CC BY
133
Рифейская нефть полуострова Рыбачий: миф или ключ к принципиально новому направлению нефтегазопоисковых работ на шельфе Баренцева моря?
1 2 2 2 А.П. Симонов , Д.М. Губерман , Ю.Н. Яковлев , П.П. Снетко ,
3 3 3 3
Ф.П. Митрофанов , В.В. Любцов , А.А. Предовский , В.А. Припачкин
1 Естественно-технический факультет МГТУ, кафедра морского нефтегазового дела
1 Научно-производственный центр "Кольская сверхглубокая " Кольский Научный Центр Российской Академии Наук
Аннотация. На основании анализа новейших геолого-геофизических данных сделан вывод о надвиговом строении Кольско-Канинской моноклинали и наличии в ее поднадвиговой зоне рифейского грабенообразного прогиба. П-ов Рыбачий, рифейские комплексы которого характеризуются аномально высокими содержаниями углеводородных газов, является объектом первой очереди для постановки параметрического бурения с целью изучения строения и оценки перспектив нефтегазоносности поднадвиговой зоны моноклинали. Грабенообразный прогиб в поднадвиговой зоне Кольско-Канинской моноклинали занимает весьма выгодное географическое положение в структуре территорий Мурманской и Архангельской областей. Поэтому в случае положительных результатов работ новый нефтегазоносный район будет иметь чрезвычайно важное значение для решения топливно-энергетических проблем всего Северо-Западного региона России.
Abstract. On the basis of the newest geological-geophysical data analysis the conclusion of Kola-Kanin monocline thrust structure and presence of a riphean graben-like trough in its underthrust zone is made. The Rybachy Peninsula which riphean complexes are characterized by abnormally high contents of hydrocarbon gases is a unique district of land within the limits of which the installation of parametrical drilling is possible to research structure and estimation of oil and gas bearing of the monocline underthrust zone. The riphean graben-like trough in the Kola-Kanin monocline underthrust zone has rather favourable geographical position in the structure of the Murmansk and Arkhangelsk regions. Therefore, in case of positive results this new oil and gas bearing region will have an extremely great importance for the solution of fuel and energy problems of the whole North-West region of Russia.
1. Введение
Мурманская область ежегодно испытывает все более углубляющийся топливно-энергетический кризис, связанный с необходимостью получения огромных финансовых ресурсов для приобретения и доставки топлива в регион. Потребности Мурманской области в отопительный сезон 1995 г. составили 2,2 млн. т мазута. В ценах 1994 г. на приобретение и доставку такого количества топлива потребовалось около 1,5 трлн. руб., что оказалось сопоставимым со всем годовым бюджетом области. В течение 1996 г. цены на топливно-энергетические ресурсы увеличились на 187%, более чем на 150% подорожали транспортные услуги, почти в 1,5 раза возросла стоимость услуг контрагентов. Потребности хозяйственного комплекса Мурманской области в топливе могут составить около 4,2 млн. т в 2001-2005 гг. и возрасти до 5,4 млн. т в 2010 г. С учетом этих тенденций, отсутствие в пределах Кольского п-ова собственной топливной базы, а также удаленность его от действующих трасс нефтегазопроводов, в перспективе будут лишь способствовать дальнейшему обострению топливно-энергетических и связанных с ними социально-экономических проблем.
Решение проблемы связывается с поступлением в Мурманскую область природного газа по системе газопроводов с п-ова Ямал, а также с освоением морских Приразломного нефтяного и Штокманского газоконденсатного месторождений. Учитывая реальное положение дел, поступление природного топлива с п-ова Ямал возможно не ранее 2003 г. При этом 70% объема финансирования строительства газопровода Обозерский - Мурманск предлагается произвести за счет средств бюджета области. Ввод в эксплуатацию Приразломного и Штокманского месторождений ожидается не ранее 2005 и 2010-2015 гг., соответственно. Положение усугубляется тем, что кроме Мурманского и Северо-
Кильдинского газовых месторождений в юго-западной незамерзающей части Баренцева моря практически нет фонда выявленных, разведанных и подготовленных к бурению структур (рис.1).
Рис.1. Схема транспортировки нефти и газа из месторождений Западно-Сибирской, Тимано-Печорской и
Баренцевоморской нефтегазоносных провинций.
1 - месторождения нефти (а) и газа (б); 2 - действующие трассы нефтепроводов (а) и газопроводов (б); 3 - крупнейшие центры по переработке нефти (а) и газа (б); 4 - проектируемые участки строительства нефтепроводов (а) и газопроводов (б); 5 - проектируемый нефтяной терминал в Печенгской губе и транспортировка нефти и газа на экспорт танкерами; 6 - краевые швы складчато-надвиговых горных поясов (Новая Земля, Уральские горы, Тиманский кряж); 7 - граница незамерзающей части Баренцева моря; 8 - зона спорных экономических интересов России и Норвегии.
Для выхода из сложившейся ситуации авторами предлагается постановка геолого-геофизических работ с целью оценки перспектив нефтегазоносности рифейских отложений, развитых в прибрежной зоне Кольского п-ова, т.е. в наиболее благоприятной для региона части акватории Баренцева моря. Основанием для постановки нефтегазопоисковых работ является установленный еще в начале 70-х гг. факт аномально высоких концентраций углеводородных газов в рифейских отложениях п-овов Рыбачий, Средний и о. Кильдин (Любцов и др., 1979). Позднее аналогичный факт был установлен для водной среды и толщи донных осадков в прибрежной зоне Кольского п-ова, соответствующей полосе развития рифейских отложений (рис.2).
а)
б)
в)
Рис.2. Геохимические данные о содержании углеводородов в рифейских отложениях п-овов Средний, Рыбачий, о. Кильдин (Митрофанов и др., 1998) и в донных отложениях прибрежной зоны Кольского п-ова (по данным МАГЭ ПГО "Севморгео", 1988 г.). а, б - стратиграфическая колонка, распределение Сорг. и углеводородных газов в разрезе п-овов Рыбачий, Средний (а) и о. Кильдин (б); в - схема распределения метана (СН х 10-3, % об.) в десорбированном газе из донных отложений Кольско-Канинской моноклинали в полосе развития рифейских отложений. Цифрами обозначены: 1 - п-ов Рыбачий, 2 - п-ов Средний, 3 - о. Кильдин.
2. Тектоника Кольско-Канинской моноклинали в свете новых геолого-геофизических данных
В 80-х гг. в юго-западной части Баренцева моря был выполнен значительный объем сейсморазведочных работ MOB ОГТ, в результате которых были изучены основные черты геологического строения двух главных тектонических элементов этой части акватории: Кольско-Канинской моноклинали и Южно-Баренцевской впадины. В результате исследований было установлено, что в прибрежной зоне Кольского п-ова (шириною от 30 до 80 км) развиты субплатформенные рифейские отложения, аналогичные тем, которые выходят на поверхность в пределах п-овов Средний, Рыбачий и о. Кильдин. Вдоль северо-восточной границы этой зоны рифейские отложения со значительным стратиграфическим несогласием перекрываются палеозойскими и мезозойскими отложениями осадочного чехла, далее по направлению к центру Южно-Баренцевской впадины погружаются на глубину более 12-15 км. Мощность палеозойско-мезозойского осадочного чехла в пределах Кольско-Канинской моноклинали изменяется от первых сотен метров на границе с зоной развития рифейских отложений до 12-15 км и более на склоне Южно-Баренцевской впадины.
Основные черты морфологии поверхности рифейских отложений отражает приуроченный к их кровле сейсмический горизонт, который в отчетах различных лет индексируется как горизонт VI (PR2-3) или VII (PR2-3). По данным MOB ОГТ, поверхность рифейских отложений в пределах Кольско-Канинского шельфа представляет собою пологую моноклиналь, погружающуюся в северо-восточном направлении к центру Южно-Баренцевской впадины. Углы наклона поверхности этих отложений в прибрежной зоне моноклинали составляют около 1-2°, затем резко возрастают до 5-10°, образуя своеобразный шарнирный перегиб при переходе в склон Южно-Баренцевской впадины. Поверхность моноклинали осложнена рядом валов и поднятий, лежащих на продолжении структур Северного Тимана и п-ова Канин и протягивающихся в северо-западном направлении вдоль побережья Кольского п-ова. Наиболее крупными из них являются Канинский вал (350x60 км) и горст мысов Лудоватых (150x60 км), представляющие собою непосредственное продолжение одноименных структур п-ова Канин; Семиостровский выступ (60x30 км), вдоль юго-восточного склона сопряженный с грабенообразным прогибом; Рыбачинский вал (200x80 км) с амплитудой более 600 м, расположенный к северо-востоку от п-ова Рыбачий.
