nznistuНауки о Земле и недропользованиеEarth sciences and subsoil use2686-99932686-7931Federal State Budget Educational Institution of Higher Education "Irkutsk National Research Technical University"10.21285/2686-9993-2024-47-4-368-380qogizvnznistu-370Research ArticleГеофизикаGeophysicsГазовые гидраты в Арктике: возможности и перспективы изучения электромагнитными методамиArctic gas hydrates: possibilities and prospects of studying by electromagnetic methodshttps://orcid.org/0000-0002-9953-4963МисюркееваН. В.MisyurkeevaN. V.

Мисюркеева Наталья Викторовна,кандидат геолого-минералогических наук,младший научный сотрудник лаборатории комплексных исследований Арктики

Natalya V. Misyurkeeva, Cand. Sci. (Geol. & Mineral.), Junior Researcher of the Laboratory of Integrated Arctic Research

mnv@crust.irk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5204-9530БуддоИ. В.BuddoI. V.

Буддо Игорь Владимирович,кандидат геолого-минералогических наук,заведующий лабораторией комплексной геофизики,лабораторией комплексных исследований Арктики; доцент кафедры прикладной геологии, геофизики и геоинформационных систем

Igor V. Buddo, Cand. Sci. (Geol. & Mineral.), Head of the Laboratory of Integrated Geophysics, Laboratory of Integrated Arctic Research; Associate Professor of the Department of Applied Geology, Geophysics and Geoinformation Systems

biv@crust.irk.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3523-4440ШелоховИ. А.ShelokhovI. A.

Шелохов Иван Антонович,кандидат геолого-минералогических наук, младший научный сотрудник лаборатории комплексной геофизики, лаборатории комплексных исследований Арктики

Ivan A. Shеlokhov, Cand. Sci. (Geol. & Mineral.), Junior Researcher of the Laboratory of Integrated Geophysics,Laboratory of Integrated Arctic Research

sia@crust.irk.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6837-199XСмирновА. С.SmirnovA. S.

Смирнов Александр Сергеевич,кандидат геолого-минералогических наук, доцент, ведущий научный сотрудник

Alexander S. Smirnov,Cand. Sci. (Geol. & Mineral.), Associate Professor, Leading Researcher

dasertx@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9453-7962НеждановА. А.NezhdanovA. A.

Нежданов Алексей Алексеевич,доктор геолого-минералогических наук, советник по геологии

Alexey A. Nezhdanov, Dr. Sci. (Geol. & Mineral.), Advisor on Geology

nezhdanovaa@zsniigg.ruИнститут земной коры СО РАНРоссияInstitute of the Earth’s Crust SB RASRussian FederationИнститут земной коры СО РАН; Иркутский национальный исследовательский технический университетРоссияInstitute of the Earth’s Crust SB RAS; Irkutsk National Research Technical UniversityRussian FederationНаучный центр изучения АрктикиРоссияArctic Research CenterRussian FederationЗападно-Сибирский научно-исследовательский институт геологии и геофизикиРоссияWest Siberian Research Institute of Geology and GeophysicsRussian Federation202419022025474368380Copyright © Мисюркеева Н.В., Буддо И.В., Шелохов И.А., Смирнов А.С., Нежданов А.А., 20252025Мисюркеева Н.В., Буддо И.В., Шелохов И.А., Смирнов А.С., Нежданов А.А.Misyurkeeva N.V., Buddo I.V., Shelokhov I.A., Smirnov A.S., Nezhdanov A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nznj.ru/jour/article/view/370

Месторождения нетрадиционных углеводородов – резервный источник восполнения сырьевой базы России. Существенная часть нетрадиционного газа связана с газовыми гидратами, поиск и разведка которых на сегодняшний день остается сложной задачей для геологов. Технология извлечения еще не разработана, и поисковые критерии неясны для многих объектов. Многолетняя мерзлота Западной Сибири играет ключевую роль в существовании газовых гидратов, создавая условия для их образования и обеспечивая стабильность. Геофизические исследования методом малоглубинного зондирования становлением поля в ближней зоне совместно с анализом гидрогеологического и криогенного строения, а также результатами бурения и лабораторных экспериментов способствуют изучению мерзлоты и газогидратообразования. Целью исследования являлась оценка возможностей и перспектив изучения газовых гидратов с помощью наземной электроразведки в зоне вечной мерзлоты Арктики. Рассмотрены физико-геологические характеристики скоплений газовых гидратов, их проявление в результатах геофизических исследований. Приведены примеры проявления газовых гидратов в песчанистых отложениях тибейсалинской свиты на основе материалов электроразведки методом малоглубинного зондирования становлением поля в ближней зоне. Интервалы возможного наличия газовых гидратов характеризуются повышенными значениями удельного электрического сопротивления до 30 Ом∙м. Намечены дальнейшие пути применения геофизических исследований с целью картирования газовых гидратов в условиях Арктики.

