История формирования и нефтегазоносность Баренцевоморского региона

История формирования Баренцевоморского региона сложна и в ней насчитывается не менее пяти кардинальных перестроек тектонического устройства региона

МАРГУЛИС Л.С., МАРГУЛИС Е.А. ВНИГРИ. Россия

Фанерозойская история формирования Баренцевоморского региона сложна и в ней насчитывается не менее пяти кардинальных перестроек тектонического устройства региона. На современном уровне знаний могут быть выделены: нижнепалеозойский (досредне-позднедевонский), среднепалеозойский (средне-верхнедевонский-нижнепермский), палеозой-раннемезозойский (нижнепермский-триасовый), мезозойский (юрско-меловой) и кайнозойский структурные ярусы и соответствующие им этапы истории Баренцевоморского региона.

Наиболее слабо изучена нижнепалеозойская (досреднедевонская) история развития региона и о ней существуют многочисленные противоречивые представления /1.4.6/.

Однако, очевидно, что силуру-раннему девону Баренцевоморский регион являлся частью обширной пассивной окраины Евроамериканского континента, на которой формировался терригенно-карбонатный плитный комплекс, мощность последнего увеличивается к перикратонному погружению на восток и северо-восток до 1-2 км.

В силуре-среднем девоне произошла аккреция, складчатость и орогенез скандинавской активной окраины. Зона сочленения байкальского и каледонского геоблоков прослеживается под осадочным чехлом от п-ва Варангер к северной оконечности Новой Земли. К среднему — началу позднего девона Баренцевоморский регион уже представляет собой часть новообразованного материала. Дальнейшее его развитие до триасового времени определяется эволюцией Уральского океана и возникновением одноименного орогена.

Начало среднепадеозойского (средне-позднедевонско-нижнепермского) этапа знаменуется расколом консолидированной коры и возникновением субокеанического рифта. Рифт представлял собой клинораздвиг и существовал в виде ответвления от Уральского палеоокеана, протянувшись из Карского моря через Новую Землю в Южно-Баренцевскую впадину. Южной его границей в течение всего среднепалеозойского этапа служила Южно-Баренцевская зона разломов: северная предположительно проводится по шовной зоне между байкальским и каледонским блоками.

Интенсивная стадия растяжения рифта, как и других аналогичных структур восточного обрамления Евроамерики приходится на франский ярус. На этой стадии рифт представлял собой океаническую депрессию, характеризующуюся повышенной сейсмичностью, глубиной моря, близкой к уровню карбонатной компенсации и основным подводным вулканизмом. Осевая часть Мурманского рифта протягивается в субширотном направлении через залив Медвежий (Северный о-в Новой Земли) /3/. Здесь на мелководных известняках нижнего девона залегают среднедевонские черные углеродистые сланцы (около 200 м) с нектонной фауной, прослоями базальтов и многочисленными оползневыми призмами шельфовых карбонатов. Выше располагается толща глинисто-кремнистых сланцев, чередующихся с пластами подводных эффузивов основного и ультраосновного состава, и пелагическими известняками (средний девон-фран).

Верхняя часть разреза – офтаниты, послойно обогащенные фосфоритовыми конкрециями: присутствуют карбонатные и песчаные турбидиты. Мощность разреза - 0,9 км.

В каменноугольное-нижнепермское время в пределах прогиба в условиях «седиментационного голода» накапливались глубоководные тонкозернистые отложения - силициты, кремнистые и битуминозные аргиллиты, завершающие рифтогенную стадию развития Мурманского рифта.

Тектоно-седиментационная зональность позднепалеозойско-раннемезозойского этапа также в значительной степени обусловлена положением Мурманской глубоководной депрессии, которая с кунгурского яруса проградационно заполняется обломочным материалом, поступающим с растущего Уральского орогена /5/. Заполнение Мурманской депрессии начинается с формирования у подножья южного континентального склона шельфа терригенных и обвально-оползневых отложений, описанных В.И.Устрицким и Повышевой в разрезах Новой Земли в качестве кармакульской серии мощностью свыше 2500 м.

