научная статья по теме МАССОПОТОКИ ГЕОФЛЮИДОВ КАСПИЙСКОГО ОСАДОЧНОГО БАССЕЙНА Геология

Текст научной статьи на тему «МАССОПОТОКИ ГЕОФЛЮИДОВ КАСПИЙСКОГО ОСАДОЧНОГО БАССЕЙНА»

ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2009, № 4, с. 293-297

УДК 550.4;556

МАССОПОТОКИ ГЕОФЛЮИДОВ КАСПИЙСКОГО ОСАДОЧНОГО БАССЕЙНА

© 2009 г. В. П. Зверев, И. А. Костикова

Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН Поступила в редакцию 25.12.2007 г.

Впервые на примере мегавпадины Каспийского осадочного бассейна выполнена сравнительная оценка естественных массопотоков седиментационных вод и продуктов грязевого вулканизма (минерального вещества, подземных вод и газов) с антропогенными массопотоками добываемых нефти и газа. Показано, что величины, характеризующие разгрузку седиментационных вод (139 х 1012 г/год) и добычу углеводородов (~60 х 1012 г/год) в пределах Каспийской впадины, находятся в пределах одного порядка и относительно близки. Это говорит о том, что процессы техногенно-антропогенной деятельности, реализуемые в недрах осадочного бассейна, приближаются по масштабам к природным процессам.

Одной из важнейших особенностей осадочных бассейнов Ю.Г. Леонов [11] считает широкое развитие геофлюидов, включающих как жидкую и газовую, так иногда и твердую фазы. В Каспийском осадочном бассейне это седиментационные воды, локальные скопления углеводородов, а также разжиженные массы глинистых пород в зонах разуплотнения.

Наиболее характерный пример современного осадочного бассейна на территории России и сопредельных стран - Каспийская впадина, которая в совокупности с примыкающими к ней пространствами Предкавказья, Прикаспия, Западного Казахстана, Туркмении, части Куринской впадины и небольшой части Северного Ирана представляет собой обширную, обладающую сложным внутренним строением область прогибания - внутриконти-нентальный седиментационный бассейн, конечным водоемом стока которого является Каспийское море. Этот ареал четко выражен как отрицательный элемент в суммарной структуре осадочного чехла и еще более четко - в рельефе поверхности фундамента.

Седиментационные воды, заключенные во всем объеме осадочного бассейна, накапливаются в свободном состоянии преимущественно в наиболее проницаемых разностях.

Как было показано ранее [6, 7], в осадочной толще Каспийского осадочного бассейна содержится 11.9 х 1020 г химически и физически связанных и свободных подземных вод, из которых на последние приходится почти 7.4 х 1020 г, что практически на порядок превышает массу воды Каспийского моря (0.78 х 1020 г). Следует подчеркнуть, что значительная часть этих вод (5.3 х 1020 г) сосредоточена в Южно-Каспийском осадочном бассейне. Оценена масса свободных и физических вод,

выделившихся из осадочных пород бассейна в процессе уплотнения осадка за всю историю его существования, - 33.324 х 1020 г.

В гидрогеологическом понимании Каспийская осадочная впадина представляет собой классический элизионный бассейн. Большинство исследователей [15] считали, что уплотнение осадочных горных пород и освобождение физически и химически связанных вод приводят к созданию в пределах отдельных пластов так называемых аномально высоких пластовых давлений, сохраняющихся в осадочном бассейне достаточно долгое время. Было также принято, что в своей массе освобождающиеся связанные воды характеризуются латеральным движением от центра бассейна с максимальным погружением к периферии.

Однако, как показал В.И. Дюнин [4], под собственно элизионным процессом следует понимать рассредоточенную в пространстве и во времени восходящую миграцию поровых и освобождающихся связанных вод, доля которых в единицу времени и с единицы площади в общем водном балансе гидрогеологических структур чрезвычайно мала и может играть значительную роль лишь при идеальных условиях изоляции отдельных частей разреза. Он считает, что характерной особенностью глубоких горизонтов является преимущественно вертикальная миграция, приуроченная к зонам тектонических разломов, которые следует рассматривать не как узколинейную структуру. Исследования последних лет показали, что разломы - это сложные геологические тела. Ширина зоны дробления в них достигает 40 и более километров, а протяженность в нескольких сотен и даже первых тысяч километров. Глубина заложения подобных зон достаточно высока и может достигать нескольких десятков километров.

Таблица 1. Темпы выделения свободных и физически связанных вод из осадочной толщи основных геоструктурных элементов Каспийской впадины

Тектонические структуры Возраст толщи Время существования толщи, млн. лет 1012 г/год

Прикаспийская синеклиза Нижний этаж Б-Т 410 0.641

Верхний этаж Т-К2 185 0.330

Скифско-Туранская плита Нижний этаж Р-Т 285 1.532

Верхний этаж Т-К2 185 1.15

Область Альпийской склад- Вся толща Т-К2 185 2.16

чатости Среднего Каспия

Область Альпийской склад- Нижний этаж N^1 185 7.1

чатости Южного Каспия

Верхний этаж N2-0 5 126

По мнению В.И. Дюнина [4], основной вид движения в глубоких водоносных горизонтах - эпизодическая восходящая локальная миграция растворов по разломам и их пересечениям, активизирующаяся в периоды увеличения тектонической активности.