Deposits of unconventional hydrocarbons are reserve sources of replenishment of the raw material base of Russia. A significant part of unconventional gas is associated with gas hydrates, the search and exploration of which today remains a complex task for geologists. The extraction technology has not been developed yet, and the search criteria are still unclear for many objects. Western Siberia permafrost plays the key role in the existence of gas hydrates, creating conditions for their formation and ensuring their stability. Geophysical studies using the shallow near-field transient electro-magnetic sounding method together with the analysis of the hydrogeological and cryogenic structure, as well as the results of drilling and laboratory experiments contribute to the study of permafrost and gas hydrate formation. The purpose of the study is to assess the possibilities and prospects for studying gas hydrates using surface electrical exploration in the Arctic permafrost zone. The paper considers the physical and geological characteristics of gas hydrate accumulations and their manifestation in geophysical study results. Examples of gas hydrate manifestation in sandy deposits of the Tibeysalinskaya formation are given based on the materials of electrical exploration using the method of shallow near-field transient electro-magnetic sounding. The intervals of possible presence of gas hydrates are characterized by increased values of specific electrical resistance up to 30 Ohm∙m. The application prospects of using geophysical studies for gas hydrates mapping in Arctic are outlined.

газовые гидратынетрадиционные ресурсы углеводородовмерзлотакриолитозонанестационарные электромагнитные зондированияАрктикаgas hydratesunconventional hydrocarbon resourcespermafrostcryolithozonetransient electromagnetic soundingArcticРабота выполнена в рамках темы № 1023110300018-4-1.5.4 Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в молодежной лаборатории комплексных исследований Арктики Института земной коры СО РАН (г. Иркутск) с использованием оборудования Центра коллективного пользования «Геодинамика и геохронология» Института земной коры СО РАНThe research was carried out under the topic no. 1023110300018-4-1.5.4 of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation in the Youth Laboratory of Integrated Arctic Research of the Institute of the Earth’s Crust SB RAS (Irkutsk) using the equipment of the Resource Sharing Center “Geodynamics and Geochronology” of the Institute of the Earth’s Crust SB RAS.ReferencesЩёлокова Д.В. Нетрадиционные углеводороды как источник неисчерпаемости топливно-энергетических ресурсов // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2016. № 1. С. 120–126. EDN: VZYTVJ.Shchelokova D.V. Non-conventional hydrocarbons as a source of inexhaustible energy resources. Problems of Gathering, Treatment and Transportation of Oil and Oil Products. 2016;1:120-126. (In Russ.). EDN: VZYTVJ.Дмитриевский А.Н. Нетрадиционные ресурсы нефти и газа России: проблемы и перспективы освоения // Георесурсы, геоэнергетика, геополитика. 2014. № 2. С. 1. EDN: THNLIB.Dmitrievsky A.N. Mastering of the unconventional hydrocarbon resources of Russia. Georesources, Geoenergy and Geopolitics. 2014;2:1. (In Russ.). EDN: THNLIB.Бессель В.В. Нетрадиционные углеводородные ресурсы – альтернатива или миф? // Neftegaz.RU. 2013. № 9. Режим доступа: https://magazine.neftegaz.ru/articles/aktualno/620919-netraditsionnye-uglevodorodnye-resursy-alternativa-ili-mif/ (дата обращения: 15.05.2024).Bessel’ V.V. Unconventional hydrocarbon resources – an alternative or a myth? Neftegaz.RU. 2013;9. Available from: https://magazine.neftegaz.ru/articles/aktualno/620919-netraditsionnye-uglevodorodnye-resursy-alternativa-ili-mif/ [Accessed 15th May 2024]. (In Russ.).Воробьев К.А., Пяткова М.Е., Щерба В.А. Перспективы освоения месторождений газовых гидратов на территории Российской Федерации // География: развитие науки и образования: сб. статей по материалам Междунар. науч.