9ПРОГНОЗ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ БАРЕНЦЕВОМОРСКОГО БАССЕЙНА И РАЗВИТИЕ РЕСУРСНОЙ БАЗЫ ПРИБРЕЖНОЙ ЗОНЫ КОЛЬСКОГО РЕГИОНА
11 2 Н О. Сорохтин , Н Е. Козлов , В Н. Глазнев
1ГИ КНЦ РАН, г. Апатиты; 2ВГУ, г. Воронеж
Определение масштабов проявления, временных эпох генерации и зон локализации углеводородного сырья в пределах западной части Арктического шельфа России связано с выявлением и обоснованием особенностей развития региона в прошлые геологические эпохи. Карско-Баренцевоморский нефтегазоносный бассейн достаточно хорошо изучен геолого-геофизическими методами, однако закономерности пространственно-временного распределения УВ в его пределах и историко-генетические аспекты развития региона остаются на сегодняшний день практически неисследованными.
В процессе эволюции Восточно-Европейской платформы (ВЕП)в ее северной и северо-западной (в современных румбах) оконечностях в постархейское время, по-видимому, периодически имели место раскол и коллизионное сочленение с СевероАмериканской литосферной плитой (Хаин, 2001). На это, в частности, указывает сопоставимость структурно-вещественных комплексов свекофеннид Балтийского щита и кетилид Южной Гренландии и Канады, сформированных около 1,9-1,8 млрд лет назад во время закрытия Свекофеннского палеоокеана при формировании суперконтинента Мегагея (1,9-1,8 млрд лет назад). По раннему и среднему рифею (1650 - 1350 млн лет назад) достоверные геологические данные в этой части платформы отсутствуют, что может косвенно указывать на процессы раскрытия океана Палеояпетус, разделившего некогда единые Канадско-Гренландские континентальные образования и родственные им структурно-вещественные комплексы Балтийского щита.
В Перитиманской области и в Кандалакшско-Двинском бассейне в интервале 13501050 млн лет назад развивались структуры прогибания фундамента и накопления континентальных терригенных осадков с примесью вулканитов (Хаин, 2001). В это же время на северо-востоке ВЕП начинают формироваться шельфовые и склоновые осадочные комплексы пассивной окраины континента (Негруца и др., 1993). Данные события хорошо согласуются с фактическим материалом о времени распада суперконтинента Мегагея (Штилле) около 1,7 млрд лет назад, продолжавшегося вплоть
до позднего рифея (около 1000 млн лет назад), когда был сформирован следующий в истории Земли суперконтинент Мезогея (Сорохтин, Ушаков, 1991). В это время в северозападной периферической зоне ВЕП формируется Дальсландская складчатая область, являющаяся продолжением Гренвильского пояса в Канаде и Гренландии и маркирующая зону закрытия океана Палеояпетус.
В венде (650-570 млн лет назад), процессы пенепленизации привели к формированию комплекса континентальных терригенных осадков со следами тиллитов на северо-западе (Чумаков, 1978) и прибрежно-морских образований на севере в районе п-ова Варангер (ЯааЬеп еп а1., 1995). В это же время продолжалось накопление осадочного комплекса шельфовых и континентально-склоновых образований на северной и северовосточной пассивных окраинах ВЕП. Дальсландский орогенез на западе ВЕП привел к формированию целого ряда закономерно расположенных в пространстве рифтовых систем в ее северо-восточных районах. При этом тектонические условия их формирования носили явный отраженный характер, что закономерно сказалось на практически полном отсутствии магматической составляющей в разрезах рифтов и на плечах структур. Лишь на северной оконечности Кольского п-ова и на п-овах Средний и Рыбачий отмечены редкие тела и дайки долеритов, относимые к данному времени.
Условия относительного тектонического покоя в восточной и северо-восточной частях ВЕП в течение очень продолжительного отрезка времени (около 780 млн лет- с 1350 по 570 млн лет назад) свидетельствуют о возможном накоплении огромных масс, потенциально нефтегазоносных осадочных образований на склоне и у подножия континента. В эту эпоху континент последовательно мигрировал из приэкваториальной зоны Земли, где он находился в момент формирования Мезогеи (около 1,0 млрд лет назад), в высокоширотные и приполярные области (около 800-650 млн лет назад) (Сорохтин, Ушаков, 2002).
