К оглавлению

© И.С. Грамберг, О.И. Супруненко, Ю.В Шипелькевич, 2001

ШТОКМАНОВСКО-ЛУНИНСКАЯ МЕГАСЕДЛОВИНА - ВЫСОКОПЕРСПЕКТИВНЫЙ ТИП СТРУКТУР БАРЕНЦЕВО-КАРСКОЙ ПЛИТЫ

И.С. Грамберг, О.И. Супруненко, Ю.В. Шипелькевич (ВНИИокеангеология)

Обнаружение целого ряда крупнейших, в том числе и гигантских, скоплений газа и газоконденсата в юрско-меловых отложениях Баренцево-Карской шельфовой плиты ознаменовало открытие новой нефтегазоносной провинции на Арктическом шельфе России. Все наиболее крупные из открытых газовых и газоконденсатных месторождений Баренцева моря приурочены к Штокмановско-Лунинскому порогу (мегаседловине) - сложнопостроенной структуре площадью около 87 тыс. км2 и амплитудой около 500 м по юрско-меловым отложениям, в которых она наиболее отчетливо выражена [4]. Штокмановско-Лунинская мегаседловина разделяет Южно- и Северо-Баренцевские впадины и состоит из совокупности субширотных приподнятых и погруженных элементов: Штокмановско-Ледовой, Лудловской и Лунинской седловин и Северо-Штокмановского и Южно-Лунинского прогибов (депрессий). Рост мегаседловины начался со среднеюрской эпохи и продолжался в последующем времени [4].

Результаты наших исследований последних лет показывают, что:

Региональная структурно-тектоническая обстановка

В истории формирования осадочного чехла Баренцевского шельфа выделяются несколько крупных этапов. Геологическая история наиболее раннего из них, начало которого, по-видимому, относится к позднему протерозою, долгое время вырисовывалась лишь в самых общих чертах. В последние годы в результате палеореконструкций, выполненных на основе данных региональной сейсмической съемки, выявлены ее новые существенные особенности. Этому этапу соответствует мегакомплекс пород, включающий рифей-нижнепалеозойские терригенные, а также средне-верхнепалеозойские карбонатно-терригенные отложения. Подошвой комплекса служит акустический фундамент, а в его кровле на шельфе повсеместно фиксируется региональная поверхность несогласия раннепермского возраста, которая на значительной части обрамления шельфа совпадает с кровлей карбонатов, представленной опорным отражающим горизонтом. Эта поверхность в истории геологического развития региона имеет значение рубежа и маркирует существенную перестройку геодинамического режима и переход от преимущественно карбонатного осадконакопления к почти повсеместной на Западно-Арктическом шельфе терригенной седиментации.

Схема мощности отложений, заключенных между кровлей и подошвой данного комплекса, показывает с известной долей приближения палеорельеф его подошвы на момент завершения седиментации. В палеорельефе акустического фундамента выделяется система крупных прогибов субширотной, иногда северо-западной, ориентировки, разделенных палеовалами ( рис. 1 ). Существование здесь древних структур северо-западной, иной, чем по мезозойским отложениям, ориентировки прогнозировалось А.Д. Павленкиным по материалам КМПВ и ГЗС еще в 1985 г. [2].

Наиболее крупный из них Баренцево-Ямальский мегапрогиб занимает на востоке Баренцевского шельфа место современной Южно-Баренцевской впадины, пересекает о-ва Новая Земля в зоне Кармакульского синклинория, продолжается с сокращением мощностей на юге Карского шельфа, где пространственно совпадает с минимумом в гравитационном поле, а далее на востоке, возможно, имеет продолжение в структурах Ямала (Уренгой-Колтогорский грабен). На западе Баренцевского шельфа эта древняя структура корреспондируется по своей ориентировке и возрасту осадков с Нордкапским прогибом.

