CC BY
3УДК: 550.834.05
ФАКТОРЫ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ СКОПЛЕНИЙ ГАЗОВЫХ ГИДРАТОВ В МОРЕ ЛАПТЕВЫХ
И Чазов А. О., Матвеева Т. В.
ФГБУ «ВНИИОкеангеология», Санкт-Петербург, Россия
E-mail: [email protected]
В море Лаптевых были выявлены геологические факторы, контролирующие формирование скоплений фильтрогенных газовых гидратов. В работе был проинтерпретирован 161 сейсмический разрез МОВ ОГТ 2D. На разрезах выявлены газо- и гидратообусловленные аномалии, произведена их классификация. На основе интерпретации данных сейсморазведки и информации из литературы были определены по меньшей мере три геологических фактора контроля гидратообразования.
Ключевые слова: море Лаптевых, газовые гидраты, сейсморазведка, МОВ ОГТ, BSR, VAMP's.
FACTORS OF GEOLOGICAL CONTROL OF GAS HYDRATE ACCUMULATIONS IN THE LAPTEV SEA
И Chazov A. O., Matveeva T. V.
FSBI "VNIIOkeangeologia", St. Petersburg, Russia
Geological factors controlling the formation of filterogenic gas hydrates have been revealed in the Laptev Sea. 161 seismic surveys of the CDP were studied. Gas- and hydrate-related anomalies were identified in the seismic data, and their classification was performed. Three geological factors controlling the gas hydrate formation have been identified using the results of seismic data interpretation and the literature data.
Key words: Laptev Sea, gas hydrates, seismic surveys, CDP, BSR, VAMP's.
Введение. Восточно-арктические моря и море Лаптевых, в частности, наиболее малоизуче-ны в отношении газовых гидратов. Море Лаптевых и примыкающая к нему часть Северного Ледовитого океана (СЛО) характеризуются крайне благоприятными условиями для образования газовых гидратов: низкие придонные температуры и большие глубины моря обеспечивают существование зоны стабильности газогидратов, а мощный осадочный чехол и активная тектоника обеспечивают генерацию углеводородных газов и их миграцию в зону стабильности. Первые геофизические свидетельства существования газогидратов в осадочном чехле изучаемой акватории были задокументированы в 2018 г. на маленьком участке лаптевоморского континентального склона [2].
В ходе работ по количественной оценке ресурсов газовых гидратов был впервые проанализирован значительный объем цифровых данных МОВ ОГТ, накопившийся за последние 20 лет
по акватории моря и специально с точки зрения газогидратов не изучавшийся. Таким образом, появилась возможность заполнить пробел в исследованиях и детально рассмотреть масштабы гидратообразования в регионе на основе данных сейсморазведки. В том числе изучить проблематику геологических факторов, влияющих на образование газовых гидратов в акватории.
Цель работы. Охарактеризовать геологические факторы, контролирующие газогидратообра-зование, в море Лаптевых и прилегающей части СЛО.
Материалы и методы. Целевым объектом при изучении скоплений газовых гидратов является гидратообусловленный сейсмический горизонт BSR (англ. Bottom Simulating Reflector) — наиболее широко используемый и достоверный признак газовых гидратов. BSR выявляется по таким характеристикам, как субпараллельность рельефу морского дна, пересечение им осадочной слоистости, обратная (относительно отражения от морского дна) полярность сигнала.
Из-за разного литологического состава гидратовмещающих отложений, разного количества свободного газа под BSR и локальных геотермических аномалий BSR может иметь разный облик. BSR можно разделить на основные типы: воздымающийся (загибается вверх, в сторону морского дна), прерывистый, сплошной, низкой интенсивности, высокой интенсивности. Принципы классификации этого рефлектора описаны в работах [5-7].
Скопления гидратов, образующиеся в условиях концентрированных потоков углево-дородсодержащих флюидов, формируются вблизи дна или на дне в очагах разгрузки углеводородов. Выявление таких скоплений по BSR невозможно, на сейсмических разрезах они маркируются такими вызванными разгрузкой газа признаками, как «газовая труба», «газовый факел», и воронкообразными структурами на морском дне — покмарками.