Подобные горизонты олистолитов возникают на континентальных склонах современных пассивных окраин океанов в периоды сейсмической активности при крутизне склона, превышающей 1,5-2°. Верхняя часть пермского разреза в пределах продвигающегося фронта клиноформ сложена шельфовыми ритмичнослоистыми терригенными отложениями, содержит редкие остатки двустворчатых моллюсков и колониальных кораллов и описана на Новой Земле в качестве бритвинской серии мощностью около 2 км. Общая мощность пермского разреза в акватории достигает 5 км.

Уральским обломочным материалом в перми была компенсирована только южная часть Мурманской глубоководной депрессии, охватывающая современные Куренцовскую структурную зону и юг Южно-Баренцевской впадины.

На севере глубоководной депрессии сохранялись условия «седиментационного голода» и пермский разрез здесь представлен глубоководной алевролито-аргиллитовой толщей мощностью 2-З км, немой, интенсивно пиритизированной, тонкогоризонтально-слоистой. Эта толща изучена скважинами Адмиралтейская-1 и Крестовая-1 на Адмиралтейском валу. Шельфовые фации появляются только в татарское время: на них согласно залегают триасовые отложения. В триасовое время завершается существование Мурманской рифтогенной депрессии. Последняя в течение триасового периода служит депоцентром осадконакопления и «ловушкой» лавинного твердого стока, прогибавшейся под весом накапливающихся осадков. Осадконакопление происходило в тектонически нестабильной обстановке, в условиях периодической перекомпенсации. Здесь же была арена триасового вулканизма.

На завершающей триасовой стадии позднепалеозойско-раннемезозойского этапа Баренцевоморский регион развивается под влиянием важнейших геологических явлений: развитием окраины Палеопацифики и становлением Полярного Урала. Он становится частью крупного седиментационного бассейна, который занимал восточную Гренландию, Баренцево море, южную часть Карского моря и Тимано-Печорский регион. Бассейн характеризовался значительными объемами поступавшего терригенного материала, широким спектром условий осадконакопления - от предгорных до глубоководных морских, дифференцированными условиями прогибания (30-200 м/млн. лет).

Посттриасовыми тектоническими движениями единство бассейна было нарушено, а его западная (гренландская) часть практически полностью эродирована. Глубоководная область триасового бассейна с некомпенсированным осадконакоплением располагалась в пределах платформы Свальбард и раскрывалась в направлении Палеопацифики. Мощность триасовых отложений глубоководной части бассейна минимальна - 0.2-1.0 км. Характерными чертами этих отложений является тонкообломочное строение нижне-среднетриасовой части разреза, богатых фауной аммонитов, брахиопод и двустворок и широкое распространение битуминозных аргиллитов преимущественно среднетриасового возраста, содержащих фосфоритовые конкреции и обильный планктон.

В направлении к центральным частям глубоководной области объем этих аргиллитов в разрезе и их возрастной диапазон увеличивается. Восточная (внешняя) граница глубоководной области выражена бровкой континентального палеошельфа и клиноформами у подножия палеосклона. фиксирующими транспортировку обломочного материала с востока и юго-востока. Область палеошельфа охватывает на Баренцевом море северную и юго-западную часть современного Восточно-Баренцевского прогиба и восток Западно-Барениевского прогиба. В разрезе триасовых отложений шельфовой области мощностью до 3,5-4 км преобладают сероцветные песчано- алевритовые породы с разнообразной морской фауной с клиньями горизонтов тонкообломочных битуминозных пород, характерных для соседней глубоководной области. Южная часть Баренцевоморского региона в триасовое время являлась областью лагунно-континентагьного и континентального осадконакопления; область континентальных молассоидных отложений «прижимается» к Уралу.

Наибольшие мощности триасовых отложений (до 5-6 км) здесь связаны с депоцентром, унаследовавшим положение Мурманской субокеанической впадины. Вероятно, в позднем триасе намечается положение будущего Баренцевского мегапрогиба. Оно фиксируется широкой полосой (около 250 км) интенсивного проявления траппового магматизма. Первые проявления магматической деятельности обнаруживаются в пограничных пермско-раннетриасовых слоях в зоне интенсивного компенсационного прогибания. Эта же зона была ареной триасового вулканизма.