В настоящее время рифейские образования пассивной окраины севера и северо-востока (в современных румбах) Русской плиты обнажены в пределах п-ова Варангер в Северной Норвегии, п-овах Средний, Рыбачий и о-ве Кильдин на северной оконечности Кольского п-ова, а также на Канином носу и Тиманском выступе Архангельской области. В геологической литературе эти образования выделяются как Тимано-Варангерская система байкалид (Милановский, 1996; Симонов и др., 1998) и представляют собой моноклинальное напластование средне-, позднерифейских и вендских
метаморфизованных осадочных комплексов, тектонически взброшенных, местами надвинутых на архейские и раннепротерозойские образования Балтийского щита и Русской плиты (Сейсмогеологическая модель..., 1997). Поверхность моноклинали полого погружается в сторону Южно-Баренцевоморской впадины под углом 2-50, а затем угол наклона увеличивается до 5-100 (Симонов и др., 1998). Осадочные комплексы среднего рифея представлены сероцветными полимиктовыми конглобрекчиями, конгломератами и гравелитами с прослоями алевролитов и псаммитов. В верхних частях разреза наблюдается переслаивание сероцветных аргиллитов, алевролитов, полимиктовых псаммитов и конгломератов с линзами и конкрециями карбонатных пород. Позднерифейские и вендские образования представлены переслаиванием разноцветных кварцевых, олигомиктовых и аркозовых псаммитов, алевролитов, пелитов и доломитов. В разрезе встречаются прослои полимиктовых конглобрекчий с обломками фосфоритов и карбонатных стяжений. Вторичные преобразования соответствуют стадии метагенеза -начального метаморфизма (Чикирев, 1995). Геодинамические условия накопления перечисленных комплексов отвечают единому латеральному ряду шельфовых, континентально-склоновых и подножно-континентальных образований (Негруца и др., 1993).
Присутствие в разрезе фосфоритов и карбонатных стяжений указывает на существование в указанный период времени эпиконтинентальных морских условий в северо-восточной части литосферной плиты и наличие зоны апвеллинга. Следует подчеркнуть, что фосфоритообразование в этих зонах характерно исключительно для тропических областей океана, тогда как Восточно-Европейская платформа лишь к позднему рифею и венду сместилась в более низкие широты из приполярных областей (Сорохтин, 2007). Факт обнаружения незначительных концентраций фосфоритов только в верхах разреза свидетельствует о начальном этапе их образования и о нахождении континентальной плиты в умеренной климатической зоне. Это же касается и карбонатных стяжений, которые способны формироваться за счет выпаривания солей карбоната на мелководье и в умеренных, субтропических или аридных климатических условиях. Практически полное отсутствие наложенных процессов магматизма, метаморфизма и складчатости свидетельствует об отсутствии в этой части ВЕП каких-либо признаков активной окраины континента как на стадии эволюции окраинно-континентального бассейна, так и в последующие эпохи.
В позднем венде - раннем кембрии, около 620-540 млн лет назад, произошло сочленение северной и северо-восточной оконечностей ВЕП с Баренцево-Печорской плитой (БПП), которая впоследствии была разделена на Свальбардскую, Северокарскую и Печорскую (Хаин, 2001). При этом к северо-западу от нее еще существовал океан Япетус, сформированный после распада суперконтинента Мезогея (Сорохтин, Ушаков, 1991). Процесс приращения ВЕП протекал без интенсивной складчатости и магматизма, что указывает на касательное сдвиговое причленение или единой литосферной плиты, или серии эшелонированных островных дуг докембрийского возраста. На это указывает и неоднородный характер строения ее фундамента, заключающийся в сопряжении участков коры континентального (гранитного) и субокеанического типов (Сорохтин, Козлов, 2010).
Процесс сочленения двух плит привел к надвиганию шельфовых и континентально-склоновых образований среднего и позднего рифея и венда на окраину ВЕП и к формированию в районе п-овов Средний и Рыбачий крупных правосторонних сдвиговых и взбросо-надвиговых структур (рис. 1). А.П. Симонов с соавторами (1998) отмечает, что процессы формирования Тимано-Варангерской шовной зоны сопряжены с резким уменьшением мощности разреза в северо-западном (Кольско-Канинском) сегменте, тогда как в юго-восточном (Тиманском) сегменте наблюдается многократное его увеличение. К этому следует добавить, что в разрезе отсутствуют образования раннего рифея и лишь в самой юго-восточной части Тимано-Варангерской шовной зоны присутствуют осадки данного возраста (Хаин, 2001).
