К оглавлению журнала

 

ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ АКВАТОРИАЛЬНОЙ ЧАСТИ АРХИПЕЛАГА ЗЕМЛЯ ФРАНЦА-ИОСИФА

Б.А. Клубов, Е.А. Рогозина (ВНИГРИ), Е.П. Шкатов (ПМГРЭ)

Одним из самых слабоизученных в геологическом плане районов Арктики остается экваториальная часть архипелага Земля Франца-Иосифа. В свете проблемы ее возможной нефтегазоносности наиболее интересны донные опробования, проведенные в 1974 г. на НИС "В. Альбанов" и "Дм. Овцын", в 1977 г. на НИС "И. Киреев", в 1978 г. на НИС "П. Пахтусов", а также в 1994 г. на НИС "Проф. Логачев". В частности, было установлено, что в акваториях внутри и вблизи архипелага довольно много проявлений УВ-газов, а также ОВ в осадках смешанного генетического типа, битумов и битумоидов (ХБА), вероятно, мигрировавших с глубины [2, 4]. Материалы исследований на НИС "Проф. Логачев", полученные сотрудниками Полярной морской геологоразведочной экспедиции (ПМГРЭ), были проанализированы во ВНИГРИ с привлечением микробиологических методов.

Газогеохимическое опробование в сезоны 1977 и 1978 гг. было проведено на 70 станциях, где отбирались донные пробы до глубины осадков 5 м. Метан обнаружен почти во всех пробах, а этан встречен только в пятой части проб. При этом находки этана обычно совпадали с повышенным количеством метана. Углеводородные газы, такие как пропан, бутаны, пентаны и тяжелые УВ-газы, встречены в единичных пробах и закономерностей в их распределении не выявлено.

Две пробы с повышенными концентрациями тяжелых УВ-газов отобраны в желобе Франц-Виктория со станций 43 и 44 на НИС "И.Киреев" (рисунок). В них пропан и пропилен в общей сложности достигали содержания 0,0252 см3/кг пробы, изобутан – 0,05 см3/кг пробы, н-бутан – 0,1234 см3/кг пробы.

В пробах станций 19 и 30 из пролива Кембридж также было выявлено повышенное содержание УВ-газов. В первой пробе обнаружено, n-10-4 см3/кг породы: СН4 – 50,0; С2Н6 - 28,2; С3Н8 + С3Н6 -46,5; (изо-С4Н10 – 67,6; н-С4Н10 – 150,6; изо-С5Н12 - 187,3; н-С5Н12 -216,7. Из пробы станции 30, отобранной в интервале донных осадков 10-50 см, извлечено максимальное количество СН4 – 1,414 см3/ кг пробы.

В сезон 1994 г. с НИС "Проф. Логачев" опробование района желоба Франц-Виктория удалось провести только на двух станциях - 51 и 52 – до глубины осадков 1,85 м (см. рисунок). Здесь, преимущественно в глинистых осадках, зафиксированы УВ- и пентанокисляющие бактерии. Из УВ-газов установлен метан с максимальным содержанием на станции 52 - 0,0062 %. В незначительном объеме из проб с обеих станций извлечены этан и этилен, а также пропан по 0,0001 %. К сожалению, микробиально-газогеохимического опробования на желобе Франц-Виктория и на западе архипелага Земля Франца-Иосифа более детально не велось, поэтому каких-либо выводов по данному вопросу сделать пока нельзя.

Большей степенью изученности характеризуется район желоба Св. Анны. В 1994 г. с НИС "Проф. Логачев" геохимическое опробование проведено здесь на 33 станциях в интервалах от поверхности дна до 2,85 м на глубине моря 634 м (станция 11). Опробован разрез верхнеплейстоцен-голоценовых отложений. Большая часть проб была подвергнута микробиальному (45 образцов), газовому (78 образцов) и битуминологическому (79 образцов) анализам. В первом случае особое внимание уделялось бактериям, окисляющим пропан, бутан и частично пентан, во втором – наличию пропана, бутана, пентана, а также гелия. По современным представлениям повышенный выход гелия свидетельствует о наличии глубоких разрывных нарушений.

