ИССЛЕДОВАНИЕ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА, 2007, № 2, с. 62-81
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ О ЗЕМЛЕ
УДК 528.8
О НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ И РАЗГРУЗКЕ ПОДЗЕМНЫХ ФЛЮИДОВ В ЮЖНОЙ ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ ПО ДАННЫМ КОСМИЧЕСКОЙ РАДИОЛОКАЦИИ
© 2007 г. А. Ю. Иванов1, Б. Н. Голубов2, В. В. Затягалова3
1Институт океанологии им П.П. Ширшова РАН, Москва 2Институт динамики геосфер РАН, Москва 3Центр "Алмаз", ФГУП "НПО машиностроения", Реутов Московской обл.
E-mail: 1ivanoff@ocean.ru; 2bgolubov@idg.chph.ras.ru; 3z-victoria@yandex.ru Поступила в редакцию 25.08.2006 г.
На радиолокационных изображениях (РЛИ) юго-западной части Каспийского моря, полученных со спутника Envisat в 2003-2004 гг., обнаружено большое количество нефтяных пятен естественного происхождения. На основе компьютерной обработки и визуального дешифрирования радиолокационных изображений (РЛИ), а также сопоставления с данными морских геолого-геофизических и сейсмологических исследований и использования геоинформационной системы, установлена связь этих пятен с разгрузкой подземных флюидов (нефтей, газов, пластовых вод) в Южно-Каспийской тектонической впадине. Показана значимость разгрузки подземных нефтей на экологическое состояние Каспийского моря.
ВВЕДЕНИЕ
Технологический прорыв в области подводной добычи полезных ископаемых обеспечил возможность освоения недр глубоководных районов континентального шельфа Мирового океана и внутренних морей, где извлекается треть мировой добычи нефти. В частности, у берегов Бразилии, Анголы и США нефть добывают уже при глубинах моря до 1200 м в объемах свыше 1000 т в сутки. Закономерно, что в настоящее время рассматриваются проекты разработки месторождений на гораздо больших глубинах моря за пределами континентального шельфа. Поэтому на региональном и поисковом этапах геолого-разведочных работ использование средств дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) может оказаться весомым подспорьем для прогноза нефтегазоносности, оценки зон нефтегазонакопления и выявления локальных структур под глубокое бурение.
В методическом отношении ДЗЗ в морских условиях в отличие от зондирования рельефа суши является более эффективным потому, что на космоснимках поверхности моря практически однозначно выявляет пятна нефти, которые могут служить прямым признаком нефтегазоносности недр, если выявлена приуроченность этих пятен к соответствующим продуктивным геологическим структурам. В сочетании с данными морской сейсморазведки и геолого-геоморфологического изучения рельефа дна моря соотнесение таких пятен нефти с локальными геологическими структурами в виде складок слоев осадочных пород, трещи-
новатых зон, разрывных нарушений и т.д. не представляет принципиальных затруднений.
Хорошо известно, что в нефтегазоносных районах морей часто можно обнаружить скопления пятен нефти на поверхности моря. Обычно нефть всплывает на поверхность с пузырьками газа; пузырьки лопаются, а нефтяная пленка остается на поверхности (рис. 1) [1, 2].
В зависимости от количества, свойств нефть образует пленки, которые подавляют мелкомасштабное ветровое волнение (волны ряби) и образуют пятна выглаживания, именуемые сликами; эти пятна можно отчетливо наблюдать из космоса с помощью оптической или радиолокационной съемки.
Поиск пятен нефти на поверхности суши и моря является аналогом разведки месторождений углеводородов путем обнаружения выходов нефти и газа. Таким способом были обнаружены месторождения в нефтегазоносных районах Азербайджана и Пенсильвании еще в 60-х гг. XIX в., а затем на Суматре, в США (Техасе и Оклахоме), Иране, Мексике, Венесуэле, Ираке, Бахрейне и Кувейте.
Начиная с полета океанографического спутника Seasat в 1978 г., а затем и запуска радиолокационных (РЛ) спутников "Космос-1870", "Алмаз-1", ERS-1 и др., использование РЛ-информации для решения задач нефтегазового комплекса стало активно развиваться. На этих спутниках установлены активные РЛ-системы - радиолокаторы с синтезированной апертурой (РСА), которые поз-
Рис. 1. Пятна всплывшей нефти (слева), формирующие протяженный слик в Мексиканском заливе (фотография с самолета; высота 100 м); эти же слики (справа) на РЛИ спутника Radarsat. © NPA Group. Пятна всплывшей нефти (внизу) на поверхности Каспийского моря (фотография из [1]).
воляют получать радиолокационные изображения (РЛИ) суши и моря с высоким пространственным разрешением. РСА имеют существенные преимущества по сравнению с оптическими датчиками на спутниках Landsat, Spot или IRS, так как их информация не зависит от наличия облачного покрова и солнечного освещения, что позволяет проводить съемки практически в любых погодных условиях и в ночное время. Преимущества современных спутников с РСА, таких как Radarsat (запущен в 1996 г.) и Envisat (запущен в 2002 г.), состоят в широком обзоре (до 400-500 км) и малым временем между двумя последовательными съемками одного и того же участка местности. На РЛИ морской поверхности, благодаря разработанным методикам (см., например, [3]), достаточно легко обнаружить нефтяные пятна, происхождение которых связано с подводными источниками нефти и газа.