В работе использованы материалы МОВ ОГТ 2D, полученные ОАО «МАГЭ», ОАО «СЕВ-МОРГЕО», АО «РОСГЕО» в 2009-2019 гг. объемом, превы-
Рис. 1. Карта поддонных глубин BSR: А — положение BSR в море Лап- шающим 30 000 пог. км (рис. 1). тевых и СЛО; Б — зависимость поддонной глубины BSR от глубины моря, представленная в виде графика плотности точек
Результаты. В результате работ было определено, что сейсмические признаки газовых гидратов в глубоководной части моря Лаптевых и прилегающей акватории СЛО распространены широко. Всего в районе работ было выявлено 277 BSR, протяженность которых варьируется в пределах 0,35-190 км. На рис. 1А, Б видно, что поддонная глубина BSR уменьшается в районе срединно-океанического хребта (СОХ) Гаккеля. Последнее связано с высоким тепловым потоком в зоне активного спрединга. Таким образом, можно говорить, что в регионе имеет место структурно-тектонический контроль гидратообразования.
По данным сейсмостратиграфии [1], гидратовмещающие отложения имеют миоцен-плиоценовый, четвертичный возраст. В ряде случаев гидратовмещающие отложения у подошвы зоны стабильности газогидратов имеют более древний возраст (олигоцен — нижний миоцен). Отложения этого возраста сложены терригенным комплексом: коллекторы представлены алевритами и песками, а флюидоупоры — глинами.
Классификация BSR на типы позволила прийти к нескольким выводам о геологических факторах, влияющих на гидратообразование. На сейсмических разрезах была обнаружена интересная закономерность — BSR высокой интенсивности наблюдаются над высокоамплитудными отражениями. Такой эффект может быть объяснен тем, что на интенсивность BSR влияет газонасыщенность нижележащих отложений.
В статье [4] описано влияние литологического состава отложений и типа порового флюида на динамическую характеристику отраж^ного сигнала. На изученных сейсмических материалах наблюдается аналогичная волновая картина. Так, на крупномасштабном фрагменте разреза SL182D26 (рис. 2Б) выделяются отдельные литофации и пласты с разным типом порового
Рис. 2. Газо- и гидратообусловленные аномалии в море Лаптевых и прилегающей части СЛО: А — воздымающиеся BSR; Б — BSR высокой и низкой интенсивности; В — газовые факелы и покмарки над BSR; Г — положение
разрезов
флюида. Из рисунка видно, что отдельные высокоамплитудные отражения обратной относительно дна полярности ниже BSR, отвечают газонасыщенным песчаным пластам. Уменьшение амплитуд этих отражений с глубиной, скорее всего, вызвано сменой порового флюида со свободного газа на поровую воду. В пределах ЗСГГ прослежены высокоамплитудные оси синфаз-ности (рис. 2В), возможно, они маркируют песчаные пласты с гидратонасыщением более 50% (по диагностической схеме из работы [4]). Низкоамплитудные сейсмофации под BSR, вероятно, связаны с глинистыми отложениями.
BSR прерывистого типа приурочены к хребту Гаккеля и глубоководному шельфу в западной части моря Лаптевых. Над хребтом Гаккеля прерывистые BSR формируют узкие протяженные зоны, пересекающие хребет Гаккеля с запада на восток. BSR сплошного типа распространены повсеместно, их распределение по площади обширно и незакономерно. Аномалии прерывистого типа наблюдаются, когда BSR пересекают осадочную слоистость (то есть пересекают пласты с разными фильтрационно-емкостными свойствами) под значительным углом. В районе работ имеет место литологический контроль гидратообразования, влияющий как на распределение гидратосодержания в отложениях, так и на выраженность геофизических признаков гидратов.
Воздымающиеся BSR в плане распространены в двух узких зонах, вытянутых в направлении ССЗ-ЮЮВ — BSR загибаются вверх над гребнями СОХ Гаккеля (рис. 2А). Тот факт, что аномальное загибание BSR вверх в зоне СОХ Гаккеля наблюдается над краевыми гребнями рифта, а в рифтовой долине глубины BSR «нормальные», свидетельствует о том, что именно с неотектоническими разрывными нарушениями (флюидопроводниками) над гребнями СОХ связан высокий тепловой поток.
Кроме BSR, в море Лаптевых и примыкающих частях СЛО в пределах ЗСГГ были выявлены многочисленные покмарки и свидетельства разгрузки газа на дне — газовые факелы (см. рис. 2В). Покмарки распространены в основном в зоне продолжения хребта Гаккеля и на континентальном склоне. Газовые факелы сконцентрированы в узкой субмеридиональной области в пропагационной части СОХ Гаккеля. Вероятно, эти аномалии маркируют зону, в которой происходит активная разгрузка углеводородов, что может быть связано как с миграцией глубинного газа по флюидопроводящим зонам, так и с разложением газовых гидратов. Таким образом, можно говорить о флюидодинамике как об одном из факторов, контролирующих ги-дратообразование в акватории.
