автор лого - Климентий Левков Дом ученых и специалистов Реховота
(основан в июле 1991 года)
 
 
В Доме ученых и специалистов:
----------------
 
 
Архив
 
Дом ученых и специалистов Реховота
 
Минеральные ресурсы юга Израиля

Борис Хесин

29.01.2010 г.

 

АБСТРАКТ

 

Основные полезные ископаемые Израиля сосредоточены в Негеве. Научное планирование поисково-разведочных работ в традиционных и нетрадиционных направлениях может значительно увеличить его минеральный потенциал. Дополнительные ресурсы углеводородов (УВ) могут быть выявлены в “Пестрой Зоне” (ПЗ) вблизи разлома Мертвого моря. Глубинные потоки УВ формируют здесь небольшую, но стабильную намагниченность карбонатных пород вдоль зон разуплотнения и значительную, весьма неоднородную намагниченность в близ поверхностных очагах горения газа в жерлах ископаемых грязевых вулканов. Площади ПЗ фиксируются локальными магнитными аномалиями - соответственно слабыми аэромагнитными и интенсивными наземными - и минимумами остаточного гравитационного поля. Возможна эффективная электроразведка “горючих сланцев” (битуминозных карбонатов) и их эксплуатация без ущерба окружающей среде благодаря использованию новой технологии. Имеются обоснования .для поисков газогидратов в Восточном Средиземноморье.

Введение

 

Пустыня Негев занимает основную часть южного Израиля, который обычно и называют Негевом. Площадь Негева составляет не менее 55% территории страны. Здесь находится большинство полезных ископаемых Израиля. Еще в древности тут добывали медь, серу, золото и асфальт. Ныне разрабатывают фосфориты в северном Негеве, соли Мертвого моря и месторождения другого минерального сырья для производства удобрений, броминов, поташа, магния, стекла, керамики и строительных материалов. “Горючие сланцы” (битуминозные карбонаты) используют в небольшом объеме как топливо для электростанции. Нефтяное месторождение Хелез известно с середины прошлого века и до сих пор эксплуатируется, месторождение Зоар снабжает газом город Арад (рисунок 1).

К сожалению, до последнего времени большинство поисково-разведочных работ на нефть и газ не дали результатов, главным образом, из-за нарушения необходимой стадийности исследования. Автор предложил разработать карту глубинного строения как научную основу поисков полезных ископаемых .в Израиле (напр., Khesin, 2005), поскольку пространственное распределение углеводородных и рудных залежей, подземных вод определяют особенности глубинного строения (мощность осадочного чехла, характер складчатости, разрывных нарушений и магматизма, пути миграции флюидов, контакты проницаемых и непроницаемых пород, данные о коллекторах и водоупорах). Крупные месторождения часто формируются на пересечениях региональных зон разломов, где наибольшая проницаемость земной коры способствует движению жидких и газообразных флюидов. Для обнаружения скрытых узлов пересекающихся структур в сложных геофизических полях и поле высот местности был разработан эффективный логико-информационный способ (напр., Хесин, 1991, Khesin, 2005; Khesin et al., 1996). Только в последние годы были выявлены новые промышленные месторождения газа в Средиземном море к западу от южного побережья Израиля и Тамар 1 – к западу от его северного побережья (рисунок 1). Рисунок 1 свидетельствует, что эти находки приурочены к возможным пересечениям глубинных разломов. Следовательно, последовательное использование продуктивных поисковых концепций увеличит сырьевой потенциал Негева и всего Восточного Средиземноморья. Выполненный геолого-геофизический анализ позволяет наметить несколько перспективных поисково-разведочных направлений.

 



Рис. 1. Схема расположения основных ЮЮЗ-ССВ и ЮВ-СЗ глубинных
разломов и известных залежей нефти и газа в Израиле и Иордании.