-практ. конф. СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2022. С. 174–180. EDN: SVIZRG.Vorobiev K.A., Pyatkova M.E., Shcherba V.A. Development prospects of gas hydrate deposits on the territory of the Russian Federation. Geography: development of science and education: collected articles on the materials of the International scientific and practical conference. St. Petersburg: Herzen University; 2022, p. 174-180. (In Russ.). EDN: SVIZRG.Друщиц В.А., Садчикова Т.А., Сколотнева Т.С. Гидраты газа на суше и шельфе Арктики и изменение природ ной среды в квартере // Бюллетень комиссии по изучению четвертичного периода. 2011. № 71. С. 124–134.Droushchits V.A., Sadchikova T.A., Skolotneva T.S. Gas hydrates on the Arctic land and offshore and natural environment changes in the Quaternary. Bulletin of the Commission for Study of the Quaternary. 2011;71:124-134. (In Russ.).Чувилин Е.М., Давлетшина Д.А., Лупачик М.В. Гидратообразование в мерзлых и оттаивающих метанонасыщенных породах // Криосфера Земли. 2019. Т. 23. № 2. С. 50–61. https://doi.org/10.21782/KZ1560-7496-2019-2(50-61). EDN: YUWSSY.Chuvilin E.M., Davletshina D.A., Lupachik M.V. Hydrate formation in frozen and thawing methane-saturated sediments. Kriosfera Zemli. 2019;23(2):50-61. (In Russ.). https://doi.org/10.21782/KZ1560-7496-2019-2(50-61). EDN: YUWSSY.Buddo I., Misyurkeeva N., Shelokhov I., Chuvilin E., Chernikh A., Smirnov A. Imaging Arctic permafrost: modeling for choice of geophysical methods // Geosciences. 2022. Vol. 12. Iss. 10. P. 389. https://doi.org/10.3390/geosciences12100389.Buddo I., Misyurkeeva N., Shelokhov I., Chuvilin E., Chernikh A., Smirnov A. Imaging Arctic permafrost: modeling for choice of geophysical methods. Geosciences. 2022;12(10):389. https://doi.org/10.3390/geosciences12100389.Матвеева Т.В. Методика и этапность изучения потенциально гидратоносных акваторий и залежей газовых гидратов // Недропользование XXI век. 2014. № 3. С. 74–79. EDN: SXVEML.Matveeva M.T. Methodology and stage-by-stage approach for the exploration of potentially gas hydrate-bearing water areas and hydrate accumulations. Nedropol’’zovanie XXI vek. 2014;3:74-79. (In Russ.). EDN: SXVEML.Schwalenberg K., Rippe D., Koch S., Scholl C. Marine‐controlled source electromagnetic study of methane seeps and gas hydrates at Opouawe Bank, Hikurangi Margin, New Zealand // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2017. Vol. 122. Iss. 5. P. 3334–3350. https://doi.org/10.1002/2016JB013702.Schwalenberg K., Rippe D., Koch S., Scholl C. Marine‐controlled source electromagnetic study of methane seeps and gas hydrates at Opouawe Bank, Hikurangi Margin, New Zealand. Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2017;122(5):3334-3350. https://doi.org/10.1002/2016JB013702.Gabitto J. F., Tsouri C. Physical properties of gas hydrates: a review // Journal of Thermodynamics. 2010. P. 271291. https://doi.org/10.1155/2010/271291.Gabitto J. F., Tsouri C. Physical properties of gas hydrates: a review. Journal of Thermodynamics. 2010:271291. https://doi.org/10.1155/2010/271291.Dvorkin J., Nur A. Seismic amplitudes from gas hydrates // E&P. 2007. P. 1–2. Режим доступа: https://netl.doe.gov/sites/default/files/netl-file/NT42663_EPPaper_2007.pdf (дата обращения: 15.05.2024).Dvorkin J., Nur A. Seismic amplitudes from gas hydrates. E&P. 2007;1-2. Available from: https://netl.doe.gov/sites/default/files/netl-file/NT42663_EPPaper_2007.pdf [Accessed 15th May 2024].Кауфман А.А., Морозова Г.М. Теоретические основы метода зондирования становлением поля в ближней зоне: монография. Новосибирск: Наука, 1970. 124 с.Kaufman A.A., Morozova G.M. Theoretical foundations of the method of transient electromagnetic sounding in the near zone. Novosibirsk: Nauka; 1970, 124 p. (In Russ.).Поспеев А.В., Буддо И.В., Агафонов Ю.А., Шарлов М.В., Компаниец С.В., Токарева О.В. [и др.]. Современная практическая электроразведка: монография. Новосибирск: Гео, 2018. 231 с. https://doi.org/10.21782/B978-5-9909584-1-8. EDN: VTWOGC.Pospeev A.V., Buddo I.V., Agafonov Y.A., Sharlov M.V., Kompaniec S.V., Tokareva O.V., et al. Modern applied electroprospecting. Novosibirsk: Geo; 2018, 231 p. (In Russ.). https://doi.org/10.21782/B978-5-9909584-1-8. EDN: VTWOGC.Misyurkeeva N.V., Buddo I.V., Kraev G.N., Smirnov A.S., Nezhdanov A.A., Shelokhov I.A., et al. Periglacial landforms and fluid dynamics in the permafrost domain: a case from the Taz Peninsula, West Siberia // Energies. 