Нефтегеологическое районирование внутренних и окраинных морей

Значительный и все увеличивающийся рост потребления нефти и газа является одним на решающих факторов, стимулирующих изучение дна морей и океанов. Если в 16-17 вв. поиски золота привели к великим географическим открытиям, т.е. по существу, к открытию всех материков земли, то поиски нефти на наших глазах ведут к "открытию" дна Мирового океана, площадь которого почти в три раза превышает площадь суши, и, по-видимому, превосходит ее по сложности геологического строения.

Именно поэтому последняя треть нашего столетия войдет в историю развития геологических наук, как время изучения и освоения дна океанов и морей вообще, изучения дна окраинных и внутренних морей в особенности. И это не является случайным, так как именно эти подводные пространства наиболее доступны для изучения, и именно в их пределах существовали наиболее благоприятные геолого-геохимические условия для формирования скоплений нефти и газа. Все это привело к значительной концентрации геологических, геофизических и буровых работ именно в пределах краевых частей континентов, занятых водами Мирового океана. Достаточно сказать, что изучением практически всех прибрежных районов мира, включая и Антарктиду, занимаются более 75 стран, 28 стран уже осуществляют добычу нефти и газа со дна мелководных водоемов, а еще 14 готовы начать разработку месторождений, открытых у их берегов. Более 20% общемировой добычи нефти (0,5 млрд. т) приходится на долю морских месторождений. Предполагается, что под дном морей и океанов расположена половина всех прогнозных запасов нефти и газа земного шара. Помимо нефти и газа, дно морей и океанов хранит и другие ценные минерально-сырьевые ресурсы, необходимые для развития различных промышленных отраслей.

Разработка принципов и методов оценки перспектив нефтегазоносности различных территорий и акватории является одной из стержневых проблем нефтегазовой геологии. К настоящему времени благодаря опыту, накопленному за более чем 100-летнюю историю открытия и промышленной эксплуатации около 28 тыс. нефтяных и газовых месторождений земного шара, а также благодаря успехам в развитии теоретической нефтегазовой геологии, уже достаточно глубоко и многосторонне изучены процессы нефтегазообрааования и нефтегазонакопления. Установлены важнейшие общие закономерности распространения нефтяных и газовых скоплений в земной коре. Обоснованы главные принципиальные положения осадочно-миграционной (органической) теории происхождения нефти.

В настоящее время у подавляющего большинства исследователей не вызывает сомнения, что углеводороды (УВ), из которых в дальнейшем формируются нефтяные и газовые залежи, являются продуктами универсальной и закономерной фоссилизации рассеянного органического вещества (РОВ). Они образуются в условиях прогибания земной коры, сопровождаемого накоплением мощных субаквальных осадочных пород. Эмиграция УВ из нефтематеринских отложений в горизонты-резервуары начинается при достижении этими отложениями уровня, отвечающего среднему катагенезу пород. Этот уровень определяет условия, которые приводят к процессу интенсивного нефтеобразования и эмиграции УВ из материнских толщ, названного Н.Б. Вассоевичем главной фазой нефтеобразования (ГФН). Главнейшими факторами ее наступления являются температура и давление. ГФН осуществляется в интервале температур от 60 до 150 С и давлений от 150 до 450 ат. Эти условия существуют в осадочных бассейнах, на глубинах, как правило 2-4 км. Если нефтематеринские отложения при литогенезе не достигли уровня среднего катагенеза, го они могут генерировать преимущественно газ, если же находятся на уровне позднего катагегенеза, то также являются преимущественно газогенетирующими.

ГФН наступает в процессе длительного прогибания и мощного накопления отложений и в определенном смысле является следствием формирования осадочных бассейнов. Нефтегазоносность таким образом выступает как стадийный процесс, органически связанный с эволюцией литогенеза пород и РОВ, протекающего в мощных осадочных бассейнах. Другими словами, нефтегазоносность является свойством осадочных бассейнов, которое появляется на определенном этапе их существования. В последнем случае мы имеем дело с нефтегазоносными осадочными бассейнами, учение о которых заложено трудами И.О. Брода.