Исследование “Пестрой Зоны”

Породы “Пестрой Зоны” (ПЗ) относятся к формации Хатрурим, распространены в окрестностях разлома Мертвого моря в Израиле и Иордании. Эти мергелистые образования обычно венчают осадочный разрез позднего мела. Они претерпели высокотемпературный метаморфизм при низком давлении и обладают высокой остаточной намагниченностью (Ron and Kolodny, 1991). Их минеральный состав совершенно необычен и насчитывает около 200 разновидностей (напр., Gross, 1977). Большинство исследователей полагает, что такой метаморфизм возник вследствие горения битуминозных карбонатов на дневной поверхности. Последние геологические исследования показали непосредственную связь формации Хатрурим с поверхностным горением углеводородных (УВ) газов, извергнутых при выбросах грязевых вулканов (Sokol et al., 2007; Vapnik et al., 2006, 2007).

Наша группа (университет им. Бен Гуриона) нашла на площадях ПЗ геофизические признаки глубинного потока УВ, который формирует некоторую намагниченность осадочных пород на глубине вследствие физико-химических реакций и высокую намагниченность близ поверхностных пород вследствие возгорания горючих газов (Khesin et al., 2005, 2007, 2010). Эти признаки свидетельствуют в пользу гипотезы грязевого вулканизма. Мы выполнили наземные крупномасштабные, детальные и микромагнитные измерения в сопровождении геологических наблюдений по представительным профилям через породы ПЗ наряду с дополнительной обработкой и интерпретацией имеющихся 1:250 000 – 1:500 000 аэромагнитных и гравиметрических данных. Бассейн Хатрурим представляет собой наибольшую площадь ПЗ в Израиле (рисунок 2). Большинство наших профилей располагалось в этом бассейне (рисунок 3).

На профилях микромагнитной съемки мы измеряли также гамма-радиоактивность и отбирали образцы для определения физических свойств пород. Обработка и интерпретация полученных результатов включали: (1) статистическую редукцию гравитационных аномалий, основанную на линейной корреляции между гравитационным полем и высотными отметками пунктов измерений, (2) выделение остаточной составляющей магнитного и гравитационного полей, (3) решение обратной задачи геофизики, (4) физико-геологическое моделирование (Khesin et al., 1996, 2010).

Полученные данные о магнитных полях (главным образом, модуле полного вектора T) и свойствах пород (главным образом, магнитной восприимчивости ?) показали, что площади ПЗ характеризуются по меньшей мере двумя видами магнитных тел. Тела первого типа – более пространственно распространенные и выдержанные – формировались благодаря физико-химическому взаимодействию осадочных пород с потоком УВ. Такая точка зрения подтверждается сравнением положения остаточных аэромагнитных аномалий и известных УВ залежей в бассейне Хатрурим (Khesin et al., 2005, 2007). Максимумы малой амплитуды (до 20 нТ) совпадают со структурными выступами Гурим и Халамиш (и соответствующей нефтяной залежью Гурим) и зоной разлома Зоар одноименного газового месторождения (рисунок 1). Здесь неизвестны глубинные магнитные разделы, так что наблюденные аномалии нельзя объяснить структурными особенностями. В то же время глубинный поток УВ по зонам высокой проницаемости может сформировать определенную намагниченность вмещающих осадочных пород.



Рис. 2. Расположение площадей ПЗ и битуминозных карбонатов
в Израиле (модифицировано из Gross, 1977 и Minster, 1996, соответственно).



Рис. 3. Расположение характерных наземных магнитометрических профилей
на карте аэромагнитных ?T аномалий с сечением изодинам 10 нТ (модифицировано
из Folkman and Yuval, 1976). Масштаб микромагнитных профилей преувеличен.

Тела второго типа – весьма локализованные и неоднородные – образованы локальными проявлениями метаморфизма горения. Сильно неоднородные магнитное поле и восприимчивость наблюдаются над породами ПЗ (рисунок 4). Локальные неоднородные магнитные тела второго типа образованы высокотемпературными мергелями и роговиками, которые слагают трубообразные структуры на дневной поверхности и близ нее. Эти тела сформировались в результате возгорания горючих газов. Такие локальные тела имеют облик диатрем в бассейне Хатрурим. Они характеризуются аномалиями магнитного поля и гамма-активности, например, на микромагнитном профиле 29 (рисунок 3), которые типичны для подобных форм источников (см. рисунки 12 and 13 в Khesin et al., 2007). В итоге можно отметить прямую связь магнитных тел первого и второго типов, которые образованы благодаря эффектам единого процесса глубинного потока УВ.



