© А.В. Ступакова 2000 |
РАЗВИТИЕ ОСАДОЧНЫХ БАССЕЙНОВ ДРЕВНЕЙ КОНТИНЕНТАЛЬНОЙ ОКРАИНЫ И ИХ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТЬ (НА ПРИМЕРЕ БАРЕНИЕВОМОРСКОГО ШЕЛЬФА)
А.В.
Ступакова (МГУ им. М.В.Ломоносова)Бассейны Арктики привлекают к себе все большее внимание в связи с огромным нефтегазовым потенциалом. Их нефтегазоносность
– результат развития нефтегазоносного бассейна как области устойчивого и длительного погружения земной коры, в процессе которого формируется тело осадочных пород с определенными составом, строением, прогрессивным литогенезом и условиями залегания. Все это обусловливает образование, накопление и сохранность в них промышленных скоплений нефти и газа (Соколов Б.А., 1999). Учение о нефтегазоносных бассейнах и происходящих в них процессах, развиваемое В.Е. Хаиным, Б.А. Соколовым, В.В. Семеновичем, Ю.К. Бурлиным и многими специалистами самого различного профиля, позволяет с позиций историко-генетического анализа объяснить эволюцию нефтегазоносного бассейна окраины древней платформы и дать прогноз поиска крупных зон нефте- и газонакопления.Баренцевоморский шельф как наиболее экономически перспективный, несмотря на многообразие моделей его тектонического строения и оценки перспектив нефтегазоносности, пока остается недостаточно изученным. Первые исследования этого региона велись в сухопутной
части Тимано-Печорского бассейна. В последнее двадцатилетие геофизические исследования в акватории Печорского и Баренцева морей активно проводились НПО "Севморгео", ГПО "Арктикморнефтегазразведка", трестом "Севморнефтегеофизика", ОАО "Газпром", ДП "Газфлот", АО "Росшельф". По мере накопления материалов региональных сейсмических работ, исследований скважин появлялись крупные обобщающие научные труды по геологическому строению и нефтегазоносности этого региона во ВНИИокеанологии, ВНИИгазе, ВНИГРИ и других институтах. Это позволило выявить современный структурный план, выделить литофациальные зоны, благоприятные для формирования резервуаров различного типа, и открыть первые гигантские газовые и газоконденсатные месторождения. Геофизическими работами разной степени детальности изучены структура и характер разреза большой части шельфа Баренцева и особенно Печорского морей. Однако эволюция бассейнов этого региона и их геотектонические позиции во многом остаются дискуссионными. От достоверности геологической модели зависит надежность оценки раздельного прогноза зон нефте- и газонакопления в пределах шельфа Баренцева моря и прилегающей северной части Печорской плиты, что сегодня наиболее актуально.В данной статье предложена тектоническая модель строения этого обширного региона на основе геофизических данных как по российскому, так и по норвежскому секторам Баренцева моря с использованием историко-геологического подхода к изучению нефтегазоносных бассейнов древней платформы и метода аналогий со строением бассейнов прилегающей суши.
Типы бассейнов Барениевоморского шельфа
Бассейны Баренцевоморского шельфа (Баренцевоморский, север Тимано-Печорского и Свальбардский) объединяет общая история развития, несмотря на их структурные различия и разновозрастность основных формационных комплексов. Это бассейны древней континентальной окраины, в которых плитный чехол лежит на пенепленизированных поверхностях погребенных рифтовых структур и сводовых поднятий.