Описанные факты мы связываем с правосторонне-сдвиговым сочленением двух литосферных плит, при котором разделяющий их океанический бассейн был закрыт без субдукционного поглощения на большей части территории. При этом наиболее молодые фрагменты разреза шельфовых и континентально-склоновых образований ВосточноЕвропейской платформы были взброшены на край плиты, а частью срезаны, перемещены и сгружены в юго-восточном направлении. Более древние, раннерифейские комплексы, слагавшие нижние уровни склона и подножия континента, скорее всего, были захоронены в нижней части сформированной шовной зоны. Эти процессы привели к увеличению степени складчатости и метаморфизма, вплоть до зеленосланцевой фации в пределах Канинской и Тиманской частей разреза, а также к проявлению контрастного магматизма, от гранитоидного и гранодиоритового до габбро-диабазового. Еще южнее (в Предуралье)
эта зона переходит в конвергентную структуру, о чем свидетельствует вскрытый бурением комплекс магматических пород островодужного типа (Хаин, 2001).
Рис. 1. Геолого-кинематическая схема блокового строения прибрежной зоны северо-восточной оконечности Балтийского щита
1- нерасчлененный комплекс фундамента неоархея; 2,3- осадочные отложения рифея (венда): 2- средний рифей: баргоутская серия - цыпнаволокская, скарбеевская, зубовская, майская свиты; эйновская серия - перевальная, лонская, мотовская свиты; 3- верхний рифей (венд): волоковая серия - пуманская, куяканская свиты; кильдинская серия -каруярвинская, землепахтинская, поропелонская, палвинская, пяряярвинская свиты; 4-структурные ограничения блоков коры, штриховкой показаны структуры проседания; 5-крупные разрывные нарушения; 6- оперяющие разрывные нарушения; 7- взбросо-сдвиги и надвиги; 8 - направление перемещения блоков коры
Изучение закономерностей геодинамической эволюции западной части Арктического шельфа России позволяет заключить, что в его пределах можно выделить четыре возрастных интервала нефтегенерирующих процессов, которые закономерно распределены в пространстве и отражают специфику развития континентальной коры и океанических бассейнов. Как уже отмечалось выше, к наиболее ранним потенциально нефтегазоносным образованиям следует относить структурно-вещественные комплексы рифея, которые развиты в зоне сочленения Русской, Тимано-Печорской и Баренцевоморской литосферных плит. Позже возникли потенциально нефтегазоносные
площади, связанные с закрытием океана Япетус в раннем ордовике - позднем девоне (505-362 млн лет назад) и локализованные в западной части Баренцевоморской плиты, а также к северу от каледонид Балтийского щита. Еще позже, в результате закрытия Палеоуральского океана в раннепермское - раннетриасовое время (290-241 млн лет назад), были сформированы нефтегазоносные области к западу и востоку от Уральской складчатой системы по линии Полярный Урал - Пай-Хой - Новая Земля - п-ов Таймыр (рис. 2).
Четвертый, завершающий, этап формирования нефтегазового потенциала рассматриваемого региона связан с зоной накопления углеводородов биогенного и абиогенного (газогидратного) типов в основании материкового склона на пассивной окраине континента в кайнозое (55-0 млн лет назад). Все перечисленные этапы генерации и накопления УВ в осадочном чехле континентальной коры европейской части Арктического шельфа России привели к возникновению ряда крупных, закономерно расположенных в пространстве нефтегазоносных областей с гигантским совокупным потенциалом.
Вслед за А.Н. Дмитриевским и М.Д. Белониным (2004), описываемая территория была разделена нами на ряд закономерно расположенных в пространстве нефтегазоносных бассейнов и провинций (рис. 3). При этом изучение пространственно-временных закономерностей размещения типов УВ, а также геолого-геодинамический анализ корообразующих и преобразующих процессов показали, что бассейны Северного, Норвежского и Западно-Баренцевского морей резко отличаются от Баренцево-Северо-Карской, Тимано-Печорской и Западно-Сибирской провинций и, скорее всего, могут быть разделены на два крупных генетических типа (Сорохтин и др., 2010).
К первому типу можно отнести те, которые в процессе эволюции нефтегазоносных бассейнов прошли один (каледонский) или два (каледонский и герцинский) этапа тектоно-магматической активизации, а ко второму типу - те, которые прошли только один, герцинский этап. Кроме того, в пределах южной части Баренцево-Северо-Карской и Тимано-Печорской провинций, на границе с архейскими комплексами Балтийского щита выделяется самостоятельная зона потенциального нефтегазонакопления рифейского возраста, что подчеркивает их уникальность и возможность существенного приращения УВ потенциала региона. Эта область примечательна тем, что процессы генерации углеводородного сырья в ней протекали на протяжении наиболее продолжительного
времени, а общий потенциал был сформирован в течение трех тектоно-термальных эпох: байкальской, каледонской и герцинской.
