|
Андре, Соломон
Август Амундсен, Руаль Баренц, Виллем Баффин, Уильям Визе, Владимир Юльевич
Вилькицкий, Борис Андреевич Воронин, Владимир Иванович Врангель, Фердинанд
Петрович Дежнёв, Семён Иванович Колчак, Александр Васильевич Лаптев, Харитон
Прокофьевич Лаптев, Дмитрий Яковлевич Литке, Фёдор Петрович Миддендорф,
Александр Фёдорович Нансен, Фритьоф Нобиле, Умберто
|
Норденшельд,
Адольф Эрик Папанин, Иван Дмитриевич Пахтусов, Пётр Кузьмич Пири, Роберт
Эдвин Прончищев, Василий Васильевич Русанов, Владимир Александрович Седов,
Георгий Яковлевич Толль, Эдуард Васильевич Урванцев, Николай Николаевич
Ушаков Георгий Алексеевич Франклин, Джон Челюскин, Семён Иванович Чилингаров,
Артур Николаевич Ширшов, Пётр Петрович Шмидт, Отто Юльевич
|
Целенаправленные поисково-разведочные работы на шельфе
Западной Арктики начаты в 1981 г. До этого представления о геологическом
строении региона и его нефтегазовом потенциале базировались на материалах геофизических
исследований, главным образом сейсморазведки, геологической съемки и редкой
сети параметрических, структурных и поисковых скважин, расположенных на
островах Земли Франца-Иосифа, Колгуев и Шпицберген.
В 1981-1982 гг. в Печорском море на Дресвянской площади были
пробурены первые две морские скважины. Бурение носило экспериментальный
характер и осуществлялось с переоборудованного в стационарную платформу
списанного морского судна "Севастополь".
Планомерные поисковые работы начались в 1982г., когда в
объединение "Арктикморнефтегазразведка" пришли первые
специализированные буровые суда "Валентин Шашин" и "Виктор
Муравленко", а затем - полупогружные и самоподъемные буровые установки. За
период 1982-2003 гг. в бурение было введено 28 структур, начато бурением 57
скважин, закончено бурением 48 скважин, испытано 37 скважин, в 32 из которых
были получены промышленные притоки нефти и газа. Пять скважин не доведены до
проектных глубин и законсервированы в процессе бурения в связи с прекращением
государственного финансирования. Объем поисково-разведочного бурения на море по
состоянию на начало 2004 г. составил 155 тыс. м.
Главным итогом проведенных нефтегазопоисковых работ является
открытие в Российской Федерации новой крупной сырьевой базы углеводородов, соизмеримой
по общему потенциалу с хорошо известными провинциями Западной Сибири, Восточной
Сибири и Европейского Севера.
Глава
2. Объекты изучения, цели и задачи исследований
География
шельфа
Шельф - часть переходной зоны континента, которая
представляет собой полого наклоненную в сторону океана поверхность,
расположенную между береговой линией и заметным перегибом склона. Средняя
глубина - 130 м, максимальная - до 2000 м (рис.1).
Рис.1. Строение шельфа.
Северный Ледовитый океан обрамлен окраинами пассивного типа
(рис.2). Они представляют собой области перехода от континентов к океанам, для
которых характерны длительные и интенсивные погружения. В результате этих
процессов накопились многокилометровые толщи осадочных пород (до 10 км и
более). Эти отложения не подвергались существенным деформациям и их образование
происходило в асейсмичных и амагматических обстановках. В отличие от активных
окраин, в этих регионах отсутствуют глубоководные желоба и аккреционные призмы,
а также островные дуги. Значительная часть окраин Атлантического, запад
Индийского океана и арктический шельф России представляют собой окраины
пассивного типа.
Рис.2. Принципиальная схема строения пассивной окраины
Арктические моря России расположены в пределах шельфа
Северного-Ледовитого океана. В своем основании они имеют гетерогенный и
разновозрастный фундамент, который фрагментарно выходит на поверхность на
островах или в прибрежных районах. Выше расположен мезозойско-кайнозойский
осадочный чехол, который может достигать в мощности 10 - 15 и более км.
По названиям окраинных арктических морей арктический шельф
достаточно четко разделяется на Баренцевоморский, Карский, Лаптевский и
Восточносибирско-Чукотский. Значительная часть последнего примыкает также к
берегам Северной Америки (рис.3).
Баренцевоморский шельф за последние десятилетия стал одним из
наиболее изученных в геолого-геоморфологическом отношении. В
структурно-геологическом плане это докембрийская платформа с мощным чехлом из
осадочных пород палеозоя и мезозоя. На окраинах Баренцева моря дно сложено
древними складчатыми комплексами различного возраста (у Кольского полуострова и
к северо-востоку от Шпицбергена - архейско-протерозойского, у берегов Новой
Земли - герцинского и каледонского).
Шельф Карского моря в структурно-геологическом отношении
гетерогенный, южная его часть в основном представляет продолжение
Западно-Сибирской герцинской плиты. В северной части шельф пересекает
погруженное звено Уральско-Новоземельского мегантиклинория (сложное
горноскладчатое сооружение), структуры которого продолжаются на северном
Таймыре и в Североземельском архипелаге.
Преобладающий тип рельефа на Лаптевском шельфе - морская
аккумулятивная равнина, вдоль побережий, а также на отдельных банках -
абразионно-аккумулятивные равнины.
Аккумулятивный выровненный рельеф продолжается и на дне
Восточно-Сибирского моря, местами на дне моря (около Новосибирских островов, к
северо-западу от Медвежьих островов) четко выражен грядовый рельеф.
На дне Чукотского моря преобладают затопленные денудационные
равнины (выровненные поверхности, образованные в результате разрушения древних
возвышенностей или гор). Южная часть дна моря глубокая структурная впадина,
заполненная рыхлыми отложениями и, вероятно, мезо-кайнозойскими эффузивами.