Во всех изученных пробах обнаружены сапрофиты от 103 до 108 бактериальных клеток в 1 г влажного осадка. Денитрифицирующие бактерии также присутствовали во всех пробах численностью 102-106 клеток/г. Сульфатредуцирующие бактерии выявлены во многих образцах от единичных клеток до 103 клеток/г, за исключением проб со станций 6, 7, 42 и 47 (см. рисунок). Водородобразующие бактерии зафиксированы в незначительном количестве (единичные клетки в 1 г осадка) в пробах со станций 2, 6, 9, 18, 35, 37, 40, 47. Углеводородокисляющие микроорганизмы обнаружены во всех образцах и во всех горизонтах отбора от единичных клеток до 106 клеток/г. Пентанокисля-ющие бактерии присутствовали во всех образцах, за исключением проб со станций 34 и 47, при этом активный рост пентанокисляющих микроорганизмов отмечен в пробах со станций 1, 7, 9, 24, 29, 33 и 37 (см. рисунок).

При сопоставлении результатов микробиологических и газовых анализов оказалось, что в донных осадках широко развиты процессы сульфатредукции, которые, в частности, привели к накоплению значительных количеств серы в составе битумоидов (ХБА). Все это может являться следствием присутствия коренных тел базальтоидов [3].

Повышенное содержание гелия пришлось на пробы со станций 9, 10, 20, 28, 30, расположенных главных образом в желобе Св. Анны (см. рисунок). Скорее всего, это свидетельствует о наличии в данном районе глубоких разрывных нарушений, что в свою очередь способствует поступлению с глубины гомологов метана, а также активизации жизнедеятельности УВ-окисляющих бактерий (пробы со станций 8, 12, 16, 30, 39, 40 и 47). Представляют интерес также пробы со станций 16-18. Присутствие в них УВ-окисляющих бактерий (включая пентанокисляющие), гомологов метана, а также гелия подтверждает возможность эпигенетической природы сопутствующих битумоидов в этих пробах. Кроме того, в пробах со станций 5, 7 обнаружен и этилен (см. рисунок).

В битуминологическом плане внимания заслуживают пробы со станций 16, 30, 39, 46 и 58 из коллекции 1974 г. (см. рисунок). Три пробы (со станций 30, 39 и 46), отобранные на 80° с.ш. вблизи южной части о-ва Гукера в интервале глубин 0,40-4,98 м, содержали ХБА до 0,01 %. По результатам группового и хроматографического анализов они оказались соответствующими сильно осмоленным асфальтам и асфальтитам метанонафтенового состава (содержание масел 14,5-33,9 %, в которых до 64,2 % метанонафтеновых УВ). В пробе со станции 58, отобранной вблизи западного берега о-ва Сальм в интервале осадков 0,40-3,77 м, также установлены осмоленные ХБА типа асфальтов с повышенным количеством асфальтенов (среднее содержание масел 28,2-29,4%, асфальтенов 19,4-21,1%), однако в маслах этих ХБА преобладают ароматические УВ (61,2-63,0% на УВ-часть масел). Со станции 16, расположенной в 110-120 км южнее архипелага Земля Франца-Иосифа (см. рисунок), в интервале осадков 0,40-0,70 м была отобрана проба глинистого алевролита с Сорг = 1,68 %, содержащая 0,02 % ХБА типа асфальтов (масел 35,7 %) метанонафтенового состава. Все ХБА со станций 30, 39, 46 и 16 оказались близки битумоидам и битумам островов архипелага Земля Франца-Иосифа (Клубов Б.А., Острой А.С., 1995: Клубов Б.А., Винокуров И.Ю., Гарибьян Е.В., 1997; Клубов Б.А., Винокуров И.Ю., 1998; Клубов Б.А., Безруков В.М., Гарибьян Е.В. и др., 1998; [1]), а также битумоидам со станций 40, 47, отобранным в 1994 г. с НИС "Проф. Логачев" (таблица).

В экспедиционных рейсах 1977 и 1978 гг. битумоиды из донных осадков определялись только люминесцентно-капиллярным методом, без какой-либо детализации, поэтому особого интереса они не представляют. Из всех анализов особого внимания заслуживает лишь образец туфоподобного мандельштейна, отобранный со дна Северной бухты о-ва Земля Александры. Из него был извлечен битум общей массой 0,248 г, состоящий, %: из масел – 3,2, смол – 51,0, асфальтенов – 1,3 и асфальтогеновых кислот – 41,5. Такой состав соответствует растворимой части керитов и оксикеритов (Клубов Б.А., 1983).