Рис.2. Схема потенциальной нефтегазоносности Баренцевоморско-Карского шельфа России (Сорохтин и др., 2011)
1- фундамент Балтийского щита архейского возраста; 2- осадочные комплексы рифея и венда; 3-фундамент Свальбардской и Северо-Карской плит; 4- Складчатые образования Урала и Новой Земли Урало-Монгольского пояса; 5- складчатые образования п-ова Таймыр; 6— чехольные комплексы Восточно-Европейской платформы; 7- чехольные комплексы Печорской плиты; 8-чехольные комплексы Западно-Сибирской и Сибирской платформ; 9- складчатые образования каледонид Северо-Атлантического пояса; 10- потенциально нефтегазоносные (по геолого-геофизическим данным) структуры и выявленные месторождения углеводородов; 11- зона потенциальной нефтегазоносности рифей-вендского возраста; 12- потенциально нефтегазоносные площади, связанные с закрытием океана Япетус в раннем ордовике - позднем девоне (505-362 млн лет); 13- потенциально нефтегазоносные площади, связанные с закрытием Палеоуральского океана в раннепермское - раннетриасовое время (290-241 млн лет); 14- зона формирования углеводородов биогенного и газогидратного (абиогенного) типов на пассивной окраине континента в кайнозое (55-0 млн лет); 15- линия ограничения складчатых образований каледонид Северо-Атлантического пояса на шельфе Баренцева моря; 16- краевой шов Тимано-Варангерской системы окраинно-континентального типа; 17- направление миграции углеводородов, сформированных в рифей-вендское время; 18- направление миграции углеводородов, сформированных в раннем ордовике - позднем девоне; 19- направление миграции углеводородов, сформированных в раннепермское - раннетриасовое время; 20- граница ответственности арктического сектора России; 21- срединная линия между территориями России и Норвегии
Рис. 3. Нефтегазоносные бассейны и провинции запада Российской Арктики по А.Н. Дмитриевскому и М.Д. Белонину (2004) с изменениями
1- контур береговой линии; 2- государственная граница и граница ответственности арктического сектора России; 3- срединная линия между территориями России и Норвегии; границы нефтегазоносных бассейнов, областей и провинций
Северная граница выделяемых нефтегазовых бассейнов и провинций, сопряженных с зоной сочленения континентального склона с океанической литосферой Атлантического и Северного Ледовитого океанов может быть проведена по материковому подножию, что, возможно, существенно изменит в будущем их совокупный нефтегазовый потенциал. Здесь же следует отметить, что наименее изученным, ввиду сложных климатических условий, является Северо-Карский бассейн, который, по-видимому, следует считать естественным продолжением Свальбардской плиты, отделенной от Южно-Карского фрагмента Западно-Сибирской нефтегазовой провинции трансформным разломом.
Наряду с уже выявленными и частично разведанными крупными и уникальными месторождениями нефти и газа в пределах Баренцево-Северо-Карской, Тимано-Печорской и Западно-Сибирской провинций, можно выделить потенциально богатую углеводородным сырьем и недостаточно исследованную область, которая при обнаружении в ней промышленно значимых скоплений может существенно прирастить нефтегазовый потенциал всего региона. Она находится на северной оконечности Мурманской области в пределах п-ова Рыбачий, в непосредственной близости от областного центра и является частью Тимано-Варангерского пояса (рис. 4).
Рис. 4. Геологическая карта п-овов Средний и Рыбачий
1- дайки долеритов; 2-8 - верхний рифей (венд?): 2,3- волоковая серия: 2- пуманская свита -переслаивание желтовато-серых аркозовых псаммитов, алевролитов и темноцветных пелитов; 3-куяканская свита - желтовато-серые полимиктовые конглобрекчии с обломками фосфоритов, аркозовые гравелиты и псаммиты с маломощными прослоями темноцветных алевролитов и пелитов; 4-8- кильдинская серия: 4- каруярвинская свита - переслаивание пестроцветноокрашенных аркозовых и олигомиктовых псаммитов, алевролитов и доломитов; 5-землепахтинская свита - желтовато-серые аркозовые псаммиты с маломощными прослоями алевролитов и пелитов с линзами фосфоритсодержащих пород; 6- поропелонская свита -переслаивание серо-зеленых аркозовых псаммитов и темноцветных алевролитов; 7- палвинская свита - переслаивание разноцветных кварцевых, олигомиктовых и аркозовых псаммитов, алевролитов, пелитов и доломитов; 8- пяряярвинская свита - переслаивание серо-зеленых и кварцевых, олигомиктовых и аркозовых псаммитов, темноцветных алевролитов и пелитов; 9-14 средний рифей: 9-11- баргоутная серия: 9- цыпнаволокская (R2ts) и скарбеевская (R2sk) свиты -переслаивание аргиллитов и алевролитов с линзами карбонатных пород; 10- зубовская свита -переслаивание сероцветных полимиктовых псаммитов, алевролитов, пелитов; 11- майская свита -переслаивание сероцветных кварцевых и полимиктовых конгломератов с полимиктовыми псамитами; 12-14- эйновская серия: 12- перевальная свита - толща сероцветных полимиктовых псаммитов и гравелитов с редкими прослоями полимиктовых конгломератов, алевролитов и пелитов; 13- лонская свита - переслаивание сероцветных полимиктовых конгломератов, гравелитов, псаммитов с редкими прослоями алевролитов и пелитов; 14- мотовская свита -сероцветные полимиктовые конглобрекчии и гравелиты с прослоями полимиктовых псаммитов с редкими прослоями и линзами алевролитов и пелитов; 15- нерасчлененный комплекс тоналит-гранодиоритов неоархея; 16- тектонические нарушения: а-в - разрывные нарушения первого ранга: а- надвиги и всбросо-сдвиги, б- сдвиги, в- разломы с неясной кинематикой, г- разрывные нарушения второго ранга; д- разломы третьего ранга
