УДК 553.985(470.118) © В.М.Беэруков , 1997
ПРИРОДНЫЕ БИТУМЫ о-ва ГРЕЭМ-БЕЛЛ ЗЕМЛИ ФРАНЦА-ИОСИФА И ИХ ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ ОЦЕНКИ ПЕРСПЕКТИВ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ АРКТИЧЕСКОЙ ОКРАИНЫ БАРЕНЦЕВО-СЕВЕРО-КАРСКОГО ШЕЛЬФА
В.М.Безруков
(ВНИГРИ)Последние годы характеризуются расширением нефтегазопоисковых работ на шельфе России. Особой эффективностью они отличаются в Западной Арктике, где на одну пробуренную глубокую скважину прирост ресурсов достигает уже 1,5-2,0 млрд т нефтяного эквивалента. Открыты крупные и гигантские месторождения УВ-сырья, такие как газоконденсатное Штокмановское, нефтяное Приразломное [6 ]. На фоне этих открытий весьма низко оцениваются перспективы нефтегазоносности северных частей Баренцево-Северо-Карской провинции из-за слабой геолого-геофизической изученности. Тем не менее появились данные, что и здесь имеется определенный нефтегазоносный потенциал. Особого внимания в этой связи заслуживают находки битумов на архипелаге Земля Франца-Иосифа [3].
Наиболее интересен самый восточный остров архипелага — Греэм-Белл, где обнаружены многочисленные проявления природных битумов. Большая его часть покрыта ледником, обнажены лишь северная часть острова в районе п-ова Холмистый и узкая полоса вдоль зал. Матусевича. Вся эта территория сложена пологозалегающими терригенными отложениями верхнего триаса — средней и верхней юры в составе вильчековской, васильевской, тегетхофской свит и нортбруковской толщи. Здесь, как и на всем архипелаге, развиты разрывные нарушения. С нарушениями северозападного простирания связаны многочисленные интрузивные тела типа даек. Большинство изученных битумопроявлений приурочено именно к ним.
На острове установлено около 10 таких даек (рисунок). В рельефе на расстоянии от 1 до 15 км они выражены вилообразными грядами с останцовыми гребнями коренных выходов в осевой части. Дайки сложены тремя типами пород:
мелкокристаллическими базальтами, долеритами и долеритобазальтами. Основная масса интергранулярной структуры базальтов представлена кристаллами плагиоклаза (Лабрадор) и моноклинного пироксена (авгит, иногда пижонит-авгит). Вкрапленники содержат плагиоклаз, пироксен (авгит) и отдельные зерна оливина. Битумы сравнительно редки.
Мелко-среднекристаллические долериты обычно имеют отчетливо офитовую структуру и состоят из кристаллов плагиоклаза (Лабрадор) и пироксенов (авгит и гиперстен). Иногда по плагиоклазу развит соссюрит. В пузырчатых разностях долеритов часто встречаются включения низшего керита (альбертита) черного цвета.
Долеритобазальты характеризуются интергранулярной структурой основной массы. Они изменены значительнее, чем базальты. Состоят главным образом из плагиоклаза (Лабрадор), моноклинного пироксена (авгит, пижонит-авгит), ромбического пироксена (гиперстен) и иногда содержат отдельные зерна кварца и оливина. Пироксен частично замещен роговой обманкой, а плагиоклаз — соссюритом. Многочисленные поры в долерито-базальтах довольно часто заполнены черным твердым битумом, главным образом альбертитом.
На свободной от материкового льда территории о-ва Греэм-Белл исследовано около 20 битумопроявлений в дайках (см. рисунок). Вблизи южного берега зал. Матусевича отмечается максимальная частота даек. Встречаются дайки как с относительно интенсивной битумонасыщенностью, так и весьма бедные. Закономерности распределения битумов связаны с изменением состава вмещающих пород: от светлых плотных слабо преобразованных долеритов до зеленоватосерых и темных пористотрещиноватых долеритобазальтов. Первые встречаются в наиболее выдержанных и хорошо сохранившихся дайках в районе обнажении 1, 2, 4 и 6(см. рисунок). Здесь на многих километрах простирания даек выявлены лишь отдельные участки слабо битумонасыщенных пород. Интерес может представлять только образец из обнажения 2-1, отобранный среди элювиальных развалов в зоне максимального выветривания дайки. Он представлен существенно кальцитизированным и выветрелым трещиноватым долеритом, в котором наблюдается насыщение трещин вязким битумом типа мальты-асфальта (см. образец 2-1 в табл. 1).
