ГЕОХИМИЯ, 2014, № 6, с. 539-553
ТЕРМИЧЕСКАЯ ИСТОРИЯ БАССЕЙНА МУРЗУК (ЛИВИЯ) И РЕАЛИЗАЦИЯ УГЛЕВОДОРОДНОГО ПОТЕНЦИАЛА ЕГО МАТЕРИНСКИМИ ПОРОДАМИ © 2014 г. Ю. И. Галушкин*, С. Элогхби**
*Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова Музей Землеведения 119991 Москва, Ленинские Горы e-mail: yu_gal@mail.ru **Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова Высшая школа инновационного бизнеса e-mail: salimeloghbi@yahoo.com Поступила в редакцию 19.09.2012 г.
Принята к печати 30.10.2012 г.
История погружения, изменения температуры и зрелости органического вещества осадочных пород бассейна Мурзук в юго-западной Ливии численно восстановлена для 8 скважин и одной псевдоскважины, расположенных вдоль двух профилей, секущих бассейн в направлении с северо-востока на юго-запад и с северо-запада на юго-восток. Реконструкции осуществлялись с применением системы моделирования бассейнов ГАЛО и с учетом неоднократной тектонической и термической активизации литосферы бассейна. Моделирование позволило получить более корректные реконструкции термической истории бассейна и реализации его углеводородного потенциала по сравнению с оценками предшествующих моделей, исходивших из предположения о постоянстве градиента температуры в течение всего времени развития бассейна. Бассейн Мурзук характеризуется умеренным погружением поверхности фундамента (2200—2800 м), которое в обычных бассейнах соответствовало бы незрелому или раннезрелому органическому веществу. Однако история бассейна включала несколько периодов интенсивного поднятия и погружения бассейна, сопровождавшихся эрозией осадочного чехла и тепловой активизацией литосферы. Это привело к различиям в уровне зрелости органического вещества, достигнутом на разных участках бассейна, и к несколько необычной ситуации, когда зрелость органического вещества пород на флангах бассейна Мурзук была более высокой, чем тех же пород на площадях с более глубоким погружением. Моделирование предполагает, что породы формации Танзуфт (Tanzuft) на отдельных площадях бассейна могли генерировать заметные объемы жидких углеводородов, но ситуация сильно зависит от глубины погружения пород и амплитуды эрозии осадочного чехла на разных участках бассейна.
Ключевые слова: моделирование, погружение бассейна, отражательная способность витринита, генерация углеводородов, органическое вещество.
Б01: 10.7868/8001675251406003Х
ВВЕДЕНИЕ
В данной работе на основе численных реконструкций термической истории бассейна Мурзук в юго-западной части Ливии будет попытка оценить интенсивность генерации жидких и газовых углеводородов (УВ) в процессе погружения материнских свит бассейна. Также осуществлены численные реконструкции истории погружения, изменения температуры и степени созревания органического вещества (ОВ) пород для осадочных разрезов восьми скважин (А1-76, Б1-МС58, Э1-МС58, Л^С101, А1-77, И1-МС58, А1-67 и Ь1-1) и одной псевдоскважины, расположенных
вдоль двух профилей, пересекающих бассейн Мурзук с северо-востока на юго-запад и с северо-запада на юго-восток (рис. 1). Перерывы в осадконакоплении, эрозия, тепловая и тектоническая активизация литосферы неоднократно повторялись в истории развития бассейна Мурзук (рис. 1). Поэтому в данной работе термическая и катагенетическая история бассейна численно восстанавливается с учетом термического влияния неоднократных периодов тепловой активизации и растяжения его литосферы [2]. Несмотря на ограничение анализом плоских бассейнов, системы ГАЛО имеет определенные преимущества в
10° E
29° N
16° E
29° N
22° N „ , „ ^ ,, , , +
22° N 16° E
/ \ CH
Abbreviations:
AT Ambari Through FD Al Fugaha Depression
AWT Awaynal Through HU HaruJ Upflit Kil0meters
BBU Brak-Bin Ghanimah Uplift ID Idhan Depression
BTFZBir Tazit Fault Zone MJT Murzuq-Jadu Through 0_100
DQT Dur at Qussah Through TH Tiririne High
Эра Период
Pz
D
O
e
Докембрий
Формация
Tahara Awaynat Wanin Quan Kasa
Tadrart
Akakus
Tanzuh
Mamunryat! Melaz Shugran |
Hawaz_ Ash Shabryal
Hasawnah
Осадоч. разрез
S
Рис. 1. Положение анализируемых скважин вдоль профилей СВ—ЮЗ (1—6) и СЗ—ЮВ (7, 2, 8, 9), пересекающих бассейн Мурзук (левый рис. ) и основные несогласия в истории погружения бассейна Мурзук (согласно [1] с небольшими изменениями).
Цифры на профилях соответствуют следующим скважинам: 1 — скв. А-76, 2 — скв. ^-N058, 3 — скв. В1^С58, 4 — скв. Л^С101, 5 — псевдоскважина (самая глубокая часть желоба Дур эль Куссах), 6 — скв. А1-77, 7 — скв. Н1^С58, 8 - скв. А1-67, 9 - скв. Ь1-1.