В связи с вышеизложенным, до сих пор не имеется однозначного решения ряда проблем, касающихся особенностей тектонического строения, стратиграфического положения и взаимоотношения между различными сериями рифейских отложений п-овов Рыбачий, Средний и о. Кильдин. В результате неясно, какой частью разреза представлен рифей на Кольско-Канинском шельфе. Неясно также, каким образом и почему видимая многокилометровая толща рифейских отложений этих участков суши (по разным оценкам от 5 до 10 км) на сопредельной с ними Кольско-Канинской моноклинали сокращается более чем в три раза и, по данным сейсморазведочных работ, не превышает 1-3 км.
Кольско-Канинская моноклиналь является элементом Тимано-Варангерской системы байкалид, которая протягивается от Полюдова Камня на юго-востоке до п-ова Варангер на северо-западе (рис.3). Краевой шов этой системы прослеживается вдоль Тимана, далее в море - вдоль побережья Кольского п-ова, затем на суше - между п-овами Средний и Рыбачий, и, наконец, вновь появляется на п-ове Варангер в виде разлома Тролльфъорд-Комагельв. По комплексу геолого-геофизических данных, краевой шов Тимано-Варангерской системы байкалид имеет характер крупного пологого надвига, по которому рифейские метаморфические комплексы байкалид Тимана надвинуты на платформенные аналоги Русской плиты. В пределах Тимана масштаб перекрытия достигает нескольких десятков километров и магнитное поле фундамента Русской плиты как бы "просвечивает" через менее магнитный комплекс байкалид Тимана (Хаин, 1979, 1988).
Палеомагнитные данные допускают возможность крупномасштабных сдвиговых перемещений вдоль краевого шва Тимано-Варангерской системы байкалид. Так, по результатам палеомагнитной проверки характера движений вдоль разлома Тролльфъорд-Комагельв амплитуда левостороннего сдвига п-ова Варангер по отношению к Балтийскому щиту в течение позднекембрийского - девонского времени оценивается более чем в 600 км (Pesonen et al., 1989). Аналогичные, но более корректные исследования в этом регионе исключают возможность столь крупномасштабных сдвигов вдоль разлома Тролльфъорд-Комагельв. Тем не менее, результаты этих исследований подтверждают надвигание рыбачинской серии п-ова Рыбачий на отложения кильдинской и волоковой серий п-ова Средний и о. Кильдин в интервале времени 550 млн. лет (Шипунов, Чумаков, 1991).
По данным ГСЗ, поверхность эпикарельского фундамента Русской плиты прослеживается не только в области Западного Притиманья, где он вскрыт несколькими скважинами, но и в пределах восточной зоны байкалид Тимана на глубинах порядка 10-12 км вплоть до Печорского глубинного разлома. В частности, по полосовым магнитным аномалиям отчетливо прослеживается продолжение погребенной Мезенско-Вычегодской зоны карелид под краевым надвигом Тимана. Таким образом, по данным региональных геофизических исследований, установлено распространение карельского фундамента Русской плиты под байкалидами Тимана вплоть до Печорского глубинного разлома на
востоке. Последний определяет северо-восточную границу Восточно-Европейской платформы (Разломы и горизонтальные..., 1977; Хаин, 1979, 1988; Гафаров, Прозоров, 1982; Дедеев, Запорожцева, 1985).
Рис.3. Тектоническая схема Тимано-Варангерской системы байкалид и рифейских грабенов ВосточноЕвропейской платформы (Разломы и горизонтальные..., 1977; с дополнениями).
1 - архейский кристаллический фундамент Восточно-Европейской платформы; 2 - выходы на поверхность складчатого фундамента Тимано-Варангерской системы байкалид; 3 - рифейские грабены; 4
- глубинные сбросы; 5 - сдвиги; 6 - краевой шов Тимано-Варангерской системы байкалид; 7 - изогипсы поверхности архейского кристаллического фундамента, км; 8 - изогипсы поверхности байкальского складчатого фундамента, км; 9 - месторождения нефти (а), газа и газоконденсата (б); 10 - линии региональных сейсмических профилей MOB ОГТ (а) и ШГСП (б); 11 - параметрические скважины. Римскими цифрами в кружках обозначены номера профилей, под которыми они рассматриваются в тексте. Буквами в кружках обозначены валы, поднятия, грабены: Вр - п-ов Варангер, Р - п-ов Рыбачий, Рв - Рыбачинский вал, С - Семиостровский выступ, Кв - Канинский вал, Л - горст мысов Лудоватых, Ч
- Четласский Камень, Вг - Вымская гряда; Т - Тиманский грабен, Лг - Лешуконский грабен, Д -Двинский грабен, Кг - Кандалакшский грабен.
Структурным выражением перикратонного прогибания фундамента Восточно-Европейской платформы перед фронтальным надвигом Тимано-Варангерской системы байкалид является Предтиманский прогиб. На всем его протяжении рифейские метаморфические комплексы Тимано-Варангерской системы байкалид надвинуты на свои субплатформенные аналоги Восточно-Европейской платформы. Метаморфические комплексы байкалид Тимана, выведенные в краевой части этой системы на дневную поверхность, в Предтиманском прогибе представлены субплатформенными фациями и залегают на глубинах от 4,0 до 6,0 км. Параметрическая скважина Ома-1 в северной части Мезенской
синеклизы при глубине забоя 3618 м не вышла из отложений сафоновской серии верхнего рифея (Бузулуцкова, 1984). По данным сейсморазведочных работ MOB ОГТ, поверхность рифейских отложений в Предтиманском прогибе характеризуется моноклинальным погружением от 0,5-1,0 км на западе до 4,05,0 км и более на востоке. Результаты этих работ подтверждают надвиговый характер сочленения Тимано-Варангерской системы байкалид и Предтиманского прогиба (Фролович и др., 1989; Волхонина, 1994). Результаты бурения обнаруживают сложное чешуйчато-надвиговое строение Тимана, где на ряде разведочных площадей под шарьированными аллохтонными пластинами рифея вскрыты артинские отложения нижней перми (Камалетдинов и др., 1987).
На фоне низкой степени изученности Мезенской синеклизы сейсморазведочными работами MOB ОГТ в ее пределах имеется сравнительно густая сеть профилей КМПВ и ГСЗ, выполненных в 70-х гг. в связи с широким развертыванием геолого-геофизических работ с целью поисков алмазов на севере Русской плиты. По результатам переинтерпретации материалов КМПВ и ГСЗ, мощность рифейских отложений в северной части Мезенской синеклизы, по меньшей мере, вдвое превышает существующие к настоящему времени оценки (Разломы и горизонтальные..., 1977; см. рис.3) и составляет не менее 8,010,0 км. Результаты сейсмогравитационного моделирования по профилям КМПВ и ГСЗ свидетельствуют о том, что рифейские грабены в основании Мезенской синеклизы имеют рифтовую природу, и что в заполнении этих грабенов принимают участие формации, начиная с нижнепротерозойских (Добрынина и др., 1992; Козленке и др., 1995).
Ю С
Рис.4. Фрагмент временного сейсмического разреза S-253730-86, иллюстрирующий характер перехода от архейского кристаллического фундамента Балтийского щита к осадочному чехлу баренцевоморского шельфа (платформа Финнмарк, район мыса Нордкап) в зоне разлома Тролльфъорд-Комагельв (ОаЬпв18вп, Рав^вМ, 1989; с дополнениями).
Этот вывод подтверждается результатами регионального профиля ШГСП-П (рис.3, линия VII), свидетельствующими о наличии в районе пролива Горло Белого моря рифейского грабена, продолжающегося c западного склона Тимана вдоль побережья Кольского п-ова. Грабен подстилается среднескоростной гранитоидной корой (пластовая скорость 6,4 км/с), поверхность которой фиксируется на глубине 15,0-17,0 км. Вероятным северо-западным продолжением этого грабена считается Западно-Кольская седловина, откуда грабен меняет простирание и поворачивает в сторону Балтийского щита, в район развития рифейских отложений на п-ове Варангер, где мощность рифейских отложений составляет не менее 10,0 км (БгвШвска, 1984). На северо-западном фланге разлома Тролльфъорд-Комагельв, в районе мыса Нордкап, переход от кристаллического фундамента Балтийского щита к осадочному чехлу баренцевоморского шельфа (платформа Финнмарк) осуществляется посредством листрических разломов со сбросово-сдвиговой компонентой и запрокидыванием плоскостей сбрасывателей висячего крыла разломов (ОаЬпв18вп, РавгзвЖ, 1989). На сейсмических профилях, ограниченных временем регистрации сейсмической записи 2,5 с (т.е. не менее 5 км), отчетливо видна грабенообразная структура, выполненная мощной толщей слоистых рифейских отложений (рис.4).
Таким образом, рифейский грабен, протягивающийся из Предтиманского прогиба вдоль побережья Кольского п-ова, отделяет крупный террейн свода Федынского от Балтийского щита. Однако, по возрасту дорифейской консолидации и типу строения земной коры, свод Федынского рассматривается в составе Балтийского щита, тем самым существенно расширяя его границу в северном направлении (Поселов и др., 1995). Безусловно, вопрос о продолжении и уточнении границ рифейских грабенов и дорифейских террейнов вдоль северного склона Балтийского щита требует дальнейших исследований. Однако уже сейчас не вызывает сомнения сам факт существования системы глубоких рифейских грабенов, по меньшей мере, в северной части Мезенской синеклизы и в районе пролива Горло Белого моря. Это принципиальным образом меняет представления как о характере зоны сочленения Балтийского щита и Тимано-Варангерской системы байкалид, так и о самой природе байкалид этой системы.