Групповой состав растворимых природных битумов о-ва Греэм-Белл, % (анализы выполнены Е.В.Гарибьян, Т.НАбрамовой, ВНИГРИ)
Номер образца |
Сорг |
Нерастворимый остаток |
Растворимые битумы |
Масла |
Смолы |
Асфальтены |
Асфальтогеновые кислоты |
Класс битума |
|
бензольные |
спирто-бензольные |
||||||||
2-1 |
0,09 |
90,8 |
0,0045 |
37,5 |
20,5 |
28,1 |
13,6 |
Не опр. |
Асфальт |
3-2 |
0,06 |
85,1 |
0,0034 |
49,1 |
18,2 |
24,5 |
8,2 |
" |
Мальта |
7-1 |
0,64 |
95,5 |
0,0100 |
32,6 |
16,7 |
41,4 |
9,3 |
" |
Асфальт |
7-2 |
0,37 |
50,7 |
0,0260 |
46,2 |
27,2 |
21,0 |
5,6 |
" |
Мальта |
7-3 |
7,12 |
86,4 |
0,0700 |
19,6 |
24,8 |
41,5 |
8,6 |
5,5 |
Асфальтит (гильсонит) |
7-4 |
2,68 |
91,2 |
0,0240 |
21,6 |
15,1 |
46,7 |
10,5 |
6,1 |
•• |
8-1 |
5,86 |
89,2 |
0,1700 |
41,8 |
14,2 |
29,6 |
8,5 |
5,9 |
Мальта |
10-1 |
5,80 |
85,5 |
0,1200 |
4,2 |
13,7 |
47,1 |
35,0 |
Не опр |
Керит (импсонит) |
4457-3 |
41,50 |
91,2 |
0,7000 |
9,5 |
18,3 |
60,6 |
11,6 |
" |
Асфальтит (греэмит) |
4469 |
0,18 |
95,0 |
0,0063 |
60,6 |
9,1 |
24,2 |
6,1 |
" |
Мальта |
4482 |
3,91 |
90,0 |
0,0160 |
53,0 |
17,8 |
17,7 |
11,5 |
" |
" |
Следующая к востоку дайка в виде невысокой гривки прослежена не более чем на 100 м вдоль долины ручья. Но в ней, в порах темных долеритобазальтов, часто встречаются крупные включения (до 2-3 см в диаметре) коричневочерного керита (альбертита). В отдельных порах керит включает прожилки кварца.
На побережье зал. Матусевича более протяженная линейная зона непрерывных битумопроявлений длиной до 4 км прослеживается далее к востоку в районе обнажения 3 (см.
рисунок). В пористых долеритобазальтах дайки развиты включения альбертита (см. образец 3-1 в табл. 2). Стенки пор покрыты тонким слоем желтого кальцита, а основной объем заполнен битумом. Гребнеобразные выходы дайки прослеживаются к северозападу по простиранию на расстояние 200 м, а ее продолжение отмечено по элювиальным развалам долеритобазальтов на поверхности гряды. В них также повсеместно установлены проявления низших керитов (альбертитов).Породы даек центральной части п-ова Холмистый представлены теми же долеритобазальтами с близкой природой битумопроявлений. Многочисленные поры выполнены главным образом альбертитом (см.образцы 4166, 4174-3 и др. в
табл. 2). Но имеются и трещинки, покрытые кальцитом с примазками мальт (см. образец 4469 в табл. 1). Именно здесь расположена наиболее протяженная линейная зона почти непрерывных битумопроявлений (до 15 км). Закономерна приуроченность включений битумов к темно-серым и зеленоватосерым долеритобазальтам, обычно существенно пористым и трещиноватым. Плотные долериты светлосерых оттенков не содержат каких-либо включений битумов.Обильные и разнообразные битумопроявления встречены в северовосточной прибрежной зоне п-ова Холмистый. В дайке, вытянутой вдоль берега к северу от мыса Кользат (см.рисунок), битумы встречаются почти повсеместно в пористотрещиноватых долеритобазальтах, которые в основном представляют верхние части дайки. С уровнем выветрелости и разрушенности дайковых пород в определенной мере связана и степень преобразованности содержащихся в них битумов. Среди твердых битумов повсеместно преобладают низшие кериты (альбертиты) в виде мелких включений в порах и трещинах. Вместе с тем самый крупный обломок такого битума размером около 5 см обнаружен здесь в осыпи на склоне холма (см. образец 12-3 в
табл. 2).В районе обнажения 13 (см.