Отложения п-ова Рыбачий простираются в северо-западном направлении (290310°) и падают на северо-восток под углом 15-35°. Толщи слабо дислоцированы в складки шириной от 400 до 700 м. В замках антиклиналей наблюдаются следы перемещения одних слоев относительно других и растяжение слоев, приводящее к образованию многочисленных трещин излома. Следует особо отметить описанные Т. П. Вронко явления мелких надвигов по северному берегу губы Эйна, в южной части п-ова Рыбачий (Люткевич, Харитонов, 1958). Однако помимо малоамплитудных, имеются и более крупные надвиги, амплитуда смещения по которым может достигать от сотни метров до первых километров.
В результате проведения комплексных геолого-геофизических работ на п-ове Рыбачий были получены новые данные о его геологическом строении, что позволило выделить перспективную на поиски месторождений углеводородов площадь (рис. 5). Процедура моделирования сводилась к задаче классификации в некотором весовом пространстве определенных признаков, главными из которых являются: аномалии и зоны градиентов гравитационного поля; аномалии регионального и локального магнитного полей; аномалии газовой съёмки по метану и пропану; аномалии суммарной интенсивности гамма-фона; поверхностное геологическое строение территории; тектоника изучаемой территории; структурные особенности изучаемой территории; суммарная мощность рифейского осадочного чехла.
Принципиально важным моментом в таком моделировании является выбор системы нормированных весовых функций, которые обеспечивают оптимальность классификации территории по некоторому априорному правилу для набора признаков.
В результате проведенных исследований достаточно уверенно просматривается сопряжение выделенной площади с развитым в центральной части п-ова Рыбачий срединным поперечным грабеном, который был сформирован на стадии активного развития Норвежско-Мезенской системы рифтов в прибрежной акватории Баренцева моря (рис. 1, 4). Этот грабен по значениям комплексного параметра в целом характеризуется как область благоприятного сочетания признаков для поисков залежей углеводородов. В процессе моделирования рассматривалась также степень изменения комплексного признака при вариациях нормированных весовых функций в некоторых разумных пределах. При этом исследовались наиболее устойчивые черты пространственного поведения комплексного признака и было просчитано более 50 моделей его
распределения.
Исследования показали и то, что одну из основных ролей в формировании современного геологического облика территории играли тектонические процессы, обеспечившие сложное сочетание сдвиговой и, частично, надвиговой тектоники при совмещении комплексов пород п-ова Средний и Рыбачий. Анализ региональных сейсмических материалов МОВ-ОТГ позволяет предполагать, что в пределах участков (прямоугольная и окружная площади) суммарная мощность рифейского осадочного чехла составляет 4,0-6,0 км, причем в нижних его горизонтах возможно обнаружение кильдинского комплекса. Породы этого комплекса по своим геохимическим и петрофизическим характеристикам благоприятны для накопления крупных залежей углеводородов.
32°0' 32°30' 33°0'
Рис. 5. Пример вычисления комплексного признака с равновесной весовой функцией для полуостровов Средний и Рыбачий (Кольский полуостров). Чем выше значение комплексного признака, тем выше потенциал территории. Прямоугольный полигон расположен в области максимального проявления комплексного признака
С 2003 по 2010 г. в пределах центральной и западной частей п-ова Рыбачий и на п-ове Средний велись интенсивные исследования на предмет поиска в рифейских отложениях промышленных скоплений углеводородного сырья. Эти работы проводились
ООО "Арктические технологии" в рамках лицензионного соглашения №1145 от 05 марта 2003 г. "Геологическое изучение Рыбачинского участка недр с целью поиска и оценки УВ сырья". В результате было выявлено более сложное, нежели предполагалось ранее, строение земной коры данного региона. Это привело к увеличению временного интервала, отпущенного лицензионным соглашением на выявление зон потенциальной концентрации УВ сырья и к сокращению времени необходимо-достаточного параметрического и поискового бурения глубоких скважин.