Подводные источники пластовых флюидов могут быть выявлены над проницаемыми зонами земной коры в виде разломов, трещин и каверн, осложняющих обычно своды складок, грязевых вулканов, грифонов и др. В настоящее время на Земле установлено около 900 грязевых вулканов,
из которых примерно 400, т.е. почти половина, расположена в Южно-Каспийской тектонической впадине в виде наземных, островных и подводных сооружений [4] (рис. 2). Главным условием грязевого вулканизма является наличие осадочного покрова мощностью несколько километров, содержащего пластичные глинистые толщи, которые при обводнении способны разбухать, внедряться в лежащие выше породы и формировать инъективные дислокации. Активность этого процесса резко возрастает во время землетрясений. Грязевые вулканы выносят на поверхность огромные массы пластовых флюидов, а также вмещающих пород, и служат индикатором нефте-газоносности, а также показателем взаимодействия вод моря с подземными флюидами [5].
Необходимость познания особенностей разгрузки подземных флюидов и, в частности, грязевого вулканизма Южного Каспия, затрагивает три наиболее актуальных в научном и практическом отношении проблемы.
Первая проблема является традиционной и касается вопросов нефтегазоносности Южно-Каспийской тектонической впадины. Закономерная связь между грязевыми вулканами и нефтяными
месторождениями этой впадины была подмечена на рубеже Х1Х-ХХ вв. и подтверждена многолетней практикой разработки богатейших морских нефтяных промыслов. В неосвоенной части Южно-Каспийской впадины промышленные скопления нефти и газа, несомненно, будут выявлены в мезозойско-кайнозойских отложениях в пределах антиклинальных складок, осложненных разрывами и грязевыми вулканами.
Вторая проблема менее очевидна и сводится к определению форм связи гидрологии и гидрохимии вод Каспийского моря с флюидами земной коры, в частности, с потоками подземных вод, нефтей и газов, поставляемых грязевыми вулканами [6].
В настоящее время исследователи признают, что Каспий представляет собой своеобразную саморегулирующуюся систему. По крайней мере в отдельные отрезки времени гидрологический режим этой системы проявляет признаки автономности по отношению к изменениям климата, а также региональным тектоническим движениям. Поэтому не случайно поиск причин такой саморегуляции в настоящее время направлен на оценку особенностей взаимодействия вод Каспийского
моря с флюидодинамическими системами недр и, в частности, с грязевым вулканизмом [7-9].
Третья проблема связана с необходимостью оперативного мониторинга загрязнения вод Каспийского моря за счет природных и антропогенных факторов. До сих пор при оценке степени антропогенного воздействия на жизнь Каспийского моря допускается, что все компоненты экосистемы этого моря обязательно отражают влияние речного стока [10]. Потоки вредных веществ, которые поступают из недр в море за счет разгрузки высокоминерализованных пластовых вод, нефтей и газов, при этом, однако, не учитываются. Несомненно, в пределах Южного Каспия существует две основные зоны устойчивого антропогенного загрязнения вод моря нефтью: западная (Апшеронский порог с Бакинским архипелагом) и восточная (туркменский сектор). Очаги загрязнения, выявленные вдали от берегов в центральной части моря, "списываются", как правило, целиком на неприглядную деятельность судов и нефтяных промыслов, либо на трансграничный перенос загрязнений из вод соседних государств, что представляется не вполне правомерным.
Очевидно, что методы ДЗЗ, и в первую очередь радиолокационные, могут дать дополнительную информацию о подводных источниках разгрузки пластовых флюидов и нефти в осадочных бассейнах, и повысить эффективность регионального и поискового этапов морских геологоразведочных работ.
В настоящей статье на примере юго-западной части Каспийского моря показаны возможности такого подхода, позволившего выявить подводные источники разгрузки нефти и газа (в виде грифонов, сипов, грязевых вулканов и т.п.) на основе сбора, обработки и анализа радиолокационных изображений. Очевидно также, что анализ РЛИ позволяет оценить ряд параметров, характеризующих не только разгрузку источников нефти на морском дне, но и вклад подземных флюидов в водный баланс и гидрохимию того или иного бассейна. Решение этой задачи может быть достигнуто путем использования результатов радиолокационной съемки совместно с данными гидрометеорологии, морских геолого-геофизических, геохимических, сейсмологических и других видов исследований. Наиболее эффективной для сопоставления столь разнородных данных является использование геоинформационных систем (ГИС) [11, 12].
СЛЕДЫ РАЗГРУЗКИ ПЛАСТОВЫХ НЕФТЕЙ ПО ДАННЫМ ДЗЗ
Хорошо известно, что космическая радиолокация позволяет наблюдать нефтяные пятна на поверхности моря (см. например, [13, 14]). Радиолокационные средства наблюдения, такие как космические РСА, обеспечивают регулярное получение подробной информации одновременно обо всей контролируемой акватории. Привлекательность этих
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.