Геологическая модель и нефтегазоносность

Геологическая модель и нефтегазоносность Приновоземельского
шельфа Баренцева моря
Гаврилов В.П. (РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина)
Приновоземельский шельф Баренцева моря характеризуется высокими
перспективами
нефтегазоносности
палеозойских
отложений
(Ю.Ф.
Федоровский, 2007). Об этом косвенно свидетельствуют многочисленные
нефтепроявления в этих породах на прилегающих о-вах Новой Земли.
Причем большинство из них в виде примазок, натеков жидкого битума,
жильных образований керита и антраксолита концентрируются в западной
части островов. Всего выявлено более 20 нефте- и битумопроявления на
Северном и Южном островах Новоземельского архипелага.
Несмотря
на
высокую
оценку
потенциальных
возможностей
Приновоземельского шельфа, его геологическая структура, равно как и
примыкающих островов Новая Земля, изучены крайне слабо. Традиционно
считается, что Новая Земля - это инверсионный геосинклинальный ороген,
сформировавшийся в раннем мезозое (триас-юра). В современной структуре
региона он выражен горстообразным складчатым поднятием (рис.1).
Геосинклинальный
прогиб,
на
месте
которого
образовалась
складчатость, заложился в рифее, а инверсия произошла в период времени от
триаса до мела (А.В. Ступакова,2011).
Однако, детальное изучение литофациальных обстановок БаренцевоКарского региона позволяет предложить иную геологическую модель
архипелага Новая Земля и Приновоземельского шельфа Баренцева моря.
Биостратиграфические и литофациальные исследования, проведенные нами
(В.П.Гаврилов Н.Б. Гибшман и др., 2010), показали, что на протяжении
палеозойской и мезозойской эр это был единый осадочно-породный бассейн
с различными литофациальными обстановками. Среди последних можно
выделить (рис.2):
• глубоководный (внешний) шельф с глубинами моря около 600 м;
• край шельфа (средний шельф) с глубинами в пределах 200 м;
• внутренний шельф, переходящий в сушу, с глубинами порядка 50 м;
• литораль (приливно-отливную зону) с глубинами от 0 до 10 м;
• надлитораль (сушу) с высотой над уровнем моря около 50 м.
Положение выделенных литофациальных зон во времени было
непостоянным, оно менялось в зависимости от тектонических движений,
которые, в свою очередь, определялись геодинамическим режимом недр.
В силурийское время наиболее глубокий морской бассейн располагался
на месте современного Карского моря. К северо-западу он закономерно
сменялся на более мелководную краевую часть шельфа, а далее на
внутренний шельф, переходящий в сушу (рис. 3).
Рис.3 Схематическая карта обстановки осадконакопления силурийского
этапа Баренцево-Карского региона.
В девонское и каменноугольное время ситуация принципиально не
менялась. Сохранилась она и в пермском периоде. На схематической карте
обстановок осадконакопления для раннепермского времени видно, что район
современного Карского моря и восточного склона островов Новая Земля
продолжают
характеризоваться
относительно
глубоководным
осадконакоплением (рис.4). Западный склон Новой Земли и прилегающий
шельф Баренцева моря находились в зоне краевого шельфа, который далее к
западу переходил в мелководный шельф.
Рис. 4 Схематическая карта обстановки осадконакопления
раннепермского этапа Баренцево-Карского региона.
Принципиальная смена обстановок в осадконакоплении произошла в
триасовый период (рис.5). На месте современного Карского моря и Новой
Земли возникла литораль (приливно-отливная зона) и надлитораль (суша).
Причем, в континентальных отложениях триаса (обнажения на о-вах Новой
Земли) в большом количестве встречаются вулканиты (туфы, туфопесчаники), что говорит об активной вулканической деятельности в тот
период. К северо-западу континентальные отложения триаса сменяются
морскими
осадками
глубоководными
(см.рис.5).
внутреннего
образованиями
шельфа
внешнего
и,
далее,
еще
(глубоководного)
более
шельфа
В
юрский
период
ситуация
стала
еще
более
контрастной.
Тектонические поднятия территории современного Карского моря и Новой
Земли привели здесь к активному размыву ранее накопленных отложений.