Нефтегазоносность представляет собой процесс, сопутствующий формированию и развитию осадочного бассейна, являющегося порождением тектонических движений. Тектоническое положение бассейна предопределяет общую направленность его развития, что находит свое выражение в характере слагающих бассейн формационных комплексов, контролирующих в определенном смысле процессы генерации, миграции и аккумуляции нефти и газа. Тектоника обуславливает также морфологию бассейна в целом, особенности строения отдельных его частей, типы возможных зон нефтегазонакопления и месторождений.

Выделение нефтегазоносных бассейнов (НГБ) на дне морей и океанов, в том числе в окраинных и внутренних морях, по существу, сводится к обособлению тех же, что и на суше, мощных линз осадочных пород, содержащих в своем составе толщи консолидированных образовании, способных генерировать нефть и газ и удерживать их скопления. Определенную помощь в этом оказывают геофизические исследования, которые позволяют устанавливать мощность осадочной толщи в целом и выявлять в ее составе слои, литогенез которых достигает стадий среднего катагенеза. Для последних характерны скорости прохождения упругих волн от 2,8 до 4,5 км/с и плотность в 2,4 г/см3. Их можно отождествлять с нефтепроизводящими горизонтами.

Большой объем морских геолого-геофизических исследований и глубоководное бурение позволили получить новую и очень интересную информацию по геологическому строению и нефтеносности осадочного покрова дна Мирового океана. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что он является достаточно сложнопостроенным телом, состоящим из отдельных линз консолидированных пород. Эти линзы, площадь которых может колебаться в значительных пределах (от n*10в3 до n*105 км2 ), а мощность достигает 10-15 км, следует рассматривать в качестве самостоятельных бассейнов. Бассейны разобщены поднятиями фундамента континентального или океанического типа, которые могут быть перекрыты маломощными отложениями. Ограничивающие поднятия располагаются по отношению к бассейну или продольно, или поперечно, отделяя один бассейн от другого. Формирование осадочных бассейнов является непременным условием существования всех основных геотектонических элементов земной коры. Последние образуют определенный эволюционно-генетический ряд от структуры океанического ложа через геосинклинальные области окраинных морей и зоны островных дуг к эпигеосинклинальным орогенам, платформам и эпиплатформенным орогенам. Процесс развития земной коры закономерным образом сопровождается созданием мощных осадочных бассейнов, которые приурочены к крупным структурным депрессиям или в пределах одного геотектонического элемента, или на стыке двух и более.

По особенностям геологического строения, условиям формирования и тектоническому положению бассейны подразделяются на семь типов: 1) внутриплатформенные; 2) на стыке платформ со складчатыми (геосинклинальными) сооружениями - складчато-платформенные; 3) стык платформ с океаническим ложем — пери— континентально-платформенные: 4) внутрискладчатые; 5) стык структур островных дуг с ложем океана или глубоководными котловинами переходных областей, занятыми водами окраинных морей, - периокеанические; 6) стык складчатых сооружений с океаническим ложем - периконтинентально-складчатые. Самостоятельный седьмой тип образуют собственно внутриокеанические бассейны.

По нашим подсчетам, общее количество НГБ около 350. Количество бассейнов, так или иначе связанных с водами современных морей и океанов, превышает 200 и почти половина их (81) содержит скопления нефти и газа. Распределение бассейнов по типам показано в таблице.

Ниже рассмотрены особенности строения и нефтегазоносность внутренних и окраинный морей и периферийных частей океана.

Внутриматериковые моря. Это средиземные моря представляют собой далеко врезанные в сушу части мирового океана, иногда полностью потерявшие с ним связь. Внутриматериковые моря являются современными седиментационными бассейнами, существование которых обычно унаследовано от других более ранних бассейнов осадконакоплекия, но они могут также представлять собой и новообразования, как, например, Гудзонов залив, частично Берингово море, море Фокса, Белое и Желто% моря.

По морфологии дна и особенностям глубинного строения средиземные моря подразделяются на две группы: шельфовые и глубоководные.

Шельфовые моря отличаются мелководностью (обычные глубины не превышают 100 м), незначительной мощностью (до 100-200 м) рыхлых осадков, большим диапазоном мощности консолидированных пород (от 1 до 15 км). Шельфовые моря развиты, как правило, на коре континентального типа, и геология их дна принципиально мало отличается от строения осушенных платформенных, предгорных и межгорных впадин. Обычно шельфовым морям отвечают наиболее прогнутые в современной структуре части НГБ, которые находятся в настоящее время на стадии погружения и продолжающегося формирования самых верхних элементов осадочного чехла. Эти бассейны относятся к трем типам: внутриплатформенным, складчато-платформенным и внутрискладчатым.

