научная статья по теме ГЕОТЕМПЕРАТУРНАЯ МОДЕЛЬ ЗЕМНОЙ КОРЫ БАРЕНЦЕВА МОРЯ: ИССЛЕДОВАНИЯ ВДОЛЬ ГЕОТРАВЕРСОВ Геология

Текст научной статьи на тему «ГЕОТЕМПЕРАТУРНАЯ МОДЕЛЬ ЗЕМНОЙ КОРЫ БАРЕНЦЕВА МОРЯ: ИССЛЕДОВАНИЯ ВДОЛЬ ГЕОТРАВЕРСОВ»

ГЕОТЕКТОНИКА, 2008, № 2, с. 55-67

УДК 550.361.4(268.3)

ГЕОТЕМПЕРАТУРНАЯ МОДЕЛЬ ЗЕМНОЙ КОРЫ БАРЕНЦЕВА МОРЯ: ИССЛЕДОВАНИЯ ВДОЛЬ ГЕОТРАВЕРСОВ

© 2008 г. М. Д. Хуторской1, К. Г. Вискунова2, Л. В. Подгорных2, О. И. Супруненко2, В. Р. Ахмедзянов1

Геологический институт РАН, 119017, Москва, Пыжевский пер., 7 2ВНИИОкеангеология, 190121, Санкт-Петербург, Английский просп., 1 Поступила в редакцию 14.09.2006 г.

Проведено двух- и трехмерное моделирование геотермического поля вдоль семи длинных геотраверсов в Баренцевом море, построенных по данным MOB ОГТ и глубокого бурения. Рассчитаны глубины залегания интервала катагенетического преобразования органического вещества для различных участков осадочного бассейна. Наименьшая глубина этого интервала приурочена к Южно-Баренцевской впадине, где по геологоразведочным данным установлен самый высокий углеводородный потенциал. На трехмерных моделях к этому району приурочен "термический купол", выделяемый впервые.

Геолого-экономическое значение акваторий Арктических морей обусловливается существующими значительными нефтегазовыми ресурсами шельфовых осадочных бассейнов и будет возрастать по мере освоения уже открытых и выявления новых месторождений.

В условиях ограниченности инвестиционных ресурсов для проведения дорогостоящих геолого-геофизических исследований и высоких рисков поисково-разведочных работ на шельфе практическое значение приобретают относительно недорогие, но весьма наукоемкие методы косвенной оценки перспектив нефтегазоносности на базе уже имеющихся геолого-геофизических данных.

Широкие возможности для применения новых технологий изучения геологического строения недр и прогноза нефтегазоносности в пределах осадочных бассейнов предоставляют данные вдоль длинных разрезов - геотраверсов, построенных с помощью материалов профилирования МОВ-ОГТ и глубокого бурения.

Нами проведено геотермическое моделирование вдоль сети геотраверсов в Баренцевом море с целью определения глубинных температур в земной коре, для оценки глубины залегания температурных интервалов, отвечающих различной степени катагенетической преобразованности органического вещества, а также для исследования характерных проявлений геотемпературного поля, контролирующих локализацию известных месторождений газа и газоконденсата.

ГЕОТЕРМИЧЕСКАЯ ИЗУЧЕННОСТЬ БАРЕНЦЕВА МОРЯ

Геотермические исследования на шельфе Евразийского бассейна Арктики начались в 70-е годы XX в. с измерений погружными зондами

ПТГ-3М в Баренцевом море [6]. Однако эти измерения были сделаны на шельфе при глубинах моря до 300 м и глубине внедрения одноканального зонда в осадки максимально на два метра. Полученные результаты продемонстрировали ожидаемое очень мощное влияние экзогенных термических полей на глубинный тепловой поток. Сказывалось воздействие сезонных периодических колебаний температуры дна моря за счет инсоляции, а также придонных течений с большим дебитом, приносящих массы воды с контрастной относительно фоновой температурой. Особенно этот фактор заметен в южной части моря, где проявляется влияние Нордкапского теплого течения. В связи с этим зондовые измерения без специальной обработки фактических измерений, основанной на знании амплитуды сезонных колебаний температуры, не позволяли получить кондиционные оценки фонового глубинного теплового потока, так как диапазон измеренных значений был очень велик - от 0 до более 500 мВт/м2 и адекватно не отражал распределение глубинных термических источников.

Начавшаяся в 80-е годы XX в. интенсивная разведка нефтегазовых месторождений на шельфе сопровождалась бурением на акватории и на островах глубоких скважин, в которых проводились каротажные исследования, в том числе и термокаротаж. К этому времени относятся и первые скважинные измерения теплового потока в южной части Карского моря. В 80-90-е годы были также проведены измерения теплового потока погружными зондами в центральной и юго-восточной частях Баренцева моря [2, 5] с последующей обработкой эмпирических данных, учитывавшей сезонные колебания температуры дна [12]. Обработка термических измерений позволила

Рис. 1. Карта плотности теплового потока Баренцевоморского региона и сопредельных территорий 1 - государственная граница России и срединная линия (по предложению Норвегии 1970 г.); 2 - бровка шельфа; 3 - скважины глубокого бурения; 4 - пункты определения теплового потока и его значения, мВт/м2; 5 - месторождения российского сектора; 6 - месторождения норвежского сектора; 7 - линия сейсмогеологического профиля и его номер; 8 - границы региональных тектонических элементов; 9 - изолинии теплового потока, мВт/м2. Тектонические элементы: А - Сваль-бардская плита, Б - Восточно-Баренцевский мегапрогиб; В - Пайхойско-Новоземельская складчатая система, Г - Печорская плита; Д - Кольская моноклиналь. Тип флюида: Г - газ, ГК - газоконденсат, НГК - нефтегазоконденсат, Н - нефть.