На севере мегапрогиб сопряжен с еще одной вновь выявленной палеоструктуре и той же ориентировки - Баренцево-Карским поясом поднятий. Протягиваясь с запада на восток более чем на 1500 км, пояс объединяет ряд крупных поднятий - поднятие Персея, Адмиралтейский вал и часть о-вов Новая Земля, Русановский палеовал на Карском шельфе и далее на северной оконечности Ямала - Северо- и Среднеямальские мегавалы. Поднятия, входящие в Баренцево-Карский пояс, разделены небольшими, относительно узкими перемычками, имеющими форму седловин. Седловина, разделяющая поднятие Персея и Адмиралтейский вал, соответствует в современном структурном плане Штокмановско-Лунинской мегаседловине. В поперечном сечении вал достигает 250-300 км и по размерам и морфологии может быть отнесен к крупным структурам I порядка. Составляющие его элементы II порядка имеют большей частью сводовое строение. Баренцево-Карский пояс поднятий играл определяющую роль в формировании осадочного чехла всего региона. Севернее этого пояса наблюдается еще ряд палеовалов и сопряженных с ними прогибов. Время заложения этих структур и их ориентировка совпадают с таковыми структур байкальского тектогенеза (Байдарацкий глубинный разлом), выявленных ранее по результатам глубинных геофизических исследований.

Максимальные мощности отложений нижнего мегакомплекса в Баренцево-Ямальском мегапрогибе достигают 10-11 км, сокращаясь на палеоподнятиях до 1-2 км ( рис. 2 , А). Судя по сейсмофациальным характеристикам комплекса, наиболее достоверные из которых относятся к его верхней палеозойской части, фациальный состав отложений был неоднороден и контролировался главным образом палеорельефом. Так, на палеоподнятиях накапливались преимущественно карбонатные и карбонатно-терригенные осадки платформенного типа, как это установлено, например, на Печорской плите и Адмиралтейском валу. В депрессиях, имевших, по-видимому, рифтогенный характер, судя по сейсмофациальной картине, формировались терригенные осадки, иногда имевшие, как это наблюдается на о-вах Новая Земля (Кармакульский синклинорий), флишоидный характер.

Позднее, на рубеже поздней и ранней перми, в регионе произошло существенное изменение геодинамического режима, связанное с началом океанообразующих процессов, что привело к заметному изменению структурного плана вышележащего верхнепермско-триасового мегакомплекса. Отложения этого комплекса формировались на Баренцевом море под воздействием интенсивных рифтогенных процессов. Следы этих процессов проявлены здесь как в увеличении мощности отложений в прогибах до 10-12 км, где осадконакопление, судя по широкому развитию клиноформ, имело лавинный характер, так и в утонении под этими прогибами земной коры, которое фиксируется в гравитационном поле. Крупнейшим структурным элементом этого мегакомплекса является Баренцевоморский палеорифт ( рис. 3 ). Протягиваясь в меридиональном направлении в пределах шельфа более чем на 1000 км, он расширяет свои границы в крайних - южной и северной - областях, образуя между ними весьма узкую, менее 100 км, зону, в которой мощности отложений по отношению к крайним сегментам палеорифта сокращены лишь на 2-3 км. Именно этой зоне соответствует в современном структурном плане Штокмановско-Лунинская мегаседловина.

Признавая существование верхнепермско-триасового рифта в Баренцевом море, одни исследователи объединяют южную и северную депрессии шельфа в единый субмеридиональный мегапрогиб (Грамберг И.С.,1997), а другие находят признаки различия как во времени заложения, так и в морфологии южного и северного сегментов этого палеорифта (Шипелькевич Ю.В., Мартиросян В.Н., Симонов А.Н., 1998).