По времени формирования осадочного чехла и тектонической активизации бассейна в пределах Баренцевоморского шельфа выделяются
два типа окраинно-платформенных бассейнов.Первый тип объединяет Тимано-Печорский и Свальбардский бассейны, которые сформировались на окраине платформы под воздействием примыкающих складчатых систем. Тектоническая активизация и становление основных структур этих бассейнов приходятся на рифей
– палеозой. Это этап развития древней платформы, в котором последовательно выделяются три стадии: рифтогенная с развитием авлакогенов, синеклизная и инверсионная. Первая стадия охватывает рифей – ранний палеозой до среднего девона. При формировании структуры бассейна она сыграла главенствующую роль (рис. 1). В Тимано-Печорском бассейне по нижнепалеозойскому комплексу отложений выделяются линейные структуры рифтогенной природы, разделенные жесткими блоками фундамента. К таким структурам относятся Тиманская авлакогеосинклиналь, Печоро-Колвинский, Варандей-Адзьвинский авлакогены. Жесткие платформенные блоки представлены Ижма-Печорским, Большеземельским и Коротаихинским.К второму типу относится Баренцевоморский бассейн, формирование которого непосредственно связано с влиянием обрамляющих океанических окраин. В отличие от предыдущего типа бассейнов, которые завершают свое активное развитие в палеозое одновременно с затуханием орогенеза примыкающих складчатых систем, Баренцевоморский бассейн продолжает интенсивно развиваться под воздействием процессов, протекающих в океанических впадинах Атлантического и Северного Ледовитого океанов. В истории его развития, помимо первого этапа древней платформы, общего с бассейнами предыдущего типа, выделяется новый этап параплатформенного развития, т. е. активизированной древней платформы. В результате бассейн имеет двухъярусное строение: нижний ярус плитного чехла соответствует этапу древней платформы, а верхний, наложенный, ярус плитного чехла сформировался на этапе активизации древней платформы (
рис. 2).Фундамент Баренцевоморского региона в целом одновозрастен
фундаменту Восточно-Европейской платформы. Структурное омоложение Баренцевоморского региона отмечается в отдельных тектонических зонах, главным образом рифтогенной природы. Еще А.Д. Архангельский, Г. Штилле и Н.С. Шатский выделяли в акватории Баренцева моря древнюю платформу Баренцию. Эту концепцию подтверждает общность верхнепротерозойского разреза на разобщенных территориях. А.А. Красильщиков показывает коррелируемость разрезов верхнего рифея Северо-Восточной Земли, Ню-Фрисланда и Западного Рала (1983). А. Седлецка проводит корреляцию верхнепротерозойского разреза вдоль всей полосы Балтийского щита от Тимана до моноклинали Финмарк (1975).Палеотектонические построения М.Л.
Вербы [2] показали, что большая часть Южно-Баренцевоморского шельфа и Тимано-Печорского бассейна до начала позднего палеозоя представляла собой единый платформенный мегаблок – перикратонную область Восточно-Европейской платформы. Анализ сейсмических материалов позволил Л.А. Дараган-Сущовой выделить в волновом поле Баренцевоморского шельфа ряд сейсмофациальных комплексов и увязать их с материковыми аналогами [4]. Породы дорифейского фундамента вскрыты скважиной Нагурская в западной части архипелага Земля Франца-Иосифа [1]. В палеозое Баренцево-морский бассейн представлял собой часть платформы с системой континентальных рифтов в низах осадочного чехла и нижне-средне-палеозойским надрифтовым комплексом.Тектоническое районирование бассейнов Баренцевоморского шельфа
Палеозойский авлакоген