Тенденция к воздыманию исследуемого региона сохранилась и в
меловое время. Осадки формировались в условиях литорали и надлиторали.
К северо-западу от Новой Земли они сменялись литофациями внутреннего и
глубоководного шельфа (рис.6).
Анализ литофациальных схем показывает, что в тектоническом
развитии Баренцево-Карского региона на рубеже палеозоя и мезозоя
произошли важные, принципиальные изменения тектонического режима. С
целью их выявления был проведён палеогеоморфологический анализ
схематических карт обстановок осадконакопления от силурийского до
раннемелового возраста.
Рис. 6 Схематическая карта обстановки осадконакопления
раннемелового периода Баренцево-Карского региона.
Для этого по линии о-в Шпицберген – Обская губа составлены
палеогеоморфологические профили для силурийского, позднедевонского,
раннепермского, триасового, юрского, раннемелового и современного
времени (рис.7). Анализ профилей показал следующее.
В палеозойскую эру Баренцево-Карский регион представлял собой
внутриконтинентальный морской бассейн, открывавшийся на восток в
сторону
Уральского
палеоокеана.
В
течение
всего
этого
времени
континентальный склон находился примерно в районе современных о-вов
Новая Земля. К западу и северо-западу от него располагался мелководный
шельф с глубинами воды до 200 м, а далее,в районе современного Баренцева
моря, переходящий в сушу. На месте нынешнего Карского моря находился
глубоководный Уральский палеоокеан, соединявшийся с Палеотихим
океаном.
Рис. 7 Принципиальные палеогеоморфологические профили по
линии о-в Шпицберген - Обская губа.
В мезозойскую эру палеогеографическая обстановка принципиально
изменилась. На месте Карского глубоководного бассейна возникает
мелководная приливно-отливная зона (литораль), а на месте среднего и
глубокого шельфа, в районе современных о-вов Новая Земля - суша. По
сохранившимся
нижнетриасовым
отложениям
можно
судить
о
палеогеографической обстановке того времени. С учётом того, что
нижнетриасовые
комплексы, как указывалось,
сложены
туфами и
туфопесчаниками, можно предположить, что, по крайней мере, в раннем
триасе на месте современной Новой Земли могли функционировать наземные
вулканические аппараты.
На северо-западе Баренцево-Карского региона (современное Баренцево
море) в мезозойское время простирался шельф. Причём в районе о-ва
Шпицберген, который в палеозое характеризовался преимущественно
мелководным внутренним шельфом с глубиной воды до 50 м, в мезозое
возникает средний шельф с глубиной воды до 200 м.
В юрское и раннемеловое время обстановка не изменилась. Отмечается
только расширение и рост Новоземельской суши (см. рис. 7).
В кайнозойскую эру тенденция в перестройке направленности
тектонических движений, наметившаяся в мезозое, усилилась. Если судить
по
современному
геоморфологическому
профилю,
построенному
по
выбранному направлению, то резко выросла и окончательно сформировалась
система о-вов Новая Земля, с высотами гор более 1000 м. На границе с
Карским морем образовался относительно глубоководный морской прогиб с
глубинами моря более 400 м, вытянутого вдоль о-ва Новая Земля. Возникло
пологое поднятие полуострова Ямал. На западе региона появилась
сравнительно высокогорная суша (с отметками рельефа более 1500 м) - о-ва
Шпицберген.
Для объяснения произошедших перемен в Баренцево-Карском регионе
на протяжении палеозойской, мезозойской и кайнозойской эр нами
предложена следующая модель его геодинамической эволюции, основанная
на идее раскрытия в триасовое время Обского палеоокеана (по С.В.
Аплонову). В нашем понимании, название «Обский палеоокеан» следует
использовать в значительной степени условно. В пределах современной
Западно-Сибирской низменности, где в триасовое время и раскрывался этот
океан, в реальности никакого океана не было, а был глубоковдававшийся в
сушу
межконтинентальный
морской
бассейн
рифтогенного
типа,
в
значительной степени напоминавший современное Красное море (рис.8).
Другими словами, была попытка раскрытия океана, но остановившаяся
на стадии морского рифта. Тем не менее, эти геодинамические события
решительным образом повлияли на оформление современной тектонической
архитектуры всего исследуемого региона. С учётом сказанного, его
геодинамическую эволюцию можно представить следующим образом.
