Седиментогенез и модели резервуаров бассейнов Баренцево-Карского региона

В средней юре в восточной части Баренцева моря начинается новая трансгрессивная фаза при умеренном темпе осадконакопления

ИГНАТЕНКО Е. А., ЛЕОНЧИК М. И., СЕНИН Б. В.
ОАО «Союзморгео», Россия

На основании комплексного анализа сейсмических материалов, результатов глубокого морского бурения и других данных составлены формационно-палеогеографических схемы, литофациальные разрезы, схемы корреляции скважин, позволившие осветить особенности седиментационной истории региона и разработать модели резервуаров для некоторых перспективных участков акваторий.

В Баренцевском регионе, начиная с ордовика, но особенно в силуре и начале раннего девона происходило расширение и дифференциация бассейнов по условиям осадконакопления, вплоть до глубоководных, со скоростями седиментации до 30-50 мм/1000 л. [1]. В среднем ордовике и позднем силуре имели место крупные регрессии, формирование внутриплатформенных поднятий, денудация.

В среднем девоне отмечается более спокойный тектонический режим и начинает формироваться карбонатная платформа. Условия осадконакопления были мелководно-морскими и лагунными, скорость осадконакопления – низкой. Появляются рифы, включая барьерные, отмечается галокинез. Областями сноса служили Балтийский щит, Тиман, а на севере – архипелаги Свальбард и Земля Франца-Иосифа.

На рубеже среднего и позднего девона происходил рифтогенез, приведший к заложению Южно-Баренцевского (ЮББ) и Северо-Баренцевского (СББ) бассейнов. Одновременно накапливалась доманиковая формация.

В позднем девоне-карбоне отмечалась стабилизация, и накапливались преимущественно карбонаты, в том числе - органогенные. Рифогенные постройки установлены бурением на Печорской плите и вдоль ее северной окраины. По геофизическим данным предполагаются рифогенные тела (карбонатные банки) на Кольской и Мурманской моноклиналях, Коргинской и Куренцовской ступенях, Предновоземельском форланде (ПФ), восточном и северо-восточном склоне вала Адмиралтейства, в районе поднятий Федынского, Демидовского, Ферсмана. Можно предположить, что банки являются элементами франско-нижнепермского барьерного рифа. Вероятнее всего барьерные системы развивались на границе шельфовых (платформенных) и относительно глубоководных зон седиментации: две ветви рифовых построек маркируют границу перехода от внутреннего шельфа к внешнему. В раннем карбоне происходило умеренное (до 20 мм за 1000 лет) опускание всего региона.

Условия осадконакопления были мелководно-морские. В течение всего карбона и ранней перми сохраняется платформенный режим [2].
Формации карбона и ранней перми Южно-Карского бассейна (ЮКБ), в отличие от баренцевских имеющие в основном терригенный состав, закартированы вдоль Пай-Хойско-Новоземельской складчатой системы и, вероятно, погружаются на востоке в ЮКБ.

Поздняя пермь – ранний триас характеризуются тектонической активизацией, которая проявилась в формировании орогенного пояса и разломной тектонике; рифтогенезе и образовании бассейнов с условиями «лавинной» седиментации; базальтовых излияниях и внедрении кислых интрузий; в наличии терригенно-эффузивных толщ. Максимальные скорости осадконакопления (до 150 мм/1000 лет) в Восточно-Баренцевском троге были в начале триаса [3, 4]. В поздней перми на его бортах формировались клиноформы. В ЮКБ происходило некомпенсированное осадконакоплением прогибание, которое чередовалось с перерывами, о чем свидетельствуют угловые несогласия, наблюдаемые на разрезах.

К концу раннего триаса палеогеографическая обстановка начала изменяться. Отмечается постепенное замедление темпов прогибания. Седиментация была терригенной. Средний триас - это время начала структурных перестроек. Единый Баренцевоморский бассейн начал разделяться на восточный и западный. Основная часть ЮББ и СББ представляла собой область перехода от шельфа к глубоководному ложу.

Восток и юг Баренцева моря характеризуются в эту эпоху высокоскоростной седиментацией (до 100 мм за 1000 лет) [3], обусловленной дифференцированным погружением и активным размывом окружающей территории. Седиментация происходила в условиях быстро чередующихся обстановок глубоких шельфовых ложбин, прибрежного мелководья и низкой, периодически затопляемой суши. Большое развитие получили наземные и подводные приустьевые комплексы, формирующие мощные дельтовые и авандельтовые долины, а в них – линзовидные песчаные тела. Эти тела представлены косослоистыми и клиноформными сейсмофациями в центральной части Восточно-Баренцевского трога. На западе ПФ (прогиб Седова), отмечается своеобразный тип бескорневых, возможно, диапировых и криптодиапировых структур, связанных с течением пластичных глин перми и триаса. В Печорском бассейне накапливались песчано-глинистые прибрежно-лагунные отложения.

