Концепция опорных геофизических профилей на западно-арктическом шельфе

Концепция опорных геофизических профилей заключается в получении целостного представления о строении разреза земной коры крупной минерагенической провинции

МАТВЕЕВ Ю.И., ВЕРБА М.Л., РОСЛОВ Ю.В., ИВАНОВ Г.И.
ГНПП "Севморгео, Санкт-Петербург,. Россия

Суть концепции опорных геофизических профилей заключается в получении целостного представления о строении разреза земной коры крупной минерагенической провинции от самых верхних горизонтов осадочного чехла до поверхности верхней мантии.

Совместно с материалами геолого-геофизического картирования дневной поверхности региона данные по опорным профилям позволят построить объёмную модель провинции и обеспечить надёжную прогнозную оценку ресурсов полезных ископаемых на базе генетических представлений об условиях их образования. Геофизические работы на опорных профилях имеют государственный статус и осуществляются в рамках общефедеральной программы "Создание государственной сети опорных геолого-геофизических профилей, параметрических и сверхглубоких скважин". Все исследования осуществляются в соответствии с унифицированным набором методических требований, которые предусматривают сопоставимость материалов исследований в различных по истории геологического развития регионах, увязку итогов морских и сухопутных наблюдений и согласование геофизических данных с геологическими результатами сверхглубокого и опорно-параметрического бурения.

Проведенные в рамках этой программы работы обеспечили построение первого морского геотраверза 1-АР. который служит концевым звеном профиля 1-ЕВ и соединяется с геотраверзами Европроба и Мурманск - Кушка - Тайвань, а также первого пересечения Новой Земли по профилю 2-АР. который увязан с геотраверзом 1-АР на море и опорным профилем Ямал - Кушка на суше. В настоящее время проводятся работы на профиле 3-АР. пересекающему Беломорско-Баренцево-Карский шельф по линии от Соловецких островов до архипелага Северная Земля. Среди результатов, полученных в итоге проведенных работ, различаются три главных аспекта - методический, общегеологический и прогнозный.

Главной методической особенностью работ на опорных профилях является получение многометодной информации, которая обеспечивает существенно более высокую глубинность освещения разреза, заметное повышение разрешенности расчленения разреза как в верхней части, так, в особенности, в его нижней части и общее повышение надёжности геологической идентификации геофизических неоднородностей благодаря комплексному подходу к интерпретации всей совокупности новой и ранее полученной информации. Вместе с использованием современных технологий компьютерной обработки данных это обеспечивает принципиально новые возможности построения статической, ретроспективной (эволюционной) и прогнозно-минерагенической моделей изучаемых геологических структур. Основные методические результаты проведенных работ состоят в следующем:

(1) отработана технология морских работ МПВ с использованием самовсплывающих автономных донных сейсмических станций, применение которых дало возможность впервые на Баренцевом море отработать густую сеть наблюдений с расстоянием между пунктами приема 5 - 10 км. проследить годографы длиной до 280 км и надежно выделить в них волны различной природы.

(2) впервые на шельфе обеспечена 3-х компонентная регистрация сейсмических сигналов, позволившая повысить надежность выделения полезных волн и выполнить согласованные построений по волнам различной природы.

(3) проведены сейсмические работы MOB - МПВ в модификации 3D и на примере Штокманского месторождения показана возможность построения объемных моделей разреза осадочных пород на всю их мощность, а в перспективе - всего разреза земной коры.

(4) впервые по согласованной программе были реализованы сейсмические наблюдения MOB - МПВ в переходной зоне "суша - море'", позволившие увязать разрезы земной коры Балтийского шита и Баренцевской шельфовой плиты.

(5) осуществлено широкое комплексирование геофизических методов: различных модификаций сейсморазведки (MOB. МПВ. ШГСП. ГСЗ. геоакустическое профилирование), гидромагнитных и аэромагнитных наблюдений, набортных гравиметрических наблюдений, что позволило впервые построить согласованную модель глубинного строения Барениево-Северокарского мегапрогнба. Принципиально новой является программа итерационного построения сейсмоплотностных томографических разрезов.