Рис. 4. Крупномасштабный профиль B–C (расположение см. рисунке 3):
a) наземные T измерения, b) наземные ? измерения;
c) аэромагнитные данные (из Folkman and Yuval, 1976);
d) геологический разрез. Tmax и Tmin – соответственно максимальные и минимальные
значения T, измеренные в окрестности одного и того же пункта наблюдения. T600 -
результат пересчета поля T на высоту 600 м. ?bed and ?dil - соответственно
магнитная восприимчивость коренных пород и наносов (делювия). ?Tres – остаточная аномалия (разность между наблюденным и осредненным полем). Вертикальный
масштаб геологического разреза увеличен в 3.6 раза.

Поверхностное горение и намагниченность горелых пород возникали вследствие выбросов горючего газа из подводящих каналов ископаемых грязевых вулканов. Такие каналы отмечаются локальными гравитационными минимумами в несколько миллигал (10-5 м/сек2), например, над классическими грязевыми вулканами Азербайджана, которые хорошо известны как признаки наличия нефти и газа на глубине (Kadirov et al., 2005). Такое же соответствие минимумов остаточных гравитационных аномалий в статистической редукции и обнажений ПЗ наблюдалось на изученных площадях ПЗ (Khesin et al., 2010).

Сочетание благоприятных поисковых признаков было выявлено на нескольких участках ПЗ, в т.ч. Халамиш в пределах бассейна Хатрурим (Khesin et al., 2005), пересекаемом профилем F–E (рисунок 3) и Неватим (рисунок 2). Участок Неватим расположен на юго-восточном фланге каньона Афик, описанного в ряде публикаций. Положение каньона было воспроизведено на рисунке 1 в (Khesin, 2002). Он протягивается от Димоны через Беэр-Шеву до сектора Газы. Khesin (2005) отмечал УВ потенциал этой вытянутой структуры, где плиоценовые пески содержат газ на ее предполагаемом северо-восточном продолжении в море. По-видимому, эта структура представляет собой близ поверхностное выражение зоны глубинного разлома (рисунок 1), которая может служить проводником и даже вместилищем УВ. Действительно, Khesin et al. (2010) показали здесь локальное увеличение ?T по аэромагнитным данным и понижение гравитационного поля. Обе аномалии можно связать с потоком УВ и их хранилищем, прежде всего, вследствие дефицита плотности газовых залежей (напр., Березкин и др., 1982). Здесь был также зарегистрирован наземный T максимум от неглубокого источника (см. рисунок 6 в Khesin et al., 2010), свидетельствующий о наличии вблизи дневной поверхности пород формации Хатрурим. На участке был отмечен увеличенный геотермический градиент (Eckstein, 1976) подобно геотермической характеристике грязевых вулканов Азербайджана (Kadirov et al., 2005).

Таким образом, образование ПЗ напрямую связывается с проявлениями древнего грязевого вулканизма. Провинции грязевого вулканизма имеют богатейший УВ потенциал (напр., Milkov, 2000). На площадях грязевого вулканизма наблюдаются породы формации Хатрурим, отображаясь интенсивными локальными магнитными аномалиями в близ вертикальных зонах разуплотнения, фиксируемых локальными мало амплитудными аэромагнитными максимумами и минимумами остаточного гравитационного поля. Выявленные перспективные площади заслуживают более детального изучения.