Все это хорошо согласуется с идеей [6, 7, 17] о возможности подобных процессов в Каспийском осадочном бассейне и в первую очередь в Южной мегавпадине, в пределах которой существует достаточно мощная толща разуплотненных пород в интервале 7-12 км.

Высокая скорость осадконакопления в Южной котловине Каспия служит причиной недоуплотне-ния глинистых пород уже на небольших глубинах порядка 2 км [15] и формирования аномально высоких пластовых давлений, создающих своеобразный гидродинамический режим осадочной толщи. В отличие от других подобных районов зона разуплотненных пород в осадочном чехле Каспия существует и на больших глубинах в интервале 7-13 км [2].

По-видимому, эта зона играет огромное значение в геофлюидодинамической эволюции Каспийского бассейна. Несомненно, что с ней в Южном Каспии связан грязевой вулканизм, реализуемый в условиях присутствия воды и углеводородных скоплений с аномально высокими пластовыми давлениями и широкого развития разрывных нарушений.

Обычно разгрузка выделяющихся из осадочных пород подземных седиментационных вод или происходит непосредственно через дно бассейна или приурочивается к разломным зонам на побережье, ограничивающем осадочный бассейн. Подобная картина характерна для юго-западного побережья Каспия, где в зоне сопряжения предгорий Талыша с Ленкоранской низменностью в местах пересечения ее глубокими эрозионными врезами находятся выходы минерализованных гидротерм (до 70°С), формирование которых связано с разгрузкой седиментационных вод Каспийской впадины [5].

Наиболее показательны такие параметры, как средние темпы выделения свободных и физически связанных вод из осадочной толщи в основных геоструктурных элементах Каспийской впадины за время существования осадочных пород (табл. 1). Хорошо видно, что в более молодых структурах темпы выделения подземных вод выше. Так, например, в верхнем этаже Южной мегавпадины в среднеплиоцен-четвертичную эпоху они достигали 126 х 1012 г/год, что сопоставимо с увеличением массы воды в акватории за то же время [6, 7, 17].

Более подвижны углеводороды, образующие скопления в антиклинальных структурах, перекрытых глинистыми покрышками. Количественно они могут быть охарактеризованы запасами нефти и газа, которые в целом постоянно уточняются и очень часто закрыты по отдельным месторождениям. В наших построениях мы использовали наиболее оптимистичные прогнозные оценки запасов, приведенные И.С. Гулиевым [12].

Каспийский осадочный бассейн - один из наиболее богатых нефтегазоносных регионов мира подразделяется на три нефтегазоносные области: Северо-, Средне- и Южно-Каспийскую.

В Северо-Каспийском бассейне подавляющее число зон нефтегазонакопления приурочено к сквозным или погребенным крупным положительным структурным элементам - антиклиналям и поднятиям, сопряженными с длительно развивающимися отрицательными структурами - прогибами, впадинами и т.п.

Для южной части Прикаспийской впадины в пределах акватории выделен ряд зон нефтегазо-носности в палеозойской и мезозойской частях разреза, изученные в большей части на суше и имеющие четкое продолжение в море [10] . Существенная часть нефтегазопроявлений в Прикаспийской впадине связана с солянокупольными структурами, прорывающими триас-юрско-мело-

вую толщу, и с вертикальной миграцией углеводородов из палеозойских отложений.

В Средне-Каспийском бассейне основная масса нефтяных месторождений (66) находится на суше в достаточно приближенных к морю участках в пределах Скифско-Туранской плиты и Терско-Каспий-ском прогибе. Лишь три месторождения - Инчхе-море (эксплуатируются чокракские отложения), Скалистое-море (аптские отложения) и Хвалын-ское (продуктивны юрские и меловые отложения) -открыты в пределах Каспийского моря.

Основные нефтегазоносные ресурсы Каспийской впадины сосредоточены в Южно-Каспийском бассейне. В мощном 20-25 км осадочном чехле нефтегазоносность установлена в широком стратиграфическом диапазоне от алленского яруса средней юры до апшеронского яруса эоплейстоце-на [16]. Наибольшими запасами углеводородов характеризуется Апшерон-Прибалханский порог, южнее которого находится обширная зона высокопотенциальных крупных морских структур.

В среднем дебит нефтяных скважин в Южном Каспии составляет 1 х 103 т/сут, а общая добыча нефти в настоящее время достигает 50-60 х х 106 т/год. Общий объем углеводородов в ЮжноКаспийском бассейне оценивается величиной порядка 20 х 109 т условного топлива [10].

Более сложна количественная оценка подводной грязевулканической деятельности, наиболее интенсивные проявления которой находятся на Апшеронском полуострове, в примыкающей к нему на юге и востоке акватории Каспия, а также в сопряженной с ними восточной части Куринской впадины. Другая грязевулканическая провинция находится на противоположном восточном побережье Каспия в Западно-Туркменской впадине.

В пределах акватории Каспия вершины действующих грязевых вулканов, развивающихся на небольших глубинах, образуют небольшие острова (Лось, Булла, Свиной, Дуванный и др.). На дне Южного Каспия эхолотированием и другими методами выявлено

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