Большой интерес вызвали битуминологические данные по пробам со станций 51 и 52, отобранным в 1994 г. с НИС "Проф. Логачев" из желоба Франц-Виктория (см. рисунок). В пробе со станции 52 преобладали неокатанные обломки черных сланцеватых битуминозных аргиллитов с фауной верхов ладинского яруса среднего триаса. Они содержали, %: Сорг - 2,68 и ХБА -0,019-0,074. Последний по составу соответствовал нормальным метано-нафтеновым мальтам – масел 53,2 % (см. таблицу). Проба со станции 51 в принципе напоминает пробу со станции 52, однако здесь донные осадки представлены глинами с содержанием Сорг 0,93-1,10 % и выходом ХБА 0,012-0,019 %. По составу битумоид соответствовал метано-нафтеновым асфальтам – масел 26,8 % (см. таблицу). Битумоиды из проб с этих станций в генетическом плане очень близки первично-миграционным битумам некоторых материнских толщ. Таковым полностью соответствуют аргиллиты со станции 52, по многим признакам похожие на среднетриасовые сланцеватые аргиллиты Восточного Шпицбергена (Клубов Б.А., 1983, 1995).

В сезон 1994 г. большая часть битуминологических проб была отобрана из маломощных верхнеплейстоцен-голоценовых осадков желоба Св. Анны. При их анализе установлено постепенное повышение выхода ХБА сверху вниз к более глубоким интервалам, что отмечено в 20 из 33 станций, причем 13 из них пришлось на сам желоб (5-8, 10-12, 29-31,33, 35 и 38). Это связано также с повышением содержания Сорг. Во всяком случае, во всех упомянутых пробах с увеличением глубины опробования возрастает количество Сорг и часто в 2,5-3,0 раза. Тут, видимо, сказывается постепенное увеличение с глубиной геохимического влияния мезозойских коренных пород, а также базальтоидов. Для всех извлеченных битумоидов характерно сильное заражение серой, что может быть обусловлено большим содержанием сульфатов в самих донных осадках. Но несомненно также влияние сульфидов в коренных породах, особенно в долеритах и базальтах. Например, в базальтоидах архипелага Земля Франца-Иосифа сульфидов очень много.

Влияние коренных пород оказалось весьма ощутимым в пробе со станции 9, расположенной в поле развития верхнетриасовых и юрских отложений (см. рисунок). Первые отличаются повышенным содержанием на востоке архипелага Земля Франца-Иосифа асфальтов и асфальтитов в песчаниках, вторые – ОВ сапропелевого типа. В этой пробе также обнаружено повышенное содержание Сорг (1,15-1,49 %) и ХБА (0,015-0,060 %), соответствующих по составу асфальтитам (см. таблицу). Не исключено, что в районе этой станции находится и разлом, о чем свидетельствует повышенный выход гелия (0,039 %).

Интересны и пробы со станций 16 и 17 с поднятия Ушакова (см. рисунок). Здесь в области преимущественного развития верхнетриас-юрских отложений также наблюдается их влияние. В пробе со станции 16, отобранной с глубины 147 м из интервала осадков 1,9-2,0 м, развиты глины с Сорг = 2,01 % и выходом ХБА = 0,060 %. Как видно, глина обладает повышенным битумоматеринским потенциалом, а извлеченный из нее ХБА, скорее, сингенетичен. Не исключено, что на данном участке дна широко развиты битуминозные аргиллиты типа баженовитов Западной Сибири. Вблизи станции ощущается также влияние разрывного нарушения, о чем свидетельствуют не только присутствие гелия (до 0,007 %), но и наличие пропана (0,0012 %) и этана (0,0002 %).

Проба со станции 17, на фоне довольно невысокого количества Сорг (0,33 %), дала относительно высокое содержание ХБА (0,034 %). Такое соотношение, скорее всего, говорит об эпигенетичности этого битумоида.

Примечательна и проба со станции 35 из района поднятия Визе (см. рисунок), в которой также заметно влияние коренных пород. Отобранный здесь глинистый алеврит с содержанием Сорг = 1,13-1,32 % дал повышенный выход ХБА (0,013 %), очень похожего по составу на ХБА со станции 9. Не исключено, что в придонном слое здесь развиты те же породы, что и в районе станции 9.