– основной геоструктурный элемент нижнего комплекса бассейна параплатформенного развития – сформировался на крупнейшем палеозойском рифте, прослеживающемся в субширотном направлении от Норвежского моря до о-ва Новая Земля (рис. 3). Структуры субширотного простирания, секущие о-в Новая Земля, откартированы исследователями ВНИИокеанологии по данным глубинной сейсмики. Ю.В. Шипелькевич [5] выделяет Баренцево-Ямальский прогиб, занимающий место современной Южно-Баренцевской впадины и пересекающий о-в Новая Земля в зоне Кармакульского синклинория. А.Д.Павленкин прогнозировал систему крупных субширотных прогибов в акустическом фундаменте с более высоким положением границы Мохоровичича (1985). Совокупность субширотных прогибов раннепалеозойского, рифей-вендского (?) возраста, испытавших активное погружение и компенсированное осадконакопление в палеозое, представляла собой единый Центрально-Баренцевский авлакоген. Начало развития авлакогена, по-видимому, относится к силуру – девону, когда в результате раскола сводовой части платформы (щита) и последующего раздвигания блоков образовалась система глубоких грабенов, отделившая Свальбардский сегмент от единой древней платформы (Восточно-Европейской). На синеклизной стадии развития авлакогена в девоне – перми формировалась обширная область осадконакопления субширотного простирания. Затем при инверсии над палеограбенами образовались крупные валообразные поднятия, такие как Штокмановское, Лудловское и др., высокоперспективные на поиски крупных УВ-скоплений [З].Авлакогенная природа данной геоструктурной зоны подтверждается характером ее глубинного строения. Зона ограничена разломами, ее мощность характеризуется минимальными значениями для суши
(35-40 км), по структуре она приближается к субокеаническому типу. Сокращение общей мощности земной коры происходит главным образом за счет утонения гранитометаморфического слоя (рис. 4).Современные структуры зоны развития Центрально-Баренцевского авлакогена представляют собой валообразные инверсионные поднятия, разделенные узкими линейными прогибами. Примерами таких структур являются прогибы Нордкап, Хамерфест, седловины Лудловская, Штокмановская и др. Грабенообразные структуры, возможно, являются соленосными, общая мощность осадочного чехла превышает
10-12 км.Зона палеозойского рифта имеет продолжение и на восток, в пределы Карского и Западно-Сибирского бассейнов, где выделены аналогичные структуры по палеозойскому комплексу (Шаблинская Н.В.,
1984; Ступаков В.П., Гушкович С.Н., 1986; Н.Я. Кунин, Л.А. Самойлюк, 1985). Эта зона является зоной развития рифтов триасового возраста в средней и северной частях Западной Сибири. Однако зона рифтогенеза, выделяемая в плане по наличию магнитных максимумов, имеет более древнее заложение, поэтому можно допустить, что в ее пределах еще в рифее заложилась система грабенов, которые в раннем или среднем палеозое могли регенерировать или "подновляться" подобно тому, как это происходило на древних платформах (Милановский Е.Е., 1987). В.С. Сурков в Западно-Сибирском бассейне эту зону определяет как унаследованно-наложенную впадину (Сурков В.С., Жеро О.Г.,1981) (рис. 5).Платформенные массивы
– относительно стабильный тектонический элемент бассейна. Рифтогенные зоны должны рассекать жесткие платформенные массивы, которые на протяжении всей истории развития бассейна оставались относительно стабильными. На юге Баренцевоморского бассейна к таким зонам следует отнести южную часть Южно-Баренцевской впадины, Кольскую моноклиналь, моноклиналь Финмарк и прилегающую часть Печорской плиты. На севере к таким относительно стабильным участкам относятся север Северо-Баренцевской впадины и прилегающая часть Свальбардской плиты.Оперяющие палеозойский авлакоген грабенообразные структуры были тесно связаны с центральной зоной рифта. Однако время их проявления в различных тектонических областях Баренцевоморского шельфа неодинаково. Выделяются узкие структуры байкальского, каледонского, герцинского и киммерийского времени заложения, имеющие разнонаправленную ориентировку и отличающиеся историей развития (прогибы Тиддлибанкен, Св. Ольги, Соркап). Зоны континентального рифтогенеза проявлялись в зависимости от определяющих тектонических процессов сопредельных территорий.
