ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2011, том 440, № 5, с. 663-668
= ГЕОЛОГИЯ
УДК 550.361
ТЕРМОТОМОГРАФИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И ПРОГНОЗ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ ОСАДОЧНОГО ЧЕХЛА ШЕЛЬФА МОРЯ ЛАПТЕВЫХ
© 2011 г. М. Д. Хуторской, Л. В. Подгорных, О. И. Супруненко, Б. И. Ким, А. А. Черных
Представлено академиком Ю.Г. Леоновым 24.03.2011 г. Поступило 01.04.2011 г.
Изучение геотермического поля Западно-Арктического шельфа (Баренцево и Карское моря) показало, что как в температурном поле, так и в значениях плотности теплового потока этих акваторий наблюдается широкий разброс данных, объясняемый нами особенностями тектонической истории региона, существованием структур-но-теплофизических неоднородностей и новейшими тектоническими проявлениями: рифтоге-незом и деструкцией континентальной коры на окраине шельфа [1—3].
Вместе с тем была выявлена тесная пространственная связь локализации месторождений углеводородов и неоднородностей геотемператур -ного поля: практически все открытые месторождения приурочены к зонам подъема изотерм в осадочном чехле, к так называемым "термическим куполам" [2]. Эта пространственная корреляция, как показали дальнейшие исследования [4], проявлялась не только в Западно-Арктическом осадочном бассейне, но и в других разнотипных и разновозрастных бассейнах Северной Евразии. Она оказалась настолько убедительной, что мы предположили возможность использования термических куполов как поискового признака при прогнозировании нефтегазоносности в неразбуренных или слабо изученных в поисковом отношении регионах.
Море Лаптевых — один из таких регионов. Здесь выполнен большой объем сейсмических работ МОВ-ОГТ [5—9], проведено структурно-геологическое картирование и сейсмостратиграфи-ческое расчленение осадочного чехла, однако бурение на шельфе пока не проводилось, и поэтому
Геологический институт
Российской Академии наук, Москва
Всероссийский научно-исследовательский институт
геологии и минеральных ресурсов Мирового океана
им. И.С. Грамберга,
Санкт-Петербург
выводы о локализации месторождений являются прогнозными и ориентировочными.
Геотермическое моделирование в геометрии 2Э и 3Э способно помочь выделить наиболее перспективные районы будущей разведки на шельфе, приуроченные к крупным региональным структурам.
Лаптевоморский шельф, находящийся на континентальной окраине, к которой ортогонально подходит ось спрединга Евразийского бассейна Северного Ледовитого океана (СЛО), имеет типичное для торцевых окраин строение. Как и на окраинах-аналогах, Лаптевский мегарифт имеет внутренние грабены и горсты и террасированные борта.
Активные срединно-океанические хребты подходят к краям континентов, помимо моря Лаптевых, только в районе Калифорнийского залива в Тихом океане и в Аденском заливе в Индийском океане. Торцевые бассейны мезозойских пассивных окраин более многочисленны. Можно упомянуть бассейн Бофорта—Маккензи (13—К1) в Канадской котловине СЛО, грабены Викинг и Центральный в Северном море (13—К1), грабен Бенуэ в Нигерийском бассейне Атлантики того же возраста, Лабрадорско-Баффинов палеоспредин-говый хребет (К1—Р§2) [10, 11]. Более древним, позднепермско-раннетриасовым считается Урен-гойско-Колтогорский рифт в Западной Сибири [12].
В осадочном выполнении Лаптевского мега-рифта широко развиты листрические сбросы. С ними связаны запрокинутые моноклинальные блоки, образующие протяженные ступени на бортах и в глубоких частях рифтов. К моноклинальным ловушкам на таких ступенях приурочено большинство месторождений углеводородов на окраинах-аналогах [13]. Поэтому можно ожидать высокую концентрацию залежей и в море Лаптевых.
Для оценки температур на глубинах, не достигнутых бурением, а также глубины нахождения ха-
664
ХУТОРСКОЙ и др.
90°
60°
30° з.д.
Рис. 1. Тепловой поток (мВт/м2) в море Баффина.
рактерных температурных границ в литосфере, отвечающих зонам нефте- и газогенерации ОВ, нами разработана методика 2Э- и 3Э-моделирования нестационарного теплового поля. Теплофизиче-ская среда, т.е. конфигурация контрастных тепло-физических слоев и значения тепло- и температу-ропроводностей, задавалась на основе соответствующей оцифровки выделенных по сейсмическим и геологическим данным структурных комплексов вдоль геотраверсов [1]. В качестве краевых условий на нижней границе области моделирования мы использовали во всех изученных осадочных бассейнах значения редуцированного теплового потока, измеренного скважинным или зондовым методом вблизи сейсмических профилей.
Шельфовая часть моря Лаптевых в геотермическом отношении является "белым пятном". Здесь пока не проводились геотермические измерения (пять измерений теплового потока в северной части моря относятся, скорее, к котловине Амундсена и располагаются на глубинах абиссали СЛО). Задать граничные условия второго рода на нижней границе области моделирования в море Лаптевых можно (естественно, с потерей точности моделирования, которая оценивается в 20%) на основании изученного в геотермическом отношении геологического аналога. Таким аналогом, по мнению некоторых исследователей [10, 14], является море Баффина, в котором имеются измерения теплового потока (рис. 1).