рисунок) дайка образует отвесную стенку высотой до 6 м и шириной 10 м с углом падения 87°. По падению она разбита многочисленными вертикальными трещинами, хотя долериты достаточно плотные. Очень редко в них встречаются отдельные поры с включениями черного керитоподобного существенно сульфидизированного битума совместно с кальцитом. Обычно же дайка наблюдается в виде традиционных гребнеобразных скальных выступов высотой 5-10 м, венчающих вершину гряды на участках протяженностью 50-60 м. В одном из таких выступов на расстоянии 8 м обнажается стенка темных брекчированных долеритов с выделениями по трещинам черных сульфидизированных альбертитов. В следующем выступе битумопроявления преобладают в пористых разностях долеритобазвльтов. Цвет битумов — от прозрачножел того до матовокоричневого и черного из-за присутствия примесей сернистых и других минералов, что сказывается на их высокой зольности.Элементный состав твердых битумов о-ва Греэм-Белл, % (анализы выполнены Е.В.Гарибьян и Т.Н.Абрамовой, ВНИГРИ)
Номер образца |
C |
H |
N+O |
S |
Класс битумов |
3-1 |
84,6 |
8,39 |
6,65 |
0,36 |
Керит (альбертит) |
6-1 |
86,9 |
8,82 |
3,03 |
1,25 |
" |
7-5 |
85,3 |
8,10 |
5,74 |
0,68 |
Гуминокерит |
7-6 |
85,1 |
8,70 |
4,29 |
1,91 |
Оксикерит |
11-2 |
84,8 |
8,76 |
5,21 |
1,23 |
Керит (альбертит) |
11-4 |
85,1 |
8,46 |
4,99 |
1,45 |
" |
12-3 |
83,1 |
8,50 |
6,76 |
1,68 |
" |
4160-4 |
90,4 |
7,65 |
1,63 |
0,32 |
" |
4166 |
83,7 |
8,00 |
1,97 |
0,33 |
" |
4174-3 |
85,2 |
8,40 |
4,42 |
1,08 |
" |
4461-1 |
88,2 |
8,30 |
2,81 |
0,69 |
" |
Следующий выход долеритов очень похож на ранее описанный выступ. Здесь тело дайки через 20-60 см также рассечено продольными трещинами, с которыми связано развитие брекчирования. Сами трещины заполнены черным блестящим и твердым сульфидизированным битумом типа керита. Всего в поперечном срезе дайки выявлено до пяти зон брекчирования
, которые фрагментарно прослеживаются на расстоянии около 100 м.Итак, в дайках магматогенных пород о-ва Греэм-Белл в широких масштабах развиты главным образом гнездово-жильные включения природных битумов нафтидонафтоидного генезиса [1, 2]: от мальт, асфальтов и асфальтитов до низших керитов (альбертитов). Последние заметно преобладают среди твердых битумов и отличаются повышенной зараженностью сульфидами и другими минералами. Сульфидизация, в частности, выражается в относительно повышенной сернистости битумов — до 1,91 % (см.
табл. 2).Установлена интересная закономерность. Внутренние части даек, хотя и разрушены многочисленными трещинами экзогенного и морозного выветривания, гидротермально преобразованы очень слабо. Создается впечатление, что внедрение гидротермальных растворов осуществлялось преимущественно по зонам контактов интрузивных тел с вмещающими осадочными породами. Вместе с гидротермами в несколько этапов поступали порции УВ, в последующем преобразованные в битумы. О многоэтапности их поступления свидетельствуют как парагенетические связи битумов с различными гидротермальными минералами, так и неоднородность самих битумопроявлений. Последняя выражается в присутствии в одних и тех же порах и трещинах различных природных битумов. Например, краевые части пор выполнены твердыми битумами, а внутренние — жидкими или вязкими. Нередко внутренние части емкостного пространства заполнены битуминозным кальцитом светлокоричневого цвета, иногда с захваченными мелкими включениями
твердого черного битума. Установленные вариации составов битумов в равной степени связаны как с различными температурными условиями гидротермального процесса, так и со степенью их гипергенных изменений.Наряду с породами лайкового комплекса потенциальной битуминозностью на о-ве Греэм-Белл характеризуются верхнетриасюрские осадочные отложения. Им свойствен более широкий вещественный спектр природных битумов с преобладанием растворимых разностей (см.