Так, последние сейсмические наблюдения на шельфе вблизи архипелага Земля Франца-Иосифа показывают существенное увеличение мощности рифтового комплекса в непосредственной близости от архипелага ( рис. 4 ), в то время как мощность нижележащего комплекса остается сокращенной. Это обстоятельство позволяет предположить, что северный сегмент мегапрогиба имеет более молодой возраст и заложился лишь в пермо-триасе, а увеличение мощности отложений в северном направлении к архипелагу Земля Франца-Иосифа до 12 км может свидетельствовать о его продолжении в периокеанический прогиб, тогда как южный сегмент этого палеорифта в значительной степени наследует субширотную ориентировку своего палеозойского предшественника. Здесь, как это видно по характеру распределения мощностей мегакомплекса (см. рис. 3 ), существовала восточная ветвь этого прогиба, в которой мощности осадков увеличиваются до 11 км, а восточным ограничением этого бассейна, по-видимому, служил Главный Новоземельский разлом. Кроме того, сейсмофациальные данные, а также палеогеографические реконструкции сопредельных районов, основанные на геологических наблюдениях на островах, предполагают наличие в северной части мегапрогиба фаций устойчивого морского бассейна среднетриасового возраста, также открывавшегося в северном направлении [3]. Южным ограничением распространения этих сейсмофаций служит Баренцево-Карский пояс поднятий.

Все эти особенности позволяют предполагать, что формирование северного сегмента этого рифта и сопредельных пермотриасовых трогов на севере шельфа (см. рис. 3 ) вызвано процессами океанообразования, одна из фаз которого приходилась на начало поздней перми.

При всех возможных различиях в оценке строения и геодинамики палеорифта несомненным остается факт существования структурной перемычки, разделявшей северную и южную его части, которая является фрагментом более крупной положительной структуры и в целом совпадает в современном структурном плане со Штокмановско-Лунинской мегаседловиной. Анализ мощности верхнепермско-триасового мегакомплекса свидетельствует, что эта более крупная положительная палеоструктура пространственно соответствует субширотному Баренцево-Карскому поясу поднятий. Вполне вероятно, что, выраженная в фундаменте, она могла выполнять роль своеобразного структурно-тектонического барьера, сдерживающего проникновение периокеанических трогов далее на юг.

Мощность отложений пермо-триаса в пределах Баренцево-Карского пояса поднятий сокращена на западе до 1-2 км, а на востоке, ближе к о-вам Новая Земля, до 3-4 км (см. рис. 2 , Б).

К концу триаса процессы рифтогенеза практически полностью прекратились, грабен-рифты были компенсированы осадками и на выровненной предрэтским размывом поверхности накапливался юрско-меловой терригенный комплекс, имевший синеклизный характер. Однако и в этот период, как показывают его палеореконструкции, Баренцево-Карский пояс поднятий продолжал оказывать влияние на формирование обстановок седиментации. Эта древняя структура, имевшая, возможно, дорифейское заложение, существовала с различными изменениями в течение фанерозоя, а в современной структуре, по кровле юрских отложений, представлена в виде одноименного пояса поднятий. Последний наследует в главных чертах морфологию и строение предшествовавшего ему пояса. Отличием является его существенно меньшая выраженность в рельефе юрско-меловых отложений. Кроме гого, на западе его ось смещена к югу на 100-150 км ( рис. 5 ). В пределах Баренцевского шельфа эта положительная структура, простираясь в субширотном направлении более чем на 1000 км, включает Центрально-Баренцевское поднятие, Адмиралтейский вал, а на востоке переходит в Северо-Сибирский порог. В поперечном сечении пояс не превышает 200-250 км. Мощность юрско-меловых отложений сокращена от 2,0-2,5 км во впадинах до 500 м в пределах поднятий, а в наиболее приподнятых зонах часть этого комплекса размыта. В центральной части шельфа пояс осложнен узкой, до 100 км в поперечнике, относительно опущенной Штокмановско-Лунинской мегаседловиной, разделяющей вал на западное и восточное поднятия. На сейсмических разрезах здесь фиксируются многочисленные разрывные нарушения, амплитуда которых составляет первые десятки метров, а время возникновения относится к раннему мелу, при этом некоторые из них, возможно, возобновлялись и позднее.