На мезозойском (юрско-меловом) этапе Баренцевский регион испытал кардинальную тектоническую перестройку. На рубеже триаса и юры происходит становление новоземельских киммерид и Баренцевского мегапрогиба, ортогонально наложившихся на более древние структуры. Складчатый Новоземельский ороген и смежный с ним мегапрогиб - элементы крупнейшей геодинамической системы, образование которых сопровождаюсь внедрением глубинного вещества планеты и, возможно, существенной переработкой земной коры в пределах мегапрогиба.

Образование этих структур сопровождалось магматизмом: в складчатой области — гранитоидами, в мегапрогибе - силлами диабазов.

Воздымающийся ороген смешал осадочные депоцентры к западу. Юрские меловые отложения образуют обширный плитный покров, перекрывающий различные горизонты более древних образований. Масштаб предьюрского несогласия сокращается к депоцентру бассейна за счет появления все более древних горизонтов юры. Юрские отложения, как правило, состоят из двух толщ: нижне-среднеюрской преимущественно песчаной мощностью 0.3-1.5 км и верхнеюрской существенно глинистой мощностью 0.02-150 км. Практически вся площадь Баренцевского мегапрогиба и Свальбардской платформы в юрское время была занята крупными дельтовыми системами, продвигавшимися от Уральского и Новоземельского орогенов с юго-востока и востока и от Шпицбергена с северо-запада в достаточно глубоководный бассейн /2/.

Наиболее глубоководные условия существовали на западе Южно-Баренцевской впадины, в районе скважин условия существовали на западе южно-баренцевской впадины в районе скважин Северо-Мурманские 1-2 и Арктическая-1 в киммеридж-волжское время. Волжское время — период наибольшего распространения относительно глубоководных битуминозных глин, практически повсеместно развитых в Баренцевском мегапрогибе. В восточной краевой части Баренцевского мегапрогиба верхневолжский глинистый горизонт с отчетливым несогласием трансгрессивно перекрывает более древние юрские толщи, а в Приновоземельской зоне дислокаций ложится на различные горизонты триаса.

Вероятно, позднеюрская трансгрессия абрадировала и палеозойские отложения Новой Земли, где встречены многочисленные глыбы с позднеюрской фауной. Судя по несогласиям между нижней и средней юрой, юрой и мелом в Приновоземелье Новоземельский ороген последовательно воздымался в течение всего юрско-мелового этапа, формируя восточный борт Баренцевского мегапрогиба.

Позднекиммерийская фаза тектонической активности вызвала воздымание почти всех крупных положительных структурных элементов, способствовавшее сохранению и углублению волжской глубоководной впадины, заполнившейся в неокоме мощным конусом выноса.

Юрско-меловые отложения Баренцева моря генетически и пространственно связаны с чехлами молодых плит Западной Сибири. Норвежского и Северного морей. Во всех этих регионах юрско-меловой плитный чехол начинается с разнообразных нижне-среднеюрских образований. Характерна для них также верхнеюрская глинистая толща, связанная с обширной трансгрессией. В верхней части юрских отложений выделяется формация черных битуминозных глин и горючих сланцев (баженовская свита Западной Сибири, киммеридж-волжские глины Баренцева моря, оксфорд-волжские горячие сланцы Северного моря). Неокомские толщи бокового наращивания и заполнения этих впадин занимают обширные пространства Баренцева. Карского морей и западной Сибири. Посленеокомские меловые толщи уже полностью компенсируют прогибание.

Следует выделить две особенности региона: 1) ориентировки структурных элементов разновозрастных подразделений чехла различны; альпийский Восточно-Баренцевский мегапрогиб ортогонально наложен на структуры среднего палеозоя-раннего мезозоя: 2) девонско-меловая история делится на период формирования (Д2-С1) и заполнения (Ci-Ti) глубоководной впадины и период заложения и формирования Восточно-Баренцевского мегапрогиба (T2?-Kz). Осадочные чехлы этих периодов специфичны, обладают существенной автономностью генерации и аккумуляции УВ и отвечают понятию углеводородных (нафтидных) систем (УВС).