Внутриплатформенные бассейны, количество которых приближается к двадцати, по своей тектонической выраженности могут представлять крупные синеклизы, отдельные впадины и грабены.

Эти структурные элементы развиваются как на древних докембрийских, так и на более молодых платформах с палеозойским фундаментом. К первым относятся бассейны, расположенные на Восточно-Европейской, Северо-Американ кой и Китайско-Корейской платформах. Это бассейны Балтийский, Гудзонова залива, Фокс, Волластон, Мелвилл-Виктория, Баффинов, Северо-Китайский и Желтого моря. Все они представляют собой крупные синеклизы и сложены преимущественно толщами позднего докембрия и палеозоя, а также более молодыми отложениями, общей мощностью от 3,5 до 7,0 км. Нефтеносность установлена в Балтийском бассейне в отложениях кембрия и ордовика и в Ceверо-Кигайском и Желтоморском бассейнах. Причем в Северо-Китайском бассейне, непосредственно в прибрежной зоне обнаружены очень крупные месторождения Таканг и Шенгли. Бассейны Суэцкого залива и залива Акаба расположены на стыке Африканской и Аравийской платформ и связаны с грабенами. Оба бассейна сложены породами верхнего палеозоя, мезозоя и кайнозоя мощностью до 3,5 км. В Суэцком бассейне нефтегазоносны песчаники и известняки нубийской серии, верхнего мела и главным образом миоцена.

На платформах с палеозойским фундаментом располагается шесть бассейнов. С крупными синеклизами связаны Северо-Европейский и Англо-Парижский бассейны, наиболее прогнутые части которых заняты, соответственно, водами Северного моря и пролива Ла-Манш. Первый сложен мощными толщами палеозоя, мезозоя и кайнозоя и отличается огромной нефтегазоносностью в отложениях верхнего палеозоя, юры и мела. Небольшие месторождения известны в отложениях юры и в Англо-Парижском бассейне. Примерами бассейнов, связанных с отдельными впадинами, могут служить Западно-Ламаншский, Ирландского и Кельтского морей, пролива Басс. В двух первых известны нефтегазопроявления.

Складчато-платформенных бассейнов, занятых водами шельфовых морей, насчитывается около десяти, но все они как правило, отличаются значительной мощностью пород, достигающей 10-15 км, и заметной нефтегазоносностью. К этой категории относятся бассейны, расположенные на стыке платформ и складчатых сооружений альпийского возраста (бассейны Персидского или Арабского залива, Азово-Кубанский, Среднекаспийский, Тунисско-Сициллийский, Северо-Черноморский), герцинского возраста, кайнозойского возраста (Арафурский, Тиморский). Возраст нефтеносных комплексов в первых - мезозойско-кайнозойский, во вторых - преимущественно палеозойский, а в последних - кайнозойский. Все бассейны отличаются асимметрией. Складчатый борт у ряда бассейнов (Азово-Кубанский, Среднекаспийский) в экваториальных частях выражен подводным структурным порогом.

Внутрискладчатые бассейны, занятые шельфовыми морями, выделяются главным образом в пределах Альпийского и Тихоокеанского складчатых поясов. Все они сложены породами мезозоя и кайнозоя мощностью до 5-10 км и обычно содержат заметные скопления нефти и газа. В структурном отношении бассейны представлены или небольшими грабен-синклинориями, или межгорными впадинами на срединных массивах. К межгорным впадинам на срединных массивах следует отнести бассейн Адриатического моря, который заключен между альпийскими сооружениями Апеннин и Динарид, смыкающихся на севере с Альпами. Он сложен мощной толщей (10 км) мезозоя и кайнозоя. Продуктивны отложения от верхнего мела до четвертичных. Основное значение имеют газовые скопления в миоцене и плиоцене.

