Виноградов В.А.1, Лопатин Б.Г.1, Бурский А.З.1, Гусев Е.А.1, Морозов А.Ф.2, Шкарубо С.И.3

ОСНОВНЫЕ ИТОГИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО КАРТОГРАФИРОВАНИЯ МАСШТАБА 1:1 000 000 АРКТИЧЕСКОГО ШЕЛЬФА РОССИИ

 

Скачать *pdf

 

1  Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана (ВНИИОкеангеология), Министерство природных ресурсов, г. Санкт-Петербург, Россия.

2  Министерство Природных Ресурсов Российской Федерации, (МПР РФ), г. Москва, Россия.  

3  Морская Арктическая Геологическая экспедиция (ОАО МАГЭ), г. Мурманск, Россия .



 

В современной энергетической стратегии России в Арктике освоение ресурсов недр континентального шельфа занимает ведущее место. Решению этой проблемы способствует создание многофункциональной научной и информационной основы, повышающей эффективность и экологическую безопасность освоения минерально-сырьевых ресурсов. Такой основой являются современные полистные комплекты Государственной геологической карты масштаба 1:1 000 000.

Материалы листов Госгеолкарты -1000, созданных в течение последних 5-7 лет,  представлены в форме ГИС-проектов ArcView. Они интегрируют всю доступную геолого-геофизическую информацию: картографическую, текстовую продукцию и базы исходных данных.

Полный комплект материалов по каждому листу Госгеолкарты-1000 включает:

- основные карты и схемы: геологическую карту дочетвертичных (доплиоценовых) образований, карту четвертичных (плиоцен-четвертичных) образований, карту полезных ископаемых, карту прогноза нефтегазоносности, литологическую карту поверхности морского дна, геоморфологическую карту (схему), тектоническую, гидрогеологическую, геоэкологическую схемы, схему глубинного строения, геолого-геофизические разрезы;

- геофизическую основу: карты потенциальных геофизических полей, их трансформанты и интерпретационные материалы;

- дополнительные карты и схемы: географическую (батиметрическую) основу, структурные карты по опорным отражающим сейсмическим горизонтам, карты (схемы) геолого-геофизической изученности;

- базы первичных и справочных данных в табличном, графическом или текстовом виде.

В состав базы данных входят первичные данные, сгруппированные по видам исследований и подготовленные для визуализации в графическом или текстовом виде: фрагменты сейсмических и сейсмоакустических профилей, описания колонок донного опробования с аналитическими определениями, разрезы скважин и опорные разрезы на суше [5].

Важным элементом картосоставительского проекта, организующим и объединяющим геологическую информацию, служат опорные серийные легенды (Северо-Карско-Баренцевоморская, Южно-Карская, Лаптево-Сибироморская, Чукотская), разработанные и утвержденные в период 1998-2002 гг.

В целом материалы комплекта, организованного на основе ГИС, всесторонне характеризуют геологическое строение и полезные ископаемые арктического шельфа, дают оценку прогнозных ресурсов углеводородов и состояния природной среды и рекомендации по дальнейшим геологоразведочным работам.

К настоящему времени практически на весь арктический шельф России изданы или подготовлены к изданию листы Госгеолкарты «новой серии», т.е. второго поколения (рис.1). При этом содержание материалов этих листов различно. Примерно половина листов не полностью отражает геологическое строение морского дна и не сопровождается цифровой версией в Arc-View. При составлении последующих листов, частично перекрывающих первые, уже в значительной мере учтены требования Инструкции 3-его поколения, а именно: геология морского дна отражена полностью и увязана с геологией островной и материковой суши на основе разработанных серийных легенд, более полно представлены материалы геофизической основы, все материалы оцифрованы в формате Arc-View, частично составлены цифровые базы первичной геолого-геофизической информации, значительное внимание уделено глубинному строению, оценке состояния природной среды и прогнозно-минерагеническим исследованиям. Вместе с тем по ряду требований эти листы еще не могли быть отнесены к 3-ему поколению Госгеолкарты, так как цифровые версии не полностью отвечают ГИС-моделям, не выдержан необходимый комплект материалов, не сертифицированы геофизическая и географическая основы, не использованы ЭБЗ, не всегда соответствует разграфка 3-ему поколению. 

 

Во ВНИИОкеангеология разработана концепция создания интегрированной информационно-аналитической системы (ИИАС): «Госгеолкарта-1000/3 шельфа РФ». Целью ИИАС являются: интеграция и обобщение информации, полученной при составлении листов и серийных легенд, для целей регионального картографирования и оценки минерально- сырьевого потенциала континентального шельфа России.

Задачи ИИАС:

-интеграция информации отдельных листов ГГК-1000 в виде, удобном для анализа;

-обеспечение быстрого ввода новой информации в пользование широкого круга специалистов через возможности прямого сопоставления с ранее полученными картографическими образами;

-возможность использования материалов ГГК-1000 при составлении геологических и прогнозных карт, ГИС- Атласов и др. моделей более мелких масштабов, используемых для решения задач стратегического планирования недропользования.

В настоящее время разработан опытный образец этой системы на примере Лаптево-Сибироморской серии листов. Создание такой системы, обобщающей результаты (данные и знания) для всего шельфа является одной из основных задач научных работ по геологии континентального шельфа России. ИИАС «ГГК-1000 шельфа РФ» занимает особое место в структуре системы «Геология, минерально-сырьевые ресурсы и геоэкология Арктики, охватывающей Северный Ледовитый океан (СЛО), шельф и прилегающую сушу. Эта система является энциклопедией данных и знаний по вошедшим в нее участкам шельфа. На базе ГИС-технологий она обеспечивает решение актуальных задач сопоставления геологического развития океана, шельфа и суши.

Достижение цели ИИАС и решение ее задач основывается на предложенной информационной структуре каждой серии листов шельфа. В состав этой структуры входит 5 ГИС-проектов:

- «Геолого-геофизическая изученность и Банки данных»;

- «Серийная легенда»;

- «ЦМ сводных тематических карт «ГГК-1000»;

- «ЦМ региональных геолого-геофизических карт СЛО»;

- «Геологическое развитие и прогноз минерально-сырьевых ресурсов».