Шельф вдоль северного берега Аляски неширокий и представляет
собой денудационную, в значительной степени термо-абразионную равнину. У
северных окраин Канадского архипелага и Гренландии шельф
"переуглублен" и, в отличие от Чукотского шельфа, изобилует
реликтовыми ледниковыми формами рельефа.
Открытие советскими учеными хребта Ломоносова - выдающееся
географическое открытие двадцатого века. Это крупное поднятие дна шириной от 60
до 200 км, протянувшееся почти на 1800 км от Новосибирских островов, через
Северный полюс до острова Элсмира, делит Северный Ледовитый океан на две части,
резко различные по строению земной коры и режиму водных масс.
Этот гигантский "подводный мост" соединяет
материковые платформы Азии и Америки. Высота его достигает 3300 м со стороны
Тихого океана и 3700 м в противоположном направлении. Наименьшая из пока
обнаруженных над хребтом глубин составляет 954 м.
Хребет Менделеева, второе крупное поднятие дна океана,
расположен восточнее хребта Ломоносова. Первоначально под этим названием
понималось обширное поднятие с минимальной глубиной 1234 м, простирающееся на
1500 км от района острова Врангеля по направлению к Канадскому Арктическому
архипелагу. Он менее расчленен и имеет более пологие склоны, чем хребет
Ломоносова.
В центральной части хребта был обнаружен разрыв в виде
подводной долины с глубинами до 2700 м. Впоследствии частям хребта, лежащим по
обе стороны подводной долины, были присвоены разные наименования. Название
хребет Менделеева сохранилось лишь за частью, тяготеющей к нашей стране, а
остальную часть хребта стали называть поднятием Альфа (по названию американской
дрейфующей станции, которая работала в этом районе Северного Ледовитого
океана).
Хребет Гаккеля расположен по другую сторону хребта Ломоносова
и имеет протяженность более 1000 км. Он состоит из нескольких цепей
конусообразных гор. Для хребта Гаккеля характерны предельно низкие скорости
спрединга. Подводное поднятие высотой 400 м названо горой Ленинского комсомола.
Самым примечательным является то, что эти многочисленные подводные поднятия
имеют вулканическое происхождение, что необычно для Арктического бассейна.
Между хребтами Ломоносова и Гаккеля располагается котловина
Амундсена с глубиной более 4000 м и довольно ровным рельефом дна. По другую
сторону хребта Гаккеля находится котловина Нансена со средней глубиной около
3500 м. Здесь обнаружена самая глубокая точка океана - 5449 м. К востоку от
поднятия Альфа и хребта Менделеева расположена Канадская котловина, самая
большая в Арктическом бассейне, с наибольшей глубиной 3838 м. В последнее время
в Арктическом бассейне было открыто еще несколько поднятий и впадин.
Восточная часть (Амеразийская) объединяет две провинции -
хребтов и поднятий и однородную по рельефу Канадскую котловину. К первой
относятся хребет Ломоносова, а также поднятия Альфа, Менделеева, Чукотское и
Нортуинд, которые сопряжены с впадинами Стефанссона, Менделеева, Чукотской и
Нортуинд.
Рис.3. Названия основных географических объектов Северного
Ледовитого океана.
Цифрами показаны:
- 4 - котловины: 1 - Подводников, 2 - Макарова, 3 - Стефанссона,4
- Чукотская; 5 - 6 - поднятия: 5 - Чукотское плато, 6 - хребет Норсуинд.
Топографическая основа - International., 2002, (#"56103.files/image005.gif">
Рис.4. Рельеф Баренцева моря
Тектоническая позиция. Баренцево море расположено в пределах
пассивных окраин Атлантического и Северного Ледовитого океанов.
Рельеф дна. Баренцево море почти полностью является
шельфовым, в нем преобладают глубины 100 - 350 м. Западнее архипелага Земля
Франца Иосифа они могут достигать 530 м, а вблизи границы с Норвежским морем
они увеличиваются до 600 м. Рельеф дна сложный, со многими пологими подводными
возвышенностями и понижениями (рис.4).
Изученность геолого-геофизическими методами. Геологическое
строение Баренцева моря было исследовано различными геолого-геофизическими
методами советскими (российскими) и норвежскими как коммерческими, так и не
коммерческими организациями. Было пройдено большое количество сейсмических
профилей (МОВ ОГТ и др.), проведена аэромагнитная и гравиметрическая съемка,
которые позволяют проводить обоснованные геолого-разведочные работы.
В пределах моря проводилось бурение с судов и платформ как в
норвежском, так и российском секторах. В пределах последнего бурение было в
Печорском море (юго-восточная часть Баренцева моря), на Лудловской седловине, в
Центральной и южной частях моря, а также на Адмиралтейском поднятии.
Помимо этого бурение проводилось на архипелагах Земля Франца
Иосифа, Новая Земля и на о. Колгуев.
Рис.5. Схема расположения основных элементов структуры
Баренцева моря
Сейсмичность. Район Баренцева моря практически асейсмичен, за
исключением его запада, где зафиксированы землетрясения с глубинами от 10 до 33
км и магнитудами до 6. Ряд мелкоглубинных сейсмических событий было
зафиксировано современных сейсмических станций (CNSS) на архипелаге Новая Земля
(пролив Маточкин Шар и юго-запад южного острова) с магнитудами до 6.8.
Основные
черты геологического строения архипелага Шпицберген
Архипелаг Шпицберген расположен в северо-западной части
Баренцева моря. Он включает в себя четыре главных острова и около 150 мелких.
Площадь - более 62тыс. км2. Максимальная высота 1717 м (г. Ньютон).
Около 60% территории архипелага покрыто ледниками.
Рис.6. Ландшафт одного из островов архипелага Шпицберген.
Фото - Куренкова С. А.
Крупными разломами, по которым предполагаются в конце силура
- начале девона левосторонние сдвиговые перемещения до тысячи километров,
архипелаг разделяется на три главных зоны: Западную, Центральную и Восточную.
Рис.7. Разрез от Новой Земли к Шпицбергену.
