2411-3336 2541-9404 Записки Горного института Journal of Mining Institute Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University 10.25515/pmi.2017.4.387 pmi-11320 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/11320 Геология Geology Prospects of gas hydrate presence in the Chukchi sea Перспективы газогидратоносности Чукотского моря Matveeva T. V. Матвеева Т. В. Matveeva T. V. tv_matveeva@mail.ru ФГБУ «Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана имени академика И.С.Грамберга» (Санкт-Петербург, Россия) VNIIOkeangeologia (Saint-Petersburg, Russia) Semenova A. A. Семёнова А. А. Semenova A. A. vniio_semenova@mail.ru ФГБУ «Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана имени академика И.С.Грамберга» (Санкт-Петербург, Россия) VNIIOkeangeologia (Saint-Petersburg, Russia) Shchur N. A. Щур Н. А. Shchur N. A. koliambos@mail.ru Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (Санкт-Петербург, Россия) Peter the Great Saint-Petersburg Polytechnic University (Saint-Petersburg, Russia) Logvina E. A. Логвина Е. А. Logvina E. A. liza_logvina@mail.ru ФГБУ «Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана имени академика И.С.Грамберга» (Россия) VNIIOkeangeologia (Russia) Nazarova O. V. Назарова О. В. Nazarova O. V. nazarova-vniio@yandex.ru ФГБУ «Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана имени академика И.С.Грамберга» (Санкт-Петербург, Россия) VNIIOkeangeologia (Saint-Petersburg, Russia) 24 08 2017 2017 226 387 396 25 03 2017 06 05 2017 24 08 2017 © T. V. Matveeva, A. A. Semenova, N. A. Shchur, E. A. Logvina, O. V. Nazarova 2017 Т. В. Матвеева, А. А. Семёнова, Н. А. Щур, Е. А. Логвина, О. В. Назарова T. V. Matveeva, A. A. Semenova, N. A. Shchur, E. A. Logvina, O. V. Nazarova CC BY 4.0 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/11320

Цель данной работы – дать прогноз масштабов и характера распространения зоны стабильности газовых гидратов в Чукотском море исходя из условий, максимально приближенных к природным, и на этой основе оценить ресурсный потенциал гидратов в пределах этой зоны. Выделено три типа зоны стабильности газовых гидратов. Построена карта прогноза газогидратоносности Чукотского моря масштаба 1:5 000 000. В ходе картирования зоны стабильности газовых гидратов удалось дать наиболее обоснованный прогноз, исходя из имеющегося на данный момент материала по термобарическим, геологическим, флюидодинамическим и мерзлотно-геотермическим условиям гидратообразования в Чукотском море. Прогноз условий формирования гидратов различного генезиса и состава выполнен впервые для акватории арктических морей России. Потенциальное количество газа, находящегося в недрах Чукотского моря в форме гидратов, оценено на основе картирования зоны их стабильности в пределах 7·1011-11,8·1013 м3.

The purpose of this study is to forecast the scale and distribution character of gas hydrate stability zone in the Chukchi Sea under simulated natural conditions and basing on these results to estimate resource potential of gas hydrates within this area. Three types of stability zone have been identified. A forecast map of gas hydrate environment and potentially gas hydrate-bearing water areas in the Chukchi Sea has been plotted to a scale of 1:5 000 000. Mapping of gas hydrate stability zone allowed to give a justified forecast based on currently available data on geologic, fluid dynamic, cryogenic, geothermal and pressure-temperature conditions of gas hydrate formation in the Chukchi Sea. It is the first forecast of such kind that focuses on formation conditions for hydrates of various types and compositions in the Arctic seas offshore Russia. Potential amount of gas, stored beneath the Chukchi Sea in the form of hydrates, is estimated based on mapping of their stability zone and falls into the interval of 7·1011-11.8·1013 m3.

