биомаркеров,
Изучение структуры органического вещества,
Палеомагнитные определения,
Седиментологические исследования,
Вулканологические исследования,
Изучение вопросов структурной геологии,
Определение возраста пород,
Изотопный анализ углерода и кислорода в карбонатах,
Изотопный анализ кислорода – в кварце и апатите,
Изотопный анализ серы (сульфидной и сульфатной), углерода и азота в углеродистом веществе;

Общее количество планируемых скважин – 13, из них на территории Карелии – 5.

Скважины по проблемам изучения генезиса шунгитового вещества и залежей шунгитов:
скважина №. 9. – Толвуя (участок «Тетюгино»), изучение органо-кремнистых диапиров, глубина 500 м;
скважина № 10 Шуньга, изучение протерозойского резервуара петрифицированной нефти, глубина 50 м;
скважина № 11 Шуньга, изучение пластового тела шунгитов, глубина 100 м.

Прикладные работы

Подготовка рекомендаций для производственных организаций по освоению новых залежей максовитов (Мироновская).

Радиационный мониторинг территории музея-заповедника «Кижи»;

Внедрение результатов исследований

Демидов И. Н., Медведев П. В., Филиппов М. М., Ромашкин А. Е. Остров Кижи глазами геолога. Путеводитель геологической экскурсии. С.-Петербург. 2006. 26 с.

«Атлас текстур и микроструктур шунгитоносных пород Онежского синклинория».