Последняя сложена гренвильским фундаментом (часть
Баренцевоморской-Свальбардской плиты) и слабо дислоцированными
верхнепротерозойскими и палеозойскими породами чехла, суммарная мощность
которых оценивается во многие километры.
Разрез Центрального блока определяют верхнерифейско -
ордовикские образования. Верхнерифейские породы представлены метапелитами,
метапсаммитами, мраморами и метавулканитами основного состава, которые
метаморфизованы вплоть до амфиболитовой фации и мигматизированы. Венд имеет
карбонатно-терригенный состав. Он включает также тиллиты и вулканиты основного
состава. Нижнепалеозойские отложения представлены карбонатными породами. Их
мощность может достигать 2500 м. В северо-восточной части блока расположен
грабен, выполненный нижне-среднедевонскими молассами, мощность которых
достигает 10 000 м.
Западная зона архипелага Шпицберген обладает примерно тем же
разрезом каледонского комплекса, что и Центральная, но чехол слагается
конгломератами, карбонатными отложениями и каменноугольно-пермскими
эвапоритами, а также триас - нижнемеловыми терригенными толщами.
Разрез завершают континентальные угленосные толщи палеоцена -
эоцена. В конце юры - начале мела отмечены слабые несогласия и внедрение силлов
и даек долеритов. Время образования складчатых структур Западного Шпицбергена -
от начала палеоцена до конца эоцена (рис.7).
Основные черты геологического строения архипелага
Земля Франца-Иосифа
Архипелаг островов Земля Франца-Иосифа расположен в северной
части Баренцеваморя. Он включает порядка 190 островов, которые разделены
глубоководными (400 - 650 м) проливами (Кембридж, Британский канал и
Австрийский) на три группы: западную, центральную и восточную. Площадь
составляет порядка 12 тыс. км2. Максимальная высота 620 м. Около 60%
территории архипелага покрыто ледниками.
Древнейшие образования вендского возраста были пробурены
(скважина Нагурская, о. Земля Александры) на западе архипелага. Они
представлены кварцитами, которые прорваны мезозойскими долеритами. Там же были
вскрыты терригенные породы с прослоями каменного угля раннекаменноугольного
возраста и известняки верхнего карбона.
Рис.8. Разрезы скважин на архипелаге Земля Франца Иосифа положение
скважин - на врезке (Шипилов, Тарасов, 1996)
Основная часть архипелага слагается терригенными породами
верхнего триаса - верхней юры (рис.7).
В них, в позднем триасе - поздней юре, внедрялись дайки и
силы долеритов, штоки габбро и габбро-диоритов. Установлены также и покровы
базальтов. Внедрение даек и силлов долеритов продолжилось до конца раннего
мела.
Основные
черты геологического строения архипелага Новая Земля и хребта Пай-Хой
Архипелаг Новая Земля расположен в восточной части Баренцева
моря (рис.5). Он включает в себя два главных острова и множество мелких.
Площадь составляет около 81 тыс. км2. Максимальная высота 1547 м
(пик к северо-востоку от п-ова Адмиралтейства). Около 30% территории севера архипелага
покрыто ледниками.
С геологической точки зрения, регион состоит из
Северо-Новоземельского и Пайхой-Южно-Новоземельского сегментов. Их разделяет
Байдарацкий разлом, отсекающий северо-восточную часть Южного острова Новой
Земли и далее протягивающийся вдоль юго-западного побережья Байдарацкой губы
Карского моря.
Первый сегмент слагается нижне - среднепротерозойским
метаморфическим комплексом, который обнажен на северо-западном побережье о.
Северный. Эти образования (мраморы, кристаллические сланцы, амфиболиты)
рассматриваются как основание Свальбардской (Баренцевоморской) плиты. На нем
несогласно залегают отложения верхнего протерозоя и кембрия - силура. Низы
палеозоя, до среднего ордовика включительно, сложены слабо метаморфизованными
флишоидами, а верхи - молассоидными и известково-глинистыми толщами. Структура
Северо-Новоземельского сегмента представляет собой серию антиформ и синформ,
которые надвинуты на Баренцевоморскую плиту. Деформации охватывают все
отложения до триасовых включительно. Они неоднородны и надвиговые чешуи с
изоклинальной складчатостью чередуются с полосами более спокойного строения.
Возраст основных движений - раннекиммерийский. Структуры прорваны интрузиями
гранитоидов с возрастом 210-180 млн. лет (ладинский век-плинсбах). Они были
вовлечены в надвиговые структуры, из чего следует, что возраст складчатости не
древнее конца ранней юры.
На рубеже плиоцена и плейстоцена на о. Северном архипелага
Новая Земля были сформированы эксплозивные образования залива Басова (побережье
Карского моря).
Пайхой - Южно-Новоземельский сегмент включает на материке
покровно-надвиговые горные сооружения Пай-Хоя, а также о. Вайгач и Южного
острова Новой Земли. Он имеет северо-западное простирание, пересечен широтным
разломом, проходящим через пролив Карские Ворота. Байкальский фундамент,
представлен интенсивно дислоцированной флишоидной толщей позднерифейско -
вендского возраста и перекрыт палеозоем с угловым и азимутальным несогласием.
На материке Пайхойское складчато-покровное сооружение
окаймляется сюго-запада широким (до 100 км) Коротаихинским прогибом. Его
фундамент погружен на глубину до 12-14 км и примерно на 2/3 выполнен
верхнепермско - триасовой молассой.
В пределах акватории он продолжается (Привайгачский прогиб)
до разлома пролива Карские Ворота. Пайхой-Южно-Новоземельские структуры
надвинуты в западном направлении на оба прогиба.
Внутренняя структура Коротаихинского прогиба осложнена
складками и надвигами, разделенными более широкими участками пологого залегания
слоев.
Основные
черты геологического строения Печорской впадины
Основание Тимано-Печорской (Печорской) плиты было
сформировано в байкальский этап тектогенеза (венд. кембрий). Оно обнажается в
отдельных блоках Тиманского кряжа, на п-ове Канин, на п-овах Рыбачьем и
Варангер.