 Ключевые слова Чукотское море газовые гидраты метан углеводородные газы зона стабильности газовых гидратов газогидратоносные акватории ресурсы Keywords Chukchi Sea gas hydrates methane hydrocarbon gases gas hydrate stability zone potentially gas hydrate-bearing water areas resources Атлас гидрометеорологических и ледовых условий морей Российской Арктики: обобщение фондовых материалов и результатов экспедиционных исследований ООО «Арктический научный центр шельфовых разработок» в 2012-2014 гг. / Под. ред. В.А.Павлова и др. М.: ЗАО «Издательство «Нефтяное хозяйство», 2015. 128 с. Atlas of Hydrometeorological and Ice Conditions in the Russian Arctic Seas: Compilation of Library Materials and Expedition Results by OOO «Arctic Research Center of Shelf Development» in 2012-2014 / Ed. by V.A.Pavlova et al. Мoscow: ZAO «Izdatel'stvo «Neftyanoe khozyaistvo», 2015, р. 128 (in Russian). Карта мощности осадочного чехла Северного Ледовитого океана / В.А.Поселов, С.М.Жолондз, А.И.Трухалев, М.К.Косько, Л.Г.Поселова, В.В.Буценко, А.Д.Павленкин, В.В.Верба, Б.И.Ким // Геолого-геофизические характеристики литосферы Арктического региона. СПб: ВНИИОкеангеология. 2012. Т. 233. Вып. 8. С. 8-14. Poselov V.A., Zholondz S.M., Trukhalev A.I., Kos'ko M.K., Poselova L.G., Butsenko V.V., Pavlenkin A.D., Verba V.V., Kim B.I. Map of Sedimentary Cover Thickness in the Arctic Ocean. Geologo-geofizicheskie kharakteristiki litosfery Arkticheskogoregiona. St. Petersburg: VNIIOkeangeologiya. 2012. Vol. 233. Iss. 8, p. 8-14 (in Russian). Криогеотермия и гидраты природного газа в недрах Северного Ледовитого океана / В.А.Соловьев, Г.Д.Гинсбург, Е.В.Телепнев, Ю.Н.Михалюк. Л.: ПГО «Севморгеология», 1987. 150 с. Soloviev V.A., Ginsburg G.D., Telepnev E.V., Mikhalyuk Yu.N. Cryogeothermics and Natural Gas Hydrates within the Interior of the Arctic Ocean. Leningrad: PGO «Sevmorgeologiya», 1987, p. 150 (in Russian). Матвеева Т.В. Газовые гидраты арктических акваторий: фактор риска или потенциальное полезное ископаемое? / Т.В.Матвеева, Е.А.Логвина // Российские полярные исследования. 2011. № 2 (4). С.19-21. Matveeva T.V., Logvina E.A. Gas Hydrates of the Arctic Basins: Risk Factor or Potential Resource? Rossiiskie polyarnye issledovaniya. 2011. N 2 (4), p. 19-21 (in Russian). Матвеева Т.В. Методика и этапность изучения потенциально гидратоносных акваторий и залежей газовых гидратов // Недропользование XXI век. 2014. № 3 (47). C. 74-79. Matveeva T.V.Methodology and Stage-by-Stage Approach for the Exploration of Potentially Gas Hydrate-Bearing Water Areas and Hydrate Accumulations. Nedropol'zovanie XXI vek. 2014. N 3 (47), р. 74-79 (in Russian). Оруджева Д.С. Перспективы нефтегазопоисковых работ в Чукотском море / Д.С.Оруджева, А.Н.Обухов, Д.Д.Агапитов // Геология нефти и газа. 1999. № 3/4. С. 28-33. Orudzheva D.S, Obukhov A.N., AgapitovD.D. Prospects of Oil and gas Offshore Exploration in the Chukchi Sea. Geologiya nefti i gaza. 1999. N 3/4, p. 28-33 (in Russian). Соловьёв В.А. Арктические моря России. Карта 3-10. Субмаринная криолитозона. Прогноз распространения / В.А.Соловьёв, Е.В.Телепнев // Геология и полезные ископаемые шельфов России: Атлас / Под. ред. М.Н.Алексеева. М: Научный мир, 2004. Soloviev V.A., Telepnev E.V. Russian Arctic Seas. Sheet 3-10. Submarine Permafrost Area. Forecast of Distribution. Geology and Mineral Resources of the Russian Shelf areas (atlas). Red. M.N. Alekseev. Moscow, Scientific World. 