Собранная в интегрированной среде информация о полезных ископаемых и их проявлениях позволяет провести историко-геологический анализ их распространения и формационной приуроченности на всем пространстве шельфа. Для проведения такого обобщения создан особый ГИС-проект «Геологическое развитие и прогноз минерально-сырьевых ресурсов». Это способствует оптимизации прогноза ресурсов на Арктическом шельфе России, что решает одну из главных задач всей работы по составлению листов ГГК-1000/3.

Кроме того, в системе предусматривается особый проект, в котором на базе ГИС-технологий обеспечивается проведение сопоставления ранее полученной информации и вновь поступившей в систему. Этот проект дает возможность путем моделирования, сопоставления картографических моделей, анализа пространственного распределения признаков получить новую информацию и представить результаты работы.

Степень изученности шельфа и соответственно содержательный уровень материалов Госгеолкарты различны в Западно-арктическом (Баренцево и Карское моря) и Восточно-арктическом (моря Лаптевых, Восточно-Сибирское и Чукотское) регионах. Различна и экономическая значимость регионов.

 

1. ЗАПАДНО-АРКТИЧЕСКИЙ ШЕЛЬФ

 Западно-Арктический шельф отличается благоприятным географическим положением вблизи экономически развитых районов с известными на прилегающей суше промышленными месторождениями нефти и газа. Этот регион сравнительно рано стал объектом геологического изучения, а теперь и экономического освоения. Геологическое картирование масштаба 1:1000000 началось здесь более 25 лет назад Морской арктической геологоразведочной экспедицией НПО "Севморгео". В настоящее время почти для всей площади шельфа созданы в ГИС-технологии и уже изданы полистные комплекты Госгеолкарты.

Листы Государственной геологической карты Западной части Арктического шельфа интегрируют огромные массивы накопленных геолого-геофизических данных: материалы геологических съемок масштаба 1:1000000, а также выполняемого в процессе картосоставительских работ геолого-геофизического доизучения площадей. По результатам сейсмоакустических работ в малоисследованных северных районах шельфа впервые обоснованы фактическим материалом границы геологических комплексов осадочного чехла, выявлены несогласия, пликативные и дизъюнктивные дислокации, проявления магматизма, отражающие посткиммерийскую историю геологического развития бассейнов.

В значительном объеме представлены материалы региональных исследований (гравимагнитных съемок, сейсмических и сейсмоакустических работ, инженерно-геологического и глубокого бурения). На основе комплексной интерпретации геофизических данных с применением методов двумерного и трехмерного моделирования оценена мощность земной коры, характер глубинных разделов. Прослежены зоны глубинных разломов – линеаменты, ограничивающие крупные блоки земной коры и определяющие структурно-формационную зональность осадочного чехла, развитие рифтовых прогибов и синеклиз. Восстановлена последовательность наиболее важных событий в истории геологического развития, оказавших влияние на преобразование структур фундамента, формирование локальных поднятий и определяющих закономерности размещения потенциальных зон нефтегазонакопления.

В результате впервые были составлены среднемасштабные карты и схемы, не уступающие картам платформенных областей суши. Тематические карты отдельных комплектов, в основном, сопоставимы концептуально и корректно, с картографических позиций, увязаны между собой по рамкам листов. Это позволяет, используя преимущества ГИС-технологий, относительно легко сложить «мозаику» из отдельных тематических карт, дающую целостное представление о том или ином аспекте геологического пространства всего региона.

Синтезируя всю накопленную геолого-геофизическую информацию, комплекты Госгеолкарты-1000 освещают глубинное строение земной коры и тектонику региона, структуру осадочного чехла, стратиграфический и литологический состав дочетвертичных и четвертичных образований, геоморфологические черты морского дна и прилегающей суши, типы современных донных отложений. Впервые с такой детальностью обобщены и систематизированы все сведения по геологическому строению и полезным ископаемым Баренцево-Карского шельфа, установлены структурные и геодинамические взаимосвязи главных тектонических элементов.

1.1. Структурно-тектоническое районирование региона 

Российский сектор шельфа Баренцева моря и Карский шельф с прилегающими районами суши в тектоническом отношении включают часть Восточно-Европейской платформы, а также фрагменты Баренцевской, Тимано-Печорской, Северо-Карской и Западно-Сибирской плит, которые разделены Пайхойско-Новоземельским складчатым поясом и Северо-Сибирским порогом.

Новизна составленных комплектов карт, в данном аспекте, состоит в выявлении и обосновании структурных и геодинамических взаимосвязей тектонических элементов шельфа и его материкового и островного обрамления. Особенности тектонических и геодинамических процессов преобразования литосферы, которые запечатлены в современной структуре земной коры, реконструированы на тектонических картах.

Из цифровых макетов отдельных комплектов создана схема тектонического районирования с корректным топологическим покрытием. В качестве объектов высшего ранга (региональные структуры) показаны платформы (плиты) и складчатые системы. В пределах шельфовых и материковых плит (цветом) выделены надпорядковые структуры: синеклизы, моноклизы, структурные области, краевые прогибы. К структурам первого порядка отнесены моноклинали, прогибы, мегавалы, региональные ступени. Самый низший ранг – структуры второго порядка – включает ступени, котловины, валы, поднятия, седловины. Такая унифицированная тектоническая схема для региона создана впервые. Эта схема, как в полистном исполнении, так и в сводном виде, явилась (в более детальном представлении) основой для уточненного нефтегазогеологического районирования.

Определена граница Восточно-Европейской платформы и Баренцевской окраинно-материковой плиты, как тектонический шов, отделяющий складчатый пояс Канино-Варангерских байкалид от кристаллических архейско-раннепротерозойских комплексов Балтийского щита и перикратонных отложений рифея Русской плиты.  