По совокупности всех геолого-геофизических данных, в пределах п-овов Средний и Рыбачий в настоящее время можно выделить три отличные друг от друга структурно-фациальные зоны (рис. 6). Первая - Северная, или Скорбеевская, - представлена сложноскладчатыми прорванными дайками диабазов и многочисленными кварцевыми и карбонатными жилами, сланцами скорбеевской свиты, развитыми на северо-западе п-ова Рыбачий, и предположительно одновозрастными им сланцами цыпнаволокской свиты, составляющими северо-западное окончание п-ова Рыбачий. Вторая - Центральная, или собственно Рыбачинская, - представлена смятыми в асимметричные слабоопрокинутые к югу пологие складки и нарушенными разновременными разрывами, частью прокварцованными, отложениями одноименного комплекса в составе эйновской и баргоутной серий, занимающих центральную и южную части п-ова. Третья - Южная -фиксируется пологодислоцированными прорванными дайками диабазов, отложениями кильдинской серии, развитыми на п-ове Средний, м. Мотка п-ова Рыбачий, и волоковой серии, приуроченной к северо-западной части п-ова Средний. Их линиаментный узор существенно различен: - пологая северо-западная (280-290°) ориентировка разрывных деформаций для Скорбеевской зоны , северо-западная (330-335°) и субмеридиональная (СЗ-350 °, СВ-10°) - для Рыбачинской зоны и нечетко выраженная перекрестная северозападная и субмеридиональная - для п-ова Средний.
Анализ приведенных выше данных показывает, что бурение первой (Пограничная-1, глубиной 5202 м) и второй (Рыбачинская, глубиной 3001 м) параметрических скважин силами ООО "Арктические технологии" вскрывает разрезы только двух из трех структурно-фациальных зон лицензионной площади и не дает полного представления о перспективах остальной территории на поиски УВ сырья. Мало того, скважины были пробурены в пограничной зоне и, к сожалению, не подсекли продуктивные горизонты (рис. 6). Здесь следует отметить, что в 2009 и 2010 гг. на перешейке п-овов Средний и
Рыбачий были пробурены две поисковые скважины: Р-2 - 800 м и К-1 - 1000 м (рис. 6). На глубинах 790 и 800 м обе скважины вошли в брекчии с устойчивым притоком газа. Геохимический анализ проб в скважине Р-2 показал, что состав газа многокомпонентен и имеет явный метановый тренд (табл. 1) (Сорохтин и др., 2010).
Таблица 1
Средние значения компонентного состава по 5 пробам, скважина Р-2
Компоненты Среднее значение, масс % Среднее значение, объем %
Водород 0,001 0,0094
Углекислый газ 0,21 0,082
Азот 7,568 4,702
Гелий 0,074 0,3246
Метан 82,94 89,942
Этан 7,99 4,622
Пропан 0,256 0,1
И-бутан 0,042 0,015
Н-бутан 0,136 0,04
И-пентан 0,152 0,038
Н-пентан 0,128 0,032
Гексаны 0,206 0,048
Гептаны 0,21 0,036
Октаны 0,05 0,01
Одна из проб газа, отобранная в скважине Р-2, исследовалась в ЦИИ ВСЕГЕИ для выяснения его происхождения с помощью данных об изотопном составе углерода. Проба была отобрана в полиэтиленовую бутыль. По представленным ООО "Арктические технологии" данным газ состоял из метана (89,4-90,2)% - по объему, азота (4,5-5,1)%, этана (4,3-5,0)%, гелия (0,32-0,33)% и углекислого газа (0,04-0,06)%. При этом был выполнен изотопный анализ углерода метана, этана и углекислого газа по методике IRM-MS с помощью масс-спектрометра DELTA plus XL, снабженного препаративной приставкой GC/C-III, работающей в режиме «on line» (аппаратура производства фирмы ThermoFinnigan). Результаты определения отношения двух стабильных изотопов углерода
13С/12С в образцах, как обычно, представлены в виде смещения этого отношения относительно международного стандарта РББ в тысячных долях (%о - промилле):
513С (%) = 1000 ((13С/12С)обр/(13С/12С)станд - 1).
Минимально необходимая для анализа объемная концентрация компонента составляла 0,1%, среднеквадратическая ошибка - менее ±0,2%. В данной пробе проводились полностью повторные измерения, результаты которых приведены в табл. 2.