В позднем триасе в Баренцевом море частично сохраняются условия, унаследованные с предыдущего этапа при некотором замедлении темпов осадконакопления до 40-50 мм за 1000 лет в большинстве бассейнов. Преобладали континентальные, реже – прибрежно-морские условия с формированием песчано-глинистых угленосных толщ. Таким образом, триас завершился регрессией моря. В связи с этим, для верхнетриасовых отложений характерны крупные песчаные тела конусов выноса и палеодельт, установленные на Кольской и Мурманской моноклиналях, Куренцовской ступени, на юге ПФ. Широко развитая позднетриасовая речная сеть запечатлена на временных разрезах в сейсмофациях палеодолин, палеорусел береговых валов, баров.

Такая ситуация могла привести к образованию в центральной части ЮББ мощной толщи терригенных глинистых отложений, обогащенных органическим веществом, способным генерировать большие объемы УВ. В ЮКБ в конце триаса происходит трансгрессия, ее максимальное проявление относится к тампейскому времени, когда осадконакопление компенсировало прогибание. Судя по современным мощностям комплекса (3,5 – 4,5 км), депоцентр прогибания соответствовал Пухучанской впадине. В триасе и юре Южно-Карский и Северо-Карский бассейны были разделены Северо-Сибирским порогом, выполнявшим роль межбассейнового барьера. Максимальный рост порога связан именно с этим временем.

В ранней юре шельфовое море существовало преимущественно в пределах СББ, частично – в ЮББ. Условия осадконакопления были континентальными и морскими (прибрежными, лагунными). Центрально-Баренцевским поднятиям соответствовала низменная равнина. Источниками сноса были также Балтийский щит, Шпицберген (восток), Пайхой-Новоземельская область. Это время максимального выравнивания окружающей суши и прекращения погружения Баренцевоморского бассейна.

В средней юре в восточной части Баренцева моря начинается новая (юрско-неокомская) трансгрессивная фаза при умеренном (до 35 мм за 1000 лет) темпе осадконакопления. Осадочный материал становится более глинистым и транспортируется с востока, юга и запада. В ЮББ большая часть осадков поступала с юга и востока. Накапливались также прибрежные и песчано-глинистые лагунные отложения. Палеорусла образовывали дельтовые и авандельтовые комплексы мощностью до 1000 м.

В поздней юре продолжается трансгрессия, опускание происходит повсеместно. Территории, занятые сушей, значительно сократились. Устанавливается преимущественно морское осадконакопление.

В юре и неокоме происходило возрождение орогенов, образование цепи сводовых поднятий, которые разграничивали бассейны седиментации. Снос материала происходит с пограничных орогенов и межбассейновых барьеров. В Карском море юрская трансгрессия объединяет в единый бассейн существовавшие в триасе бассейны, а также весь п-ов Ямал и северную часть Гыданского п-ова в единый юрский ареал прогибания и седиментации. Скорости осадконакопления изменялись от 20 до 25 м/млн. лет. В общем, отложения юрского комплекса формировались в ранней-средней юре в мелководных условиях, в поздней юре – относительно глубоководные (переуглубленный шельф), которые сохранялись и на следующем, неокомском этапе. Начиная с волжского века в бассейне отмечалась кратковременная недокомпенсация. Последнее обстоятельство способствовало формированию баженитов – черных битуминозных глин, а также клиноформ. Условия осадконакопления к концу неокома были мелководными и шельфовыми.

Постнеокомский этап знаменуется новой активизацией тектонических процессов. Условия осадконакопления в апте изменяются от мелководных на западе Южно-Карского шельфа к относительно глубоководным в его восточной части. Север ЮКБ и ССП представляли собой дельтовую равнину. Поздний мел характеризуется преимущественно шельфовыми, мелководными, мелководно-шельфовыми и континентальными обстановками. Отмечаются дельтовые фации, отдельные регрессии и крупная трансгрессия в кузнецовское время (турон-коньяк). В Баренцевом море регрессивная фаза позднего мела завершилась глубокой эрозией нижележащих отложений и отсутствием осадконакопления на значительной части региона.

Кайнозой в Арктике является эрой океанообразования и дифференцированных движений в приокеанической зоне. Палеоцен-эоцен в Баренцево-Карском регионе характеризуется, в целом, воздыманием и эрозией. Осадконакопление отмечалось только в ЮКБ, а в палеогене, олигоцене и миоцене – на юге ЮББ. Остальная часть региона была областью транзита. В плиоцене произошла морская трансгрессия и синхронное с ней возрождение Пайхой-Новоземельского, Уральского и Тиманского орогенов.

Анализ седиментационной истории региона позволил разработать модели резервуаров углеводородов для четырех перспективных областей.