Его рифейско-вендские породы слабо метаморфизованы и
относительно умеренно деформированы и представляют собой реликты пассивной
окраины Восточно-Европейского континента, его шельфа и континентального склона.
Мощность пород составляет 4000 - 6000 м, возрастая на п-ове Варангер до 10 000
и более м.
В верхнем рифее выделены породы барьерного рифа, а также
интрузивные тела мафитов и ультрамафитов.
Основными структурными элементами Тимано-Печорской плиты в
пределах суши являются (с запада на восток и очень схематично): блоки Канин-Тиманской
гряды, которые надвинуты на край Русской плиты, Ижма-Печорская впадина,
Малоземельско-Колгуевская моноклиналь, Печоро-Колвинский силурийский авлакоген,
Хорейверская впадина, наложенная на Большеземельский погребенный свод и
Варандей-Адзьвинский блок. Восточнее расположены структуры
Предуральско-Предпайхойских прогибов.
В юго-западной части Печорской впадины (Ижма-Печорской зоне)
фундамент погружен на 2 - 4 км, а в ее северо-восточной части (Большеземельской
зоне) - до 5-9 км. Эти части впадины разделяет вытянутая в северо-западном
направлении Печоро-Колвинская зона, состоящая из двух сближенных палеозойских
авлакогенов: Печоро-Колвинского и Колвинского. Фанерозойский плитный чехол
Печорской впадины по особенностям своего строения близок к соответствующим
комплексам северной и восточной частей Русской плиты, но отличается от него
большими мощностями, а также маломощными континентальными и мелководно-морскими
четвертичными образованиями
Морская часть Тимано-Печорской плиты отделена от континентальной
- зоной левых сдвигов, простирающихся вдоль побережья. К северу от этой зоны
рельеф поверхности фундамента сглаживается и затухают практически все структуры
кроме наиболее восточной - Варандей-Адзьвинской зоны. Мощность чехла
возрастает, особенно за счет девона, перми и триаса. Северным ограничением
Тимано-Печорской плиты, отделяющим ее от Свальбардской, служит разлом,
расположенный на траверзе пролива Карские Ворота.
Карское
море
Географическое положение. Карское море отделено на западе от
Баренцева моря архипелагами Новая Земля и Земля Франца-Иосифа и его граница
проходит по линии мыс Желания - мыс Кользатна востоке о. Грэм-Белл. От
Северного Ледовитого океана море отграничено условной линией от мыса Кользат до
мыса Арктический (север о. Комсомолец, архипелаг Северная Земля), а с востока
островами Северная Земля и полуостровом Таймыр. На юге Карское море ограничено
низменными побережьями Байдарацкой губы, полуостровов Ямал и Гыданского, а
также побережьем от устья Енисея до мыса Прончищева (полуостров Таймыр).
Физико-географический очерк. Большую часть года Карское море
покрыто ледовым покровом. Толщина однолетнего льда на юге моря может достигать
120 см. Глубины в Карском море изменяются от 20 (вблизи побережья Азии) до 700
м (желоб Св. Анны). Рельеф дна моря сложный, наиболее выровненные его части
расположены в южной части моря. Вдоль восточного побережья архипелага Новая
Земля протягивается Новоземельский трог с максимальными глубинами до 500 м. Для
Карского моря характерны троги субмеридионального простирания, входящие в шельф
- Св. Анны и Воронина.
Рис.9. Схема расположения основных элементов структуры
Баренцева и Карского морей и их обрамления.
. Русановский свод;
. Ленинградско-Русановская группа поднятий; 3 - 5. валы:
. Кропоткина,
. Воронина,
. Обручева, Черные поля - соляные купола, красные - газовые и
газоконденсатные месторождения.
Тектоническая позиция. Карское море расположено в пределах
пассивной окраины Северного Ледовитого океана.
Рельеф дна. Карское море полностью является шельфовым, в нем
преобладают глубины 100 - 350 м. Они изменяются от 20 (вблизи побережья Азии)
до 700 м (желоб Св. Анны). Наиболее выровненные участки дна расположены в южной
части моря. Вдоль восточного побережья архипелага Новая Земля протягивается
Новоземельский трог с максимальными глубинами до 500 м. Для севера Карского
моря характерны троги субмеридионального простирания, входящие в шельф - Св.
Анны и Воронина, строение которых исследовано крайне поверхностно. В северо-восточной
части моря расположен ряд архипелагов островов (Арктического института и др.),
на севере есть несколько изолированных островов (Ушакова, Визе, Шмидта) с
высотами не более 300 м.
В море впадают такие крупные реки, как Обь, Енисей и Пясина.
Изученность геолого-геофизическими методами. Геологическое
строение Карского моря было исследовано различными геолого-геофизическими
методами советскими (российскими) как коммерческими, так и не коммерческими
организациями. В результате получены сейсмические профили (МОВ ОГТ и др.) в
южной части моря, проведена аэромагнитная и гравиметрическая съемка. В пределах
южной части моря проводилось бурение. Северная часть акватории практически не
изучена.
Сейсмичность. Район практически асейсмичен. Только четыре
события с глубинами от 10 до 25 км и магнитудами до 5 зафиксированы в
акватории, два из которых произошли на о. Октябрьской Революции.
Вулканизм кайнозойского - современного возрастов в
Карцево-морском регионе не известен, за исключением востока архипелага Новая
Земля.
Тепловой поток. Повышенные значения (до 75 мВт/кв. м)
теплового потока характерны для Южно-Карской впадины. На остальной части
акватории Карского моря они составляют зафиксированы пониженные значения (около
50 мВт/кв. м).
Полезные ископаемые. В Карском море расположен один из
крупнейших нефтегазоносных бассейнов России. В его пределах как на обрамляющей
суше, так и в акватории на глубинах дна от 50 до 100 м открыты гигантские
месторождения газа и нефтегазоконденсата (Харасавейское, Бованенковское и др.) с
суммарными запасами, превышающими 9 трлн. м3). Залежи расположены в
неоком-аптских и альб-сеноманских толщах. Месторождения в акватории
(Ленинградское и Русановское (рис.11)) расположены в 60 - 100 км от побережья
п-ова Ямал.