Углеводородный потенциал

Результаты поисково-разведочного бурения на шельфе свидетельствуют о пространственно-генетической приуроченности крупнейших скоплений газообразных УВ именно к Штокмановско-Лунинской мегаседловине. Выявленные к настоящему времени залежи располагаются на южном склоне Баренцево-Карского пояса поднятий с различной, но в целом небольшой удаленностью от присводовой части. В то же время в целом ряде антиклинальных структур, находящихся на значительном удалении от Баренцево-Карского пояса поднятий, юрские коллекторы обводнены или характеризуются слабыми газопроявлениями. Эти обстоятельства свидетельствуют о ключевой роли древней положительной структуры в контроле над формированием крупнейшей зоны регионального газонакопления на Баренцевском шельфе. Некоторые аспекты такого контроля еще не вполне ясны, но большинство из них уже сейчас поддается прогнозу.

Палеоструктурные и палеофациальные реконструкции юрского периода дают основание полагать, что формирование коллекторов и покрышек здесь контролировалось положительной палеоструктурой. В среднеюрское время, частично в начале поздней юры, отдельные наиболее приподнятые области пояса поднятий подвергались размыву, продукты которого транспортировались в окружающие депрессии, занятые морскими бассейнами. Следы этих процессов видны на сейсмических разрезах в виде клиноформ бокового наращивания. Судя по размерам и направлению падения клиноформ, наиболее интенсивный снос был со стороны Ферсмановского поднятия, входящего в западную часть пояса. Продукты выноса, отлагаясь на палеосклонах, формировали высокопористые песчаные коллекторы, латерально экранированные трансгрессивными юрскими глинами.

В сопредельных с Баренцево-Карским поясом поднятий седиментационных бассейнах длительное время сохранялись условия, способствовавшие процессам генерации УВ. Наиболее благоприятными они были в мощных, преимущественно глинистых, толщах триаса, накопившихся в рифтогенных впадинах, имевших повышенный тепловой режим. Эти толщи почти повсеместно находятся в зоне катагенеза (МК2-МК5). Органическое вещество триасовых отложений, вскрытых скважинами, в южной части шельфа представлено лишь гумусовым и смешанным типами, однако признаки морских глинистых отложений, отмеченные на севере верхнепермско-триасового мегапрогиба как по сейсмическим данным, так и геологическим наблюдениям на архипелаге Земля Франца-Иосифа, позволяют надеяться на наличие здесь разреза, обогащенного сапропелевым ОВ, и соответственно на возможное присутствие на северном склоне Баренцево-Карского пояса поднятий нефтяных залежей. Путями миграции УВ из сопредельных впадин, помимо латеральных, служили разрывные нарушения, а время основной миграции, по-видимому, ограничено рамками кайнозойского аплифта [1], после завершения которого можно ожидать сохранности сформировавшихся залежей УВ.

В пределах Баренцево-Карского пояса поднятий особо благоприятной для процессов аккумуляции УВ оказалась Штокмановско-Лунинская мегаседловина, которая, с одной стороны, служила областью нефтегазосбора по отношению к крупнейшим депрессиям - Южно- и Северо-Баренцевским синеклизам, а с другой - содержала более мощный, чем на смежных поднятиях Баренцево-Карского пояса, юрско-меловой комплекс отложений с наиболее емкими резервуарами и надежной верхнеюрско-нижнемеловой глинистой покрышкой. Богатство ее недр во многом, по-видимому, определяется сохранностью положения крупнейших положительных и отрицательных структур шельфа, несмотря на серьезные перестройки структурного плана. Из изложенного следует, что Штокмановско-Лунинская мегаседловина является главным перспективным объектом для дальнейших поисков здесь залежей УВ. В качестве наиболее перспективной площади для такого поиска можно выделить область (см. рис. 5 ), которая включает, помимо уже известного своей продуктивностью южного склона Баренцево-Карского пояса поднятий, его северный борт и в первую очередь его западную часть, которая к настоящему времени наименее изучена. Мы предполагаем, что структуры типа Штокмановско-Лунинской мегаседловины достаточно широко развиты на Баренцево-Карской плите и должны служить первоочередными объектами нефтегазопоисковых работ.