табл. 1).Среди битуминозных осадочных отложений на о-ве Греэм-Белл, как и на многих других островах архипелага, наиболее распространены темноокрашенные песчаники васильевской свиты верхнего триаса. Обычно такие песчаники обнажаются на вершинах песчаных холмов, не образуя выдержанных пластов. Чаще всего это плитчатые обломки в элювии. Как правило, они обладают повышенной битумонасыщенностью вблизи даек долеритов и долеритобазальтов.
Особый интерес представляет разрез верхнетриасюрских отложений на горе у мыса Кользат — единственного места выхода пород юрского возраста на о-ве Греэм-Белл. Только здесь ранее были отмечены проявления природных битумов [1 ]. В основании разреза расположена толща рыхлых светлых песчаников (песков) с редкими линзовидными прослоями углеподобного материала
(см.образец 7-1 в табл. 1). Эти отложения представляют васильевскую свиту норийского яруса верхнего триаса. Выше, в основании юрского разреза, залегает маломощный (до 1 м) слой зеленоватосерых глинистоалевритовых песков с сидеритовыми конкрециями. Выше по разрезу прослежен еще один тонкий прослой зеленых глин толщиной 0,1-0,2 м, над которым располагается пачка черных алевритистых глин мощностью до 20 м, в которых отмечено повышенное содержание органического углерода (см. образец 7-3 в табл. 1). Пачка согласно перекрывается слоем серых рыхлых песчаников (толщина 4-5 м) с тонкими прослойками темносерых глин и линзочками черного порошкообразного асфальтита (гильсони та) (см. образец 7-4 в табл. 1). В верхней части разрез завершается пластом светлосерых плотных известковистых песчаников (толщина 6-8 м). У основания они слегка обохрены и содержат тонкие прожилки рыхлого черного гуминокерита, иногда образующего довольно крупные включения (см. образец 7-5 в табл. 2). В осыпи у основания горы найден скатанный обломок (до 5 см) черного оксикерита (см. образец 7-6 в табл. 2). Кроме того, песчаные породы горы Кользат характеризуются незначительной пропиткой асфальтами явно вторичного происхождения. Очевидно, что все названные природные битумы поступили в данные породы-коллекторы извне. Наиболее вероятно, что углеводородистое вещество мигрировало в терригенные коллекторы по разрывным нарушениям, проработанным дайками и гидротермами.Иной характер битуминозности имеют черные алевритистые глины (см. образец 7-3 в
табл. 1), представленные в разрезе горы Кользат. Это породы явно морского генезиса, и, судя по многим признакам, описанная пачка соответствует самой нижней части верхнеюрской свиты Агардфьеллет Восточного Шпицбергена [5 ]. Как и породы указанной свиты, эти глинистые образования отличаются повышенной битуминозностью. Содержание в них Сорг составляет в среднем 7,12 %, а выход первично-миграционных мальт и асфальтов — не менее 0,07 %. Эти породы вполне могут рассматриваться как вероятно нефтематеринские.Из всех осадочных пород о-ва Греэм-Белл наиболее интересна неожиданная находка обломка черного битуминозного сланца, очень напоминающего знаменитый куонамский сланец с Сибирской платформы. К сожалению, этот образец отобран под ледником из развалов явно моренного происхождения (см. образец 4457-3 в
табл. 1). Вполне возможно, что он вышел из-под ледникового купола острова и представляет отложения верхней части юры, хорошо известные своими нефтематеринскими свойствами и на Шпицбергене, и в пределах Северного моря, а также в Западной Сибири. На архипелаге такие породы пока обнаружены впервые. Характерной чертой данного образца является не только очень высокое содержание Сорг (41,5 %), но и присутствие в нем явно первично-миграционных битумов типа мальты-асфальта в среднем 0,69 % (см. табл. 1). Этот битум хорошо просматривается в шлифах в виде пропитки трещин темнокоричневым веществом. Специфично также повышенное содержание в нем парафинов.В заключение хотелось бы отметить следующие главные моменты. Среди всего многообразия встреченных природных битумов на о-ве Греэм-Белл преобладают вещества, образовавшиеся в результате вторичной миграции УВ. Для перераспределения всех жидких УВ решающее значение имело широкое развитие дизъюнктивной тектоники с наложенными интрузивными и сопутствующими им гидротермальными процессами. Несмотря на широкий вещественный спектр природных битумов, прослеживаются две их основные генетические линии. В породах дайкового комплекса доминируют битумы нафтидонафтоидного генезиса, связанные с гидротермальными процессами и изменениями исходных УВ-веществ. В песчаных коллекторах преимущественно развиты нафтиды регрессивной (гипергенной) линии. Что же касается источника поступления УВ, то не исключено, что он может быть связан с морскими отложениями значительной части Баренцево-Северо-Карского шельфа, которые в основном достигли главной зоны нефтеобразования [4].