Основные геологические итоги работ:

(1) получена детальная характеристика сейсмического разреза осадочного чехла на всю его мощность, прослежены в поле отраженных и обменных волн основные границы раздела в земной коре, включая границу М. прослежены основные структурно-вещественные комплексы (СВК), определены их мощности и скоростные параметры, изучены их пространственно-временные соотношения и показано отсутствие между разновозрастными СВК принципиальных несогласий, связанных с проявлением коллизионных, или других дифференцированных тектонических движений на протяжении всего фанерозоя.

(2) уточнено тектоническое районирование Баренцево-Северокарского мегапрогиба (БСКМ), откорректировано положение границ северного склона Балтийской антеклизы. зоны ее сочленения с Баренцевской плитой в районе западного фланга Кольско-Канинской моноклизы, приосевой зоны Центрально-Баренцевской антеклизы, северо-западного борта Северо-Баренцевской впадины и юго-восточного склона Свальбардско-Грумантской антеклизы. Впервые показано присутствие в разрезе южной части Баренцева моря мощной (до 3-3.5 км) недислоцированной толщи нижнепалеозойских отложений, представленных терригенно-карбонатными разностями и слагающих погребенный Западно-Кольский прогиб. Пересечен Демидовский авлакоген, который на основании комплекса признаков рассматривается как связующее звено в системе девонских рифтогенных структур Печорской синеклизы и Шпицбергена.

По характеру соотношения скоростей продольных и поперечных волн и данным плотностного моделирования в разрезе авлакогена выделены терригенные толщи девона, аналогичные продуктивному комплексу Колвинской зоны нефтегазонакопления Печорской синеклизы. Выявлен Малыгинский прогиб, осадочное выполнение которого датируется пермским возрастом, по возрасту, геотектоническому положению и вещественному составу слагающих его толщ, может быть сопоставлен или с Кармакульским синклинорием Новой Земли и с Коротаихннским прогибом Тимано-Печорской провинции.

(3) В разрезе Новоземельской гряды выделена серия относительно выдержанных субгоризонтальных границ, наличие которых позволяет говорить, что в автохтоне новоземельских надвигов отложения среднего палеозоя, содержащие многочисленные проявления нефти, залегают относительно слабо нарушено. Установлено, что в восточной части архипелага среднепалеозойские терригенно-карбонатные образования достигают мощности 6 – 8 км и слагают погребенный Пахтусовский прогиб.

(4) Установлено, что Южно-Карская синеклиза по типу земной коры является непосредственным продолжением структур западно-Сибирской нефтегазоносной провинции, отличаясь от нее несколько уменьшенной мощностью гранитно-метаморфического слоя и земной коры в целом.

У западного побережья Ямала выявлена серия крупных тектонических нарушений трансформного типа, по которым рифты Западной Сибири на севере Карского шельфа сочленяются с рифтогенными структурами Баренцево-Северокарского мегапрогиба.

Значение полученных материалов в прогнозном аспекте заключается в том, что они позволяют, во-первых, уточнить региональную оценку прогнозных ресурсов УВ путем прослеживания перспективных осадочные комплексы и оценки катагенетической зрелости керогена, захороненного в этих толщах, на базе сейсмических данных, и, во-вторых, выделить локальные зоны возможного нефтегазонакопления и оценить их способность служить ловушками миграционных флюидов. Сделан вывод, что продуктивными могут быть все фанерозойские осадочные образования.

Слабая деформированность рифейской толщи на северном склоне Балтийской антеклизы и присутствие мощной (до 3-3.5 км) недислоцированной толщи нижнепалеозойских отложений, представленных в погребенном Западно-Кольском прогибе терригенно-карбонатными разностями, позволили выделить в разрезе этой части Баренцева моря новый перспективный на нефть и газ комплекс осадочных пород.

Осадочный разрез Адмиралтейского поднятия, в строении которого согласно полученным данным можно ожидать присутствия полного набора верхнерифей-палеозойских осадочных комплексов, получает дополнительные аргументы в пользу сходства региональных черт нефтегазоносности этого мегавала с разрезом Печорской синеклизы. продуктивность которого характеризуется весьма широким стратиграфическим диапазоном, включающим не только палеозойские образования, но и верхи рифея. Прогиб Седова по тектонической позиции может быть сопоставлен с Денисовским прогибом Печорской синеклизы, только выполненный отложениями несколько более молодого возраста, поэтому его перспективы связываются со среднепалеозойским осадочным комплексом, а по соотношению "нефть - газ" он, вероятно, также близок к Денисовскому прогибу.