В строении осадочного разреза принимают участие два
структурно-формационных комплекса: плитный юрско-меловой терригенный и рифтовый
вулканогенно-терригенный, имеющего триасовый возраст. Первый построен просто и
его строение осложнено крупными пликативными структурами. Самая крупная из них
Русановский свод, охватывающий Ленинградско-Русановскую и Кропоткинскую группы
локальных поднятий, Скуратовское и др. поднятия. На Южно-Карском шельфе
установлены также протяженные линейные валы (рис.9).
В основании Южно-Карской впадины развиты западные и восточные
рифтовые прогибы преобладающего северо-восточного простирания. Первые
протягиваются примерно на 400 км вдоль Северо-Новоземельской ступени. Вторые
включают Западно-Ямальскую и Белоостровскую систему рифтовых впадин, которые
имеют асимметричное строение (западный борт относительно пологий, восточный -
крутой). Породы, выполняющие эти структуры не вскрыты бурением. По
геофизическим данным наиболее вероятным представляется, что они слагаются
терригенными комплексами с возможным присутствием вулканогенных пород.
Рис.10. Профиль через восточную часть Карского море (Шипилов,
Тарасов, 1996)
Строение дна Карского моря осложнено двумя узкими структурами
субмеридионального простирания - трогами Св. Анны и Воронина, строение которых
исследовано крайне поверхностно.
Рис.11. Разрезы скважин в Карском море: в акватории - Русановская-1,-2
и на островах Белом (Белоостровская) и Свердруп (Свердрупская)
Море
лаптевых
Основные черты строения моря Лаптевых.
Географическое положение. Море Лаптевых отделено на западе от
Карского моря архипелагом Северная Земля и побережьем полуострова Таймыр. На
востоке оно граничит с Восточно-Сибирским морем, с которым соединяется рядом
проливов (Санникова, Этирекан и др.), расположенных внутри архипелага
Новосибирских островов. На юге море Лаптевых ограничено побережьями
северо-востока полуострова Таймыр, Хатангского залива, а также побережьем от
востока последнего до мыса Святой Нос. Тектоническая позиция. Море Лаптевых
расположено в пределах пассивной окраины Северного Ледовитого океана в районе
сочленения с хребтом Гаккеля (рис.12)
Рис.12. Основные структуры моря Лаптевых по: (Геология и
полезные ископаемые., 2002, упрощено). Топографическая основа: акватория -
ETOPO5 Set. Global Relief Data CD. NOAA Product # G01093-CDR-A0001; суша - GTOPO30 Global Digital Elevation Model. EROS Data Center. 1996.
Рельеф дна. Карское море полностью является шельфовым, в нем
преобладают глубины 100 - 350 м. Глубины моря Лаптевых изменяются от 10 - 20 м
около побережья Азии до 3385 м около кромки шельфа. Рельеф дна представляет
собой полого наклоненную к северу равнину, которая осложнена двумя желобами с
глубинами порядка 40 м. Один из них расположен примерно на линии окончание
хребта Гаккеля - дельта р. Лена, второй повторяет очертания востока полуострова
Таймыр. В акватории, в Хатангском заливе, есть несколько островов - Бол. и Мал.
Бегичев, Преображения и Песчаный. В море впадают несколько крупных рек, такие
как Хатанга, Оленек, Лена и Яна. На шельфе расположены дельты крупнейших
сибирских рек - Лены и Яны (площадь - 2418 x 103 км2; снос - 11.3 x 106 т/год).
Большую часть года море Лаптевых покрыто ледовым покровом.
Изученность геолого-геофизическими методами. Геологическое
строение моря Лаптевых было исследовано различными геолого-геофизическими
методами советскими (российскими) и германскими как коммерческими, так и не
коммерческими организациями. В результате получены сейсмические профили (МОВ
ОГТ и др.) в южной части моря, проведена аэромагнитная и гравиметрическая
съемка. Бурение в акватории не проводилось. Северная часть акватории
практически не изучена.
Сейсмичность. Море Лаптевых сейсмично в восточной части, в
пределах которой, западнее Новосибирских островов, прослеживается полоса
землетрясений с глубинами очагов от 10 до 33 км и магнитудами до 6 (рис.13).
Ряд мелко-глубинных сейсмических событий с магнитудами до 5 отмечался на
полуострове Таймыр, в устье р. Хатанга и в дельте р. Лена. На продолжении
хребта Гаккеля расположена высоко сейсмичная Лаптевоморско - Момская рифтовая
система, в пределах которой, особенно в ее континентальной части, выделяются
зоны 8 - и даже 9 - балльных землетрясений, тогда как большая часть
Верхояно-Чукотской складчатой системы попадает в 5 - 6-бальную зону.
Рис.13. Распределение эпицентров землетрясений
Установлено (Драчев и др., 1998) от 3000-4000 до 8000 - 12000
м осадочных пород аптско-кайнозойского возраста. На горстовых поднятиях - 1000
- 1500 м. Выявлены кайнозойские рифтовые впадины, происхождение которых связано
с воздействием хребта Гаккеля.
В море Лаптевых, в грабенах, установлено от 500 до 8000 -
12000 м осадочных пород аптско-кайнозойского возраста. На горстовых поднятиях
их мощность сокращается до 1 - 1500 м. Рифтовые структуры перекрыты осадками
плиоцен-четвертичного возраста. Все постверхнеолигоценовые отложения наращивают
континентальный склон в виде мощных клиноформ.
Рис.14. Субширотные разрезы через хребет Гаккеля
На юго-восточном продолжении рифтовой системы Арктики,
выраженной подводным хребтом Гаккеля и глубоководными котловинами Нансена и
Амундсена, возникла Лаптевско-Момская континентальная рифтовая система состит
из нескольких изогнутых, ветвящихся крупных кайнозойских грабенов на шельфе
моря Лаптевых и многочисленных более мелких грабенов юго-восточного
простирания, пересекающих северную часть Верхоянского мегантиклинория,
Полоусный горст-антиклинорий и наложенных на позднемезозойский
Момско-Селенняхский прогиб.