2004. Соловьев В.А. Арктические моря России. Лист 1-32. Условия газогидратоносности и потенциально гидратоносные акватории / В.А.Соловьёв, Г.Д.Гинсбург // Геология и полезные ископаемые шельфов России: Атлас / Под ред. М.Н.Алексеева. М: Научный мир, 2004. Soloviev V.A., Ginsburg G.D. Russian Arctic Seas. Sheet 1-32. Gas Hydrate Environmentsand Potential Gas Hydrate Water Areas. Geology and Mineral Resources of the Russian Shelf areas (atlas). Red. M.N. Alekseev. Moscow, Scientific World. 2004. Соловьев В.А. Глобальные оценки количества газа в субмаринных скоплениях газовых гидратов // Геология и геофизика. 2002. Т. 43. № 7. С.648-661. Soloviev V.A. Global Estimates of Gas Content in Submarine Gas Hydrate Accumulations. Russian Geology and Gophysics. 2002. Vol. 43: N 7, p. 609-624. Яшин Д.С. Геохимические признаки нефтегазоносности Восточно-Арктического шельфа России / Д.С.Яшин, Б.И.Ким // Геология нефти и газа. 2007. № 4. С. 25-29. Yashin D.S., Kim B.I. Geochemical Features of Oil and Gas Potential in the Eastern Arctic Shelf of Russia. Geologi-yaneftiigaza. 2007. N 4, p. 25-29 (in Russian). Collett T.S. Gas hydrate resources of the United States // D.L.Gautier et al (eds); National assessment of United States oil and gas resources on CD-ROM. U.S.Geological Survey Digital Data Series 30. 1995. Collett T.S. Gas hydrate resources of the United States // D.L.Gautier et al (eds); National assessment of United States oil and gas resources on CD-ROM. U.S.Geological Survey Digital Data Series 30. 1995. Downhole well log and core montages from the Mount Elbert Gas Hydrate Stratigraphic Test Well, Alaska North Slope / T.S.Collett, R.E.Lewis, W.J.Winters, M.W.Lee, K.K.Rose, R.M. Boswell // Marine and Petroleum Geology. 2011. Vol. 28. P. 561-577. DOI: 10.1016/j.marpetgeo.2010.03.016. Downhole well log and core montages from the Mount Elbert Gas Hydrate Stratigraphic Test Well, Alaska North Slope / T.S.Collett, R.E.Lewis, W.J.Winters, M.W.Lee, K.K.Rose, R.M. Boswell // Marine and Petroleum Geology. 2011. Vol. 28. P. 561-577. DOI: 10.1016/j.marpetgeo.2010.03.016. Ebullition and storm-induced methane release from the East-Siberian Arctic Shelf / N.Shakhova, I.Semiletov, I.Leifer, V.Sergienko, A.Salyuk, D.Kosmach, D.Chernykh, Ch.Stubbs, D.Nicolsky, V.Tumskoy, Ö.Gustafsson // Nature Geoscience 7. 2013. Р. 64-70. DOI: 10.1038/ngeo2007. Ebullition and storm-induced methane release from the East-Siberian Arctic Shelf / N.Shakhova, I.Semiletov, I.Leifer, V.Sergienko, A.Salyuk, D.Kosmach, D.Chernykh, Ch.Stubbs, D.Nicolsky, V.Tumskoy, Ö.Gustafsson // Nature Geoscience 7. 2013. Р. 64-70. DOI: 10.1038/ngeo2007. Kvenvolden K.A. Worldwide distribution of subaquatic gas hydrates / K.A.Kvenvolden, G.D.Ginsburg, V.A.Soloviev // Geo-Marine Letters. 1993. Vol. 13. Iss. 1. P.32-40. DOI: 10.1007/BF01204390. Kvenvolden K.A. Worldwide distribution of subaquatic gas hydrates / K.A.Kvenvolden, G.D.Ginsburg, V.A.Soloviev // Geo-Marine Letters. 1993. Vol. 13. Iss. 1. P.32-40. DOI: 10.1007/BF01204390. Microbial Processes of the Carbon and Sulfur Cycles in the Chukchi Sea / A.S.Savvichev, I.I.Rusanov, N.V.Pimenov, E.E.Zakharova, E.F.Veslopolova, A.Yu.Lein, K.Crane, M.V.Ivanov // Microbiology. 