Баренцевская и Тимано-Печорская плиты, развивавшиеся в непосредственной взаимосвязи со складчато-надвиговыми сооружениями Урала и Пай-Хоя - Новой Земли, имеют сходные черты строения.  Признаками единства этих плит является сплошное распространение палеозойско-мезозойского осадочного чехла, который испытал воздействие коллизионного стресса со стороны Пайхойско-Новоземельского пояса. Серьезные отличия, которые обуславливают их тектоническую обособленность, связаны с заложением этих структур на разновозрастном фундаменте, а также с характером преобладающих геодинамических режимов на отдельных этапах фанерозойской истории развития.

С востока Тимано-Печорскую и Баренцевскую плиты ограничивает Пайхойско-Новоземельский коллизионный пояс, образуя в прилегающих частях плит систему краевых прогибов и надвиговых дислокаций. Передовой фронт надвигового пояса, где происходит сочленение с платформенными структурами Баренцевской плиты, простирается сравнительно узкой полосой, сужаясь к северу. Осевую часть Новой Земли занимает Северо-Новоземельский антиклинорий, где обнажены рифейские и нижнепалеозойские породы. Краевые зоны дислокаций (Западно-Новоземельская, Карский синклинорий), а также Кармакульская седловина сложены в основном породами верхнего палеозоя. Складчатые структуры Пайхойско-Новоземельского пояса в Карском море перекрыты мезозойско-кайнозойским осадочным чехлом Западно-Сибирской плиты.

Наличие структурных связей Пайхойско-Новоземельской складчатой системы с Таймырско-Североземельской через Северо-Сибирский порог представляется несомненным. Частично погребенные под юрско-меловым чехлом раннекиммерийские структуры Северо-Сибирского порога правомерно считать ограничением Западно-Сибирского бассейна. С этой точки зрения граница Западно-Сибирского бассейна проводится по южному склону Северо-Сибирского порога.

Западно-Сибирская плита представляет собой крупнейший мезозойско-кайнозойский бассейн, наложенный на разнородные структуры древних платформ и складчатых поясов, слагающие его гетерогенный фундамент. В акваториальной (Южно-Карской) части Западно-Сибирской плиты выделяются внешняя и внутренняя области. Внешняя область представляет собой пояс тектонических ступеней, сопряженных со складчатыми системами (Пайхойско-Новоземельской и Таймырской). Внутренняя область охватывает центральную депрессионную часть Южно-Карской синеклизы и Ямало-Гыданскую мегаседловину. Структура внутренней области Южно-Карской синеклизы рассматривается как рифтогенная впадина, аналогично рифтам Западной Сибири. Морфологические и геофизические признаки однозначно указывают на замыкание рифтовых структур Западно-Сибирской плиты в центральной части Южно-Карской синеклизы.

В процессе работы над комплектом Госгеолкарты листа Т-41-44 уточнились контуры самостоятельной Северо-Карской плиты, ранее рассматриваемой в составе единой Баренцево-Карской окраинно-материковой плиты [1]. Она ограничена с юго-запада продолжением Пайхойско-Новоземельского пояса - Северо-Сибирским порогом, с востока - Таймыро-Североземельской складчатой системой, а на западе системой разломов, отделяющей ее от Баренцевской плиты. Рельеф фундамента Северо-Карской плиты резко расчленен на выступы и грабен-прогибы, отраженные и в структуре рифейско(?)-палеозойского чехла. В отличие от чехла Баренцевской плиты, здесь по сейсмическим данным значительной мощности достигают рифейско(?)-нижнепалеозойские терригенные и терригенно-карбонатные комплексы и, наоборот, редуцированы мезозойские отложения.

Анализ построенных карт показал, что современный тектонический облик региона сложился в основных чертах после завершения раннекиммерийского тектогенеза в Пайхойско-Новоземельском и Таймырском складчатых поясах. Коллизионные пояса, соединенные Северо-Сибирским порогом, ограничили осадочные бассейны Баренцевской, Тимано-Печорской, Северо-Карской плит на северо-западе и шельфовой части Западно-Сибирской плиты на юго-востоке. Осадочный чехол Баренцевской и Тимано-Печорской плит представлен отложениями от ордовика до мела, которые испытали деформации сжатия со стороны Пайхойско-Новоземельского коллизионного пояса. Фактор сжатия, очевидно, во многом повлиял на флюидодинамический режим недр и формирование ловушек углеводородов.

1.2.  Строение четвертичных и современных отложений, оценка геоэкологической обстановки

     В ходе геологической съемки шельфа нашли свое решение многие спорные вопросы возраста и генезиса молодых отложений, от которых зависели практические пути поисков россыпей, разработки неотектонических критериев нефтегазоносности.

В Карском море были выявлены [6] миоценовые аллювиальные и дельтовые образования, характеризующиеся косослоистой сейсмозаписью на сейсмограммах и выполняющие глубокие палеодолины и тела бокового наращивания, которые соответствуют континентальным отложениям абросимовской свиты Западной Сибири.

Были достоверно установлены пределы распространения максимального (днепровско-московского на Русской платформе, самаровско-тазовского в Сибири) и последнего (поздневалдайского на Русской платформе, сартанского в Сибири) оледенений. Их донные и конечные морены зафиксированы на склонах Новоземельского орогена и вала Адмиралтейства до глубин 200 и 120 м, что соответствует оценкам величин одновозрастных регрессий и подтверждает модель минимального растекания материковых льдов. В тоже время съемка выявила широчайшее развитие всех типов ледниково– и ледово-морских осадков (в том числе так называемых диамиктонов), которые входят в формацию океанического перигляциала.

К важным результатам обобщения и анализа геолого-геофизических материалов, включающих сведения о четвертичной геологии и геоморфологии, относится выявление комплекса критериев нефтегазоносности (интенсивность мезозойско-кайнозойского прогибания, амплитуды неотектонических движений). Учет неотектонического фактора, наряду с другими позволяет объективно оценивать ресурсы месторождений, углеводородный потенциал которых подвергся разрушительному влиянию неотектонических движений [7].

