Тепломассоперенос и сейсмичность в гидротермальных, магматических и геофлюидных системах, термогидродинамическое-геохимическое-геомеханическое моделирование (TOUGH2, TOUGHREACT, C-FRAC), приложения для оценки геотермальных ресурсов и прогноза землетрясений

Отчет 174 с., 82 рис., 18 табл., 188 источников. Ключевые слова: ГЕОТЕРМАЛЬНЫЙ, ФЛЮИД, ВОДА, ГАЗ, МАГМА, ВУЛКАН, РЕЗЕРВУАР, СЕЙСМИЧНОСТЬ, ПРОГНОЗ, МОДЕЛИРОВАНИЕ, TOUGH2 Объектом исследования являются процессы транспорта и аккумуляции геофлюидных фаз (жидкой, газовой и магмы) в земной коре в областях активной вулканической деятельности (на примере Ключевской группы вулканов, Мутновского и Паратунского геотермальных районов, Узон-Гейзерной кальдеры и Корякско-Авачинского вулканогенного бассейна). Целями исследования являются выяснение геодинамических и геохимических условий формирования геотермальных месторождений и гидротермальных систем (в том числе гейзеров), механизма магматической деятельности активных вулканов, роли геофлюидных фаз в генерации сильнейших землетрясений. Для достижения поставленных целей были использованы методы термогидродинамического (TOUGH2) и геохимического (TOUGHREACT) моделирования, геомеханической интерпретации сейсмических данных (Frac-Digger), натурные наблюдения за режимом гидротермальных разгрузок (в том числе с применением Cl-трассерного метода и мониторинга НКГ (патент)), геологического картирования объектов исследования. Получены следующие результаты: (1) Получены новые данные о геотермальных ресурсах в северо-восточном секторе Мутновского вулкана. Исследованы условия формирования и эксплуатации геотермальных месторождений, в том числе разработаны цифровые гидрогеологические модели Паратунского и Кеткинского месторождений. Указанные модели использованы при подсчете запасов в ГКЗ РФ. (2) Выполнена идентификация процессов транспорта магматического вещества в земной коре на примере 11-ти извержений вулкана Ключевской 2003-2021 гг. и 17-ти извержений вулкана Безымянный 2000-2020 гг., запитанных из магматической системы Ключевского вулкана. (3) Выявлено, что инжекции магмы Мутновского вулкана синхронизированы с притоком магматических газов в продуктивный геотермальный резервуар и гидротермальными взрывами. Метод регистрации притока магматических газов запатентован. (4) Осуществлен мониторинг динамики глубинной разгрузки гидротерм и объемов извержений гейзеров в Долине Гейзеров (Камчатка). Показано, что сезонное уменьшение глубинной разгрузки, снижение содержания CO2 в гейзерах, возрастание SO4 и показаний геотермометров - вызвано конденсацией газовой фазы в результате инфильтрации холодных поверхностных вод. (5) На основе метода ДССП С.А. Федотова проведены работы по обновлению долгосрочного сейсмического прогноза. На основе обобщения эмпирических данных и теоретических зависимостей получены уравнения, связывающие верхнюю границу максимальной магнитуды землетрясений и объем геофлюидов при закачке. Результаты научной работы могут быть применимы в области геотермальной энергетики, изучения условий формирования и эксплуатации геотермальных и водно-метановых месторождений в вулканогенных резервуарах, для прогноза магматической и эруптивной активности вулканов и сейсмической опасности.