Разведка “горючих сланцев” (битуминозных карбонатов)

 

Позднемеловые битуминозные мелы (“горючие сланцы”) залегают над фосфоритами. Запасы битуминозных карбонатов месторождений Ротем-Ямин (рисунок 2) в Негеве превышают 7 миллиардов тонн, тогда как апробированные запасы всего Израиля превышают 12 миллиардов тонн, т.е. 600 миллионов тонн в нефтяном эквиваленте. Некоторые исследователи (напр., Minster, 1996) оценивают эти запасы значительно оптимистичнее. Запасы Иордании составляют 65 миллиардов тонн. Компания “Shell” разработала новую эффективную технологию извлечения нефти из битуминозных карбонатов путем длительного электрического нагрева скважин; эта технология не наносит ущерба окружающей среде. Компания “Shell” успешно опробовала эту технологию в Иордании. Известны и другие новые технологии, в т.ч. прогрева паром (газом) или обработки породы ультразвуком.

Можно увеличить эффективность разведки битуминозных карбонатов путем геофизического картирования скрытых продуктивных линз (Khesin, 2005). Наличие пирита в обогащенных органикой телах способствует применению электроразведочного метода вызванной поляризации (IP) для их локализации. Возможности электроразведки подтверждаются выделением этих тел при электрическом каротаже скважин в Негеве. Наши вертикальные электрические зондирования (VES) на площади Ротем-Ямин позволили расчленить геологический разрез по электрическим параметрам. Интерпретация данных VES дифференцирует слои рыхлого покрова и определяет их мощность (рисунок 5).



Рис. 5. Вертикальное электрическое зондирование (a) и расчленение разреза
при его интерпретации (b) на площади Ротем-Ямин с фосфоритами
и битуминозными карбонатами.

 

Проблема газогидратов

 

Аномально высокое пластовое давление, которое формирует грязевой вулканизм, и низкий геотермический градиент в южном Израиле благоприятствуют образованию газогидратов на глубине. Метаногидраты были обнаружены в разрезах подводных грязевых вулканов поднятия Анаксимандр близ Кипра (напр., Milkov, 2000; Lykousis et al., 2009). Газогидраты, похожие на лед, содержат молекулы УВ (главным образом, метана) и воды. Обычно они залегают под морским дном в интервале 100-1100 м. Их геологические запасы в мире огромны. При их разложении выделяются газ и пресная вода, но этот процесс может сопровождаться землетрясениями и цунами. Поэтому картирование газогидратов в Восточном Средиземноморье весьма актуально.

Геофизическая разведка газогидратов имеет определенные преимущества перед обычной нефтяной разведкой (Khesin, 2005). Подобие высококонцентрированных газогидратных и рудных тел открывает возможности использования комплекса методов рудной геофизики. Газогидраты хорошо выделяются среди вмещающих отложений своими физическими свойствами, в т.ч. скоростями упругих волн и сопротивлением. Известны также проявления намагниченности в связи с газогидратами. Поэтому наряду с успешной (но дорогостоящей) сейсморазведкой газогидратов возможно применение электроразведки и магниторазведки.

 

Другие нетрадиционные направления поисков УВ

 

Нефтегазовые месторождения обычно ищут в областях развития мощного осадочного чехла. К сожалению, глубина докембрийского фундамента в Израиле рассчитывалась как глубина “магнитного основания”. Однако, применение метода автора для определения эффективной намагниченности фундамента показало ее низкие значения в южном Израиле, которые в большинстве случаев не могут обусловить выделенные магнитные аномалии (напр., Khesin et al., 1996). Поэтому необходима дополнительная интерпретация магнитных данных для разработки карты глубинного строения как научной основы прогноза минеральных ресурсов. Необходимы учет выявленных магнитных неоднородностей и применение разработанной методологии интерпретации магнитных аномалий в условиях неровного рельефа местности, наклонной намагниченности и сложного геологического строения .(Khesin et al., 1996). Данные гравиразведки также нуждаются в дополнительной обработке и интерпретации. Так, существующее предположение о повышенной плотности фундамента не подтверждается, радиус учета влияния рельефа недостаточен; статистическое редуцирование гравиметрических данных позволяет решить последнюю проблему быстро, хотя и приближенно (Khesin et al., 1996, 2001).