Тектонические узлы
– зоны пересечения континентальных рифтовых систем различного времени заложения. Протяженные зоны континентального рифтогенеза древнего заложения часто пересекаются трансформными разломами или горно-складчатыми сооружениями, в основании которых также формировались глубокие прогибы, выполненные мощными осадочными толщами, но уже резко дислоцированными. Такие тектонические узлы выделяются повсеместно, когда на структуры древнего заложения накладываются вновь формирующиеся зоны континентального рифтогенеза другой тектонической природы или регионально выдержанные зоны пересекаются глубинными трансформными разломами. Примером пересечения разновозрастных зон рифтогенной природы является взаимодействие Пайхойского и Тиманского поднятий с Уральской складчатой системой.Центрально-Баренцевский авлакоген также мог пересекаться более молодыми рифтовыми системами. Взаимоотношение Центрально-Баренцевско– Западно-Сибирской зоны авлакогенов и Новоземельской рифтовой системы может быть объяснено наложением герцинского рифтогенеза на более древнюю зону развития авлакогена. Подтверждением этой гипотезы может служить неоднородность геологического строения о-ва Новая Земля. Здесь выделяются южный, центральный и северный блоки. Южный блок занимает территорию до п-ова Гусиная Земля. Северный блок приходится на крайнюю северную часть о-ва Новая Земля от залива Русская Гавань. Оба блока граничат с центральной частью о-ва Новая Земля по системе глубоких субширотных разломов. В северном и южном блоках обнажены отложения рифейского–раннедевонского возраста. Центральный блок о-ва Новая Земля сложен высокоуглеродистыми толщами палеозоя, включая средний–верхний девон, карбон, нижнюю пермь.
Центральная часть о-ва Новая Земля по историко-генетическим признакам резко отлична от южного и северного блоков. По всей видимости, она представляла собой ветвь герцинской рифтогенной зоны, претерпевшей складчатость лишь в течение киммерийского цикла тектогенеза. Осадконакопление в центральной части о-ва Новая Земля происходило в глубоководных условиях на протяжении всего палеозоя. Южный и северный блоки о-ва Новая Земля имеют иную природу. Это две рифтогенные зоны байкальского времени заложения, периодически омолаживающиеся в течение палеозойских циклов тектогенеза.
Аналогии тектонического строения бассейнов арктических окраин, Тимано-Печорского и его акваториального продолжения
– Баренцевоморского, Западно-Сибирского и Карского бассейнов указывают на близость их истории развития и позволяют предполагать аналогию в распределении основных УВ-ресурсов.Сходство тектонического строения проявляется в том, что в домезозойской структуре Баренцевоморского бассейна выделяются два главных тектонических элемента,
определяющих распределение нефтяных и газовых скоплений зона Центрально-Баренцевского авлакогена и относительно стабильные платформенные блоки. Их аналогами в домезозойской структуре Западно-Сибирского бассейна являются Центрально-Западно-Сибирское поднятие, в котором сконцентрированы основные месторождения нефти, и Западно-Сибирский авлакоген, включающий в себя все крупные месторождения газа.Мезозойский этап развития характеризуется проявлением триасового рифтогенеза. Наиболее интенсивное прогибание со значительными мощностями осадков в мезо-кайнозойское время сохраняется над крупным палеозойским авлакогеном.
ВЫВОДЫ
В западной части Арктического шельфа по времени формирования основной мощности осадочного чехла и тектонической активизации бассейна выделяется два типа окраинно-платформенных бассейнов. Первый тип бассейнов завершил свое развитие в палеозое. Второй тип бассейнов, наложенный, возник в результате нового тектонического цикла развития бассейна в мезозое. Сформировался новый тип геоструктуры, который по основным параметрам отвечает понятию молодой платформы
– результату дальнейшего развития древней платформы.В молодой геотектонической структуре выделяются два плитных яруса
– древний и молодой. Оба яруса перспективны, и для каждого из них существует свой набор типов природных резервуаров и характерных зон нефтегазонакопления. С таких позиций может быть дана новая оценка нефтегазоносного потенциала палеозойских комплексов этих территорий.Баренцевоморская плита может рассматриваться как авлакогенная структура, развившаяся на планетарном рифте палеозойского заложения.