Современные отложения на акваториях Баренцева и Карского морей представлены всем спектром гранулометрического состава (от крупных валунов до чистых пелитов). Основными факторами, контролирующими распределение осадков, являются рельеф дна, глубина моря и гидродинамический режим. В настоящее время в основном накапливаются терригенные осадки с незначительной примесью биогенных и хемогенных компонентов. Почти во всех типах осадков имеется примесь грубообломочного материала айсбергового и ледового разноса. Для современных осадков характерно накопление наиболее устойчивых минералов, таких как циркон, гранат, черные рудные. Геохимические аномалии с повышенными концентрациями металлов (V, Cr, Zn, Cu, Pb) обусловлены природными факторами и чаще связаны с бурыми илами, отложенными в глубоких впадинах.

К важным результатам работы по созданию комплектов Госгеолкарты может быть отнесена оценка состояния природной среды и обоснование размещения пунктов мониторинга. Исследования показали, что Западно-Арктический бассейн находится под преимущественным влиянием холодных и чистых водных масс Северного Ледовитого океана, что способствует самоочищению придонных сред. Повышенные концентрации отдельных поллютантов отмечены в прибрежных районах Кольского полуострова. Бентосные сообщества имеют естественный ненарушенный характер. Таким образом, за исключением нескольких небольших участков вблизи Кольского п-ова и Новой Земли, Западно-Арктическая акватория может быть отнесена к областям, пока еще практически незатронутым техногенным воздействием.

1.3.  Ресурсный потенциал

     С осадочными чехлами материковых и шельфовых плит связаны главным образом месторождения нефти и газа. Основой для уточнения нефтегазогеологического районирования и распределения прогнозных ресурсов нефти и газа послужила унифицированная схема тектонического районирования структурных элементов осадочного чехла.

Созданные листы Госгеолкарты-1000 охватывают северную часть Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции (НГП), Восточно-Баренцевскую НГП и Западно-Баренцевскую НГП, самостоятельную Кольскую ПНГО, акваториальную часть Западно-Сибирской НГП, а также самостоятельную Адмиралтейско-Предновоземельскую перспективно нефтегазоносную область (ПНГО).

В ходе картирования уточнены контуры самостоятельных возможно нефтегазоносных областей – Альбановско-Горбовской ВНГО, ВНГО Святой Анны, ВНГО Северо-Сибирского порога, Северо-Карской ВНГО, ВНГО Земли Франца-Иосифа.

Крупнейшие газоконденсатные месторождения Баренцева моря (Штокмановское, Ледовое) пространственно и генетически связаны со структурами Восточно-Баренцевского прогиба. В пределах Восточно-Баренцевской и Западно-Баренцевской НГП открыты также газовые месторождения – Лудловское, Северо-Кильдинское и Мурманское.

Нефтяные месторождения открыты пока только в Тимано-Печорской НГП. На шельфе этой провинции также открыты нефтегазовые и газоконденсатные месторождения. В пределах листа R-38-40 расположены 33 нефтегазопроявления. Как на суше, так и в шельфовой части этой провинции к настоящему времени выявлено и подготовлено к глубокому бурению более 100 перспективных объектов, что позволяет рассчитывать в будущем на значительный прирост перспективных ресурсов и разведанных запасов углеводородов.

В Восточно-Баренцевской НГП наиболее перспективны триасовый и юрско-барремский НГК. В Южно-Баренцевской НГО наибольшие перспективы связаны с Андреевской и Северо-Мурманской ступенями, которые содержат подготовленные объекты, перспективные на газ, в триасовом НГК.

Уникальные газоконденсатные месторождения Карского шельфа (Ленинградское, Русановское) и севера Ямала (Малыгинское) расположены в сводах межрифтовых блоков внутренней рифтогенной области Южно-Карской синеклизы. Свыше 80-ти выявленных локальных структур в Западно-Карской и Восточно-Карской ВНГО, северных частях Ямальской и Гыданской НГО дают основание считать этот регион важнейшим потенциальным резервом прироста запасов углеводородного сырья. Перспективы открытия залежей на Приновоземельской моноклинали связываются с литолого-стратиграфическими ловушками в зонах выклинивания нижне-среднеюрских отложений.

Дальнейшие морские геолого-геофизические исследования в Западно-Арктическом секторе шельфа должны быть направлены:

-       на выявление зон нефтегазонакопления в слабоизученных районах Канинской ПНГО, Коргинской НГО, Гыданской НГО, Северо-Карской и Альбановско-Горбовской ВНГО;

-       на изучение особенностей строения нижних горизонтов осадочного чехла и их возраста в пределах известных зон нефтегазонакопления;

-       на оценку возможностей и совершенствование геофизических методов для поисков и картирования зон развития неантиклинальных и комбинированных структурно-литологических ловушек.

При геолого-съемочных работах на Земле Франца-Иосифа в процессе создания комплекта Госгеолкарты листа U-37-40 установлена иттриеносность юрских фосфоритов, послеюрских (?) кор выветривания и нижнемеловых углей. Прогнозные ресурсы (категория Р3) германия, скандия и иттрия в углях составляют соответственно 10,5 тыс.т., 21 тыс.т. и 28,3 тыс.т. Для постановки поисковых работ рекомендованы участки на островах Земля Георга, Земля Александры и др. Концентрации иттрия в фосфоритах колеблются от 56 до 367 г/т, и он может учитываться как попутный компонент с прогнозными ресурсами (Р3) около 1,7 тыс.т. Постановка поисковых работ рекомендована на островах Мак-Клинтока и Галля. В корах выветривания средние содержания иттрия составляют от 58 до 103 г/т, а ресурсы по Р3 - около 6 тыс.т. Поисковые работы рекомендуются на островах Мейбел, Уилтона, Луиджи и других.

Данные по минерагении Новой Земли позволяют оптимистично оценивать перспективы минерально-сырьевого потенциала этого архипелага на полиметаллы и марганец. Открытое в результате геолого-съемочных работ Павловское месторождение массивных и вкрапленных руд сфалерита и галенита относится к разряду крупных. Рекомендованы исследования архипелага Новая Земля по двум направлениям:

 - выполнение комплекса геологоразведочных работ по достоверной оценке ресурсов и запасов рудных объектов в пределах выделенных узлов (в первую очередь - Безымянского, Черногорского и Шумилихинского);

 - осуществление специализированных региональных исследований с целью уточнения прогнозных перспектив ведущих типов минерального сырья с выявлением новых узлов их локализации в центральной части архипелага, где отчетливы перспективы обнаружения крупных рудных объектов в бассейнах рек Есипова, Мелкая, Промысловая, а так же в районе г. Черная.