В чехле Баренцевоморского региона можно выделить 3 УВС:

Раннепалеозойскую, девонско-раннетриасовую и среднетриасово-меловую. Раннепалеозоиская УВС в значительной степени разрушена последующим тектогенезом. Залежи углеводородов в ней могут быть обнаружены на периферии Южно-Баренцевской впадины. Девояско-рстпетриасовая УВС обладает мошной (до 1.5-2 км) верхнедевон-пермской нефтематеринской свитой, сформированной в Мурманском прогибе. По латерали она сменяется шельфовыми карбонатами с рифами, а в верхнепермском интервале - терригенными отложениями.

Венчается разрез молассоидами нижнего триаса. Депрессионные черносланцевые и доманикоидные отложения по данным моделирования в полной мере реализовали свой нефтегенерационный потенциал (градация МК 4-5). Киммерийская тектоническая перестройка, очевидно, вызвала значительную дисперсию аккумулированной нефти. Мало затронуты южный борт палеозойской депрессии (современная Куренцовская ступень), Кольская моноклиналь, свод Федынского. где можно ожидать нефтяные залежи. Из палеозойских карбонатов притоки нефти получены на поднятиях Лоппа, Норсел, в бассейне Хаммерфест и платформе Финнмарк.

Среднетриасово-меловая УВС обладает наиболее высоким углеводородным потенциалом, определяемым как собственными генерационными возможностями, так и флюидопереносом из более древних УВС. Главные нефтематеринские свиты: среднетриасовая и верхнеюрская. Среднетриасовая зрелая (градация МК1-2) битуминозно-глинистая свита развита на западе региона, ее тонкие клинья расчленяют на востоке более мелководные образования.

Поле развития среднетриасовой депрессионной толщи и прилегающие районы перспективны на обнаружение нефтяных месторождений. Они обладают крупными структурными ловушками и мощными пластами песчаных коллекторов верхнетриасово-юрского возраста (северо-западный борт Южно-Баренцевской впадины, Северо-Баренцевская впадина), пока в регионе обнаружена только одна залежь нефти в прогибе Хаммерфест, но нефти, связанные с триасовыми материнскими породами широко распространены на арктической окраине Палеопацифика. Верхнеюрская толща (150-350 м) сложена битуминозными глинами и распространена на значительной акватории. Она слабо изменена (градации ПК-MKi) и продуцирует, в основном, газ. К существенно газогенерирующим относятся также мощные (до 3 км) угленосные толщи верхнего триаса и нижней-средней юры. Основными коллекторами крупнейших нефтегазоконденсатных залежей региона являются верхнеюрские песчаники.

Изучение осадочных структур углеводородных систем, прежде всего распространение богатых нефтематеринских отложений в тектонических депрессиях и характер заполнения этих депрессий - один из основных способов решения проблемы Баренцевоморского региона - прогноз нефтесодержащих районов.

Литература

1. И.С.Грамберг Баренцевская шельфовая плита. //Труды. Т.-196 ВНИИокеангеология. Л.: Недра. 1988.- 263 с.

2. Маргулис Е.А. Строение, состав и условия образования юрского перспективно нефтегазоносного комплекса Баренцева моря. Тектоника и нефтегазоносность шельфа морей СССР. //Рига: ВНИИморгео. 1989.- С. 15-24.

3. Нехорошева Л.В., Патрунов Д.К. Разрез верхнесилурийских-девонских отложений залива Медвежий на северном острове Новой Земли. Геология и стратиграфия Новой Земли. // Л.: НИИГА, 1979.- С. 53-82.

4. Л.А.Дараган-Сущева, А.Д.Павленкин, В.А.Поселов и др. Строение допермских осадочных бассейнов Баренцево-Карской шельфовой мегаплиты. Освоение шельфа арктических морей России (RAO-97).- //Труды третьей междунар.конф. Ч.1.- СПб. 1998.-С.23-247.

5. Е.Б.Диденко, А.Н.Симонов, М.И.Леончик и др .Строение осадочного чехла северо-западной акваториальной части Тимано-Печорской провинции по данным сейсмофациального анализа. //Результаты морских геолого-геофизических работ на нефть и газ.- Рига: ВНИИморгео. 1990.- С.3-16.

6. Устрицкий В.И., Храмов А.Н. История формирования современной структуры Арктики. Тектонические процессы. //Доклады советских геологов на XXVIII сессии Междунар.геол.конгресса. 1989.- С.26-29.

Материалы международной конференции "Нефть и газ арктического шельфа - 2004"