В палеозойское время Баренцево-Карский регион представлял собой
единый морской бассейн, перекрывавший две плиты: Баренцевскую и
Карскую (рис. 9). Причём на первой располагался внутренний, мелководный
шельф, на второй - глубоководный морской (океанический) бассейн.
Континентальный склон, находился примерно на месте восточной окраины
современной Новой Земли.
В триасовое время начались процессы, приведшие к раскрытию
Обского палеоокеана (см. рис. 9). Перестройка конвекционных потоков в
мантии Земли привела к тому, что в триасовый период произошло
выплавление мантийных плюмов во многих регионах земного шара, в т.ч. и в
его северном полушарии. Мантийные плюмы оказали деструктивное
воздействие на литосферу Восточной Сибири, Северного и Норвежского
морей, Северной Атлантики (Е.Г. Журавлев, 1986). Влияние их испытала и
территория современной Западной Сибири и Карского моря. По данным
С.В.Аплонова, раскрытие Обского палеоокеана происходло в интервале
времени от 235 до 218 млн. лет (средний-поздний триас), т.е. спрединг имело
место в течении 17 млн. лет. Максимально он проявился в районе
современного п-ва Ямал и Карского моря, где величина раздвижения
литосферы составила порядка 270 км. К югу, в центральной части
современной Западной Сибири, его практически не происходило, а если оно
и было, то в пределах первых километров. (см. рис.9)
Процессы, приведшие к раскрытию Обского палеоокеана в районе
современного п-ва Ямал и Карского моря, могли создать ощутимое боковое
давление, которое было способно, по нашему мнению, привести к
возникновению ограниченной субдукции на границах Баренцевской и
Карской плит (см. рис. 9). В течение большей части мезозоя под край
Баренцевской плиты заглублялась более тонкая Карская литосфера. Не
исключено, что это сопровождалось проявлением вулканизма, по крайней
мере, в триасовый период. В этом случае на месте современной Новой Земли
в триасе существовала активная окраина континента. Свидетельством
вулканической деятельности в районе современных о-вов Новая Земля в
триасовый период, как отмечалось, являться накопление в раннем триасе
туфогенно-песчаной толщи, которая обнажается на юге Новой Земли, в
районе Гусиной Земли, вскрыта в скважине Адмиралтейская № 1.
Под влиянием заглублявшейся Карской плиты восточный край
Баренцевской плиты оказался приподнят и по системе образовавшихся
листрических сбросов расколот на серию косопадающих блоков, один из
которых образовал о-ва Новой Земли, а более погруженный западный блок –
Адмиралтейский вал. Таким образом, о-ва Новой Земли в геологическом
смысле следует понимать, как одни из блоков восточного края Баренцевской
плиты (континента), поднятый под влиянием заглубившейся Карской
литосферной плиты. Современный, сравнительно глубоководный прогиб,
вытянутый вдоль западной окраины Новой Земли, трактуется, как
мезозойский глубоководный желоб, «засыпанный» кайнозойскими осадками,
но
сохранившийся
в
современном
рельефе
дна
Карского
моря.
Предложенная геодинамическая модель эволюции Баренцево-Карского
региона объясняет смену здесь литофациальных обстановок в палеозойское и
мезозойское время. Палеозойский глубоководный Карский морской бассейн
трансформировался в триасе в литораль и прибрежную сушу под влиянием
мантийного плюма, который и приподнял Карскую плиту. В то же время,
подъём
восточной
окраины
Баренцевской
плиты,
под
влиянием
ограниченной субдукции, мог привести к прогибанию самой плиты и
углублению морского бассейна в центральной и западной её частях.
Деструктивные напряжения, которые испытывала в триасе Баренцевская
плита, способствовали образованию разломов и заложению рифтовой
структуры, выполненной триасовыми отложениями повышенной мощности.
В этом случае рифты Баренцева моря следует рассматривать как результат
пассивного рифтогенеза.
Одним из доказательств возможности ограниченной субдукции
Карской плиты под Баренцевскую служит характеристика площадного
распределения плотности теплового потока в исследуемом регионе (рис. 10).