Бассейны грабен-синклинориев выделяются в Ионическом и Эгейском морях (Эпирский, Салоникский, Фракийский), в Средиземном (Валенсийский), в Левантийском (Аданский, Анатолийский). Все они сложены в основном мезозоем и кайнозоем, мощностью в несколько километров. Их нефтегазоносность связана с отложениями мезозоя, палеогена и неогена. К рассматриваемой категории следует отнести и крупный внутрискладчатый бассейн Свердруп, расположенный в области палеозойской складчатости арктической Канады и сложенный образованиями верхнего палеозоя, мезозоя и кайнозоя, мощностью до 12 км. Нефть и газ известны в отложениях пермо-триаса, юры и мела.

Нефтегазоносность глубоководных внутриматериковых морей связана с бассейнами складчато-платформенного, внутрискладчатого и внутриплатформенного типов. Для этих водоемов характерен субокеанический тип земной коры. Основная особенность бассейнов заключается в незавершенности их развития. Это стадия формирования перикратонных погружений для складчато-платформенных бассейнов; начальная стадия формирования орогенных областей для внутрискладчатых; рифтовая стадия становления для внутриплатформенных бассейнов.

К группе складчато-платформенных относятся бассейны Мексиканского залива, Ливийско-Египетский, близок к ней упоминавшийся Тиморский. Все они представляют собой обширные перикратонные погружения, сопряженные с зонами незавершенной складчатости, выраженными соответственно Ангильской дугой, Средиземноморским валом и Зондской дугой. Бассейны сложены очень мощным разрезом осадочных пород мезозоя и кайнозоя, содержащим подчас заметные скопления нефти и газа.

Внутрискладчатые бассейны, занятые глубоководными внутренними морями, известны в альпийском складчатом поясе. Эго бассейны Средиземного моря (Южно-Балеарский, Алжиро-Прованский), Черного моря (Восточно-Черноморский, Западно-Черноморский), Каспийского моря (Южно-Каспийский). Они сложены очень мощными, до 10-15 и более километров отложениями кайнозоя, подстилаемыми более древними. Причем процесс прогибания и накопления обложений интенсивно продолжается. Нефтегазоносность обычно приурочена к верхним неоген-палеогеновым частям разреза. Месторождения открыты пока лишь в Южно-Каспийском бассейне. В остальных известны лишь небольшие притоки нефти и газа.

К глубоководному внугриплатформенному бассейну относится также бассейн Красного моря, являющийся гигантским (200х300 км) грабеном, заполненным отложениями мезозоя и кайнозоя, мощностью до 5 км. Морское газоконденсатное месторождение Баркуан открыто в северной части бассейна.

Окраинные моря. Эта группа морей пользуется широким распространением на западной периферии Тихого океана, а также на западе Центральной Атлантики (Карибский регион) и на крайнем ее юго-западе (море Скотия). Окраинным морям свойствен ряд особенностей геологического плана. Эти моря отвечают современным геосинклинальным областям, отделяющим собственно океаническую структуру от континентальных. Земная кора дна окраинных морей характеризуется субконтинентальным или субокеаническим типами, занимающими промежуточное положение между типично континентальной и типично океанической корой. Дну этих морей свойственны большая тектоническая подвижность, интенсивный вулканизм, высокая сейсмичность, повышенный геотермический градиент, значительная скорость накопления осадков, линейный характер основных структурных элементов. По существу, мы здесь имеем дело с начальной стадией формирования складчатых структур типа антиклинориев и синклинориев. В качестве первых выступают поднятия островных дуг и подводные хребты, в качестве вторых - крупные депрессии, в различной степени заполненные осадочно-вулканогенными образованиями. Te депрессии, в которых модность разреза достигает нескольких километров (а сам разрез слагается консолидированными породами), выделяются в качестве нефтегазоносных и возможно нефтегазоносных бассейнов. Бассейны в рельефе дна выражены как шельфовыми, так и глубоководными котловинами.

В окраинных морях распространены главным образом бассейны двух типов: периокеанические и внутрискладчатые. Сюда же, возможно, следует относить и некоторые бассейны складчато-платформенного типа, рассмотренные в разделе о внутренних морях (Тиморский бассейн и др.).

Периокеанические бассейны, как правило, в наиболее погруженных частях являются глубоководными и обрамляются или островными дугами (внутридуговые), или островной дугой и внешним склоном глубоководного желоба (фронтальнодуговые), или островной дугой и погребенным массивом (тыльнодуговые). Для всех бассейнов характерно развитие мощного, до 10 км, кайнозоя, в котором и сосредоточены скопления нефти и газа.