Известный как "линеамент Карпинского", краевой шов Тимано-Варангерской системы байкалид расположен так близко к береговой линии Кольского п-ова, что оказывается в своеобразной "переходной
зоне", которая в силу этих объективных причин оказалась практически не изученной как сухопутными, так и морскими сейсмическими работами. Имеются лишь единичные пересечения этого шва южными окончаниями морских региональных сейсмических профилей MOB ОГТ, очень важная информация которых в силу субъективных причин до сих пор не использовалась для сейсмогеологической интерпретации. Так, на одной из последних тектонических схем региона краевой шов Тимано-Варангерской системы байкалид в пределах Кольско-Канинской моноклинали трансформирован в систему сбросов, проходящую значительно севернее "линеамента Карпинского" и являющуюся северовосточной границей Кольской микроплиты (Bogdanov et al, 1996). Судя по рисовке изогипс верхнедокембрийского-вендского фундамента (PR3-V), грабены северной части Мезенской синеклизы вырождаются в районе пролива Горло Белого моря, сменяясь системой сбросов, по которым отдельные блоки Кольско-Канинской моноклинали ступенями погружаются в сторону Южно-Баренцевской впадины.
Однако, на временных разрезах южных окончаний региональных сейсмических профилей MOB ОГТ ниже горизонта VI-VII (PR2-3), отождествляемого с поверхностью рифейского складчатого фундамента, отчетливо видна серия сейсмических отражений (рис.5), свидетельствующая о том, что это явно осадочная толща. Рисунок сейсмической записи позволяет выделить здесь зоны складчатых, блоковых и надвиговых дислокаций, которые расположены в пределах технически доступного для бурения интервала глубин от 1,5 до 4,0 км. Сейсмические отражения прослеживаются до времен регистрации 2,0-4,0 с, что соответствует мощности осадочных отложений не менее 4,0-8,0 км. В этой связи, очень важным является вопрос о корреляции различных серий рифейских отложений в разрезах п-овов Рыбачий, Средний и о. Кильдин с аналогичными сериями п-ова Варангер (рис.6). Обсуждаются два варианта корреляции этих серий: а) в виде нормальной стратиграфической последовательности (снизу вверх): кильдинская, волоковая, эйновская и баргоутная серии (далее эйновская и баргоутная серии объединяются под названием "рыбачинская серия"); б) в виде тектонического надвига более древней рыбачинской серии на отложения кильдинской и волоковой серий.
В первом случае, разрез рифейских отложений начинается кильдинской серией, на которой без заметного перерыва и несогласия залегают отложения волоковой серии. Со значительным перерывом и несогласием разрез венчается отложениями рыбачинской серии, которая относится к венду (Любцов и др., 1979) (рис. 7а). В условиях нормальной стратиграфической последовательности и ненарушенного залегания рифейские отложения бесперспективны для обнаружения в них коллекторов гранулярного типа.
Во втором случае, рыбачинская серия коррелирует с основанием группы Баренц-Си п-ова Варангер и кильдинской серией, считается древнее них и относится к верхнему рифею. Кильдинская серия значительным перерывом отделена от волоковой серии, которая относится к венду (Geological evolution..., 1988) (рис. 76). Сравнительно недавно в отложениях рыбачинской серии найден комплекс микрофоссилий ранне-среднерифейского облика (Leiosphaeridia crassa (Naum.), L. holtedahlii (Tim.) Jank., L. densum, Kildinella sinica Tim., K. hyperboreica Tim. и др.) (Михайлова, Басалаев, 1992), обнаруживающий значительное сходство с аналогичными комплексами микрофоссилий из стратотипических разрезов верхнего докембрия Урала и Анабарского щита (Вейс, Воробьева, 1992; Михайлова, Подковыров, 1992). С учетом этих данных, не исключается ранне (?) - среднерифейский возраст рыбачинской серии. На основании радиометрических датировок вероятными аналогами рыбачинской серии и группы Баренц-Си (абсолютный возраст 800^1031 млн. лет) являются рифейские комплексы четласской серии п-ова Канин и Северного Тимана (1130^1220 млн. лет). В свою очередь, находки микрофоссилий в отложениях волоковой серии свидетельствуют, что она коррелирует с основанием группы Вестертана, K-Ar датировки даек диабазов которой (580 млн. лет) указывают на вендский возраст их формирования (Geological evolution..., 1988).
С учетом второго варианта корреляции, в котором стратиграфическое положение рыбачинской, кильдинской и волоковой серий оказывается прямо противоположным, взаимоотношение их в моноклинальной толще разреза может быть только тектоническим, т.е. надвиговым. Вывод именно о такой стратиграфической последовательности залегания этих серий (снизу вверх в порядке перечисления: рыбачинская, кильдинская и волоковая) недавно сделан В.В. Любцовым и А.А. Предовским (1998). Иными словами, подтверждаются представления А.А. Полканова (1934) о том, что более древняя и гипсометрически выше расположенная рыбачинская серия надвинута на отложения волоковой (венд) и кильдинской (верхний рифей) серий. В этом случае отложения кильдинской и волоковой серий перспективны для обнаружения в них тектонически экранированных ловушек с коллекторами трещинного типа.
Симонов А.П. и др. Рифейская нефть полуострова Рыбачий ... Семиостровский выступ
Линия III
Линия IV
Линия V
Рис.5. Фрагменты южных окончаний морских региональных сейсмических профилей MOB ОГТ, иллюстрирующие складчатый (линия III), блоковый (линия IV) и надвиговый (линия V) характер дислокаций в зоне пересечения краевого шва Тимано-Варангерской системы байкалид (по данным треста "Севморнефтегеофизика" ПО "Союзморгео", 1988-90 гг.).
Рис.6. Схематическая геологическая карта п-овов Варангер, Средний, Рыбачий, о. Кильдин и смежной части Кольско-Канинского шельфа (по данным МАГЭ ПГО "Севморгео", 1988 г.; Митрофанов и др.,
1996; Geological evolution ..., 1988).
1 - архейский кристаллический фундамент Балтийского щита; п-ов Варангер: 2 - группа Баренц-Си, 3 -группа Лаквикфьеллет, 4 - группа Вадсе, 5 - группа Танафиорд, 6 - группа Вестертана; п-ов Рыбачий: 7 - эйновская серия, 8 - баргоутная серия; п-ов Средний и о. Кильдин: 9 - кильдинская серия, 10 -волоковая серия; 11 - геологические границы: согласные (а), несогласные (б); 12 - тектонические нарушения; 13 - разлом Тролльфъорд-Комагельв (краевой шов Тимано-Варангерской системы байкалид); 14 - шовная тектоническая зона (тыловой шов Тимано-Варангерской системы байкалид); 15 -Рыбачинский вал; 16 - линии региональных сейсмических профилей MOB ОГТ (римскими цифрами обозначены номера линий, положение см. на рис.3), 17 - зона спорных экономических интересов России и Норвегии.
Второй вариант корреляции различных серий рифейских отложений не противоречит региональной модели строения Тимано-Варангерской системы байкалид, в которой определяющая роль отводится надвигам, направленным в сторону Балтийского щита. В этом случае представляется вполне логичным, что Кольско-Канинская моноклиналь представляет собою элемент Тимано-Варангерской системы байкалид, под надвинутой частью которой должен находиться протягивающийся вдоль побережья Кольского п-ова грабенообразный (возможно, рифтовый) прогиб (см. рис.3), выполненный мощной толщей верхнерифейских-вендских отложений (Симонов и др., 1997, 1998).
В рифтовую стадию развития плечи рифтов обычно испытывают значительное поднятие и размыв, поэтому на них, как правило, отсутствуют толщи синрифтовых и даже дорифтовых осадков. В пострифтовую стадию в результате напряжений сжатия имеет место надвигание пластин фундамента на сопряженные с ними рифтогенные прогибы с образованием поднадвиговых зон (Соколов, Егоров, 1989; Сизых, Лобанов, 1994; Сурков и др., 1996). В предложенном варианте корреляции синрифтовые отложения кильдинской и волоковой серий в грабенообразном прогибе действительно залегают непосредственно на архейском кристаллическом фундаменте. В результате горизонтальных напряжений сжатия, направленных в сторону Балтийского щита, эти отложения должны быть существенно дислоцированы.
Скандинавия, Восточный Фннмарк
Кольский полуостров
полуострова Средний, Рыбачий
о. Кильдин
(по Хоментовскому, 1975)
(по данным Негруцы, 1971
; Любцова, 1975)
«
М и се
«
ы О В
а.