Из приводимой геотермической схемы следует, что значения плотности
теплового потока увеличиваются в районах, прилегающих к о-вам Новая
Земля. Здесь значения потока возрастают до 90 мВт/м2 и более. Аномально
прогрет и Баренцевский регион, в среднем до 75 мВт/м2.
Тепловые
аномалии
в
виде
повышенного
теплового
потока
зафиксированы в ряде скважин, пробуренных в Приновоземельских районах.
Так, плотность теплового потока в скважины на склоне Гусиной банки
составляет более 100 мВт/м2. В скважине 1 Адмиралтейской структуры она
достигает 92 мВт/м2 . В этих районах на глубине 3 км значения пластовых
температур отмечаются в районе 1200С (В.Г.Левашкевич,2007).
Такое
распределение
плотности
теплового
потока
в
пределах
восточной части Баренцева моря и о-вов Новая Земля согласуется с
эффектом локального фрикционного разогрева в зонах субдукции, который
происходит непосредственно под активными окраинами континентов или
под островными дугами и распространяется в прилегающих тыловых частях
субдукционных зон. Этим эффектом объясняется и вулканизм зон субдукций
(О.Г. Сорохтин, С.А. Ушаков, 2002). В нашем случае, фрикционный нагрев
о-вов Новая Земля мог привести к вулканическим процессам в триасовое
время. Аналогичное объяснения тепловых аномалий, установленных на о-вах
Новой Земли и Приновоземельской зоне Баренцева моря, склонны давать и
другие исследователи (В.Г.Левашкевич,2007).
В качестве ещё одного доказательства реальности предложенной
геологической модели о-вов Новая Земля и Приновоземельского шельфа
приведём современный геолого-геофизический профиль, выполненный
«Севморгео»
примерно
в
том
же
направлении,
что
и
наши
геоморфологические и палеогеодинамические профили. На рис.11 он
приводится в нашей интерпретации, которая заключалась в следующем.
В нижней консолидированной коре выделены два фрагмента, которые
понимаются нами как субдуцировавшие пластины, корни которых в мантии
уже залечены и в настоящее время практически не прослеживаются, по
крайней мере, на приводимом профиле. На оригинале этим фрагментам
соответствуют чётко выраженные изогнутые формы нижней коры.
Верхняя консолидированная кора рассечена, в нашей интерпретации,
серией листрических сбросов, по которым выколотые фрагменты коры
«сползли», образовав серию косопадающих блоков. Увеличенная мощность
верхней консолидированной коры под о-вами Новая Земля, Адмиралтейским
валом объясняется повторением разреза коры за счёт «подкладывания»
одного косого блока под другой.
Предложенная модель геодинамической эволюции Баренцево-Карского
региона не лишена недостатков, по ряду положений она дискуссионна,
однако, с её помощью мы можем понять и объяснить, на уровне наших
современных знаний, геологическую природу Новой Земли и прилегающих
районов, их происхождение и развитие. Используя данную модель, имеется
возможность скорректировать поисковые работы на нефть и газ. В частности,
повышенными перспективами нефтегазоносности палеозойского комплекса
обладают, косопадающие блоки, над
которыми в отложениях чехла
сформировались крупные валообразные поднятия (Адмиралтейский вал и
др.).
В пределах Адмиралтейского вала перспективными в нефтегазоносном
отношении и доступными для бурения являются верхнепалеозойские
карбонатные комплексы (верхний девон-карбон). Более погруженные
ордовикско-силурийские
отложения,
не
менее
перспективны
в
нефтегазоносном отношении, находятся на глубине в 5 ÷6 км, что сдерживает
их освоение по техническим причинам. Однако на прилегающей суше о-вов
Новая Земля они вполне доступны для исследования, характеризуются
высоким
содержанием
органического
вещества,
могут
быть
нефтематеринскими отложениями и залегают на сравнительно небольшой
глубине от сотен метров до первых километров. Таким образом, ставится
вопрос о проведении поисково-разведочных работ на нефть и газ
непосредственно на о-вах Новой Земли. Кроме силура объектом поиска
могут быть и другие комплексы верхнего и нижнего палозоя, а также и
рифей-венда.
На Приновоземельском шельфе первоочередными объектами ГРР
следует рассматривать структуры Адмиралтейская и Пахтусовская. Причем
последняя наиболее перспективна. Её площадь достигает до 3 тыс. км2 , а
амплитуда на 200 м превышает амплитуду Адмиралтейской структуры. При
глубине 4500 м здесь можно вскрыть и опробывать девонские отложения.