При интерпретации полученных данных использовались накопленные сведения о распространенности изотопов углерода в биогенном метане, месторождениях нефти и газа, в других объектах. Углерод биогенного (биохимического, болотного) метана очень легкий, ему свойственно крайне низкое значение 513С - обычно от -90 до -70% (Хёфс, 1983, и др.). В качестве верхнего предела для такого типа метана можно привести значение 513С = -65%. Достоверных сведений об изотопном составе углерода биогенного этана нет; считается, что этот газ таким путем почти не образуется. Углерод СО2, возникающий в результате биогенного окисления захороненного органического вещества, по-видимому, характеризуется значениями 513С от -30 до -15%.
В залежах нефти и газа углерод всех рассматриваемых компонентов значительно тяжелее (Прасолов, 1990, см. табл. 2); значение 513С метана в подавляющем большинстве случаев находится в пределах от -52 до -34%.
Таблица 2
Изотопный состав углерода газов и нефти из месторождений и рассеянного органического вещества (РОВ) осадочных пород (Прасолов, 1990)
Вещество Число залежей (образцов РОВ) 513С, %о ±о, %
Метан 520 -42,6 9
Этан 501 -31,3 4,5
Углекислый газ 93 -8,7 7
Нефть 260 -29,7 3,1
РОВ 768 -25,0 4,0
о - среднеквадратическое отклонение.
Данные об изотопном составе и распространенности компонентов (табл.3) указывают на то, что возможные взаимные превращения С-содержащих газов не могли заметно исказить величину 513С метана. Она (-53,4%о) отвечает катагенному (термогенному) метану, присутствующему в залежах. По методу, представленному в работе (Прасолов, 1990), температура генерации метана оценивается в —110 оС. Температура и соответствующая ей глубина в действительности могли быть большими, если к глубинному метану примешался биогенный, что снизило осредненное значение 513С. Примесный газ - этан - чрезвычайно изотопно легок. Возможно, он представляет собой прежде не выявлявшийся раннекатагенетический газ. Скорее всего, углекислый газ в большей степени - продукт биогенного окисления органических веществ.
Таблица 3
Изотопный состав углерода газов из скважины Р-2
Измерение 513С, %о Соотношения (оценка)
СН4 С2Н6 СО2 С2Н6/ СН4 СО2/ СН4
Основное -53,4 -49,7 -26,7 — 0,005 — 0,01
Повторное -53,3 -49,3 -26,1 - -
Среднее -53,4 -49,5 -26,4 - -
Анализируя полученные данные об изотопном составе углерода, можно заключить, что его природа определяется смешением двух генетических типов. С одной стороны, мы имеем низкотемпературный газовый компонент биогенного происхождения, а с другой -глубинный газ абиогенной природы. Более определенно данную совокупность генетических типов можно охарактеризовать, исследуя изотопы гелия и аргона.
Следует отметить, что выделяемый нами новый, потенциально нефтегазоносный район характеризуется формированием захороненных на больших глубинах осадочных толщ пассивной окраины рифейского континента, а также - развитием в каледонское и герцинское время Норвежско-Мезенской системы рифтов. Следовательно, газовые эманации в этой зоне должны быть многокомпонентными, относящимися к углеводородам биогенного и абиогенного генетических типов. В этой же связи важным представляется факт главенства тектонических структур в качестве природных коллекторов изученного региона. Это подтверждается и тем, что устойчивый газовый
приток в скважинах К-1 и Р-2 был достигнут после вскрытия тектонических брекчий на глубинах 790 и 800 м.
Рис. 6. Структурно-тектоническая схема районирования полуостровов Средний и Рыбачий 1- структурно-фациальные зоны (цифры в кружках): 1- Северная, или Скорбеевская; 2-Центральная, или Рыбачинская; 3- Южная (п-ов Средний и м. Мотка п-ова Рыбачий); 2-а-в - разрывные нарушения первого ранга: а- надвиги и взбросо-сдвиги; б- сдвиги; в-разломы с неясной кинематико; г- разрывные нарушения второго ранга; д- разломы третьего ранга; 3- места расположения скважин: а- пробуренных параметрических; б-пробуренных поисковых; в- планируемых поисково-оценочных
Все приведенные данные по обоснованию высокой потенциальной нефтегазоносности указанного региона и целесообразности продолжения на его территории поисковых работ позволили нам выделить в пределах п-ова Рыбачий два локальных участка для постановки бурения глубоких поисково-оценочных скважин. Их строительство предполагается осуществлять в пределах выделенного по комплексу признаков полигона, в узле скрещения нескольких крупных тектонических разломов (рис. 5, 6). Ввиду большой площади полигона и вариативности проявления структурообразующих процессов, с нашей точки зрения целесообразно проектирование именно двух скважин на данной территории.