Развитие авлакогена в инверсионной стадии завершилось образованием в современной структуре крупных валообразных поднятий
– основных зон концентрации ресурсов УВ, преимущественно газообразных. Планетарный рифт, на котором сформировался Центрально-Баренцевский авлакоген, очевидно, имеет продолжение в Карском шельфе и Западной Сибири.Зоны преимущественного нефтенакопления тяготеют к авлакогенам, завершившим свое развитие в палеозое, или к внешним бортовым частям активизированных на мезо-кайнозойском этапе авлакогенов и локализуются на сопряженных с ними жестких платформенных блоках.
ЛИТЕРАТУРА
Within the western part of Arctic shelf two types of marginal-platform basins are distinguished. The first type includes Timano-Pechora and Swalbard basins, and the second one includes Barents Sea basin which is under direct effect of oceanic margin being formed.
Basins of the first type were actively developed at the stage of ancient platform where three stages are successively distinguisged: rifting, syneclise and inverse. As a result, the basin has two-staged structure, where the lower stage of plate cover corresponds to the stage of ancient platform, and the upper stage of plate cover, supeimposed, - to the paraplatform stage.
Development of aulacogen in inverse stage resulted in formation of large swell-like uplifts in recent structure – main zones of hydrocarbon resources concentration, predominantly gaseous.
РИС. 1. СВОДНАЯ СТРАТИГРАФИЧЕСКАЯ КОЛОНКА И СТАДИИ ТЕКТОНИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ ТИМАНО-ПЕЧОРСКОГО БАССЕЙНА
1 –
аргиллиты; 2 – алевролиты; 3 – песчаники; 4 – известняки; 5 – трапповые формации: 6 – доломиты; 7 – ангидриты; 8 – региональные несогласияРИС. 2. СВОДНАЯ СТРАТИГРАФИЧЕСКАЯ КОЛОНКА И СТАДИИ ТЕКТОНИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ БАРЕНЦЕВОМОРСКОГО БАССЕЙНА
Усл. обозначения см. на рис.
1РИС. 3. РАЗВИТИЕ ЗОН РИФЕЙ-ПАЛЕОЗОЙСКОГО КОНТИНЕНТАЛЬНОГО РИФТОГЕНЕЗА БАРЕНЦЕВОМОРСКОГО ШЕЛЬФА
1 –
зоны рифтогенеза; 2 – тектонические блоки, относительно устойчивые в палеозое; 3 – глубинные разломы; 4 – линейные структуры в пределах зоны развития авлакогена. Остальные усл. обозначения см. на рис. 1РИС. 4. СХЕМАТИЧЕСКИЙ ПРИНЦИПИАЛЬНЫЙ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗРЕЗ ЗЕМНОЙ КОРЫ (ПО ДАННЫМ МАГЭ. СМНГ)
1 –
верхняя мантия; 2 – базальтовый слой; 3 – гранитный слой; 4 – эффузивы основного состава; 5 – параплатформенный осадочный комплекс; б – осадочный комплекс древней платформы; 7 – глубинные разломы; 8 – границы основных отражающих горизонтов; 9 – граница МохоровичичаРИС.5. ТЕКТОНИЧЕСКАЯ СХЕМА БАРЕНЦЕВО-КАРСКОГО ШЕЛЬФА И СОПРЕДЕЛЬНЫХ ТЕРРИТОРИЙ
1 –
рифейские грабен-рифты Восточно-Европейской платформы; 2 – рифей-раннепалеозойские авлакогены Печорской и Свальбардской плит; 3 – зона проявления раннепалеозойского рифтогенеза с унаследованным развитием авлакогена; 4 – инверсионные структуры в пределах авлакогенов; 5 – отдельные грабен-рифты, оперяющие палеозойский авлакоген и активизированные в раннем мезозое; 6 – складчатые области: а – байкальские, б – каледонские, в – герцинские; 7 – жесткие блоки платформ; 8 – разломы; 9 – граница континентальной окраины: а – внешняя, б – внутренняя