«
IS Ш X № ы м
Подгруппа Варангер
g. 5
« 2
Подгруппа Тана
Цыпнаволокская свита
Зубовская свита
Майская свита
Скарбеевская свита
Перевальная свита
Донская свита
Мотовская
свита Цуманская
Куяканская свита
Каруярвинская свита
Землепахтинская свита
Поропелонская свита
Палвинская свита
Иерновская свита
Кутовая свита
Гранитоиды дорифейского основания
Сланцевозерская свита
Придорожная свита
Песцовозерская свита
Чернореченская свита
Безымянная свита
Коровинская свита
Иерновская свита
Finmark
Parautochton
Barents Sea Region
Kola Peninsula
Rybachiy Peninsula
Sredniy Peninsula
S. E. White Sea
w s
¡5 О < N
is
z <
z
и
Z
<
Ы № P-
Breivik Fm.
Stappogiedde Fm,
I TgqtórÜF I j
Nortensnes Fm.
Nyborg Fm.
Smalljord Fm.
Lokvikljell Gr.
Tanafjord Group
О
Ekkeroy Fm.
Golneselv Fm.
Paddeby Fm.
Andersby Fm.
Fugleberg Fm.
Klubbnes Fm.
Veinesboth Fm.
О
Bats fjord Fm.
Basnaering Fm.
Kongsfjord Fm.
Volokovaya Group
Reshma Fm.
Lyubim Fm.
Ust'Pinega Fm.
Kil'din Group
Rybachiy Group
a
Crystalline basement
Crystalline basement
Crystalline basement
а б
Рис.7. Различные варианты корреляции рифейских - вендских отложений на севере Кольского п-ова (а - Любцов и др., 1979; б - Geological evolution..., 1988).
По данным морских сейсморазведочных работ MOB ОГТ, Тимано-Варангерская система байкалид в пределах Кольско-Канинского шельфа представляет собою дислоцированную зону рифейских отложений, протягивающуюся от п-ова Канин до п-ова Варангер более чем на 500 км. Отдельные выступы и поднятия рифейских отложений (Канинский вал, Семиостровский выступ, горст мысов Лудоватых и др.) характеризуются хаотическим рисунком сейсмической записи. Южнее и севернее зон хаотической записи рифейские отложения на этих же временных разрезах MOB ОГТ имеют признаки слоистого строения. Вдоль внешнего склона Тимано-Варангерской системы байкалид развита региональная зона выклинивания нижнепалеозойских комплексов осадочного чехла. Зона выклинивания характеризуется ясно выраженными элементами расходящихся отражений в толще девонских отложений и подошвенного прилегания их к поверхности дислоцированного комплекса байкалид. Мощность вышележащих каменноугольных отложений в зоне Тимано-Варангерской системы байкалид сокращена до пределов уровня разрешения сейсмической записи. Осадочный клин девонско-каменноугольных отложений перекрывается толщей моноклинально залегающих пермско-триасовых и более молодых осадков. Моноклинальная толща этих отложений почти постоянной мощности, выходящая на поверхность морского дна, испытывает денудационный срез по мере приближения к береговой линии. В результате мощность палеозойско-мезозойского осадочного чехла в пределах Кольско-Канинской моноклинали изменяется от первых сотен метров на границе с зоной развития рифейских отложений до 12-15 км и более на склоне Южно-Баренцевской впадины (Крылов, Попова, 1993).
Рис.8. Фрагмент морского регионального профиля MOB ОГТ по линии II, иллюстрирующий характер деформаций рифейских отложений в грабенообразном прогибе.
В этой связи, в протягивающейся вдоль побережья Кольского п-ова системе Тимано-Варангерских байкалид следует различать валы и поднятия двух генетических типов. Внешние валы и поднятия этой системы (Канинский вал, Семиостровский выступ и др.) связаны с выступами и участками неглубокого залегания рифейских отложений, слагающих плечо грабенообразного прогиба (рыбачинская серия и ее аналоги), внутренние валы и поднятия (Рыбачинский вал, горст мысов Лудоватых и др.) - с деформацией рифейских отложений, выполняющих грабенообразный прогиб (кильдинская и волоковая серии и их аналоги). Северо-восточной границей прогиба является шовная тектоническая зона (тыловой шов), выделяющаяся в районе Семиостровского выступа по сейсмическим данным (см. рис.5, линия III) и сопровождающаяся линейной положительной магнитной аномалией (Крылов, Попова, 1993). Продолжением этого тылового шва является разлом, выделяющийся по аналогичному рисунку сейсмической записи в районе ПК 2400 линии II профиля МОВ ОГТ, где ниже горизонта VI (РЯ2-3) отчетливо видна граница между слоистой дислоцированной толщей рифейских отложений и акустически изотропной сейсмической средой (рис.8). По данным опытно-методической геологической съемки шельфа (МАГЭ ПГО "Севморгео", 1988 г.), с тыловым швом совпадает зона повышенной плотности разломов в верхней части разреза осадочного чехла (см. рис.6, ПК 2400-3000 линии I, ПК 2500-3000 линии II). Далее вдоль линии этого профиля сейсмические отражения выше горизонта VI (РЯ2-3) фиксируются до времен регистрации 5-6 с, что соответствует мощности палеозойско-мезозойского осадочного чехла не менее 10-12 км.
Северо-западное продолжение тылового шва может быть определено в районе ПК 2000-2500 линии I (ем. рис.6). Южнее этих пикетов, вплоть до береговой линии, вся осадочная толща интенсивно дислоцирована, в результате чего Рыбачинский вал весьма отчетливо выражен в рельефе морского дна. В норвежском секторе Баренцева моря (платформа Финнмарк) вероятным продолжением тылового шва является зона разломов (около 71°30' с.ш.), контролирующая развитие кунгурско-казанских биогермных построек (P1 kg-kz). В отличие от артинских рифов (P1a), развитых вдоль бровки палеошельфа, эти биогермы тектонически контролируются зоной разломов, располагаясь над приподнятыми блоками фундамента (Bruce, Toomey, 1993). В рассмотренных выше пределах ширина грабенообразного прогиба между краевым и тыловым его швами составляет 80-120 км, а мощность отложений в мульде поднадвиговой части прогиба - не менее 6-8 км (см. рис.5, 8).
Рис.9. Схема позднепротерозойских рифтовых зон Восточно-Европейской платформы (Милановский, 1983).
1 - рифтовые зоны (грабены, авлакогены),
2 - проявления рифейского и
ранневендского магматизма на платформе,
3 - инверсионные поднятия конца
позднего протерозоя,
4 - позднепротерозойские
геосинклинальные области,
5 - байкальские складчатые деформации.
Таким образом, на основании комплексной интерпретации геолого-геофизических данных в зоне перехода "суша-море" вывод о существовании грабенообразного прогиба в прибрежной зоне Кольского п-ова не является неожиданным. Проблема тектонической природы байкалид и байкальской складчатости на рубеже позднего протерозоя - кембрия (650-550 млн. лет назад) давно уже обсуждается в литературе. Вышеизложенное подтверждает вывод о том, что Тимано-Варангерская система байкалид представляет собою рифтогенную окраину Восточно-Европейской платформы (Милановский, 1983; Валасис, Горностай, 1989) (рис.9).
3. Геодинамика Тимано-Варангерской системы байкалид
На примере Тимано-Варангерской системы байкалид рассмотрим возможный механизм трансформации рифтогенной континентальной окраины Восточно-Европейской платформы в краевую складчато-надвиговую систему.
Единственным прямым источником о вещественном и формационном составе байкальского фундамента Тимано-Печорской плиты является керн скважин. В 47 из 67 скважин, вскрывших фундамент этой плиты, встречены магматические и вулканогенно-осадочные породы. Особенности вещественного состава и формационной типизации магматических пород свидетельствуют о том, что в позднем протерозое - кембрии территория Тимано-Печорской плиты представляла собою арену активной магматической деятельности. Эти особенности исключают любые варианты платформенного развития Тимано-Печорской плиты в течение байкальского цикла тектогенеза (поздний протерозой -кембрий) и требуют объяснения наблюдаемых закономерностей с позиций геодинамических концепций (Белякова, Степаненко, 1991).
Геодинамическая эволюция Тимано-Печорской плиты является лишь частью более общей эволюции континентальных окраин Палеоазиатского океана, разделявшего в позднем протерозое -кембрии Восточно-Европейскую и Сибирскую платформы. Материалы по Тимано-Печорской плите и Полярному Уралу характеризуют эволюцию западной (в современных координатах) континентальной окраины рифейского Палеоазиатского океана, вдоль которой располагалась мозаика из блоков Федынского, Колгуевского, Хорейверского, Большеземельского, Ямало-Новоземельского и др. Материалы по Таймыру, Енисейскому кряжу, Восточным Саянам Сибирской платформы характеризуют эволюцию восточной континентальной окраины этого океана, вдоль которой располагалась мозаика из Карского, Хакасского, Баргузино-Витимского и других континентальных блоков и микроплит. В
центральной части океана располагался крупный Казахстанский микроконтинент. Геодинамическая эволюция Палеоазиатского океана представляла собою закономерную последовательность тектонических процессов (цикл Уилсона), включающих в себя: а) деструкцию дорифейского кристаллического основания в мозаику микроконтинентальных плит и блоков, разделенных рифтогенными океанами; б) постепенное закрытие океанических бассейнов с формированием окраинно-континентальных и островодужных океанических систем; в) коллизию противоположных континентальных окраин, формирование на месте закрывшегося океана новообразованной континентальной коры, представляющей собою коллаж разнородных тектонических блоков (террейнов) бывшего океанического бассейна (Берзин и др., 1994).