Вдоль него протягивается одноименный кайнозойский грабен, к
которому приурочены неогеновый липаритовый купол и группа голоценовых
базальтовых вулканов.
В грабенах присутствуют лимнические отложения олигоцена -
среднего миоцена и грубообломочные аллювиально-пролювиальные образования
верхнего миоцена - антропогена.
По разломам Момской рифтовой системы происходят сбросовые,
взбросовые и правосдвиговые перемещения.
Момско-Лаптевская рифтовая система высокосейсмична, особенно
в ее континентальной части, где выделяются зоны 8 - и даже 9-балльных
землетрясений, тогда как большая часть Верхояно-Индигирской складчатой системы
попадает в 6-балльную, а Анюйско-Чукотская система и большая часть
Колымо-Омолонского массива - в 5-балльную зону.
Основной особенностью моря Лаптевых представляется его
расположение на стыке подводного хребта Гаккеля как наиболее северного сегмента
Мировой системы срединно-океанических хребтов, структур Верхояно-Чукотской и
Таймырских областей, а также Сибирской платформы. На продолжении хребта Гаккеля
установлена система горстов и грабенов (Новосибирская или Лаптевоморско-Момская).
Восточно-сибирское
и чукотское моря
Чукотское и Восточно-Сибирское моря расположены в пределах
восточной части Евроазиатского шельфа и представляют собой акватории России с
наименьшей степенью изученности (рис.15).
Физико-географический очерк Чукотского моря. Чукотское море
на западе соединяется проливом Лонга с Восточно-Сибирским морем, а на юге
Беринговым проливом с Беринговым морем. Восточная граница с морем Бофорта
условна и проводится по меридиану мыса Барроу (США).
Средняя глубина - 77 м. К кромке шельфа она возрастает до 200
м и более (максимальная - 1256 м). В центральной части моря расположено
поднятие, которое протягивается в субширотном направлении с минимальными
глубинами порядка 20 м (на некоторых картах его восточная часть называется мель
Ханна (Hanna Shoal). Оно отделено от поднятия островов Врангеля и Геральд
субмеридиональным каньоном Геральд (примерно вдоль 1750 з. д.).
Второй каньон, точнее долина, Барроу (Barrow Valley) протягивается
субпараллельно северо-западному побережью Аляски. Площадь Чукотского моря
составляет по разным данным от 584 000 до 587 100 кв.км.
В пределах акватории расположены острова Врангеля, Геральд и
Колючен. Остров Врангеля имеет площадь 7300 кв.км. Центральная часть острова
имеет горный ландшафт. Максимальная высота 1096 м (г. Советская). Береговая
линия в южной части острова представлена сериями обрывов с высотой до 450 м. На
севере рельеф представлен полого наклонной равниной с высотами менее 50 м
(Тундра Академии). Остров Геральда представляет собой утес высотой до 380 м.
Физико-географический очерк Восточно-Сибирского моря.
Восточно-Сибирское море расположено между Новосибирскими островами и о.
Врангеля. На западе граничит с морем Лаптевых, соединяясь с ним проливами
Дмитрия Лаптева, Этерикан, Санникова и проливом севернее о. Котельникова, на
востоке - с Чукотским морем, соединяясь с ним проливом Лонга и севернее о.
Врангеля. Северная граница проходит примерно по изобате 200 м. В этих пределах
общая площадь составляет 936 000 кв.км.
Средняя глубина Восточно-Сибирское моря составляет 45 м,
максимальная - 155 м.
В пределах моря имеется несколько групп и отдельных островов
- Новосибирские, Медвежьи, Айон, Шалаурова. В море впадают несколько крупных
рек, такие как Колыма, Алазея, Индигирка и Хрома.
Климатические условия. По данным метеостанции Певек,
ближайшей к акваториям морей на территории России, среднегодовая температура за
13 лет наблюдений изменяется от - 27 (февраль) до +8 (июль). За тот же интервал
времени максимальная температура достигала 20, минимальная до - 50.
Среднегодовое количество (за 18 лет) дней в году с температурой менее 0
достигает 271. Средняя скорость ветра за 11 лет наблюдений метеостанции Барроу
(США) изменяется от 5 до более чем 25 м/с, при этом скорости во второй половине
августа - сентябре (время минимального ледового покрова) могут достигать
штормовых (20-25 м/с).
Ледовые условия. Большую часть времени моря покрыты
многолетним или (и) сезонным ледовым покровом. При этом мощность
новообразованного льда может достигать 2-х метров.
Рис.15. Обзорная карта Восточно-Сибирского и Чукотского
морей.
Сейсмичность.
Район Восточно-Сибирского моря практически асейсмичен.
Несколько землетрясений с глубинами от 10 до 33 км и магнитудами до 5
отмечались севернее и южнее Новосибирских островов.
В Чукотском море сейсмичность с глубинами от 10 до 33 км и
магнитудами до 6 фиксируется в районе Берингова пролива.
Для понимания строения Чукотского моря и Восточно-Сибирского
морей необходимо использовать стратиграфическую схему северной Аляски, т.к. все
ее основные структуры трассируются непосредственно в акваторию (рис.16).
Рис.16. Сводная стратиграфическая колонка (упрощено) по
району Северной Аляски
- терригенные комплексы, морские; 2 - терригенные комплексы,
континентальные; 3 - известняки; 4 - доломиты; 5 - преимущественно глинистые
породы; 6 - аргиллиты; 7 - граниты; 8 - базальты; 9 - перерывы. Красные линии -
разломы. Волнистые линии - несогласия.
На территории северной Аляски, в самом общем виде, выделены
следующие комплексы от верхов протерозоя до кайнозоя включительно: франклинский
(или додевонский), элсмирский и брукский.