Высокую оценку в отношении нефтеносности получает Демидовский авлакоген. сложенный терригенными толщами девонского возраста и служащий связующим звеном в системе рифтогенных структур Печорской синеклнзы (Печоро-Колвинский авлакоген) и Шпицбергена (Девонский и Биллефьордский грабены).

Новоземельская гряда в свете новых данных переведена из категории бесперспективных земель в категорию ограниченно-перспективных. В пользу этого свидетельствуют условия залегания, которые за пределами узкой полосы надвигов представляются не столь сложными, как это считаюсь ранее, дифференцированный вещественный состав палеозойских отложений, оставляющий возможность прогнозировать благоприятное сочетание коллекторных зон с флюидоупорами и многочисленные прямые признаки нефтегазоносности, особенно в разрезе среднего палеозоя. Обнаружение крупного Пахтусовского прогиба, не испытавшего в мезозое значительного смятия, указывает на наличие нового объекта поисков УВ, преимущественно нефти, в палеозойских отложениях на востоке Новой Земли и северо-западном борту Южно-Карской синеклизы.

Сопоставление геофизических данных с результатами геохимических исследований осадочного разреза рифтогенных впадин Баренцево-Северокарского мегапрогиба позволило заключить, что основным источником миграционноспособных УВ выступает здесь кероген пермо-триасовых терригенных отложений. Показано, что глубинное строение Северо-Баренпевской впадины в целом аналогично структуре Южно-Баренцевской впадины, но отличается от нее более интенсивным магматизмом и более высоким уровнем катагенеза ОВ, вследствие чего перспективы нахождения в ее разрезе нефтяных залежей оцениваются выше, чем в Южно-Баренцевской впадине. Северные области шельфа с интенсивным конвективным тепломассопереносом представляются более перспективными в отношении нефтяных залежей, чем относительно "холодные" области южной половины БСКМ, где позднемезозойский магматизм не проявился или проявился очень слабо.

По данным моделирования плотностных параметров разреза и корреляционной связи плотности пород со стадией катагенеза органического вещества реконструирована геотермическая история осадочного бассейна, что является важной предпосылкой для выполнения бассейнового моделирования и количественного подсчета прогнозных ресурсов УВ на генетической основе.

Литература
1. Верба М.Л., Матвеев Ю.И., Ржевский Н.Н., Телегин А.Н., Сакулина Т. С. Опорные геофизические профили на арктическом шельфе. //Разведка и охрана недр. 1997, N3, с.31.
2. Верба М.Л., Матвеев Ю. И., Сакулина Т.С., Телегин А.Н., Евдокимова Н.К. Нефтегенерапионные комплексы в зоне сочленения Балтийского шита и Баренцевской шельфовой плиты по геофизическим данным. //Разведка и охрана недр 1999. №2. М.. Недра, с. 19-24.
3. Верба М.Л., Н.М.Иванова, В.А.Кацев, Ю.В.Рослов, Т.С.Сакулина, Л.Н.Телегин. Результаты сейсмических исследований по опорным профилям АР-1 и АР-2 в Баренцевом и Карском морях. /.Разведка и охрана недр. № 10. 2001. с. 3 - 7.
4. Исанина Э.В., М.Л. Верба, Н.М. Иванова, В.И. Казанский, Н.В. Шаров. Глубинное строение и сейсмологические границы Печенского района на Балтийском щите и смежной части шельфовой плиты Баренцева моря. // Геология рудных месторождений. 2000. том 42. №5, с. 491-502.
5. Сакулина ТС, Телегин А.Н., Тихонова И.М. Глубинные сейсмические исследования на опорном геофизическом профиле Заполярный-Хейса. //Физика Земли. 1999. N9. с.76-85.
6. Эринчек Ю.М., М.Л.Верба, Е.Д. Мильштейн. Концепция изучения глубинного строения литосферы России. //Региональная геология и металлогения. №12. 2000. СПб (ВСЕГЕИ). с.63 - 72.
7. Verba M.L. & T.S. Sakoulina. The reconstruction of the Early Paleozoic structure of the Barents Sea sedimentary basin inferred from geophysical surveys along Profile I-AR. //Polarforschung 69. v. II. 1999 (erschienen 2001). p. 85 - 94.

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