Литература

  1. Мусатов Е.Е. Неотектоника арктических континентальных окраин //Физика Земли. - 1996. - № 12. - С.72-78.
  2. Павленкин А.Д. Каледонский рифтогенез на шельфе Баренцева моря(по геофизическим данным) // Геологическое строение Баренцево-Карского региона. - Л., 1985. - С. 29-33.
  3. Пчелина Т.М. Палеогеографические реконструкции Баренцево-Карского региона в триасовом периоде в связи с нефтегазоносностью. // Освоение шельфа арктических морей России: Тез. докл. 3-й Межд. конф. - С -Пб., 1997. - С. 60.
  4. Штокмановско-Лунинский структурный порог Баренцевоморского шельфа - новый крупнейший нефтегазопоисковый район России/ А.В. Борисов, И.А. Таныгин, В.С. Виниковский, И.Я. Борисова // Геология нефти и газа. - 1995. - № 7. - С. 10-15.

Abstract

The major stages of geological development of sedimentary cover have been studied basing on regional paleoreconstructions. Comparative structural and evolutionary analysis has been performed. Sublatitudional Barents-Kara lifted belt (BKLB) evolved since at least the Paleozoic. A series of restructuring dominated by rifting has been reconstructed in the course of its tectonic history.

It is concluded that this structure played a key role in generation, migration and accumulation of hydrocarbons. The most favourable part of BKLB for hydrocarbon accumulation was Stockman-Lunin megasaddle. There are another similar structures on huge Barents shelf.

Рис.1. ПАЛЕОСТРУКТУРНАЯ СХЕМА РИФЕЙ-ПАЛЕОЗОЙСКОГО МЕГАКОМПЛЕКСА

Границы структур: 1 - I порядка, 2 - II порядка; 3 - сейсмогеологические профили, структурные элементы (цифры - мощность отложений, км)- СЗП - Северо-Земельский прогиб. ПВ - поднятие Визе, СКП - Северо-Карский прогиб, ССП - Северо-Сибирский порог, ПП - поднятие Персея, АС - Адмиралтейский свод, РВ - Русановский вал. НП - Нордкапский прогиб, СФ - свод Федынского. СПГ - Северо-Печорский грабен. ККГ - Канино-Колгуевский грабен

Рис. 2. ГЛУБИННЫЕ СЕЙСМОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ РАЗРЕЗЫ ПО ЛИНИЯМ I-I (A) И II-II (Б) (положение разрезов см. на рис. 1)

Рис. 3. ПАЛЕОСТРУКТУРНАЯ СХЕМА ВЕРХНЕПЕРМСКО-ТРИAСОВОГО МЕГАКОМПЛЕКСА

1 - Главный Новоземельский разлом, структурные элементы (цифры - мощность осадков мегакомплекса. км): ТФ - трог Франца-Виктории, ТА - трог Св. Анны. Остальные усл. обозначения см. на рис. 1

Рис. 4. ФРАГМЕНТ СЕЙСМИЧЕСКОГО РАЗРЕЗА ПО ПРОФИЛЮ 94001 (положение разреза см. на рис. 3)

Рис. 5. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ПО КРОВЛЕ ЮРСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ

1 - наиболее благоприятная область для обнаружения скоплений УВ, 2 - выявленные газовые залежи. 3 - направления юрских палеопотоков: структурные элементы: ВБВ - Восточно-Баренцевская впадина, ЮБВ - Южно-Баренцевская впадина, ЦБП - Центрально-Баренцевское поднятие, АП - Адмиралтейское поднятие. ШЛМС - Штокмановско-Лунинская мегаседловина. Остальные усл. обозначения см. на рис. 1.