Модели резервуаров и миграции УВ на Кольской моноклинали. Мезозойские ловушки Кольской моноклинали относятся преимущественно к литологическому типу. Их особенности состоят в следующем: флюидоупором служат глины верхнего триаса; генерирующие толщи представлены пермо-триасовыми образованиями ЮББ, нефтематеринские – домаником верхнего девона, а газогенерирующие – глинистыми формациями перми. Открытие новых залежей можно связывать с неокомскими клиноформами и песчаниковыми линзами юры при наличии надежных экранов; с пермскими поровыми коллекторами; с нижнепермскими, каменноугольными и девонскими карбонатными фациями, прослеженными на Кольской моноклинали. В пределах моноклинали расположено Мурманское газовое месторождение, связанное с поровыми коллекторами нижнего-среднего триаса. Фактором риска является выход отложений на морское дно в южной части моноклинали.

Модели резервуаров и миграции УВ Лудловской седловины, Центрально-Баренцевской ступени и вала Адмиралтейства. Палеозойской части разреза присущи единые для всего Печоро-Баренцевского региона особенности: карбонатный и терригенно-карбонатный состав отложений; наличие рифогенной формации в перми, карбоне и девоне; наличие доманиковых формаций девона, генерирующих жидкие углеводороды; хорошая изоляция аккумулирующих толщ.

Мезозойская часть разреза характеризуется терригенным составом. Пермско-триасовые отложения вала Адмиралтейства сложены терригенным материалом, поступавшим с Новой Земли; в смежном с валом Адмиралтейства прогибе Седова пермско-триасовые глинистые толщи могли генерировать жидкие углеводороды, вследствие чего ловушки восточного склона вала могут содержать нефть; с запада, из ЮББ, поступали преимущественно газообразные углеводороды; ловушки западной окраины Восточно-Баренцевского трога могут быть заполнены газом и газоконденсатом, генерированным пермско-триасовыми нефтематеринскими толщами ЮББ и СББ; распространенные в ЮББ магматические силы могли способствовать усилению генерации газа, разломная тектоника – экранированию залежей, о чем свидетельствуют данные по Штокманско-Лунинскому порогу; пермские кластические, нижнепермско-каменноугольные и девонские карбонатные и кластические коллекторы рассматриваются в качестве перспективных на нефть и газ. Верхнеюрский региональный экран может быть фрагментарно размыт, что является фактором риска.

Модели резервуаров и миграции УВ в пределах Печорской плиты и Куренцовской ступени составлены для девонско-мезозойского комплекса западной части Варандей-Адзьвинской структурной зоны, Поморско-Колвинского вала и Куренцовской ступени. Разрез палеозоя сложен карбонатными, карбонатно-терригенными и терригенными породами; терригенный разрез характерен для средней части девона, карбонатный – для нижней перми-карбона. Широко распространены рифы и биогермы; условия осадконакопления были мелководными, прибрежно-морскими, лагунными; основные генерирующие толщи представлены верхнедевонскими доманиковыми породами для ловушек верхнего палеозоя и вышележащих комплексов, а также глинистыми карбонатами силура – нижнего девона – для коллекторов нижнего - среднего девона. Обе формации служили источниками жидких углеводородов; генерация УВ проходила во всех депрессиях с последующей миграцией вверх по восстанию пластов; разломная тектоника служила одним из факторов, регулирующих миграцию. Не исключено, что нефтегазоносность силура-девона Хорейверской впадины и части Варандей-Адзьвинской зоны может быть связана с Восточно-Печорским очагом нефтеобразования [1]. В таком случае морские залежи нефти могут быть богаче сухопутных.

Разрез верхней перми-мезозоя сложен терригенными отложениями; осадконакопление было преимущественно континентальное и субконтинентальное. Для данных отложений характерны конусы выноса и палеодельты. Вследствие этого отмечаются фациальные замещения, линзы, лопасти; газогенерирующей толщей могут служить глинистые породы перми-триаса с органическим веществом гумусового типа; в пределах Печорской плиты аккумуляционный потенциал мезозоя (триаса) можно связывать с литологическими ловушками.

Литература
Сенин Б. В. Особенности осадконакопления и распределения нефтеносных зон в Тимано-Печорской провинции.// Разведка и охрана недр, 1999, № 7-8, с. 15-20/
Супруненко О. И., Кораго Е. А., Вискунова К. Г. ВКН: Геология и полезные ископаемые России. Арктические и Дальневосточные моря, 5, кн. 1. Ред. Грамберг И. С. И др. С.-Пб.: изд. ВСЕ ГЕ И, 2004. С. 161-190.
Ignatenko E. A. Structural-tectonic zonation and evolution history of the West Arctic metaplatform, Russian Barents Sea // Petroleum Exploration and Exploration in Norway edited by S. Hanslien NPF Special Publication 4, Elsevier, Amsterdam, 1995, PP. 305-320/
Senin B. V., Levitan M. A. Correlation of geological events in sedimentary basins of the Barents Sea: 5th Zonenshain Konference on Plate Tectonics. – Moscow. Nov. 22-25. 1995. p. 118-119.

Нефть и газ арктического шельфа-2008: материалы конференции