2007. Vol. 76. Iss. 5. P. 603-613. DOI: 10.1134/S0026261707050141. Microbial Processes of the Carbon and Sulfur Cycles in the Chukchi Sea / A.S.Savvichev, I.I.Rusanov, N.V.Pimenov, E.E.Zakharova, E.F.Veslopolova, A.Yu.Lein, K.Crane, M.V.Ivanov // Microbiology. 2007. Vol. 76. Iss. 5. P. 603-613. DOI: 10.1134/S0026261707050141. Portnov A. Modeling the evolution of climate-sensitive Arctic subsea permafrost in regions of extensive gas expulsion at the West Yamal shelf / A.Portnov, J.Mienert, P.Serov // Journal of geophysical research: Biogeosciences. 2014. Vol. 119. P. 2082-2094. DOI: 10.1002/2014JG002685. Portnov A. Modeling the evolution of climate-sensitive Arctic subsea permafrost in regions of extensive gas expulsion at the West Yamal shelf / A.Portnov, J.Mienert, P.Serov // Journal of geophysical research: Biogeosciences. 2014. Vol. 119. P. 2082-2094. DOI: 10.1002/2014JG002685. Sloan E.D. Clathrate Hydrates of Natural Gases / E.D.Sloan, C.A.Koh. 3rd Edition. CRC Press: Taylor & Francis Group, 2008. 752 p. DOI: 10.1201/9781420008494. Sloan E.D. Clathrate Hydrates of Natural Gases / E.D.Sloan, C.A.Koh. 3rd Edition. CRC Press: Taylor & Francis Group, 2008. 752 p. DOI: 10.1201/9781420008494. Source, origin, and spatial distribution of shallow sediment methane in the Chukchi Sea / T.V.Matveeva, A.S.Savvichev, A.A.Semenova, E.A.Logvina, A.N.Kolesnik, A.A.Bosin // Oceanography. 2015. Vol. 28. № 3. Р. 202-217. DOI: 10.5670/oceanog.2015.66. Source, origin, and spatial distribution of shallow sediment methane in the Chukchi Sea / T.V.Matveeva, A.S.Savvichev, A.A.Semenova, E.A.Logvina, A.N.Kolesnik, A.A.Bosin // Oceanography. 2015. Vol. 28. № 3. Р. 202-217. DOI: 10.5670/oceanog.2015.66. Tectonics of the sedimentary basins in the Russian sector of the Chukchi Sea / N.A.Malyshev , V.V.Obmetko, A.A.Borodulin, E.M.Barinova, B.I.Ikhsanov // Proceedings of the International Conference on Arctic Margins VI (ICAM VI). Fairbanks, Alaska, May 2011, University of Alaska Fairbanks. 2011. P. 203-209. Tectonics of the sedimentary basins in the Russian sector of the Chukchi Sea / N.A.Malyshev , V.V.Obmetko, A.A.Borodulin, E.M.Barinova, B.I.Ikhsanov // Proceedings of the International Conference on Arctic Margins VI (ICAM VI). Fairbanks, Alaska, May 2011, University of Alaska Fairbanks. 2011. P. 203-209. The International Bathymetric Chart of the Arctic Ocean (IBCAO) [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: www.gebco.net/data_and_products/printable_maps/ibcao_map/ (дата обращения: 17.04.2017). The International Bathymetric Chart of the Arctic Ocean (IBCAO) [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: www.gebco.net/data_and_products/printable_maps/ibcao_map/ (дата обращения: 17.04.2017). Vinogradov V.A. Structure of the Russian Eastern Arctic Shelf / V.A.Vinogradov, E.A.Gusev, B.G.Lopatin // Proceedings of the Fourth International Conference on Arctic Margiтs ICAM IV, September 30th-October 3rd 2003, Bedford Institute of Oceanography, Dartmouth, Nova Scotia, Canada. 2006. P. 90-98. Vinogradov V.A. Structure of the Russian Eastern Arctic Shelf / V.A.Vinogradov, E.A.Gusev, B.G.Lopatin // Proceedings of the Fourth International Conference on Arctic Margiтs ICAM IV, September 30th-October 3rd 2003, Bedford Institute of Oceanography, Dartmouth, Nova Scotia, Canada. 2006. P. 90-98.