а) б)
Рис.10. Схема аномального магнитного поля территории бывшего СССР (а) и совмещение зон магнитных аномалий Восточно-Европейской и Сибирской платформ (б) (Гусев, 1973).
1 - зоны положительного магнитного поля, 2 - зоны отрицательного магнитного поля. А - зона магнитных аномалий байкалид Большеземельской тундры и Туруханского поднятия; Б - зона магнитных аномалий складчатых комплексов байкалид Тимана и Енисейского кряжа; В - зона магнитных аномалий Мезенско-Вычегодских карелид и архейско-протерозойских комплексов Восточных Саян.
Подобный сценарий геодинамической эволюции Палеоазиатского океана подтверждается результатами анализа докембрийского магнитного поля территории бывшего СССР. При реконструкции этого поля еще в начале 70-х гг. было отмечено удивительное сходство в структуре аномальных магнитных зон древних Восточно-Европейской и Сибирской платформ, разделенных системой несогласных с ними, линейных, симметричных и протяженных аномалий молодой Западно-Сибирской плиты (Гусев, 1973). На реконструированной картине этого поля оказываются совмещенными региональные аномалии магнитного поля, соответствующие крупным тектоническим элементам континентальных окраин рифейского Палеоазиатского океана (рис. 10). Так, в зоне "А" оказываются совмещенными линейные магнитные аномалии погребенных байкалид Большеземельской тундры на севере Восточно-Европейской платформы и байкалид Туруханского поднятия на западе Сибирской платформы. Тимано-Енисейский региональный минимум (зона "Б") объединяет немагнитные складчатые комплексы байкалид Тимана и Енисейского кряжа. В зоне "В" продолжением интенсивных линейных магнитных аномалий Мезенско-Вычегодских карелид являются аналогичные аномалии, соответствующие архейско-протерозойским комплексам Восточно-Саянского блока. Результаты реконструкции показывают, что крупнейшие тектонические элементы окраин Восточно-Европейской и Сибирской платформ ранее принадлежали единому суперконтиненту, который был образован в результате байкальской складчатости, закрывшей Палеоазиатский океан. Позднее эти платформы были разобщены в процессе крупномасштабных горизонтальных движений в более молодых океанах -палеозойском Палеоуральском океане (Зоненшайн, 1984; Пучков, 1997) и в "неудавшемся" мезозойском Обском океане Западной Сибири (Аплонов, 1987).
Однотипное строение байкальских складчато-надвиговых поясов, на всем своем протяжении надвинутых на окраины Восточно-Европейской и Сибирской платформ, свидетельствует о едином геодинамическом сценарии их формирования в процессе байкальской (поздний протерозой - кембрий) эволюции Палеоазиатского океана. Первоначально пассивные рифтогенные континентальные окраины этого океана были преобразованы в активные окраины с заложением островных дуг и вулканоплутонических поясов, последующим надвиганием (обдукцией) складчато-надвиговых поясов на окраины Восточно-Европейской и Сибирской платформ. В основании областей перикратонного
опускания этих платформ вдоль их байкальских складчато-надвиговых поясов развита система рифейских грабенов и рифтов (рис. 11), соответствующая стадии растяжения и рассеянного спрединга архейско-протерозойской кристаллической коры на начальном этапе раскрытия рифейского Палеоазиатского океана (Соколов, Егоров, 1989; Сизых, Лобанов, 1994; Сурков и др., 1996).
сз юв
Байкало-Патомская Непский свод складчатая область
Иркинеевско-Катангский Предпатомский прогиб
авлакоген
Восточно-Тунгусская ступень Сибирской платформы
до оо _
окраина ВосточноЕвропейской платформы (в т.ч. Балтийский щит)
Тимано-Варангерская система байкалид (в т.ч. п-ова Варангер, Рыбачий, Канин, Кольско-Канинская моноклиналь, Тиман-ский кряж) Предтиманский авлакоген и его продолжение в поднадвиговой зоне Кольско-Канинской моноклинали
своды (террейны) Федынского, Кол-гуевский, Малозе-мельский и др.)
+ 1
4-
1
Рис.11. Схематический геологический разрез юга Сибирской платформы и байкалид ее складчатого обрамления (Соколов, Егоров, 1989) в сравнении с разрезом зоны сочленения Восточно-Европейской платформы с Тимано-Варангерской системой байкалид.
1 - кристаллический фундамент Сибирской платформы; 2 - разломы; 3 - границы стратиграфических подразделений; 4 - залежи нефти и газа; 5 - скважины глубокого бурения, 6 - рифейские отложения.
На тектонических схемах ряда публикаций последних лет подразумевалось, однако в силу отсутствия фактических данных, не показывалось морское продолжение системы грабенов севера Русской плиты (Разломы и горизонтальные..., 1977; Добрынина, 1992; Добрынина и др., 1992; Козленке и др., 1995; Федоров, 1996; Шахновский, 1996). Принципиально новым результатом настоящей работы является геолого-геофизическое обоснование надвигового строения Кольско-Канинской моноклинали и наличия в ее поднадвиговой зоне рифейского грабенообразного прогиба.
В предложенной модели тектонического строения Кольско-Канинской моноклинали комплекс рыбачинской серии, отличающийся минимальными емкостно-фильтрационными свойствами (т.е. надежная покрышка) и содержанием углеводородных газов, тектонически экранирует отложения волоковой и кильдинской серий, характеризующихся повышенными значениями открытой пористости и проницаемости, а главное - максимальными концентрациями углеводородных газов (рис. 2а, б). Иными словами, в поднадвиговой зоне Кольско-Канинской моноклинали соблюдаются все необходимые условия для аккумуляции и сохранения углеводородных залежей. В свою очередь, это решительным образом увеличивает перспективы нефтегазоносности поднадвиговой зоны моноклинали. Для этого, кроме благоприятных геохимических показателей, имеются необходимые структурные предпосылки в виде мощной толщи рифейских-вендских отложений с отчетливыми признаками складчатых, блоковых и надвиговых дислокаций в пределах технически доступного для бурения интервала глубин от 1,5 до 4,0 км. Рисунок сейсмической записи на одном из таких пересечений (см. рис.5, линия V) удивительным образом напоминает строение гигантского Вуктыльского газоконденсатного месторождения, расположенного в пределах складчатого борта Верхнепечорской впадины (рис. 12) (Соборное и др., 1991).
4. Прогнозная оценка потенциальных ресурсов углеводородов рифейских отложений Кольско-Канинской моноклинали на основании межрегиональных нефтегазогеологических аналогий
Наиболее ярким примером возможной нефтегазоносности рифейских отложений Тимано-Варангерской системы байкалид является Ярегское месторождение тяжелой нефти. Это крупнейшее месторождение Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции, занимающее в ней самое высокое гипсометрическое положение, в максимальной степени приближено к краевому шву Тимано-Варангерской системы байкалид (рис. 3). Залежь тяжелой нефти этого месторождения находится на глубине 100 м от дневной поверхности в красноцветных песчаниках девона, выклинивающихся и облекающих крупный эрозионный выступ рифейских образований. Многочисленные нефтегазопроявления на Ярегской площади зафиксированы в разрезах нескольких десятков скважин до глубины 300 м ниже кровли рифейских отложений, при этом с глубиной возрастает количество битумопроявлений. В рифейском разрезе известны сланцы, пропитанные нефтью. Газовый фактор составляет 1 м3 газа на 1 м3 воды, что в данных условиях соответствует полному насыщению. Количество растворенного газа в рифейских отложениях Ярегской площади (в расчете на площадь месторождения - 112 км2, глубину нефтегазопроявлений - 300 м, газовый фактор - 1,0) оценивается в 50 млрд. м3. На месторождении Водный Промысел, расположенном в 10 км к северо-западу от Ярегского месторождения, в начале 40-х гг. из рифейских отложений были получены промышленные притоки газа, содержавшего до 96% метана. Газопроявления на этом промысле были отмечены до глубины 430 м ниже кровли рифейского комплекса. Максимальные начальные дебиты газа достигали 21 тыс. м3/сут, газовый фактор - 1,0 (Дертев и др., 1996).
Рис.12. Сейсмический разрез складчатого борта Верхнепечорской впадины (Соборное и др., 1991).