В процессе проведения поисковых работ геолого-геофизическими методами
возможно будет не только подсечь тектонические зоны брекчирования с промышленными притоками газа, но и охарактеризовать исследуемую территорию на предмет концентрации в толще рифейских осадков скоплений углеводородного сырья.
В заключение следует отметить, что прогнозирование областей, зон и районов локализации промышленно-значимых скоплений углеводородного сырья в пределах нефтегазоносных бассейнов и, прежде всего, их экономического потенциала является крайне важной задачей при осуществлении поисковых работ и не должно игнорироваться при изучении слабоизученных территорий.
Данная работа выполнена в рамках Программы Президиума РАН №24 2009-2011 гг.
ЛИТЕРАТУРА
1. Дмитриевский А.Н., Белонин М.Д. Перспективы освоения нефтегазовых ресурсов Российского шельфа // Природа. 2004. №9. С. 6-15.
2. Люткевич Е.М., Харитонов Л. Я. Докембрийские отложения полуостровов Рыбачий, Среднего и острова Кильдина // Геология СССР. Т. XXXVII. Мурманская область, Ч. 1, Геологическое описание. М. 1958. С. 361-370.
3. Милановский Е.Е. Геология России и ближнего зарубежья (Северной Евразии). М.: Изд-во МГУ, 1996. 448 с.
4. Негруца В.З., Басалаев А.А., Чикирев И.В. Баренцевоморский фосфоритовый бассейн. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 1993. 119 с.
5. Прасолов Э.М. Изотопная геохимия и происхождение природных газов. Л.: Недра, 1990. 284 с.
6. Сейсмогеологическая модель литосферы Северной Европы: Лапландско-Печенгский район / Отв. ред. Н.В. Шаров. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 1997. 225 с.
7. Симонов А.П., Губерман Д.М., Яковлев Ю.Н. и др. Рифейская нефть полуострова Рыбачий: миф или ключ к принципиально новому направлению нефтегазопоисковых работ на шельфе Баренцева моря? // Вестн. МГТУ. 1998. Т.1, №2. С. 121-140.
8. Сорохтин Н.О., Козлов Н.Е., Глазнев В.Н., Чикирев И.В. Геология и потенциальная нефтегазоносность полуострова Рыбачий (Кольский п-ов). // Геология, геофизика и разраб. нефт. и газовых месторождений. 2011. №5. С. 14-19.
9. Сорохтин Н.О., Козлов Н.Е., Куликов Н.В. Нефтегазоносность Баренцево-Карского шельфа России и прогнозные критерии поиска УВ сырья в прибрежной зоне Кольского региона // Вестн. КНЦ РАН. 2010. №1. С.66-82.
10. Сорохтин Н.О., Козлов Н.Е., Глазнев В.Н., Чикирев И.В. Потенциальная нефтегазоносность западной части Арктического шельфа России и прогнозные критерии поиска УВ сырья в прибрежной зоне Кольского полуострова. // Вестн. МГТУ. 2010. Т.13, №4/1. С. 736-750.
11. Сорохтин Н.О., Козлов Н.Е. Геодинамическая эволюция западной части Арктического шельфа России. // Вестн. РАЕН. 2010. Т.10, №1. С. 32-41.
12. Сорохтин О.Г. Жизнь Земли. М.; Ижевск: НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика"; Институт компьютерных исследований, 2007. 452 с.
13. Сорохтин О.Г., Ушаков С.А. Глобальная эволюция Земли. М.: Изд-во МГУ, 1991. 446 с.
14. Сорохтин О.Г., Ушаков С.А. Развитие Земли: учебник. М.: Изд-во. МГУ, 2002. 506 с.
15. Хаин В.Е. Тектоника континентов и океанов (год 2000). М.: Науч. мир, 2001. 606 с.
16. Хёфс Й. Геохимия стабильных изотопов. М.: Мир, 1983. 200 с.
17. Чикирев И.В. Верхнедокембрийские фосфоритсодержащие отложения Кольского полуострова: Автореф. дис... канд. г.-м. наук, М.: МГУ, 1995. 18 с.
18. Чумаков Н.М. Докембрийские тиллиты и тиллоиды (проблемы докембрийских оледенений // Тр. ГИН. М., 1978. Вып. 308. 202 с.
19. Raaben M.E., Lubtsov V.V., Predovsky A.A. Corrélation of stromatolitic formations of northern Norway (Finnmark) and northwestern Russia (Kildin Island and Kanin Peninsula)// Nor. Geol. Unders. Spetial Publ. Trondheim, 1995. Р. 233-246.
