Известно, что постоянное или периодическое поступление флюидов, и в том числе углеводородных газов, из недр на дневную поверхность свидетельствует о газонефтеносности региона. Явные признаки газопроявлений отмечены газометрическими, геотермическими и сейсмоакустическими исследованиями во многих районах Печорско-Карского шельфа [Большаков и Егоров, 1995; Бондарев и др., 1999; Левитан и др., 1999; Вержбицкий, 2001]. В связи с этим особенность газопроявления в новейших отложениях шельфа вызывает большой научный и практический интерес.

В ходе грунтового опробования на шельфе южной части Баренцева и Карского морей в разрезах колонок новейших отложений нами прослежены не отмеченные ранее исследователями текстурные признаки осадков, показывающие газовое дыхание осадочной толщи. Следы прохождения газов хорошо заметны в только что поднятых на борт судна свежих колонках донных отложений, особенно на продольных срезах колонок. Это каплевидные образования или пустоты самых разных форм, которые формируются при разложении органических веществ в осадках с образованием CO₂, H₂S и углеводородных газов. Часто они являются производными гидротроилита, который связан с восстановительной средой и образуется в осадках при взаимодействии гидроксидов железа со свободным сероводородом, являющимся продуктом метаболизма сульфатредуцирующих бактерий.

В мелководной юго-восточной части Баренцева моря (Печорское море) газонасыщение поверхностных осадков носит практически сплошной характер. В данном районе свободным газом насыщены плейстоценовые отложения. Непосредственные признаки наличия в осадках газа также были обнаружены в кернах ряда скважин морского бурения. На глубинах до 10 м ниже поверхности дна с присутствием газа связан резкий сероводородный запах. На глубинах более 10 м на присутствие газа указывают вздутия поверхности керна и выделение пузырьков на его поверхности. При лабораторных испытаниях в камерах трехосного сжатия также отмечалось выделение пузырьков газа из образцов.

В разрезах скважин морского бурения глубиной до 150 м ниже поверхности дна наличие свободного газа устанавливается также по характерному резкому запаху. Кроме того, газ проявляется в виде интервалов с пониженными скоростями распространения упругих колебаний (по данным вертикального сейсмического профилирования), в деформациях керна, связанных с его дегазацией, а также в виде выбросов газосодержащего флюида [Бондарев и др., 1999; Левитан и др., 1999].

Выделения газа в новейших отложениях рассматриваемого региона также отмечены геофизическими методами. Сопоставление материалов сейсмоакустического профилирования, выполненного на различных участках губ и заливов Карского моря, показывает, что эти участки отличаются друг от друга по характеру насыщения осадков свободным газом. В Байдарацкой губе на палеовыступах отложений казанцевской свиты, где происходит выклинивание глинисто-суглинистых каргинских осадков, к поверхности дна выходят полностью газонасыщенные зырянские пески или акустически непроницаемые казанцевские образования. Сейсмическая корреляция ниже подошвы голоценовых осадков отсутствует (рис. 1).

Газовыделение наиболее ярко выражается на временных разрезах сейсмоакустического профилирования в виде зон резкой потери сейсмической корреляции, резких изменений амплитуды отраженного сигнала, амплитудных аномалий типа «яркое пятно» и различных акустических неоднородностей (рис. 2). Наблюдаются два типа рассматриваемых аномалий. Первый тип представлен протяженными формами, приуроченными к подошве каргинского комплекса или кровле газонасыщенных осадков, а также к внутренним слоям каргинской толщи. Протяженные аномалии зачастую продуцируют цуги кратных и неполнократных отражений. Второй тип амплитудных аномалий наблюдается в виде непротяженных точечных отражений, нередко сопровождаемых дифракционными осями. В палеодепрессиях, где мощность каргинских отложений наращивается, газонасыщение носит локальный или спорадический характер. Здесь на временных разрезах свободный газ наблюдается в слоистой каргинской толще, в основном в антиклинальных складках и зонах резких изменений геометрии отражающих границ. Ниже подошвы каргинских отложений, в газонасыщенных зырянских песках, упругие колебания не распространяются. Сама кровля газонасыщенной толщи зачастую прослеживается как линейная амплитудная аномалия.

В северных частях Обской губы и Енисейского залива насыщение осадков газом, как и Байдарацкой губе, носит не сплошной характер. В мористой части изученного участка севера Обской губы на временных разрезах отчетливо наблюдается мощная толща акустически слоистых современных аллювиально-морских осадков. Внутри самой голоценовой толщи также иногда встречаются локальные скопления свободного газа (рис. 3). Ниже подошвы этой толщи залегают образования, в той или иной мере насыщенные свободным газом. На прибрежных участках, где толща современных аллювиально-морских осадков выклинивается и к поверхности дна выходят древнеголоценовые аллювиальные пески, на временных разрезах отмечается картина, аналогичная наблюдаемой в акустических окнах средней части Обской губы (рис. 4). В случаях, когда к поверхности дна выходят акустически непроницаемые казанцевские преимущественно суглинистые отложения, как и в Байдарацкой губе, сейсмическая корреляция ниже подошвы маломощного голоценового покрова отсутствует.

В пределах мелководных районов Печорского и Карского морей (в том числе и в Байдарацкой губе) районы распространения газонасыщенных осадков, многолетней мерзлоты и кристаллогидратов географически совпадают. Это заставляет предположить наличие между этими явлениями парагенетической связи. Массированный характер газонасыщения осадков рассматриваемых регионов определяется геологической историей за последние 20 тыс. лет. Можно предположить, что в период последней предголоценовой регрессии данный район обнажался выше поверхности моря. В условиях холодного высокоширотного климата осадочная толща испытала глубокое промерзание. В результате этого процесс разложения погребенного органического вещества оказался практически полностью подавленным [Бондарев и др., 1999; 2002; Рокос и др., 2001].