 

2. ВОСТОЧНО-АРКТИЧЕСКИЙ ШЕЛЬФ

В пределах Восточно-Арктического шельфа России располагаются крупные седиментационные бассейны, мощность осадочного чехла в которых достигает 10-12 км, а на крайнем северо-востоке около 20 км. Естественно, что они рассматриваются в качестве потенциальных нефтегазоносных провинций и областей. В связи с этим весьма актуальной являлась проблема геологического картографирования рассматриваемого шельфа, как наиболее эффективного метода сведения всех имеющихся геолого-геофизических материалов в единую информационную систему в виде листов Госгеолкарты-1000. Составление первого листа S-53-55 (Новосибирские острова) началось во ВНИИОкеангеология чуть более 10 лет назад, после чего в ГНПП Аэрогеология был составлен лист S-50,52. Первый опыт показал, что необходимо разработать прежде всего единую (серийную) легенду, по которой и должны составляться дальнейшие листы. Это было сделано во ВНИИОкеангеология в период 1998-99 гг., что обеспечило составление всех последующих листов.

В процессе разработки серийной легенды и составления листов Госгеолкарты-1000 на ее основе были использованы батиметрические, магнитометрические, гравиметрические, сейсмические, сейсмологические и геологические данные, включая результаты бурения картировочных скважин в районе Новосибирских островов и глубоких скважин на Чукотском шельфе США. Главные результаты выполненных работ сводятся как к установлению возраста и расчленению осадочного чехла шельфа морей Лаптевых, Восточно-Сибирского и Чукотского, так и к выявлению особенностей структуры этого чехла.

 2.1. Возраст и расчленение осадочного чехла

Для решения этой основополагающей задачи необходимо было выполнить корреляцию сейсмических горизонтов, выделяемых разными исследователями и осуществить их возрастную привязку (рис. 2). На шельфе моря Лаптевых и большей части Восточно-Сибирского моря четко выделяются два опорных сейсмических горизонта, нижний из которых является акустическим фундаментом, а второй следится в верхней части разреза. Сравнительный анализ сейсмограмм профилей МОВ ОГТ вблизи южного побережья моря Лаптевых, геологического строения прибрежной суши и характера поля силы тяжести этой зоны привел к однозначному выводу о позднемезозойском возрасте складчатого основания [2] и возрасте осадочного чехла не древнее верхней части нижнего мела (апт-альба). Тем самым не подтверждается широко распространенная точка зрения о древнем осадочном чехле (начиная с рифея) в море Лаптевых [3, 9].

Второй опорный сейсмический горизонт фиксирует несогласие в подошве верхней сейсмически "прозрачной" относительно маломощной (до 1,0 км) плащеобразной толщи осадочного чехла. Он принят за подошву кайнозоя на основании состава кайнозойских отложений и характера их залегания на подстилающих комплексах на материковой суше, островах и в разрезах буровых скважин американской части Чукотского шельфа (рис.2).

Комплексы осадочного чехла древнее апт-альба установлены по сейсмическим данным в северной части Восточно-Сибирского и Чукотского морей и вскрыты глубокими буровыми скважинами на американской части Чукотского шельфа вблизи разграничительной линии морских пространств между Российской Федерацией и США [13].

Как известно, американские исследователи подразделяют разрез осадочного чехла Чукотского шельфа и северного побережья Аляски на элсмирский (D3-K1) и брукский (K1br-KZ) сейсмокомплексы, разделенные региональным несогласием LCU в основании барремского яруса нижнего мела [10, 11, 12]. Элсмирский комплекс, как нижняя часть осадочного чехла, развит на каледонском складчатом основании и формировался за счет сноса обломочного материала с севера. Отложения брукского сейсмокомплекса распространены повсеместно, перекрывая элсмирский комплекс и позднемезозойское складчатое основание. В области позднемезозойской складчатости брукский комплекс представляет весь стратиграфический объем осадочного чехла. Граница областей позднемезозойской и каледонской складчатости и совпадающая с ней южная граница распространения элсмирского комплекса следится от м. Лисберн на западе Аляски по дуге Геральда и далее на запад-северо-запад проходит в 100-150 км севернее о. Врангеля. Она продолжается в западно-северо-западном направлении через весь шельф Восточно-Сибирского моря к о. Вилькицкого, охватывая с юго-запада архипелаг Де-Лонга (рис.3).  

Рисунок 3

Отложения элсмирского комплекса зафиксированы на сейсмических профилях, выполненных американскими исследователями и трестом Дальморнефтегеофизика, в Северо-Чукотском прогибе, где их мощность достигает 7-8 км, а суммарная мощность осадочного чехла не менее 20 км. На Восточно-Сибирском шельфе элсмирский комплекс установлен на сейсмическом профиле ЛАРГЕ в 170 км к восток-северо-востоку от о. Новая Сибирь. Здесь под сейсмическим горизонтом В-1 (LCU) выделяется еще два горизонта «А» и «Б». Заключенные между этими горизонтами отложения выклиниваются и срезаются горизонтом В-1 в направлении поднятия Де-Лонга, а в южном направлении их мощность увеличивается до 7 км. Наряду с увеличением мощности отложений в них появляются все более возрастающие пликативные деформации и затем достаточно резкий переход в состояние акустического фундамента. С нашей точки зрения это зона перехода чехольного элсмирского комплекса в складчатое состояние, маркирующая границу областей позднемезозойской и каледонской складчатости.

Позднемезозойское складчатое основание вскрыто картировочными скважинами на о. Новая Сибирь, где под плиоцен-четвертичными отложениями залегают смятые в складки кливажированные юрские терригенные отложения.