ВА - Вуктыльская антиклиналь (Вуктыльское газоконденсатное месторождение), ГС - Гердъельская синклиналь, ЮВА - Югид-Вуктыльская антиклиналь.
Для выяснения перспектив нефтегазоносности рифейских отложений в 1988 г. в контуре Ярегского месторождения было начато бурение параметрической скважины Ярега-700 проектной глубиной 4 900 м, которая весной 1989 г. достигла глубины 4 011 м. Коллекторские свойства терригенных пород (сланцев, кварцитопесчаников) вскрытого разреза рифея (348 - 4 011 м) оказались очень низкими (открытая пористость от 0,09 до 1,5%, проницаемость - п-10-1 - п-10-2 мкм2). В процессе бурения прямых признаков нефтегазоносности в разрезе рифейских отложений не отмечалось. По газовому каротажу разрез характеризуется фоновыми показаниями, однако, в целом ряде узких (трещиноватых?) интервалов отмечались высокие газопоказания (от 6 до 15 раз и более выше фона) преимущественно по метану в верхней части разреза и тяжелым углеводородам в его нижней части. Кроме того, установлено увеличение доли углекислоты в общей газонасыщенности отложений с глубины 1 250 м и появление водорода с глубины 1 290 м. По результатам исследований керна выявлены следы миграции углеводородов из более глубоких горизонтов рифейских отложений. Суммарный объем газа в рифейских отложениях (64,0-237,0 см3/кг) и углеводородов в них (33,0-150,4 см3/кг) близки к таковому для продуктивных девонских отложений Ярегской площади (Овчинников и др., 1990).
С учетом вышеизложенного, формирование Ярегского месторождения и многочисленные нефтегазопроявления в рифейских отложениях этой площади ряд исследователей не без основания связывает с миграцией углеводородов из поднадвиговой зоны Тимана (Соколов, Егоров, 1989).
Ближайшим аналогом для сравнительной оценки перспектив нефтегазоносности верхнепротерозойских отложений Кольско-Канинской моноклинали являются рифейские грабены северной части Мезенской синеклизы. По данным параметрического бурения, в верхних горизонтах рифейских отложений северной части Мезенской синеклизы установлены песчаные пласты мощностью до 100-150 метров с удовлетворительными емкостно-фильтрационными параметрами (открытая пористость 5,0-14,0%, проницаемость 0,1-0,07 мкм2). Подземные воды рифейского комплекса относятся к хлор-кальциевому типу с минерализацией от 117 до 317 г/л, увеличивающейся с запада на восток, в сторону Притиманья. Повышенные значения бром-хлорного коэффициента (6,0-8,0) и уменьшение коэффициента метаморфизации (0,77) свидетельствуют о высокой степени закрытости недр. Содержание
йода в подземных водах достигает 37,0 мг/л. Газонасыщенность пластовых вод колеблется от 40,0 до 650,0 см3/л, состав растворенных в воде газов азотный (скважины Сафоновская, Ома, Лешуконская, Котлас) и метаново-азотный (скважины Усть-Няфта, Ценогора, Койнасская), содержание углеводородов в водорастворенном газе изменяется от 0,1-6,8% до 40,0-65,0%. На основании результатов комплексных геолого-геохимических исследований, масштабы генерации углеводородов в рифейских грабенах Мезенской синеклизы оцениваются как хорошие. Сумма генерации углеводородов в разрезах скважин составляет примерно 100 тыс. т/км2. По фазовому состоянию в рифейских отложениях Мезенской синеклизы предполагается обнаружение нефтегазовых залежей, в которых на долю жидких углеводородов приходится около 10%. Ожидаемая плотность жидких флюидов нефтяной оторочки -средняя, в пределах 0,85-0,87 г/см3 (Келлер и др., 1994).
Повышенное содержание углеводородов в водорастворенном газе рифейских отложений (более 10-20%) является показателем возможного наличия скоплений нефти или газа, либо поступления углеводородов из более глубоких частей разреза (Аминов и др., 1991). В 70-х гг. из вендских отложений в разрезе параметрической скважины Ома-1 был получен приток сухого горючего газа (Бескровная и др., 1977). На юге Мезенской синеклизы к числу наиболее интенсивных нефтегазопроявлений в рифейских отложениях относится обильное битумопроявление в разрезе скважины №1 Сторожевской площади Вычегодского прогиба (Волхонина, 1994).
Рифейские комплексы из разрезов п-овов Рыбачий, Средний и о. Кильдин представлены доломитами, известняками, песчаниками, алевролитами и аргиллитами. Плотность образцов изменяется в пределах от 2,5 до 2,69 г/см3, открытая пористость составляет 0,46-6,7%. Проницаемость практически всех образцов менее 0,0Г10-3 мкм2, в отдельных случаях увеличиваясь до 0,03Т0-3 мкм2 (Астафьев и др., 1988). Породы характеризуются повышенными содержаниями в них углеводородных газов, концентрация которых в отдельных образцах достигает 53,4 см3/кг. Практически во всех образцах (около 300) с повышенными концентрациями углеводородных газов не отмечается сколько-нибудь заметного содержания органического вещества, что свидетельствует об эпигенетическом характере, т.е. о миграционной природе газов. По составу газовой фазы рифейские комплексы из разрезов п-овов Рыбачий, Средний и о. Кильдин резко отличаются от пород других уровней разреза докембрия Кольского п-ова обогащенностью тяжелыми углеводородами и, как следствие, низкими значениями коэффициента сухости газов (СН4/ЕТУ). Максимальные значения этого коэффициента в пробах с повышенными содержаниями метана составляют от 2,4 до 40. По величине этого коэффициента углеводородные газы рифейских отложений п-овов Рыбачий, Средний и о. Кильдин ничем не отличаются от газов газоконденсатных и газонефтяных месторождений в осадочных бассейнах фанерозоя, значения СН4/ЕТУ в которых изменяются в пределах от 2,5 до 57,3. На основании этих данных был сделан вывод о том, что в рифейских отложениях п-овов Рыбачий, Средний и о. Кильдин содержатся газообразные углеводороды, по составу аналогичные газам газоконденсатных и газонефтяных месторождений фанерозоя (Любцов и др., 1979; Митрофанов и др., 1996, 1998).
Интересно, что из рифейских отложений Сибирской платформы (Юрубчено-Тохомская зона нефтегазонакопления Приенисейского прогиба) с таким же набором пород и аналогичными емкостно-фильтрационными параметрами (открытая пористость 0,82-1,6%, проницаемость 0,008-0,22-10-3 мкм2), как и в разрезах п-овов Рыбачий, Средний и о. Кильдин, получены притоки нефти с дебитами до 600 м3/сут, газа - до 200 тыс. м3/сут (Дегтярев, 1992). Приенисейский прогиб является тектоническим аналогом Предтиманского прогиба Тимано-Варангерской системы байкалид (Соколов, Егоров, 1989; Сурков и др., 1996).
Перспективная площадь рифейских отложений в поднадвиговой зоне Кольско-Канинской моноклинали, ограниченная технически доступным для бурения интервалом глубин 3,5-4,0 км, составляет около 100 тыс. км2, в том числе на п-ове Рыбачий примерно 1200 км2. По аналогии с Мезенской синеклизой, прогнозные потенциальные ресурсы этой зоны составляют: 1-105 км2 х 1105 т/км2 = 1-1010 т = 10-109 тили 10 млрд. тУВ. Аналогичным образом для поднадвиговой зоны п-ова Рыбачий прогнозные потенциальные ресурсы можно оценить величиной:
1,2-103 км2 х 1105 т/км2 = 1,2-108 тили 120,0 млн. тУВ.
Согласно другому варианту расчета, объем поднадвиговой зоны п-ова Рыбачий составляет примерно:
60 км х 20 км х (3,5 -г- 4,0) км = 4200 ^ 4800 км3 = (4,2 ^ 4,8)-103 км3 = (4,2 ^ 4,8)-1018 см3. При средней плотности рифейских пород 2,6 г/см3 вес их составит около:
(4,2 -г- 4,8)-1018 см3 х 2,6 г/см3 = (10,9 ^ 12,5)-1018 г = (10,9 ^ 12,5)-1015 кг. Соответственно, при среднем содержании углеводородных газов 25 см3/кг прогнозные потенциальные ресурсы этой зоны составят:
(10,9 -г- 12,5)-1015 кг х 25 см3/кг = (272,5 ^ 312,5)-1015 см3 = (272,5 ^ 312,5)-109 м3 УВ
Рис.13. Схематическая геологическая карта п-овов Средний, Рыбачий и Айновых о-вов (Геологическая
карта..., 1996; Митрофанов и др., 1996).