В ходе последующей трансгрессии современного Баренцево-Карского бассейна, когда промерзшая толща покрылась морскими водами с положительной придонной температурой, мерзлая толща испытала относительно быстрое оттаивание. При этом законсервированное отрицательной температурой погребенное органическое вещество начало интенсивно разлагаться. В силу этого произошло практически одномоментное (по шкале геологического времени) выделение биогенного газа (метана), который распределился по осадочному разрезу в зависимости от коллекторских свойств слагающих его отложений.

Характер газонасыщения осадков, наблюдаемый на западноямальском шельфе, во многом определяется соотношением толщ зырянских песков и каргинских глин. На участках, где развита мощная толща глинисто-суглинистых каргинских отложений, свободный посткриогенный газ скапливается под ее подошвой и препятствует распространению упругих колебаний в более глубокие горизонты осадочной толщи. Толща же зырянских отложений, в составе которой преобладают относительно проницаемые грубые по составу супеси и пылеватые пески, выступает как коллектор, практически полностью насыщенный газом. Акустически такая толща фиксируется как неоднородно построенный массив с аномально высокими значениями сжимаемости и поглощения энергии излучения. Наличие или отсутствие внутри него мерзлых пород обычно никак не сказывается на изображении.

Можно уверенно предположить, что вскрытые бурением массивы многолетнемерзлых пород являются реликтовыми [Бондарев и др., 1999; 2002; Gritsenko & Bondarev, 1994]. По всей видимости, в настоящее время они деградируют (протаивают). Протаивание многолетнемерзлых толщ происходит в основном в подошве под воздействием глубинного теплового потока. Отрицательная температура придонных вод современного бассейна на глубинах более 10 м препятствует таянию мерзлой толщи в кровле.

Структура волнового поля на записях сейсмоакустического профилирования и скорости распространения упругих колебаний во многом определяются наличием льда, свободного газа, цементацией матрикса грунтов икаитом и процессами, связанными с деградацией реликтового многолетнемерзлого массива. Эти особенности накладываются на волновую картину, сформированную литолого-стратиграфическими элементами осадочного разреза, и в значительной мере маскируют ее. При этом выделить литолого-стратиграфическую составляющую весьма сложно, а иногда и вовсе невозможно. Глубже кровли газонасыщенных грунтов интерпретируемые отражающие горизонты не прослеживаются.

Таким образом, газонасыщение новейших отложений произошло, вероятно, в результате деградации многолетнемерзлых пород под воздействием трансгрессии современного морского бассейна. Отрицательная температура практически полностью затормозила процессы разложения погребенного органического вещества. При растеплении мерзлоты под воздействием трансгрессирующего бассейна с положительной температурой придонных вод процессы распада погребенных органических веществ резко активизировались. Это привело к интенсивному выделению биогенного газа в осадочную толщу. Кроме того, при разрушении покрышки, в роли которой выступала мерзлая толща, скопившийся газ фактически распределился по осадочному разрезу. Распределение свободного газа в слоях осадочной толщи происходило в зависимости от их коллекторских свойств. На участках, где вблизи поверхности развиты мощные толщи глинистых каргинских отложений, играющие роль покрышки, на временных разрезах сейсмоакустического профилирования строение осадочного разреза прослеживается вплоть до подошвы этих глин. Каргинская глинистая толща имеет слоистую структуру записи, осложненную пологими складками. В зонах резкого перегиба слоев и особенно в сводах антиклинальных складок нередко наблюдаются локальные прорывы свободного газа из нижележащих песков. Верхняя граница сплошного газонасыщения, трассируемая на временных разрезах сейсмоакустического профилирования, практически совпадает с подошвой толщи голоценовых осадков, вскрытой бурением.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Большаков A.M., Егоров А.В. // Океанология. 1995. Т. 35. № 3. С. 399-404.

2. Бондарев В.Н., Длугач А.Г., Рокос С.И. и др. // Разведка и охрана недр. 1999. № 7/8. С. 10-14.

3. Левитан М.А., Бяков А.Ф., Дмитриевский А.Н. // ДАН. 1999. Т. 368. № 3. С. 364-367.

4. Вержбицкий Е.В. // Океанология. 2001. Т. 41. № 3. С. 456-461.

5. Бондарев В.Н., Рокос С.И., Костин Д.А. и др. Подмерзлотные скопления газа в верхней части осадочного чехла Печорского моря // Геология и геофизика. 2002. Т. 43. № 7. С. 587-598.

6. Рокос С.И., Костин Д.А., Длугач А.Г. Свободный газ и многолетняя мерзлота в осадках верхней части разреза мелководных районов шельфа Печорского и Карского морей. В кн.: Седиментологические процессы и эволюция морских экосистем в условиях морского перегляциала. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2001. С. 40-51.

7. Данилов И.Д. Плейстоцен морских субарктических равнин. М.: Изд-во МГУ, 1978. 140 с.

8. Gritsenko I.I., Bondarev V.N. In: Prepr. IV World Petroleum Congr. Stavanger, 1994. Topic 6. P. 341-348.

Ссылка на статью:

Тарасов Г.А., Рокос С.И. О признаках газопроявлений в новейших отложениях Баренцево-Карского шельфа // Доклады академии наук. 2008. Т. 418. № 3. С. 361-365.