Складчатый комплекс каледонид выступает на о. Генриетты. Здесь обнажаются смятые в складки северо-западного простирания вулканогенно-терригенные отложения, насыщенные силлами, дайками и покровами базальтов, андезито-базальтов и диоритовых порфиритов. Калий-аргоновые датировки базальтов и диоритовых порфиритов дают цифры 310-450 млн.лет, а аргоновые датировки диоритового порфирита ложатся в интервале 400- 440 млн.лет.

На южном склоне поднятия Де-Лонга есть свидетельства присутствия элсмирского комплекса в виде обломков окремненного известняка с фауной среднего-верхнего карбона в неогеновых вулканитах о. Жохова [8].

Брукский сейсмокомплекс, включающий отложения от барремского яруса нижнего мела до четвертичных, подразделяется американскими исследователями на два подкомплекса: нижнебрукский (K1br-al) и верхнебрукский (K2-KZ). В нашей интерпретации этот интервал стратиграфического разреза на Чукотском шельфе охватывает три самостоятельных сейсмокомплекса: баррем-альбский, верхнемеловой и кайнозойский. Такой вывод подтверждается характером взаимоотношений этих комплексов в сейсмической записи и разрезах буровых скважин [13].

Из вышеизложенного следует, что на шельфе моря Лаптевых и большей части Восточно-Сибирского шельфа осадочный чехол представляет собой эквивалент брукского сейсмокомплекса, выделяемого американскими исследователями на Чукотском шельфе. Они идентичны и по мощностям: до 10-12 км в море Лаптевых и до 13 км в северной части Чукотского моря.

 2.2. Структура осадочного чехла

Структура осадочного чехла Восточно-Арктического шельфа России (рис.3) представляет собой сочетание крупных осадочных бассейнов и поднятий, разделяющих области и зоны устойчивого прогибания. В пределах шельфа выделяются Лаптевский бассейн, Новосибирская система горстов и грабенов, Чукотско-Восточно-Сибирский бассейн и поднятие Де-Лонга, а вдоль его северной окраины система периокеанических структур.

Лаптевский бассейн занимает центральную и западную части шельфа моря Лаптевых. Ширина его на севере у континентального склона около 400 км, а на юго-юго-востоке в губе Буор-Хая не превышает 100 км. С юга и запада он ограничен горноскладчатыми структурами поздних мезозоид и ранних киммерид, а с востока сбросом Лазарева, отделяющим бассейн от Новосибирской системы горстов и грабенов. Внутренняя структура бассейна наиболее контрастна, что выражается в многочисленных сбросах, разделяющих и осложняющих серию рифтогенных прогибов и горстов. В прогибах мощность чехла достигает 10-12 км, сокращаясь в горстах до 5-6 км.

Новосибирская система горстов и грабенов, разделяющая Лаптевский и Чукотско-Восточно-Сибирский осадочные бассейны, протягивается в меридиональном направлении от материка до северной окраины шельфа. Ширина ее в южной части составляет 600 км, сокращаясь к северу до 400 км. Она представляет в целом область относительного поднятия с прерывистым и резко сокращенным по мощности осадочным чехлом. Исключение составляют Новосибирский и Анисинский рифтогенные прогибы, где фиксируется мощный и непрерывный разрез осадочного чехла. В строении Новосибирской системы отчетливо проступает различие западного и восточного склонов. Структура западного склона более контрастная, представляя сочетание многочисленных горстов и грабенов. Восточный склон нарушен единичными грабенами и в целом очень пологий. В осевой зоне Новосибирской системы выступает на поверхность складчатое основание. Осевая зона располагается на продолжении хр. Ломоносова, который представляет собой субмеридиональную горстовую структуру. В структуре западного склона хребта выделяются многочисленные и достаточно контрастные горсты и грабены. Восточный склон хр. Ломоносова более пологий и осложнен редкими грабенами и горстами. Напрашивается вывод о сквозной единой структуре, выделяемой в океане, на шельфе и даже на прилегающей части материковой суши. Осевая зона Новосибирской системы продолжается в пределах Яно-Индигирской низменности в виде выступов складчатого основания, включающих несколько гранитоидных интрузий мелового возраста под названием Чохчуро-Чекурдахского ряда [4].

Чукотско-Восточно-Сибирский бассейн является наиболее крупной структурой Восточно-Арктического шельфа. Он протягивается в широтном направлении на 1300 км, постепенно расширяясь с запада на восток от 450 км до 900 км на границе с американской частью шельфа Чукотского моря. С запада бассейн ограничен Новосибирской системой горстов и грабенов, с севера поднятием Де-Лонга, с юга горно-складчатыми сооружениями мезозоид Северо-Востока России. Восточная граница бассейна в ее структурном выражении находится на американской части шельфа Чукотского моря.

Структура бассейна отчетливо подразделяется на две части; северную и южную, формировавшиеся на разновозрастном складчатом основании. В северной части предполагается каледонский фундамент, а в южной - позднемезозойский. На всем шельфе они разделяются крупным разломом неустановленной морфологии, возможно, это крутопадающий взброс. В северной части выделяются с запада на восток два глубоких прогиба Жоховский и Северо-Чукотский, разделенные в зоне 174° в.д. Жаннетским поперечным поднятием.

Жоховский прогиб протягивается на 600 км. Его ширина на востоке составляет 200 км, а на западе он вырождается в зоне сочленения Новосибирской системы горстов и грабенов с поднятием Де-Лонга. Мощность верхнепалеозойского-кайнозойского осадочного чехла в осевой зоне прогиба достигает 10-12 км.

Северо-Чукотский прогиб в пределах российской части шельфа следится также на 600 км при ширине 250 км на крайнем востоке и 160 км в северо-западном окончании. Он характеризуется огромной мощностью осадочного чехла. На сейсмических профилях акустический фундамент уверенно следится на глубину до 18 км и предположительно до 20 км, уходя за пределы сейсмической записи. Прогиб асимметричен в поперечном сечении: его южное крыло более крутое по сравнению с северным.

Южная часть Чукотско-Восточно-Сибирского бассейна отличается от северной существенно иной ориентировкой структурного плана. Субширотное простирание основных структур, присущее северной части, сохраняется на юге только в Чукотской части шельфа.