Франклинский комплекс кембрийско-раннедевонского возраста
представлен метаморфизованными кремнями, известняками и терригенными породами,
а также вулканитами основного состава. Эти образования прорваны интрузивами
(граниты и кварцевые монцониты с абсолютными датировками 380 ± 10 млн. лет). В
пределах российского сектора Арктики комплекс, аналогичный франклинскому,
выделен на острове Врангеля. В пределах Канадской котловины, в восточной части
Чукотского бордерленда на хребте Нортуинд (Northwind) был получен каменный
материал, позволяющий предполагать, что в пределах этой морфоструктуры также
развиты породы франклинского комплекса. Таким образом, комплекс основания
развит на обширной территории от востока Аляски до Новосибирских островов и его
можно рассматривать как основание для осадочных бассейнов Чукотского и
значительной части Восточно-Сибирского морей.
Элсмирский комплекс каменноугольного-юрского возраста в
предгорьях хребта Брукса включает пестрый по составу набор пород (снизу вверх):
каменноугольные известняки, пермо-триасовые терригенные отложения, триасовые
песчаники, глинистые песчаники и известняки, алевролиты, терригенные породы,
обогащенные органическим веществом и юрско-раннемеловые глины.
Брукский комплекс мел-кайнозойского возраста представлен
терригенными морскими и континентальными отложениями, которые широко развиты
как в пределах Аляски, так и в сопредельных акваториях Северного Ледовитого
океана. Мощность пород увеличивается в северном направлении до 5000 и даже 12
000 м.
Рис.17. Разрез через Восточно-Сибирское море
Рис.18. Разрез через Чукотское море
Газогидраты
Арктики
Прогнозируется, что зоны возможной газогидратоносности
Арктики весьма обширны и, по видимому, могут рассматриваться в качестве
источников углеводородов в будущем.
Проявления газогидратов в Арктике известны в Канадской
котловине у берегов Аляски и к западу от берегов архипелага Шпицбереген. В
районе последнего в 2006 году был проведен 24 рейс НИС "Академик Николай
Страхов" (Геологический институт РАН, Норвежский нефтяной директорат).
Система наблюдений этой экспедиции пересекла область известных газогидратных
проявлений описанных в [Knies at al., 2004]. По результатам
работ показано, что тектонические нарушения, приводящие к дестабилизации
газогидратных залежей и разгрузке флюидов, отражаются в осветление акустической
записей разной формы, в том числе приуроченных к дизъюнктивным нарушениям.
Кроме того, сонарные изображения участков дна изобилуют воронкообразными
“кальдерами”, образовавшимся в результате проседания грунта, а также
конусообразными постройками, связанными с дегазацией и попутным выносом
осадочного материала. К северу от упомянутого выше участка, в окрестностях
разломной зоны Моллой, ими был обнаружен участок с интенсивными тектоническими
нарушениями осветлениями записи и соследами газов в водной толще.
Таким образом, явление дегазации осадков, свидетельствующее
об их газонасыщенности, в Арктике имеет место, причем в районах непосредственно
прилегающих к шельфу и подверженных тектоническим деформациям. Принимая во
внимание причинно-следственную цепочку, они провели расчет плотностных аномалий
для Арктического региона (рис. 19).
Перспективным для нахождения газогидратов представляется
континентальное подножие Евразии от моря Лаптевых до Чукотского плато в полосе
шириной до 200 км. Отметим, что данная полоса примыкает к
Хатангско-Ломоносовской трансформной зоне, что подразумевает наличие деформаций
и микротрещеноватости коры. Кроме того, район пересечен рядом разломных зон
северо-восточной ориентации, и если принять, что Чукотское плато и Южная часть хребта
Менделеева являются континентальными отторженцами, то с юга от этих структур
должны существовать зоны растяжения. Севеерная часть моря Лаптевых и хребта
Де-Лонга осложнены серией грабенов, параллельных сегменту хребта Гаккеля около
его утыкания в континентальнй склон. Таким образом часть котловины, примыкающая
к континентальному склону, обладает набором тектонических деформаций,
увеличивающим в совокупности общую трещиноватость коры. Это должно облегчить
доступ воды к ультраосновным породам мантии и инициировать процесс
серпентизации с последующим образованием метана и поступлением его в осадки.
Серое поле - области, где метод расчета плотностных аномалий
в настоящем виде не применим.
Рис. 19. Плотностные аномалии в Арктическом регионе и бровка
шельфа.
Глава
4. Современные методы и средства исследований
Геофизические
методы
В настоящее время в акваториях широко применяются следующие
наиболее технически обеспеченные геофизические методы: сейсмические
исследования методом отраженных волн (MOB) и глубинным сейсмическим
зондированием (ГСЗ) в комплексе с методом преломленных волн (МПВ), гравиметрия,
магнитометрия и геотермические исследования.
Среди модификаций MOB в практике научно-исследовательских
морских экспедиционных работ наиболее распространено непрерывное
сейсмопрофилирование (НСП) с применением различных невзрывных источников
упругих колебаний, отличающееся экспрессностью извлекаемой информации и
незначительностью материальных затрат. Получаемые при этом данные могут дать
необходимый материал для структурно-тектонического критерия оценки перспектив
нефтегазоносности акваториальных регионов. НСП позволяет детально проследить
структуру верхних горизонтов осадочного чехла, но при отсутствии данных о
скоростях распространения упругих волн не обеспечивает возможности определения
абсолютных глубин залегания отражающих горизонтов. В то же время нижние,
относительно глубокозалегающие горизонты осадочного чехла остаются при этом,
как правило, неосвещенными. Наибольший эффект дает комплексирование этого вида
сейсморазведки с ГСЗ (МПВ). Другие модификации MOB значительно более
дорогостоящи, требуют больших затрат времени и используются обычно на
последующих этапах детальных нефтепоисковых и разведочных работ.
ГСЗ (МПВ) дает исключительно важные сведения для оценки
перспектив нефтегазоносности акваторий, в том числе и на генетической основе.