рассмотрении бассейнов со сложной термической историей развития. Прежде всего, большая глубина нижней границы области расчета температуры позволяет включать в нее осадочный чехол, консолидированную кору и мантию на глубине 100 и более километров. В свою очередь, это допускает использование анализа вариаций тектонического погружения бассейна для оценки амплитуд и продолжительности событий тепловой и тектонической (растяжение) активизаций литосферы, имевших место в истории погружения бассейна. Заметим, что численные реконструкции осадочных разрезов скважин В1^С174, Р1^С174 и А1^С58 бассейна Мурзук, рассмотренные в [1, 3], предполагают постоянный градиент температуры на всю историю бассейна, равный среднему градиенту в его современном разрезе, что является неоправданным упрощением ситуации. Касаясь ограничения систем ГАЛО анализом плоских бассейнов (независимость от х и у координат), можно заметить, что вертикальные градиенты температур, дТ/дг, в пределах осадочного чехла бассейна Мурзук превосходят горизонтальные, дТ/дх,
в 10-50 раз, а в фундаменте и астеносфере — в 10—30 раз, что следует из сравнения двумерных разрезов бассейна в [1, 3, 4] с типичными расстояниями между псевдоскважинами на рис. 1 и с типичными градиентами dT/dz на рис. 2, 3. По этим причинам не следует ожидать заметных ошибок от использования модели плоского (одномерного) бассейна в численном анализе бассейна Мурзук.
Стратиграфическая последовательность бассейна Мурзук содержит четыре ключевых несогласия, отвечающие соответствующим этапам эрозии осадочного чехла бассейна (рис. 1—3): каледонское (ранний девон), герцинское (поздний карбон-пермь), нижнемеловое (неоком) и кайнозойское. Сравнительный анализ двумерных разрезов, представленных в [1, 5—8], дает возможность грубо оценить амплитуду каледонской эрозии в 150-400 м (рис. 2, 3). Оценки герцинской эрозии в бассейне Мурзук также следуют из анализа двумерных разрезов бассейна в [1, 4—9]. Для бассейна Мурзук она менялась в пределах от 300
Время, млн лет -400 -200
Время, млн лет 400 -200
Время, млн лет 400 -200
Время, млн лет 400 -200
т
Э 0 ¡§0.8 £1.6 ¿3 0
м 2
яТ н
ю
Время, млн лет 400 -200
Э 0
к 0.8 к
£1.6
¿3 0
св
н
ю
Время
400
, млн лет 200
ОС ■ ^-■АД/
- у" \о .—^ \/
----- А1 77
0
2
4
Рис. 2. Вариации тектонического погружения (верхние рисунки) и изменение температуры и катагенеза пород (нижние рисунки) в истории погружения бассейна Мурзук для скважин вдоль профиля 1-6 на рис. 1.
Верхние рисунки: 1 — тектоническое погружение поверхности фундамента, вычисленное в модели локально-изостати-ческого отклика литосферы на нагрузку путем удаления нагрузки воды и осадков с поверхности фундамента; 2 — тектоническое погружение поверхности фундамента, вычисленное в той же модели путем учета вариаций по времени в распределении плотности пород фундамента с глубиной [2]. Нижние рисунки: условные обозначения см. на рис. площади А1-76.
св Я
ю ^
ч
Г
0 0.8
1.6
0
1
св Я Я
ю ^
Время, млн лет -400 —200
т
св
н
Я
ю ^
л Г
0 0.8
1.6
0
1 -
м
се" 2 н
Я
ю ^
£ 3
Время, млн лет -400 —200
2
3
4
4
Время, млн лет —400 —200 0
Рис. 3. Вариации тектонического погружения (верхние рисунки) и изменение температуры и катагенеза пород (нижние рисунки) в истории погружения бассейна Мурзук для скважин вдоль профиля 7—9 на рис. 1. Условные обозначения на рис. 2.
до 700 м, достигая максимума вблизи его западной границы (рис. 2, 3). Эрозия в неокоме, оцененная тем же методом, составляла 150—300 м (рис. 2, 3). И наконец, анализ двумерных разрезов бассейна предполагает умеренную эрозию в кайнозое в депрессиях бассейна Мурзук (от 300 до 600 м), которая возрастала до 1500—2000 м на западных границах бассейна (скв. А1-76, А1-67 и Ы-1; рис. 1—3).
При построении исходной базы данных для моделирования бассейна Мурзук были использованы имеющиеся осадочные разрезы восьми скважин (А1-76, Б1^С58, Э1^С58, Л^С101, А1-77, Н1^С58, А1-67 и Ь1-1), расположенных вдоль двух профилей, пересекающих бассейн Мурзук в направлениях с северо-востока на юго-запад и с северо-запада на юго-восток (рис. 1—3). Геологическое изучение бассейна Мурзук указывает на относительно слабое изменение толщины
осадочного комплекса кембрия-силура до основного эрозионного события в нижнем девоне [1, 7]. Геологические сечения бассейна Мурзук, представленные в работах [1, 7, 10], свидетельствуют о том, что мощность этого комплекса меняется от 900 до 1100 м для всех скважин и псевдоскважины на рис. 1, кроме скважин Л^С101 и Э1^С58, где современная мощность комплекса была принята равной 400—600 м (рис. 2, 3). Последние значения согласуются с оценками глубины фундамента в работе [7]. Осадочный разрез псевдоскважины соответствовал самой глубокой части трога Дур эль Кусах в разрезе бассейна, приведенном в [1]. Все осадочные разрезы, реконструируемые в нашей работе, содержали комплекс кембрий-ордовика как самую старую формацию осадочного чехла бассейна (рис. 2, 3).
Для контроля результатов моделирования в бассейне Мурзук использовали значения глубинных температур, измеренных в скв. N058 и N0101, и одно измерение в скв. Ы-1. Значения отражательной способности витринита ^о), измеренные в скв. А1-76, Э1^С58 и Н1-№58, использовали для контроля уровня зрелости ОВ в бассейне.
Моделирование бассейна в системе ГАЛО позволяло проводить совместный анализ термической эволюции осадочного чехла и подстилающей литосферы бассейна при наличии неоднократных периодов термической активации и растяжения литосферы, объяснявших эта
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.