Кроме указанных объектов практический интерес для поисков залежей
УВ в верхнепалеозойских отложениях на Приновоземельском шельфе
представляют структуры: Дмитриевская, Междушарская, Папанинская.
В заключении сформируем основные выводы.
1. Литофациальные
исследования
Баренцево-Карского
региона
показали, что на рубеже палеозойской и мезозойской эр здесь произошли
принципиальные изменения в направленности вертикальных тектонических
движений и, как следствие, в смене палеогеографической обстановки
осадконакопления:
-
в палеозойское время на месте современного Карского моря
располагался глубоководный морской бассейн Уральского палеоокеана,
а на месте современного Баренцева моря - мелководный шельф с
глубиной воды в пределах 200 м, континентальный склон находился в
районе современных о-вов Новая Земля;
-
в
мезозойскую
эру
палеогеографическая
обстановка
осадконакопления принципиально изменилась: на месте Карского
глубоководного бассейна возникла мелководная приливно-отливная
зона (литораль), а на месте о-вов Новая Земля – суша. Более
глубоководные
шельфовые
бассейны
переместились
в
районы
современного Баренцева моря.
2. В качестве объяснения произошедшей смены в направленности и
интенсивности вертикальных тектонических движений в пределах Баренцева
и Карского морей на рубеже палеозоя-мезозоя, предлагается идея раскрытия
Обского палеоокеана в триасовый период и, как результат этого,
ограниченная субдукция Карской плиты на Баренцевскую.
3. Геологическая природа о-вов Новая Земля, Адмиралтейского вала и
др., трактуется как косопадающие блоки восточного края Баренцевской
плиты, приподнятые и выколотые по листрическим сбросам под влиянием
заглубившейся Карской пластины.
4.Обосновываются
высокие
перспективы
нефтегазоносности
палеозойских отложений (прежде всего верхнепалеозойских) на структурах
Адмиралтейская
и
Пахтусовская,
а
также
на
других
поднятиях
Приновоземельского шельфа.
5.
Ставится
вопрос
о
целесообразности
проведения
поисково-
разведочных работ на нефть и газ непосредственно на о-вах Новой Земли, где
объектами поиска могут быть ордовик- силурийские отложения, а также
другие комплексы палеозоя и рифей-венда.
Литература:
1. Вержбитский
Е.В.
Геотермический
режим,
тектоника
дна
и
температурные условия генерации углеводородов восточной части
Баренцева моря. «Геотектоника», № 1, 2002, с. 86-69
2. Гаврилов. В.П., Гибшман Н. Б. и др., Биостратиграфия и литофации
нефтегазоносных
отложений
Баренцево-Карского
региона.
М.:
«Недра», 2010, с.255
3. Журавлев Е.Г. Тектоника фундамента Западно-Сибирской плиты.
«Геотектоника», № 5,1986, с.107-115
4. Левашкевич В.Г.. Геотермические условия акваторий Баренцева моря и
перспективы его нефтегазоносности. В кн. «Нефть, газ Арктики», М.:
Изд-во РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина,2007, с.190-201
5. Сорохтин О.Г., Ушаков С.А., Развитие Земли. М.: изд-во МГУ, 2002,
с.559
6. Ступакова А.В. Структура и нефтегазоносность Баренцево-Карского
шельфа и прилегающих территорий. «Геология нефти и газа», № 6,
2011, с.99-115
7. Федоровский
Ю.Ф.
Перспективы
выявления
и
освоения
месторождений нефти в карбонатах верхнепалеозойских отложениях
на российском шельфе Баренцева моря. В кн. «Нефть, газ Арктики»,
М.: Изд-во РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2007, с.109-117
Аннотация
Обосновывается новая геологическая модель о-вов Новая Земля и
Приновоземельского шельфа Баренцева моря.
Ставится вопрос о целенаправленном проведении ГРР на нефть и газ
непосредственно на островах Новая Земля, где поисковыми объектами могут
быть отложения палеозоя и рифей-венда.
Ключевые слова: геодинамика, нефтегазоносность, Приновоземельский
шельф.