Важными представляются находки первично-миграционных битумов в потенциально нефтематеринских породах юры, которые также могут быть источниками нефтегазоносности погруженных участков архипелага и акваториальных частей окраины Баренцево-Северо-Карского шельфа.
Учитывая географическое положение о-ва Греэм-Белл, а также наличие на нем самого обширного участка обнаженной суши среди всех островов архипелага, можно отметить его большое значение для прогноза нефтегазоносности как объекта поисковых работ в восточном секторе архипелага и сопряженных с ним акваториальных зонах.
ЛИТЕРАТУРА
1. Клубов Б.А. Природные битумы Севера. -М.: Наука, 1983.
2. Клубов Б.А. Принципиальная модель образования природных битумов в свете новых данных // Горючие сланцы. - 1988. -№ 5/4. -С. 365-374.
3. Клубов Б.А., Острой А.С. О первых находках природных битумов на Земле Франца-Иосифа // Докл. АН СССР. - 1995. - Т. 342, № 6. - С. 785-788.
4. Парпарова Г.М., Борисов А.В. Вещественно-петрографический состав и степень катагенеза РОВ мезозойских отложений Баренцево-Карского шельфа (в связи с нефтегазоносностью) // Геологическое строение и нефтегазоносность Арктических островов. - Л., 1990. - С. 31-38.
5. Стратиграфический словарь Шпицбергена / Под ред. И.С.Грамберга. - Л.: Недра, 1990.
6. Щербаков В.П. Основы государственной стратегии освоения углеводородных ресурсов континентального шельфа России // Тез. докл. Первой международной конференции "Нефтегазоносные бассейны Западно-Тихоокеанского региона и сопредельных платформ: сравнительная геология, ресурсы и перспективы освоения". - С.-П., 1996. - С. 15-18.
Among islands of the Franz Josef Land's archipelago, most interesting seems to be the Graham Bell Island where numerous shows of natural bitumen confined to dykes have been found. Three types of rocks are distinguished in dykes: normal finecrystalline basalts, dolerites and doleritic basalts. Regardless of wide compositional range of natural bitumen, their two main genetic lines are being traced. Bitumen of naphthidonaphthoid genesis associated with hydrothennal processes and original hydrocarbon matters alteration prevail in rocks of the dyke complex. Naphthides of regressive (hypergene) line are mainly developed in sandy reservoirs. Hydrocarbon supply source may be associated with marine deposits which mostly attained the main zone of oil generation within the major part of the Barentz-North Kara shelf. Of importance is the discovery of primary migration bitumen in possibly oil source Jurassic rocks which may also be oil-and-gas-bearing sources.
1 - ледник; 2 - трассирующиеся разрывные нарушения;
3 - даики основных пород; 4 - битумопроявления: а - мальты, б - асфальты и асфальтиты, в -кериты, оксикериты и гуминокериты; цифры - номера обнажении (материалы по обнажениям 4160, 4161, 4166, 4174, 4457, 4469 и 4482 предоставлены геологами Северной партии Полярной морской геолого-разведочной экспедиции, г.Ломоносов; остальные обнажения исследованы автором)