1 - гранитоиды дорифейского основания. Эйновская серия (верхний рифей). Свиты: 2 - мотовская (полимиктовых конгломератов, субаркозов); 3 - понская (конгломерат-аргиллит-субграувакковая); 4 -перевальная (граувакково-субграувакковая песчаниковая). Баргоутная серия (верхний рифей). Свиты: 5 - скарбеевская (аргиллит-алевролитовая); 6 - майская (конгломерат-гравелит-граувакковая); 7 -зубовская (алевролит-граувакково-песчаниковая); 8 - цыпнаволокская (граувакковых алевролитов с гидрослюдистым и хлоритовым цементом). Килъдинская серия (верхний рифей). Свиты: 9 - кутовая (кварцево-песчаниковая); 10 - иерновская (граувакково-песчаниковая); 11 - палвинская (субаркозово-кварцитовая), соответствующая объединенным коровинской, безымянной и чернореченской свитам о. Кильдин; 12 - поропелонская (субграувакково-аргиллитовая); 13 - землепахтинская (субграувакково-аркозовая, песчаниковая); 14 - каруярвинская (пестроцветная, мергелисто-алевролит-аргиллитовая). Поропелонская, землепахтинская, каруярвинская свиты сопоставляются с придорожной, сланцевозерской свитами о. Кильдин. Волоковая серия (венд). Свиты: 15 - куяканская аргиллит-субграувакково-кварцитовая); 16 - пуманская (аргиллит-субграувакковая). 17 - краевой шов (линия фронтального надвига) Тимано-Варангерской системы байкалид; 18 - надвиги; 19 - крупные зоны разрывных нарушений; 20 - элементы залегания пород; 21 - линия геологического разреза и положение проектной параметрической скважины (см. рис.14); 22 - абсолютные отметки рельефа, м.
Рис.14. Разрез по линии А-Б через п-ова Средний и Рыбачий (положение см. рис.13).
1 - гранитоиды архейского кристаллического основания; 2, 3 - рыбачинская группа: 2 - эйновская серия, 3 - баргоутная серия; 4 - кильдинская и волоковая серии; 5 - сбросы; 6 - надвиги; 7 - проектная параметрическая скважина на линии профиля.
или 272,5 - 312,5 млрд. м3, что эквивалентно 218,0 - 250,0 млн. т в пересчете на жидкие УВ.
Близость значений различных вариантов оценок является свидетельством корректности приведенных выше расчетов.
5. Заключение
Вышеизложенное позволяет рекомендовать постановку геолого-геофизических работ с целью оценки перспектив нефтегазоносности рифейских отложений в поднадвиговой зоне Кольско-Канинской моноклинали. С учетом стратегических направлений инвестиционной политики Российской Федерации, прав, интересов и возможностей субъектов РФ, участками для постановки таких работ на Кольско-Канинской моноклинали могут быть п-ова Рыбачий и Канин.
Первоочередным участком для постановки параметрического бурения является п-ов Рыбачий. Во-первых, п-ов Рыбачий, занимающий ключевую позицию в структуре краевого надвига Кольско-Канинской моноклинали, характеризуется максимальной тектонической закрытостью рифейского грабенообразного прогиба, протягивающегося вдоль побережья Кольского п-ова. Во-вторых, благодаря близости к Кольской сверхглубокой скважине в результате бурения будет существенно увеличен стратиграфический диапазон изученного архейско-протерозойского разреза земной коры. Наконец, в третьих, п-ов Рыбачий расположен в непосредственной близости от действующих коммуникаций Мурманского морского порта, а также места строительства проектируемого Северного морского порта и нефтеналивного терминала в Печенгской губе.
Участком второй очереди является п-ов Канин, на побережье Чешской губы которого в 70-х гг. уже был получен приток сухого горючего газа из вендских отложений в разрезе параметрической скважины Ома-1. Для выбора места заложения скважины необходимо проведение сейсморазведочных работ MOB ОГТ на п-ове Канин и в Чешской губе с привязкой их к разрезу параметрической скважины Ома-1.
Наряду с решением практических нефтегазопоисковых задач, бурение параметрических скважин позволит изучить полный разрез и взаимоотношение различных серий рифейских отложений, тем самым однозначно решить вопрос о тектонической природе Тимано-Варангерской системы байкалид и характере северо-восточной границы Восточно-Европейской платформы.
С учетом данных о геологическом строении п-овов Средний и Рыбачий (рис.13), принятого в настоящей работе варианта корреляции различных серий рифейских отложений (рис.2, а, б; рис.7, б), а также представлений о надвиговом строении Кольско-Канинской моноклинали (рис.3), глубина параметрической скважины на п-ове Рыбачий составит около 4,5-5,0 км. После проходки в надвинутом козырьке отложений рыбачинской серии (нижний (?)-средний рифей) скважина в интервале от 1,5 до 3,0 км должна будет пересечь плоскость надвига, а затем последовательно вскрыть в поднадвиговой зоне отложения волоковой (венд) и кильдинской (верхний рифей) серий (рис.14). При выборе места заложения скважины следует иметь в виду, что в юго-западном направлении, т.е. в сторону выхода на поверхность плоскости надвига, уменьшается мощность козырька надвигового перекрытия, поэтому отложения в поднадвиговой зоне могут быть вскрыты на меньших глубинах. В этой связи, оптимальное место заложения скважины должно быть выбрано с учетом конкретных особенностей местности, связанных с этим условий производства работ и круга решаемых задач. С этой целью заложению параметрической скважины должна предшествовать постановка сейсморазведочных работ MOB ОГТ (56 профилей, 150-200 пог. км), методика которых позволяла бы расшифровку внутреннего строения поднадвиговой зоны.
Необходима постановка аналогичного комплекса морских сейсморазведочных работ MOB ОГТ с целью уточнения особенностей строения поднадвиговой зоны Кольско-Канинской моноклинали. Условия производства этих работ ограничены малыми поперечными размерами изучаемой акватории, ширина которой минимальна в районе п-ова Рыбачий и увеличивается до 60-80 км в районе пролива Горло Белого моря и Чешской губы. Поэтому в районе п-ова Рыбачий фронтальная часть надвига Кольско-Канинской моноклинали может быть пересечена сейсмическими профилями из Печенгского и Кольского заливов. Вдоль побережья Кольского п-ова фронтальная часть надвига и поднадвиговые дислокации могут быть изучены по сети профилей, расположенных под некоторым оптимальным углом к линии надвига с целью увеличения базы и глубины приема сейсмических сигналов.
Рифейский грабенообразный прогиб в поднадвиговой зоне Кольско-Канинской моноклинали занимает весьма выгодное географическое положение в структуре территорий Мурманской и Архангельской областей. Поэтому в случае положительных результатов работ новый нефтегазоносный район будет иметь чрезвычайно важное значение для решения топливно-энергетических проблем всего Северо-Западного региона России, путем создания собственной инфраструктуры нефтегазового комплекса, требующей минимальных экономических затрат. Ускоренной реализации работ может способствовать привлечение крупных отечественных и иностранных инвесторов, а также сотрудничество с предприятиями разных форм собственности и различных направлений деятельности.
Литература
Bogdanov N.A., Khain V.E., Sobolev S.V., Senin B.V., Shipilov E.V., Bogatsky V.I., Kostyuchenko S.L.
Tectonic map of the Barents Sea and North European Russia, Scale 1:2,500,000. Institute of the Lithosphere, RAS, 1996.
Gabrielsen R.H. and Faerseth R.B. The inner shelf of North Cape, Norway and its implications for the Barents Shelf-Finmark Caldonide boundary. A comment. Norsk. Geol. Tidss., v.69, No.1, p.57-63, 1989.
Geological Evolution of the Barents Shelf Region. Editors Harland B., Dowdswell E.K. Graham and Trotman inc., 175p., 1988.
Pesonen L.J., Torsvik T.N., Elming S.A. and Bylund C. Crustal evolution of Fennoscandia - palaeomagnetic constraints. Tectonophysics, v.162, p.27-48, 1989.
Siedlecka A. Development of the Upper Proterozoic sedimentary basins of the Varanger Peninsula, East Finnmark, North Norway. Proc. IGCP Project 160 meet., Oulu, Finland, Aug., 1983, p.20-30, 1984.
Аминов Л.З., Зытнер Ю.И., Мигунов Л.В. Перспективы нефтегазоносности Мезенского бассейна по гидравлическим данным. Геология нефти и газа, №6, с.36-39, 1991.
Аплонов С.В. Геодинамика раннемезозойского Обского палеоокеана. М., "Наука", 98с., 1987.
Астафьев О.В., Евсюков В.Г., Винниковский B.C., Колесник В.Ф., Любцов В.В., Предовский А.А. К вопросу о перспективах нефтегазоносности верхнепротерозойских отложений Кольско-Канинской моноклинали. Освоение морских месторождений нефти и газа континентального шельфа СССР. М, с.63-70, 1988.
Белякова Л.Т., Степаненко В.И. Магматизм и геодинамика байкалид фундамента Печорской синеклизы. Изв. АН СССР, сер. геол., т.12, с.106-117, 1991.
Берзин Н.А., Колман Р.Г., Добрецов Н.Л., Зоненшайн Л.П., Сяо Сючань, Чанг Э.З. Геодинамическая карта западной части Палеоазиатского океана. Геология и геофизика, т.35, №7-8, с.8-28, 1994.