Выводы. В результате выполненной работы были изучены особенности распределения поддонных глубин гидратообусловленных BSR, что позволило выдвинуть гипотезу о структурно-тектоническом контроле гидратообразования.
Отложения, к которым приурочены скопления газогидратов, имеют миоцен-плиоценовый (иногда более древний) возраст. Коллекторы в этих отложениях — алевриты и пески, а флю-идоупоры — глины. Интенсивность BSR зависит от литологического состава отложений: в глинистых отложениях амплитуды BSR минимальны; в проницаемых породах BSR характери-
зуется высокими амплитудами. Прерывистый характер BSR также связан с сечением BSR пластов разной пористости и проницаемости. Все это говорит о литологическом факторе контроля гидратообразования как об одном из важнейших в исследуемом районе.
С флюидопроводящими зонами связаны BSR воздымающегося типа над краевыми гребнями хребта Гаккеля. К этим же зонам приурочены признаки разгрузки газа. То есть третий фактор, контролирующий гидратообразование в регионе, — активная флюидодинамика и связанный с ней тепловой поток, обусловленные рифтогенными процессами в южной оконечности хребта Гаккеля.
Список литературы
1. Алексеева А. К. Отчет о проведении тематических и опытно-методических работ, связанных с геологическим изучением недр. Государственное задание Федерального агентства по недропользованию № 049-00017-22-02 от 28 марта 2022 г. Санкт-Петербург, 2022.
2. Богоявленский В. И. и др. Газовые гидраты на акваториях циркумарктического региона // Научные исследования в Арктике. 2018. Т. 3, № 3(31). С. 42-55.
3. Тектоническая карта Арктики / под ред. О. В. Петрова, М. Пубелье. СПб.: ВСЕГЕИ/CGMW, 2019. 72 с.
4. Boswell R. et al. Prospecting for marine gas hydrate resources // Interpretation. 2016. Vol. 4, N 1. P. SA13-SA24.
5. Clairmont R. et al. Seismic attribute analyses and attenuation applications for detecting gas hydrate presence // Geosci. 2021. Vol. 11, N 11. P. 1-26.
6. PortnovA. et al. Clustered BSRs: Evidence for gas hydrate-bearing turbidite complexes in folded regions, example from the Perdido Fold Belt, northern Gulf of Mexico // Earth Planet. Sci. Lett. 2019. Vol. 528. P. 115843.
7. Shedd W. et al. Occurrence and nature of "bottom simulating reflectors" in the northern Gulf of Mexico // Mar. Pet. Geol. 2012. Vol. 34, N 1. P. 31-40.
References
1. Alekseeva A. K. Otchyot o provedenii tematicheskih i opytno-metodicheskih rabot, svyazannyh s geologicheskim izucheniem nedr. Gosudarstvennoe zadanie Federal'nogo agentstva po nedropol'zovaniyu № 049-00017-22-02 ot 28/03/2022. St. Petersburg. 2022. (In Russian).
2. Bogoyavlensky V. I. et al. Gas hydrates in the Circum-Arctic Region aquatories // Arctic: ecology and economy. 2018. N 3 (31). P. 42-55. (In Russian).
3. Tectonic Map of the Arctic / Ed. by O. V. Petrov and M. Pubel'e. St. Petersburg: VSEGEI/CGMW, 2019. (In Russian).
4. Boswell R. et al. Prospecting for marine gas hydrate resources // Interpretation. 2016. Vol. 4, N 1. P. SA13-SA24.
5. Clairmont R. et al. Seismic attribute analyses and attenuation applications for detecting gas hydrate presence // Geosci. 2021. Vol. 11, N 11. P. 1-26.
6. Portnov A. et al. Clustered BSRs: Evidence for gas hydrate-bearing turbidite complexes in folded regions, example from the Perdido Fold Belt, northern Gulf of Mexico // Earth Planet. Sci. Lett. 2019. Vol. 528. P. 115843.
7. Shedd W. et al. Occurrence and nature of "bottom simulating reflectors" in the northern Gulf of Mexico // Mar. Pet. Geol. 2012. Vol. 34, N 1. P. 31-40.