Среди проб, отобранных со станций, расположенных в поле вероятного развития коренных пород, особого внимания заслуживают пробы со станций 39, 40, 42 и особенно 47 (см. рисунок). Несмотря на преобладание в пробах глинистых алевритов, влияние базальтоидов в них ощущается достаточно явно. Это проявляется, прежде всего, в отсутствии зависимости выходов ХБА от Сорг. В долеритах, долерито-базальтах и базальтах архипелага Земля Франца-Иосифа Сорг всегда связан с присутствием в трещинах и кавернах битумов. И всегда количество извлекаемых битумоидов зависит от содержания в таких породах битумов. Например, в пробе со станции 40 при Сорг =0,74% выход ХБА составил 0,022 %, а сам ХБА по составу оказался близким асфальтитам – масел 19,5 % (см. таблицу). В пробах со станций 39 и 40 присутствовали также пропан и этан, что вполне может указывать на наличие здесь разрывных нарушений. ХБА по составу типа асфальта – асфальтита обнаружен и в пробе со станции 47, отобранной вблизи базальтовых обрывов о-ва Сальм. В этой же пробе установлены пропан и этан (по 0,0001 %) (см. рисунок и таблицу).

Рассмотренные геохимические данные, несмотря на свою количественную ограниченность, свидетельствуют о возможной нефтегазоносности. Вблизи архипелага Земля Франца-Иосифа и в его внутренних проливах повышенный интерес продолжают вызывать не только пролив Кембридж, но и участки вблизи юга о-ва Гукера и около о-ва Сальм. Необходимо также тщательно опробовать не только акваторию востока и юго-востока архипелага Земля Франца-Иосифа (особенно вблизи островов Белая Земля и Греэм-Белл), но и те проливы, где выявлены почти круглый год незамерзающие участки. Прежде всего это тот отрезок Австрийского пролива, который разделяет юго-западную часть о-ва Земля Вильчека, где обнаружены жидкие нефтепроявления (Клубов Б.А., Острой А.С.,1995), и восточную часть о-ва Галля. Перспективны и проливы между островами Мак-Клинтока и Галля (пролив Негри), Чамп и Солсбери (пролив Брауна), Солсбери и Циглера, Солсбери и Винер-Нейштадт (юго-восточная часть пролива Родса). Все эти участки вызывают интерес и в свете подтверждения аномально повышенного теплового поля.

Большой интерес представляют также поднятия Ушакова и Визе. Здесь необходимо провести более полное (по числу станций) донное опробование, которое даст более объективную картину геохимического фона этой территории, хотя уже сейчас она может быть отнесена к наиболее перспективным в нефтегазоносном отношении.

Тщательного геохимического изучения требуют донные образования желоба Франц-Виктория, особенно его центрального участка вблизи станций 52 и 51. В пределах желоба Св.анны наибольшего внимания заслуживают его северная и южная части, а также борта, поскольку дно желоба характеризуется относительно небольшой глубиной и отмечается вполне спокойное строение осадочного чехла в данном районе (по сейсмическим данным).

Целесообразно реализовать высказанные рекомендации, так как без решения поставленных задач будет весьма трудно составить надежные карты перспектив нефтегазоносности северной части баренцево-карского шельфа. А сама проблема оценки перспектив нефтегазоносности этой части российской Арктики уже стала велением времени.

Литература

  1. Безруков В.М. Природные битумы о-ва Греэм-Белл Земли Франца-Иосифа и их значение для оценки перспектив нефтегазоносности арктической окраины баренцево-северокарского шельфа //Геология нефти и газа. - 1997. - № 2. - С. 20-25.
  2. Данюшевская А.И., Яшин Д.С., Кириллов О.В. Геохимические закономерности распределения органического углерода в донных осадках арктических морей //Океанология. – 1980. –Т.ХХ, вып. 2. - С.281-289.
  3. Кембрийские газы, нефти и конденсаты на Сибирской платформе в районах интенсивного развития траппового магматизма /А.Э. Конторович, Ю.А. Филиппов, А.К. Битнер и др. //Геохимия. – 1996. –№ 9. - С.875-883.
  4. Комплексные геохимические исследования донных отложений на арктическом шельфе / А.И. Данюшевская, В.Д. Дибнер, Е.П. Шкатов и др.//Океанология. - 1978. - Т. XVIII,вып. 1. - С.70-78.