Главные достоинства метода - большая глубина проникновения и возможность
определять скоростную характеристику различных горизонтов осадочного чехла, что
необходимо при разработке структурно-тектонического, геохимического и в
определенной мере литолого-палеогеографического критериев. Отражающие
горизонты, выявляемые НСП, могут быть привязаны к конкретным глубинам. Данные о
скоростях распространения упругих волн в различных горизонтах осадочного чехла
трансформируются в количественные характеристики плотности и теплопроводности
пород на основании относительно простых зависимостей между этими параметрами.
Эти два параметра имеют важнейшее значение для определения возможности
нефтегазообразования в недрах морских акваторий, т.е., иными словами, для
оценки перспектив нефтегазоносности осадочного выполнения регионов на
историко-генетической основе. Крайне необходимы результаты ГСЗ (МПВ) для тех нефтегазоносных
и потенциально нефтегазоносных акваториальных регионов, где экстраполяция
разрезов сухопутного обрамления во внутренние части акватории невозможна.
Развитие метода имеет большие перспективы, особенно на базе применения
автономных донных сейсмостанций, мощных невзрывных источников возбуждения волн
и совершенствования методики в условиях мелководных шельфовых акваторий.
Магнито - и гравиметрические исследования при морских
нефтегеологических работах производятся в традиционном ключе, и интерпретация
их результатов мало отличается от той, что принята на суше. Наибольшее значение
они имеют для выработки структурно-тектонического критерия оценки перспектив
нефтегазоносности, позволяющего провести тектоническое районирование фундамента
и в ряде случаев оценить глубину его залегания. Надежность количественных
расчетов резко повышается в шельфовых бассейнах, геологически тесно связанных с
прилегающими областями суши. Интерпретация результатов во многом выигрывает при
комплексировании рассматриваемых методов с ГСЗ (МПВ).
Геотермические исследования поставляют чрезвычайно важный
материал для генетической оценки перспектив нефтегазоносности. На основе
обработки данных о распределении теплового потока по площади и теплофизических
свойствах осадочных отложений можно составить представление о термобарическом
режиме недр и условиях, при которых протекают процессы нефтегазообразования.
Для качественной интерпретации результатов крайне необходимо комплексирование
замеров теплового потока с проведением ГСЗ (МПВ). При этом данные ГСЗ (МПВ) о
скоростной характеристике слоев осадочного разреза позволяют принять
определенные численные значения теплопроводности пород и рассчитать температуры
на различных глубинах под дном моря. Эти же данные дают возможность составить
представление о плотностных свойствах пород и степени их катагенетической
преобразованности. Сопоставление полученных материалов позволяет выявить
оптимальные зоны нефте - и газообразования и провести нефтегазогенетическое
районирование бассейна.
Геологические
методы
Они включают отбор колонок донных грунтов, драгирование
обнажении коренных пород и комплексное изучение материалов морского бурения.
Изучение колонок донных осадков, длина которых обычно не превышает нескольких
метров, имеет прикладное значение в нефтяной геологии лишь в том случае, если
современные условия осадконакопления в данном бассейне можно экстраполировать
на прошлые геологические эпохи для палеогеографических реконструкций. Это
возможно в основном в молодых морях котловинного типа, характеризующихся
устойчивым быстрым темпом позднекайнозойского прогибания и осадконакопления.
Изучение современной седиментации позволяет выявить закономерности накопления
ОВ и его раннедиагенетического преобразования.
Цитологическое и палеонтологическое изучение образцов
коренных пород дна, определение типа и состава содержащегося в них ОВ в случае
отсутствия глубокого бурения в акватории являются единственными прямыми
методами выявления стратиграфического объема и литофациальных особенностей
отложений в разрезе под морским дном.
Вряд ли следует останавливаться на огромном значении
материалов глубокого бурения, если таковое проводилось в данной акватории. Они,
несомненно, являются опорным стержнем для взаимной увязки данных всех других
методов исследований. Хотелось бы только подчеркнуть особо важную роль
программы глубоководного бурения "Гломар Челленджер" для познания
геологии Мирового океана. Следует отметить, что полное и всестороннее обобщение
богатейших данных этой программы с точки зрения интересов нефтегазовой геологии
еще не проведено и уникальные по своему теоретическому значению материалы
подлежат детальным исследованиям.
Геохимические
методы
Геохимические методы нефтегеологического
изучения акваторий в первую очередь включают изучение РОВ донных осадков,
причем наиболее существенными представляются методы газово-геохимического
исследования. Фоновые и аномальные концентрации углеводородных газов,
растворенных в морской воде, особенно в ее придонном слое и сорбированных
донными осадками, могут служить прямым указанием на нефтегазоносность недр
акватории и усиленную газогенерацию в осадочном чехле. Наибольшую сложность
представляет задача отделения потока миграционных газов от диагенетической
составляющей газовой фазы придонных вод и донных осадков. Перспективное
направление исследований - изучение изменения относительного содержания
углеводородных газов и гелия (во всех случаях не связанного с диагенезом) по
разрезу длинных колонок грунтов. Для совершенствования данного метода
необходимы разработка специальных грунтовых трубок одновременного отбора ряда
дискретных герметизированных образцов осадков по разрезу колонки и выбор
оптимальных вариантов дегазации образцов.
Таким образом, при изучении акваториальных бассейнов с целью
прогнозной оценки перспектив их нефтегазоносности наилучшим вариантом является
одновременное комплексное применение всех упомянутых методов исследований.
Оптимальный набор методов должен определяться исходя из существующих
представлений о геологическом строении дна, наличия или отсутствия материалов
морского глубокого бурения и возможностей экстраполяции геологических разрезов
обрамления во внутренние районы акватории.
Глава
5. Полезные ископаемые
По богатству нефтью и газом шельфы морей Северно-Ледовитого
океана превосходит все остальные океаны Земли.
Начальные геологические ресурсы углеводородов мировых океанов
(млрд. т нефтяного эквивалента) с точностью до 95%