На большей Восточно-Сибирской части шельфа четко выражена субмеридиональная ориентировка основных структур. Особенно ярко она проявлена в центре Восточно-Сибирского шельфа (рис.3). Здесь наблюдается своеобразная симметрия структурного плана. Осевую наиболее погруженную зону структурного ансамбля составляет Мельвильский грабен, где мощность апт-кайнозойского осадочного чехла достигает 10 км. По существу он представляет собой ось растяжения, по обе стороны от которой расположены Чукочьинское и Восточно-Черское поднятия, а далее за ними Южно-Денбарский и Амбарчикский прогибы. Расколы фундамента, обусловившие возникновение этих структур, уходят к северу, рассекая Жоховский прогиб и поднятие Де-Лонга. Напрашивается вывод о рифтогенной природе формирования структуры наиболее погруженных участков Восточно-Сибирского шельфа, подобно Лаптевскому бассейну.

Поднятие Де-Лонга представляет собой блок округло-треугольной формы вытянутый в западно-северо-западном направлении на 800 км. Его ширина на западе составляет 400 км, сужаясь на крайнем востоке до 150 км. На большей части площади поднятия развит осадочный чехол мел-кайнозойских отложений мощностью менее 1 км, прерываемый выступами каледонского и возможно докембрийского фундамента. На склонах поднятия мощность чехла возрастает до 3-4 км, и здесь апт-альбские горизонты чехла наращиваются снизу более древними мезозойскими и палеозойскими отложениями. Поднятие рассечено серией сбросов, ограничивающих грабены и горсты.

На окраине шельфа и континентальном склоне располагается система периокеанических прогибов, впадин и структурных террас, в пределах которых суммарная мощность осадочного чехла достигает 10-12 км, при этом основную часть его составляют кайнозойские отложения.

 

В заключение необходимо сделать ряд выводов из анализа полученных данных по возрасту и структуре осадочного чехла Восточно-Арктического шельфа России.

Первый вывод заключается в том, что формирование структуры чехла происходило в два этапа и привело к образованию субширотного и субмеридионального структурных планов. Временная граница этапов приходится на баррем-апт.

Второй вывод состоит в том, что субширотная более ранняя зональность обусловлена структурным планом складчатого основания, а меридиональная более поздняя наложенная зональность возникла в результате единого тектонического процесса в океане и на шельфе.

Третий вывод сводится к тому, что процесс активного рифтогенеза начался на всем Восточно-Арктическом шельфе во второй половине раннего мела одновременно и завершился к началу кайнозоя.

Четвертый вывод касается миграции во времени активного тектогенеза в сторону океана. В кайнозое на границе шельф-океан формируются контрастные периокеанические прогибы, тогда как на самом шельфе кайнозойский сейсмокомплекс представляет собой предельно выровненный и относительно маломощный плащеобразный чехол.

 2.3. Ресурсный потенциал

 В ресурсном потенциале Восточно-Арктического шельфа основополагающую роль занимают углеводороды. На западном фланге региона, а именно на побережье Хатангского залива, давно известны непромышленные притоки нефти в скважинах из пермо-триасовых отложений. На восточном фланге в пределах Чукотского шельфа США в 5 скважинах установлены нефтегазопроявления и притоки нефти по всему разрезу от каменноугольных до нижнемеловых отложений [13]. На северном побережье Аляски находится гигантское нефтяное месторождение Прудо-бей, в котором основные залежи нефти заключены в пермо-триасовых отложениях элсмирского сейсмокомплекса.

В нефтегеологическом районировании Восточно-Арктического шельфа выделены Восточно-Арктическая нефтегазоносная провинция, где осадочный чехол начинается с палеозоя, и Новосибирско-Чукотская перспективная провинция, где его нижняя возрастная граница не опускается ниже баррем-альба. Особое место занимает Лаптевская перспективная нефтегазоносная область [3].

На Чукотском шельфе и в восточной части Восточно-Сибирского шельфа по периферии полей разновозрастных чехлов протягиваются крупные валообразные и блоковые поднятия длительного времени развития. Открытые на сегодняшний день нефтяное (Прудо-бей) и газовое (Южный Барроу) месторождения Аляски расположены в пределах крупного валообразного поднятия (дуга Барроу), где осадочный чехол залегает на каледонском фундаменте. Как показывают буровые и сейсмические материалы, формирование дуги Барроу началось с конца палеозоя. Месторождения находятся на отрезке дуги, сопряженной с крутым бортом расположенного севернее прогиба Бофорта, где мощность осадочного чехла достигает 12 км.

Тем самым, перспективы нефтегазоносности на Чукотском шельфе и, вероятно, в восточной части Восточно-Сибирского шельфа по структурным факторам предпочтительнее для районов с каледонским складчатым основанием. Внутри этих районов перспективными являются валообразные поднятия и особенно их участки на сочленении с крутыми бортами глубоких прогибов в осадочном чехле. На Восточно-Арктическом шельфе такими участками являются южное крыло Северо-Чукотского прогиба, особенно его внешняя зона, Северо-Чукотское валообразное поднятие и северное крыло Жоховского прогиба на сочленении с поднятием Де-Лонга. В качестве дополнительных благоприятных структурных факторов в южном крыле Северо-Чукотского прогиба можно рассматривать наличие глиняных диапиров и продольных сбросов в его внешней зоне. Сбросы рассекают только нижние горизонты осадочного чехла, что создает условия для формирования тектонически экранированных залежей на путях миграции углеводородов. Реализация такого механизма может быть обеспечена благодаря глиняным покрышкам в разрезе кайнозоя и верхнего мела.