Геохимическая характеристика донных осадков вблизи архипелага Земля Франца-Иосифа (анализы выполнены во ВНИГРИ Е.В. Гарибьян, Н.А. Лобковой, Л.Г. Травниковой)

Номер станции

УВ-газы, %

Гелий, %

ХБА, %

Групповой состав, %

этан

пропан

бутан

масла

смолы

асфальтены

асфальтогеновые кислоты

бензольные

спиртобензольные

1

Не опр.

Не опр.

Не опр.

Не опр.

0,015

21,4

39,3

28,5

7,2

3,6

5

0,0004

"

0,015

0,013

Не опр.

Не опр.

Не опр.

Не опр.

Не опр.

6

0,0001

 

••

Не опр.

0,007

22,8

34,5

29,1

13,6

 

7

0,0001

   

0,013

0,009

Не опр.

Не опр.

Не опр.

Не опр.

 

8

0,0001

0,0021

 

Не опр.

0,016

         

9

Не опр.

Не опр.

-

0,039

0,060

19,6

32,6

40,8

7,0

 

10

 

"

 

0,021

0,012

Не опр.

Не опр.

Не опр.

Не опр.

••

12

0,0001

0,0005

0,0010

Не опр.

0,004

"

 

>•

••

 

16

0,0002

0,0012

0,0024

0,007

0,060

-

       

18

0,0002

0,0012

0,0021

Не опр.

Не опр.

 

••

"

"

"

20

0,0002

0,0005

Не опр.

0,022

0,023

         

28

Не опр.

Не опр.

 

0,020

0,046

 

-

   

30

0,0001

0,0003

0,0007

Не опр.

0,013

"

••

••

"

 

35

0,0001

Не опр.

Не опр.

-

0,013

 

-

"

••

 

37

0,0001

••

   

0,011

16,3

40,5

33,0

10,2

"

38

0,0001

0,0001

••

0,033

0,007

Не опр.

Не опр.

Не опр.

Не опр.

••

39

0,0001

0,0001

••

Не опр.

0,012

       

••

40

0,0001

0,0001

 

•<

0,022

19,5

41,8

28,7

9,8

 

47

0,0001

0,0001

••

 

0,023

18,6

36,7

36,2

8,5

••

51

0,0001

0,0001

••

"

0,019

26,8

41,9

20,7

9,5

1,1

52

0,0001

0,0001

 

-

0,074

53,2

29,9

12,2

2,5

2,2

Примечание. В пробах со станций 7, 51 и 52 установлен этилен в тех же количествах, что и этан, со станции 5 – 0,0005 %. В пробе со станции 18 выявлен изобутан – 0,0003 %.

МОРФОСТРУКТУРНАЯ КАРТА И СХЕМА РАЗМЕЩЕНИЯ СТАНЦИЙ ДОННОГО ОПРОБОВАНИЯ АРХИПЕЛАГА ЗЕМЛЯ ФРАНЦА-ИОСИФА (по Б.А. Клубову)

1 – усредненная граница желобов (ЖФВ – Франц-Виктория, ЖСА – Св. Анны); 2 – границы поднятий (ПВК – Виктория, ПВ – Визе, ПЗФИ – Земля Франца-Иосифа, ПУ – Ушакова); 3 – крупные разрывные нарушения: а – захватывающие кристаллический фундамент, 6 – в толще осадочного чехла; 4 – внутренние проливы на архипелаге Земля Франца-Иосифа, где ожидается повышенное тепловое поле и где желательно осуществить тщательное опробование дна; 5 – опорно-параметрические скважины (7 – Нагурская, 2 –о-в Хейса, 3 – Северная); 6 – участок с наиболее активными жидкофазными нефтепроявлениями на юго-западе о-ва Земля Вильчека; 7 – станции, с которых отобраны донные пробы: а – в 1974 г., б – в 1977 г., в – в 1978 г., г – в 1994 г.; СБД – Северо-Баренцевская депрессия

Сайт создан в системе uCoz