2022. Vol. 15. Iss. 8. P. 2794. https://doi.org/10.3390/en15082794.Misyurkeeva N.V., Buddo I.V., Kraev G.N., Smirnov A.S., Nezhdanov A.A., Shelokhov I.A., et al. Periglacial landforms and fluid dynamics in the permafrost domain: a case from the Taz Peninsula, West Siberia. Energies. 2022;15(8):2794. https://doi.org/10.3390/en15082794.Misyurkeeva N., Buddo I., Shelokhov I., Smirnov A., Nezhdanov A., Agafonov Yu. Thickness and structure of permafrostin oil and gas fields of the Yamal Peninsula: Evidence from Shallow Transient Electromagnetic (sTEM) Survey // Water. 2024. Vol. 16. Iss. 18. P. 2633. https://doi.org/10.3390/w16182633.Misyurkeeva N., Buddo I., Shelokhov I., Smirnov A., Nezhdanov A., Agafonov Yu. Thickness and structure of permafrostin oil and gas fields of the Yamal Peninsula: evidence from shallow transient electromagnetic (sTEM) survey. Water. 2024;16(18):2633. https://doi.org/10.3390/w16182633.Якушев В.С, Перлова Е.В., Махонина Н.А., Чувилин Е.М., Козлова Е.В. Газовые гидраты в отложениях материков и островов // Российский химический журнал. 2003. Т. 47. № 3. С. 80–90. EDN: WBFUVB.Jakushev V.S., Perlova E.V., Mahonina N.A., Chuvilin E.M., Kozlova E.V. Gas hydrates in sediments of continents and islands. Rossiiskii khimicheskii zhurnal. 2003;47(3):80-90. (In Russ.). EDN: WBFUVB.Низаева И.Г, Давлетова А.А., Валиуллин Р.А. Выделение гидратонасыщенных пластов методами ГИС в зонах многолетнемерзлых пород // Вестник Академии наук Республики Башкортостан. 2023. Т. 47. № 2. С. 43–51. https://doi.org/10.24412/1728-5283_2023_2_43_51. EDN: JZGVGD.Nizaeva I.G., Davletova A.A., Valiullin R.A. Isolation of hydrate-saturated reservoirs by well logging methods in permafrost zones. Herald of the Academy of Sciences of the Republic of Bashkortostan. 2023;47(2):43-51. (In Russ.). https://doi.org/10.24412/1728-5283_2023_2_43_51. EDN: JZGVGD.Chen Y., Li D., Liang D., Zhou X., Wu N. Relationship between gas hydrate saturation and resistivity in sediments of the South China Sea // Acta Petrolei Sinica. 2013. Vol. 34. Iss. 3. P. 507–512. https://doi.org/10.7623/syxb201303012.Chen Y., Li D., Liang D., Zhou X., Wu N. Relationship between gas hydrate saturation and resistivity in sediments of the South China Sea. Acta Petrolei Sinica. 2013;34(3):507-512. (In Chinese). https://doi.org/10.7623/syxb201303012.Буддо И.В, Мисюркеева Н.В., Шелохов И.А., Шеин А.Н., Добрынина А.А., Смирнов А.С. [и др.]. Опыт комплексирования геофизических методов при изучении возможных проявлений флюидодинамических процессов в Арктике // Газовые гидраты – энергия будущего (РГК I): материалы первой Российской газогидратной конференции (п. Листвянка, 26–31 августа 2024 г.). Санкт-Петербург: Изд-во ВНИИОкеангеологии, 2024. С. 57–61. https://doi.org/10.24412/cl-37274-2024-1-57-61. EDN: MLGKIN.Buddo I.V., Misyurkeeva N.V., Shelokhov I.A., Shein A.N., Dobrynina A.A., Smirnov A.S., et al. Geophysical methods integration for studying possible shows of fluidodynamic processes in the Arctic. In: Gazovye gidraty – energija budushhego (RGK I): materialy pervoj Rossijskoj gazogidratnoj konferencii = Gas hydrates – the energy of the future (RGK I): Proceedings of the First Russian Gas Hydrate Conference . 26–31 August 2024, Listvyanka. Saint-Petersburg: VNIIOkeangeologia; 2024, p. 57-61. (In Russ.). https://doi.org/10.24412/cl-37274-2024-1-57-61. EDN: MLGKIN.Buddo I., Misyurkeeva N., Shelokhov I., Shein A., Sankov V., Rybchenko A., et al. Modeling of explosive pingo-like structures and fluid-dynamic processes in the Arctic permafrost: workflow based on integrated geophysical, geocryological, and analytical data // Remote Sensing. 2024. Vol. 16. Iss. 16. P. 2948. https://doi.org/10.3390/rs16162948.Buddo I., Misyurkeeva N., Shelokhov I., Shein A., Sankov V., Rybchenko A., et al. Modeling of explosive pingo-like structures and fluid-dynamic processes in the Arctic permafrost: workflow based on integrated geophysical, geocryological, and analytical data. Remote Sensing. 2024;16(16):2948. https://doi.org/10.3390/rs16162948.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.