В западной части шельфа Восточно-Сибирского моря и на Лаптевском шельфе структура осадочного чехла представляет собой контрастное сочетание рифтогенных прогибов с мощностью осадочного чехла до 10-12 км и разделяющих их поднятий, где мощность чехла не превышает 5-6 км. При этом до 80-90% мощности осадочного чехла приходится на меловые отложения, характеризующиеся в сейсмической записи высокими отражательными свойствами и многочисленными проявлениями пластических и разрывных конседиментационных деформаций. Повсеместно они перекрыты несогласно залегающей толщей кайнозоя с преобладанием в разрезе глинистых отложений. Эта толща имеет покровный характер, выдержанную мощность около 1 км, отличается относительной сейсмической «прозрачностью» и почти полным отсутствием конседиментационных деформаций. Такие структурные особенности разреза осадочного чехла позволяют сделать вывод об интенсивном прогибании в условиях высокой динамической активности при формировании рифтогенных прогибов в меловой период и быстром последующем их перекрытии в кайнозое региональной глинистой покрышкой. Тем самым реализовывались условия генерации углеводородов, их миграции и скопления в тектонически и стратиграфически экранированных ловушках в бортах прогибов и сводах разделяющих их поднятий.

Специфической особенностью Лаптевского бассейна является наложение этапа рифтогенеза на завершение процесса складкообразования в конце раннего мела. Следовательно под рифтогенным комплексом оказались захороненными верхние относительно слабо деформированные комплексы подстилающего структурного этажа, которые могут быть потенциальными продуцентами углеводородов. Это прежде всего нижнемеловые и юрские отложения.

Стратиграфические особенности разреза осадочного чехла, благоприятные для формирования залежей углеводородов, состоят в том, что нижние горизонты отложений последовательно срезаются вышележащими в направлении от осевых наиболее глубоких зон прогибов к обрамляющим их поднятиям. Особенно контрастно это проявлено в южном крыле Северо-Чукотского прогиба. Следовательно, эта структурная зона наиболее перспективна на залежи углеводородов не только по структурным, но и по стратиграфическим параметрам.

На отечественных и американских сейсмических профилях в Чукотском море в отложениях верхнего мела отмечаются клиноформы, интерпретируемые как осадки дельтового типа, что также является благоприятным фактором для оценки перспектив нефтегазоносности.

Из твердых полезных ископаемых Восточно-Арктического шельфа России наиболее значимыми являются олово, каменные и бурые угли и ископаемая мамонтовая кость на архипелаге Новосибирских о-вов [4]. Ляховский россыпной оловорудный район включает ряд крупных и очень крупных россыпей. Суммарные запасы олова в нем составляют половину запасов россыпного олова арктической части республики Саха (Якутия). На о. Котельный известны три месторождения открытого  типа  каменных  длиннопламенных углей с суммарными запасами около  3 млрд.т, а на о. Новая Сибирь месторождение также открытого типа бурых углей, запасы которого оцениваются в 1,8 млрд.т. По ресурсам ископаемой мамонтовой кости архипелаг относится к богатейшим районам мира.

Изложенный материал показывает, что геологическое картографирование Арктического шельфа России является самостоятельным и эффективным методом исследования геологического строения этого региона, позволяющим в ёмкой форме интегрировать всю геолого-геофизическую информацию.

 

Л и т е р а т у р а

1.          Баренцевская шельфовая плита / Под ред. И.С. Грамберга. – Л., Недра, 1988. 263 с.

2.          Виноградов В.А., Драчев С.С. К вопросу о тектонической природе фундамента юго-западной части шельфа моря Лаптевых. ДАН. 2000, Т. 372, № 1,  с. 72-74.

3.          Геология и полезные ископаемые России. Том 5, книга 1 Арктические моря. СПб, ВСЕГЕИ, 2004, с. 468.

4.          Дорофеев В.К., Благовещенский М.Г., Смирнов А.Н., Ушаков В.И. Новосибирские острова. Полезные ископаемые и минерагения. СПб, ВНИИОкеангеология, 1999. 130 с.

5.          Казанин Г.С., Маркина Н.В., Шкарубо С.И. ГИС в комплексном геологическом картировании Западно-Арктического шельфа России. Информация и Космос. 2004, № 2, с. 40-45.

6.          Костин Д.А., Маркина Н.В. Рельеф дна юго-западной части Карского моря. Геология морей и океанов. Тез. Докл. X Межд. шк. морской геологии. М., ИО РАН, 1992.

7.          Лопатин Б.Г., Беляев В.Н., Шкарубо С.И. Геологическое картирование континентального шельфа России на современном этапе. Сб. научн. тр. «25 лет на Арктическом шельфе России». Мурманск-СПб, 1999, с. 29-36.

8.          Макеев В.М., Давыдов В.И., Устрицкий В.И. Находка среднекаменноугольных отложений с тропической фауной на о-вах Де-Лонга. - В кн.: Стратиграфия и палеонтология палеозоя Арктики. Л., 1991, с. 167-170.

9.          Моря Советской Арктики. Том 9. Л., Недра, 1984, с. 280.

10.      Grantz A., Holmes M.L., Kososki B.A. Geologic framework of the Alaskan continental terrace in the Chukchi and Beaufort Seas. - In: Canada's continental margins and offshore petroleum exploration: Canadian Society of Petroleum Geologists Memoir 4, 1975. p.669-700.

11.      Grantz A., May S.D., Hart P.E. Geology of the Arctic Continental Margin of Alaska. - In: The Arctic Ocean Region. The Geology of North America. Volume L. 1990. p. 257-288.

12.      Thurston D.K., Theiss L.A. Geologic report for the Chukchi Sea Planning Area, Alaska. United States Department of the Interior Minerals Management Service. Anchorage, Alaska, 1987.

13.      Undiscovered Oil and Gas Resources, Alaska Federal Offshore  (As of January 1995), Sherwood, K.W. (ed), U.S. Minerals Management Service, OCS Monograph MMS 98-0054, 531 p.

 

Ссылка на статью:

 

Виноградов В.А., Лопатин Б.Г., Бурский А.З., Гусев Е.А., Морозов А.Ф., Шкарубо С.И. Основные итоги геологического картографирования масштаба 1:1 000 000 Арктического шельфа России // Разведка и охрана недр. 2005, №6, с.45-52.  

 




 


eXTReMe Tracker


Flag Counter

Яндекс.Метрика

Hosted by uCoz