оценить значения градиентов температуры, а теп-лофизические исследования керна скважин - теплопроводность пород. Таким образом, были получены первые кондиционные измерения теплового потока в регионе [21], значения которого позже были уточнены В.Г. Левашкевичем [5] (рис. 1). Тем не менее, скважинные геотермиче-

ские измерения для такой обширной территории были редки и не позволяли составить картину распределения температур и тепловых потоков, а тем более рассчитать глубинные температуры в литосфере региона.

Обобщение имеющихся данных скважинных и зондовых измерений тем не менее позволяет го-

ворить о тенденции повышения теплового потока в северо-восточном и северо-западном направлениях. Так, в зоне сочленения Кольской микроплиты и Балтийского щита среднее значение теплового потока составляет 54 мВт/м2, а в районах Северо-Баренцевской впадины и Центрально-Баренцев-ского поднятия - 70 мВт/м2. В первом приближении такую тенденцию тренда теплового потока можно объяснить приближением к Северо-Атлантическому центру спрединга, в котором возрастает термическая активность астеносферы. Однако полученные нами геологические данные позволяют говорить о вторичных процессах в земной коре Баренцевской плиты, омоложение которых происходит в северном направлении. Мы ранее уже высказывали предположение о рифтогенной природе вторичных термических процессов на основании интерпретации геотермических данных [19].

Вдоль каждого из профилей, расположение которых показано на рис. 1, было проведено моделирование нестационарного теплового поля с целью расчета глубинных температур и тепловых потоков.

Геотраверсы проходили через скважины, где проводились кондиционные определения теплового потока. Это позволило корректно задать краевые условия второго рода на нижней границе для каждого из профилей.

Начальные условия при расчете температур нами задавались для времени 60 млн. лет назад. В это время, как показано в работах по палеотек-тоническим реконструкциям Баренцевоморского бассейна [1, 15], уже сформировалась современная структура коры, поэтому эволюция теплового поля во времени, если она и наблюдалась, связана не с перестройкой структурно-теплофизических элементов, а с релаксацией начальных термических неоднородностей.

При такой постановке краевых и начальных условий температуры внутри области моделирования быстро приходят к стационарному состоянию, которое априорно было принято как критерий корректности расчетов. Продолжительность временных шагов составляла 10 млн. лет. Таким образом, на временном интервале 60-0 млн. лет нами проводились шесть контрольных этапов с целью проверки условий стационарности. Моделирование показало, что, начиная с третьего шага, т.е. через 30 млн. лет после начала расчета, для всех профилей наблюдалось стационарное тепловое поле.

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА РАЗРЕЗОВ ВДОЛЬ ГЕОТРАВЕРСОВ

В геологическом строении осадочного чехла Баренцевоморского региона участвуют отложения широкого возрастного диапазона от венд (?)-кем-

брийских до кайнозойских. Для непосредственного изучения отложения, особенно докайнозой-ские, доступны преимущественно по периферии Баренцевоморского шельфа - на островах и приморских территориях, а также в немногочисленных опорно-параметрических (на островах) и морских поисково-разведочных скважинах российского сектора Баренцева моря. В норвежском секторе (часть акватории, расположенная западнее профиля 4-4, см. рис. 1) изученность бурением и сейсморазведкой значительно выше.

Представленные геологические разрезы (см. рис. 2-6) составлены на основании данных сейсморазведки МОВ-ОГТ, проведенной в разные годы ОАО МАГЭ; результатов бурения скважин, выполненных в российском секторе ФГУП АМНГР, а также опубликованных данных изучения скважин норвежского сектора. Сухопутные части профилей составлены по результатам геолого-съемочных работ, выполненных ранее сотрудниками ВНИИОкеангеология и ПМГРЭ.

Разрезы пересекают основные тектонические элементы Баренцевоморского региона и в региональном плане характеризуют строение осадочного чехла. Максимальные мощности отложений фиксируются в Южно-Баренцевской впадине, где они предположительно составляют около 18 км (см. рис. 1 профили 1-1, 2-2, 3-3, 7-7), и минимальные - в западных частях Баренцевоморского региона, в норвежском секторе (профили 1-1, 2-2). Профиль 4-4 в меридиональном направлении пересекает зону Центрально-Баренцевских поднятий, разделенных прогибами, открывающимися в сторону Южно-Баренцевской впадины.

Часть разреза, включающая меловые, юрские, верхне-, средне- и частично нижнетриасовые отложения, оказалась редуцирована в норвежском секторе, в результате позднемелового(?)-эоцено-вого аплифта. Наиболее полные разрезы мезозоя отмечаются в депоцентрах Баренцевоморского мегабассейна: в Южно- и Северо-Баренцевских впадинах.

Здесь снизу вверх по данным МОВ-ОГТ предполагается развитие глубоководных отложений ордовика-силура, девона, карбона и нижней перми, которые выше по разрезу сменяются преимущественно терригенными отложениями верхней перми, триаса, юры, мела и неоген-кайнозоя.

По данным исследования скважин мезозойская часть разреза характеризуется сменой по разрезу трансгрессивных и регрессивных

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.

Показать целиком