Далее. Нефтегазовые месторождения могут быть приурочены к контактам некоторых магматических тел высокой пористости и другим неконвенциональным ловушкам. Такие ловушки можно выделять комплексированием сейсморазведки с магнито- и гравиразведкой (Khesin et al., 1996). Перспективно комплексирование геофизических методов для прямых поисков УВ. Первый успешный опыт в Израиле (Khesin et al., 2007) был осуществлен над залежью Цук Тамрур (рисунок 1). Зарегистрированные аномалии магнитного поля и гамма-радиоактивности над залежью (см. рисунок 5 в Khesin et al., 2007) оказались достаточно типичными (напр., Березкин и др., 1982). Очевидно, что расширение спектра объектов и оптимизация набора геофизических методов может существенно увеличить УВ потенциал южного Израиля и всего Восточного Средиземноморья при сокращении необходимых затрат.

 

Заключение

 

Южный Израиль богат различными ценными минеральными ресурсами, включая фосфориты и битуминозные карбонаты. Имеются значительные возможности открытия новых УВ залежей. УВ потенциал всего региона подтверждается данными о подводном и наземном грязевом вулканизме Восточного Средиземноморья. Для реализации этого потенциала необходимо привлечение нетривиальных поисковых концепций и разработанной эффективной методологии геофизических исследований (например, поиск крупных месторождений на площадях скрытых пересечений линейных структур). Последовательные исследования необходимы на площадях ПЗ, в особенности на участках Неватим близ Беэр-Шевы и Халамиш в бассейне Хатрурим.

 

Литература

 

Березкин В.М., Киричек М.А., Кунарев А.А. 1982. Применение геофизических методов разведки для прямых поисков нефти и газа. Недра, Москва.

Хесин Б.Э. 1991. О конвергенции геофизических исследований перспектив рудоносности и нефтегазоносности. Прикладная геофизика, вып. 125, 110-119.

Eckstein, Y. 1976. The measurements and interpretation of terrestrial heat flow data in Israel. Geological Survey of Israel, Report Hydro/3/76.

Folkman, Y. and Yuval, Z. 1976. Aeromagnetic map, 1:250,000: Survey of Israel.

Gross, S. 1977. The mineralogy of the Hatrurim Formation, Israel. Geological Survey of Israel Bulletin, no. 70.

Kadirov, F.A., Lerche, I., Guliyev, I.S., Kadyrov, A.G., Fezullayev, A.A. and Mukhtarov, A.Sh. 2005. Deep structure model and dynamics of mud volcanoes, southwest Absheron Peninsula (Azerbaijan). Energy Exploration & Exploitation, v. 23, no. 5, 307-332.

Khesin, B. 2002. Potential of geophysical methods for the solution of geoecological problems in the Beer-Sheva – Ramat Hovav area. Scientific issues of “Scientists of the South” Association, Issue 3, 1-17.

Khesin, B. 2005. Mineral resources of Israel and possibilities of their geophysical prospecting. Scientific issues of “Scientists of the South” Association, Issue 4, 3-18.

Khesin, B.E., Alexeyev, V.V. and. Eppelbaum, L.V. 1996. Interpretation of Geophysical Fields in Complicated Environments. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht/Boston/London.

Khesin, B., Feinstein, S. and Eyal, Y. 2001. Identification of hidden geological features in Sinai using statistical reduction of gravity anomalies. Journal of African Geoscience Review, v. 8, nos. 3–4, 365-378.

Khesin, B., Feinstein, S., Vapnik, Ye., Itkis, S. and Leonhardt, R. 2005. Magnetic study of metamorphosed sedimentary rocks of the Hatrurim formation, Israel. Geophysical Journal International, v. 162, 49-43.

Khesin, B., Feinstein, S. and Itkis, S. 2007. Possible sources of magnetic anomalies over thermally metamorphosed carbonate rocks of the Mottled Zone in Israel. In: Stracher, G.B. (Ed.) GSA Reviews in Engineering Geology XVIII: Geology of Coal Fires: Case Studies from Around the World, 177-197.