Бескровная О.В., Бызер М.Б., Богатырев В.В. Закономерности распределения пород-коллекторов в вендских отложениях Мезенской впадины. Нефтегазоносность северо-востока европейской части СССР и севера Урала (Тр. VIII Геол. конф. АН Коми АССР). Сыктывкар, с.151, 1977.
Бузулуцкова Е.С. История развития Русской плиты в позднем докембрии по терригенным компонентам отложений. Новосибирск, "Наука", 199с., 1984.
Валасис А.Т., Горностай Б.А. Проблема байкалид и рифейский комплекс полуострова Канин и Северного Тимана. Геотектоника, №2, с.22-32, 1989.
Вейс А.Ф., Воробьева Н.Г. Микрофоссилии рифея и венда Анабарского массива. Изв. АН СССР, сер. геол., т.1, с.114-130, 1992.
Волхонина Т.В. Модель седиментации Мезенской синеклизы на основе данных ГСЗ, КМПВ и бурения. Разведка и охрана недр, №4, с.27-29, 1994.
Гафаров Р.А., Прозоров Ю.И. Тектоническое районирование фундамента Тимано-Печорской плиты. Бюллетень МОИП, отд. геол., т.57, №1, с.40-50, 1982.
Гусев Б.В. Реконструкция докембрийского аномального магнитного поля Русской и Сибирской платформ. Геофизические методы разведки в Арктике. Вып.8, Л., НИИГА, с.49-51, 1973.
Геологическая карта Кольского региона (северо-восточная часть Балтийского щита). Масштаб 1:500 000, (гл. ред. Ф.П. Митрофанов). Апатиты, Геологический ин-т КНЦРАН, 1996.
Дедеев В.А., Запорожцева И.В. Земная кора европейского северо-востока СССР. Л., "Наука", 96с., 1985.
Дертев А.К., Арчегов В.Б., Буданов Г.Ф., Грибков В.В., Кузьмин Б.В., Лазарев B.C. Нефтегазоносность протерозойских отложений древних платформ. М., "Геоинформмарк", 50с., 1996.
Добрынина М.И. Рифтогенез в геологической истории докембрия северной части Русской плиты. Глубинное строение и геодинамика кристаллических щитов Европейской части СССР. Апатиты, с.71-78, 1992.
Добрынина М.И., Красовский С.С., Куприенко П.Я. Современная структура земной коры Мезенской синеклизы. Геофизический журнал, т.14, №5, с.86-92, 1992.
Зоненшайн Л.П. (ред.) История развития Уральского палеоокеана. М., ИО АН СССР, 164с., 1984.
Камалетдинов М.А., Казанцев Ю.В., Казанцева Т.Т., Постников Д.В. Шарьяжные и надвиговые структуры фундаментов платформ. М., "Наука", 184с., 1987.
Келлер М.Б., Ермолкин В.И., Голованова С.И., Филин А.С. Масштабы генерации углеводородов в древних толщах Мезенской синеклизы по геохимическим критериям. Геология нефти и газа, №10, с.29-33, 1994.
Козленко В.Г., Костюкевич А.С., Койфман Л.И., Кореневич К.А. Глубинное строение Мезенской синеклизы по данным сейсмогравитационного моделирования. Геофизический журнал, т.17, №5, с.20-29, 1995.
Крылов P.A., Попова Л.А. Геологическая интерпретация результатов геофизических исследований Кольского шельфа. Осадочный чехол Западно-Арктической метаплатформы (Тектоника и сейсмостратиграфия). Мурманск, с.63-68, 1993.
Любцов В.В., Петерсилье И.А., Предовский A.A. Углеводороды и органический углерод в отложениях верхнего рифея северо-запада Кольского полуострова. Доклады АН СССР, т.214, №4, с.912-916, 1979.
Любцов В.В., Предовский A.A. Верхнепротерозойские осадочные породы Кольского побережья и их корреляция в пределах Баренц-региона, (в печати), 1998.
Милановский Е.Е. Рифтогенез в истории Земли (рифтогенез на древних платформах). М., "Недра", 280с., 1983.
Митрофанов Ф.П., Любцов В.В., Предовский A.A., Припачкин В.А. Углеводороды и органический углерод в верхнепротерозойских отложениях северо-запада Кольского полуострова: значение для оценки перспектив нефтегазоносности шельфа Баренцева моря. Геология и геофизика, т.37, №6, с.125-135, 1996.
Митрофанов Ф.П., Предовский A.A., Любцов В.В., Припачкин В.А, Глазнев В.Н., Мартиросян В.Н., Попова Л.А. Новые аспекты прогнозирования крупных нефтегазоносных областей. Апатиты, Геологический ин-т КНЦРАН, 58 е., 1998.
Михайлова Н.С., Басалаев A.A. Первые находки микрофоссилий в шлифах верхнепротерозойских терригенных пород Кольского полуострова. Изв. АН СССР, сер. геол., №8, с.139-142, 1992.
Михайлова Н.С., Подковыров В.Н. Новые данные по органостенным микрофоссилиям верхнего докембрия Урала. Изв. АН СССР, сер. геол., №10, с.111-123, 1992.
Овчинников Э.Н., Алабушин A.A., Гайдеек В.И., Лещенко В.И. Некоторые результаты параметрического бурения на рифей-вендский комплекс Ухтинского района. Геология нефти и газа, №12, с.4-7, 1990.
Полканов A.A. Гиперборейские формации полуострова Рыбачий и острова Кильдин. Проблемы советской геологии, т.11, №6, с.201-221, 1934.
Поселов В.А., Павленкин А.Д., Дараган-Сущова Л.А., Буценко В.В. Глубинное строение зоны сочленения Балтийского щита и Баренцевской плиты. Геофизика, №2, с.55-61, 1995.
Пучков В.Н. Тектоника Урала. Современные представления. Геотектоника, т.4, с.42-61, 1997.
Разломы и горизонтальные движения платформенных областей СССР. М., "Наука", 143с., 1977.
Сизых В.И., Лобанов М.П. Шарьяжно-надвиговый контроль нефтегазоносности юга Сибирской платформы. Доклады АН, т.335, №5, с.621-625, 1994.
Симонов А.П., Губерман Д.М., Яковлев Ю.П., Митрофанов Ф.П., Любцов В.В., Предовский A.A. Рифейские комплексы Кольско-Канинской моноклинали - новое перспективное направление нефтегазопоисковых работ на шельфе Баренцева моря. Малоизученные нефтегазоносные комплексы Европейской части России (прогноз нефтегазоносности и перспективы освоения). Тез. докл. Всероссийской науч.-практ. конф., 21-25 апр., 1997, ВНИГНИ. М., с.88-89, 1997.
Симонов А.П., Губерман Д.М., Митрофанов Ф.П., Яковлев Ю.П., Припачкин В.А. Геодинамика западной части Тимано-Варангерской системы байкалид (шельф Баренцева моря): новые данные о тектонике и перспективах нефтегазоносности. Тектоника и геодинамика: общие и региональные аспекты. Тез. докл. 31-го тектонического совещания, 3-6 февраля 1998, МГУ. М, ГЕОС, т. I, с.100-103, 1998.
Соборнов К.О., Тарасов П.П., Бушуев A.C. Тектоническая расслоенность складчатого борта Верхнепечорской впадины и ее нефтегазоносность. Геология нефти и газа, №10, с.17-21, 1991.
Соколов Б.А., Егоров В.А. Новые представления о нефтегазоносности рифей-вендских отложений Восточной Сибири. Вестн. МГУ, сер. 4, Геология, т.5, с.25-35, 1989.
Сурков B.C., Коробейников В.П., Крылов C.B., Гришин М.П., Краевский Б.Г., Ларичев Ф.П. Геодинамические и седиментационные условия формирования рифейских нефтегазоносных комплексов на западной окраине Сибирского палеоконтинента. Геология и геофизика, т. 37, №8, с.154-165, 1996.
Федоров Д.Л. Нефть протерозоя Восточно-Европейской платформы - фантазия или реальность? Геология и геофизика, т.37, №8, с.116-124, 1996.
Фролович Г.М., Чуева Н.М., Заварзин Б.А. Сейсмические исследования Предтиманского прогиба. Геология нефти и газа, №12, с.28-31, 1989.
Хаин В.Е. Региональная геотектоника: Внеальпийская Европа и Западная Азия. М., "Недра", 359с., 1979.
Хаин В.Е. Европа. Тектоника континентов и океанов: Объяснительная записка к Международной тектонической карте Мира масштаба 1:15 000 000. М., "Наука", с.36-57, 1988.
Шахновский П.М. Строение и нефтегазоносность рифтогенных структур. Геология нефти и газа, №4, с.19-25, 1996.
Шипунов C.B., Чумаков Н.М. Палеомагнетизм верхнепротерозойских отложений Кольского п-ова. Геотектоника, №5, с.38-50, 1991.