Среднее значение теплового потока по десяти измерениям в море Баффина составляет ~42 мВт/м2. Принимая во внимание, что радиогенная тепло-генерация в донных отложениях шельфовых мо-
рей незначительна, можно считать, что редуцированный тепловой поток на нижней границе области моделирования будет равен измеренному в дне. Данное значение мы принимали в качестве краевого условия второго рода на нижней границе профилей. Нижняя граница располагалась на глубине от 9 до 15 км в породах кристаллического фундамента, характеризующихся пластовыми скоростями ^ > 4.6 км/с. На верхней границе принималась среднегодовая температура на границе дно—вода по метеорологическим данным, составляющая —0.8°С [15].
Моделирование проведено вдоль 30 профилей, координаты которых приведены в табл. 1.
Последовательность построения 3Э-термото-мографических моделей нами неоднократно описывалась [1, 3, 4] и в данном исследовании сохранилась без каких-либо новшеств.
При моделировании принимались теплофизи-ческие свойства пород, указанные в табл. 2.
Вариации температур вдоль геотраверсов (рис. 2а, б) обусловлены рефракцией теплового потока в условиях структурно-теплофизических неоднородностей. Основными контрастными теплофизическими границами являются границы между современными неконсолидированными и консолидированными осадками, а также между осадочным комплексом и кристаллическим фундаментом. На большинстве участков вдоль геотраверсов эти границы представляются пологими (наклон сейсмических отражающих поверхностей не более 2°), не создающими заметных деформаций фонового геотемпературного поля.
ТЕРМОТОМОГРАФИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ 665
Таблица 1. Координаты профилей, использованных для термотомографического моделирования
№ п/п Профиль Глубина до нижней границы,км Координаты
Начало профиля Конец профиля
с.ш. в.д. с.ш. в.д.
1 87723 6 72.8° 130.0° 73.95° 137.1°
2 86705 5 74.25 125.1 76.33 135.09
3 87722 6 73.33 119.5 74.62 126.75
4 200503 6 75.67 120.92 74.82 125.34
5 200522 5 74.53 117.53 75.95 122.27
6 700-1 15 78.48 116.0 78.48 115.9
7 700-2 15 79.75 129.2 78.48 116.0
8 700-3 15 79.77 129.28 79.75 129.2
9 701-1 15 77.15 112.61 77.14 112.49
10 701-2 15 77.9 117.9 77.15 112.61
11 701-3 15 79.29 129.11 77.9 117.9
12 701-4 15 79.75 129.2 79.29 129.11
13 708-2 15 76.52 123.55 76.55 123.34
14 708-1 15 76.55 123.34 76.14 116.0
15 707-5 15 78.52 116.0 78.48 116.0
16 707-4 15 78.48 116.0 77.9 117.9
17 707-3 15 77.9 117.9 77.47 119.75
18 707-2 15 77.47 119.75 76.77 122.64
19 707-1 15 76.77 122.64 76.52 123.58
20 704-4 15 79.08 132.37 79.03 132.3
21 704-3 15 79.03 132.3 78.45 132.15
22 704-2 15 78.45 132.15 76.77 122.64
23 704-1 15 76.77 122.64 76.72 122.53
24 702-5 15 79.06 132.79 79.03 132.3
25 702-4 15 79.03 132.3 77.47 119.75
26 702-3 15 77.47 119.75 76.76 114.57
27 702-2 15 76.76 114.57 77.15 112.61
28 702-1 15 77.15 112.61 77.22 112.23
29 708-3 15 76.23 126.06 76.52 123.55
30 800-1 15 77.37 140.73 76.26 126.65
Исключением является район Усть-Ленского рифта и Трофимовского поднятия, где из-за резкого изменения мощностей осадочных комплексов происходит заметный подъем изотерм. Например, изотерма 100°С, находившаяся в Южно-Лаптевском прогибе на глубине 5 км (рис. 2а, б), в Усть-Ленском рифте поднимается до 3.5 км (см. рис. 2б).
Для построения 3Э-геотемпературной модели все профили были помещены в трехмерный плот (рис. 3а), а затем была проведена их объемная интерполяция (рис. 3б).
На рис. 3б хорошо выражены три "температурных купола". Первый приурочен к Усть-Ленскому грабену, в плане протянувшемуся от северо-восточной оконечности дельты Лены до Баренцево-Карского континентального склона. Второй — к южной депрессии Омолойского прогиба (севернее губы Буор-Хая) и третий — к Бельковско-Свято-носскому грабен-прогибу, расположенному восточнее о. Столбовой (рис. 3а, б). Максимальная мощность чехла в этих отрицательных структурах соответственно составляет 12, 11 и 7.5 км. По комплексу геологических признаков и аномальным содержаниям УВ-газов в донных осадках Усть-Ленский
о
г
Рис. 2. Распределение температур (жирные линии - изотермы, °С) вдоль сеймогеологических геотраверсов 200522 (а) и 87722 (б), см. рис. За.
Усть-Ленский рифт II
10
260 км
(б)
Усть-Ленский Трофимовское рифт I поднятие
Южно-Лаптевский прогиб
ТЕРМОТОМОГРАФИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
667
20 60 100140 180 220 260 300 340 380
Рис. 3. 3В-геотемпературная модель моря Лаптевых: а — размещение 2В-профилей в трехмерном плоте; б — интерполяционная 3В-модель.
грабен и Омолойский прогиб рассматриваются в качестве перспективных нефтегазоносных структур.
Усть-Ленский грабен и Бельковско-Святонос-ский прогиб представляют собой рифтогенные структуры шельфа, расположенные на продолжении узких периокеанических прогибов, развитых вдоль Баренцево-Карского и Ломоносовского континентальных склонов. Южная депрессия Омолой-
ского прогиба развита на продолжении рифтоген-ного Северо
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.