Khesin, B., Vapnik, Ye., Itkis, S. 2010. Geophysical evidence of deep hydrocarbon flow in Mottled Zone areas, Dead Sea Transform zone. Geophysics (in press).

Lykousis, V., Alexandry, S., Woodside, J., de Lange, G., Dahlmann, A., Perissoratis, C., Heeschen, K., Ioakim, Chr., Sakellariou, D., Nomikou, P., Konsakis, G., Casa, D., Ballas, D. and Ercilla, G. 2009. Mud volcanoes and gas hydrates in the Anaximander Mountains (Eastern Mediterranean Sea). Marine and Petroleum Geology, v. 26, Issue 6, 854-872.

Milkov, A.V. 2000. Worldwide distribution of submarine mud volcanoes and associated gas hydrates. Marine Geology, v. 167, 29-42.

Minster, T. 1996. Reconstruction of Sedimentary Basins in the Senonian, Northern Negev – a Contribution to the Understanding of Anoxic Events. Ph. D. Thesis, Tel-Aviv University (in Hebrew, abstract in English).

Ron, H. and Kolodny, Y. 1992. Paleomagnetic and Rock Magnetic Study of Combustion Metamorphic Rocks in Israel. Journal of Geophysical Research, v. 97, no. B5, 6927-6939.

Sokol, E.V., Novikov, I.S., Vapnik, Ye. and Sharygin, V.V. 2007. Gas fire from mud volcanoes as a trigger for appearance of high temperature combustion metamorphic rocks of the Hatrurim Formation (the Dead Sea area). Doklady Earth Sciences,v. 413A, 474-480.

Vapnik, Ye., Sokol, E., Murashko, M. and Sharygin, V. 2006. The enigma of Hatrurim. Mineral Observer, v. 10, 68-77.

Vapnik, Ye., Sharygin, V., Sokol, E. and Shagam, R. 2007. Paralavas in a combustion metamorphic complex, Hatrurim Basin, Israel. In: Stracher, G.B. (Ed.) GSA Reviews in Engineering Geology XVIII: Geology of Coal Fires: Case Studies from Around the World, 133-153.

 

Об авторе

Борис Эммануилович Хесин закончил геофизический факультет Московского геологоразведочного института с отличием (1954). Кандидат (Баку, 1965) и доктор (Москва, 1982) наук.

Звание профессора (аттестат ПР № 017823) получил за создание своей научной школы комплексных геофизических исследований в сложных условиях горных и предгорных областей. Работал во Всесоюзном Геологическом (ВСЕГЕИ, Ленинград, 1954-1957) и Геофизическом (ВНИИГеофизика, Москва-Баку, 1967-1990) институтах, главным инженером Азербайджанской Геофизической Экспедиции (1958-1966) и руководителем лаборатории грави-магниторазведки ВНИИГеофизики (1972-1990). Разработал эффективную методологию геофизических исследований для поисков полезных ископаемых, решения задач гидрогеологии, инженерной геологии, экологии и археологии на Кавказе, в Казахстане, Сибири и c 1991 г. в Израиле как профессор университета им. Бен-Гуриона. Автор и соавтор 260 научных работ, в т. ч. 10 книг. Ведущие специализированные журналы СССР и США поместили одобрительные рецензии на его основные книги. Действительный член международного Общества геофизиков-разведчиков и член президиума Союза ученых-репатриантов Израиля. В 2001-2002 г.г. - Председатель Консультативного Совета по наукам о Земле при министре национальных инфраструктур Израиля.

E-mail: khesin@bgu.ac.il, www.bgu.ac.il/geol/Khesin/khesin.html




Страница 1 из 1
  ГлавнаяАрхивПлан на текущий месяц     copyright © rehes.org
Перепечатка информации возможна только при наличии согласия администратора и активной ссылки на источник! Мнение редакции не всегда совпадает с мнением автора.