Тыльнодуговые бассейны получили развитие в обширных окраинных морях восточной Азии и Австралии. Эго Хатырско-Алеугский, Командоро-Олюторский в Беринговом море; Охотско-Камчатский, Охотско-Сахалинский и Южно-Охотский в Охотском море; Южно-Япономорские; Тайваньский, Меконгский и Калиментанский в Южно-Китайском море. Все бассейны располагаются между неогеновыми островными дугами и потребенными складчатыми зонами, рассматриваемыми в качестве срединных массивов. Нефтегазоносность связана с отложениями неогена. Близок к рассмотренным бассейн Кораллового моря, а также бассейны, выделяемые между Новой Зенландией и поднятиями Лорд-Хау, Норфолк на западе и Чатам-Кемпбэлл ка востоке.

К внутридуговым относятся бассейны Бауэрс в Беринговом море, бассейны Зондского архипелага, Карибского региона и моря Фиджи. Все они представляют собой преимущественно глубоководные прогибы, сложенные молодыми осадками и ограниченные зонами поднятий островных дуг. Продуктивны отложения неогена и палеогена.

На стыке островных дуг и глубоководных желобов, отделяющих переходные области от ложа океана, располагаются фронтальнодуговые периокеанические бассейны. Они представляют вытянутые депрессии асимметричного поперечного сечения. Внутреннее ограничение связано с вулканической зоной островных дуг, а внешним является глубоководный желоб, в пределах которого наблюдается выклинивание консолидированных осадочных пород. В некоторых бассейнах присутствует внутреннее поднятие, рассматриваемое как невулканическая цепь островной дуги. Эти бассейны, количество которых достигает 15, выделяются вдоль Алеутской, Курильской, Большой Зондской, Западно-Меланезийский, Тонга-Кермадекской и Антильских островных дуг. Бассейны сложены молодыми неогеновыми отложениями модностью в несколько километров; в них известны нефтегазопроявления.

Внутрискладчатые бассейны окраинных морей пользуются широким распространением и приурочены к межгорным прогибам мезозойской и кайнозойской складчатых областей Аляски и Чукотки, открывающимся в Беринговом море (бассейны Нортон, Бетел, Нушагак, Анадырский, Кука). Они известны ка Камчатке, в Японии, внутри петлевидных складчатых зон шельфа юго-восточной Азии (Андаманский, Сиамский и другие бассейны) и шельфа Сахул. Все бассейны связаны с кайнозойским прогибанием и мощным осадконакоплением, что способствует интенсивному нефтегазообразованию и нефтегазонакоплению в терригенных толщах, смятых в антиклинальные складки. Несколько морских внутрискладчатых бассейнов известно в Карибском море. Здесь они связаны с погружением складчатых зон Анд под воды моря. Наибольшей нефтегазоносностью характеризуется Маракаибский бассейн с запасами в 4,5 млрд, т нефти. Продуктивны отложения от мела до плиоцена.

Краевые части океана. Особую категорию водоемов образуют подводные края континентов, занятые водами Мирового океана. Иногда по морфологическим особенностям они рассматриваются как заливы океана (Гвинейский, Бискайский, Бенгальский и др.) или своеобразные моря (Норвежское, Гренландское), не имеющие четкого ограничения от собственно океана. В пределах этих подводных окраин континентов и в зонах перехода к океанам формируются осадочные бассейны часто огромной мощности, наиболее изученные из которых отличаются повышенной нефтегазоносностью. Здесь имеет распространение бассейны четырех категорий; периконтинентально-платформенные, периконтинентально-складчатые, складчато-платформенные и внутриплатформенные.

Периконтинентально-платформенные бассейны образуют группу из четырех десятков бассейнов. По существу, эти бассейны получили распространение вдоль всех подводных окраин материков, выраженных континентальными платформами. Наиболее хорошо бассейны изучены вдоль древних платформ Гондвавы по периферии Южной Америки, Африки, Индостана, Австралии и Антарктиды. Они известны также по атлантической периферии Северной Америки, Гренландии и Западной Европы, Бассейны связаны с ассиметричными прогибами, одно более узкое крыло которых отвечает шельфу и, как правило, прибрежной равнине, ограничиваясь со стороны суши выступами фундамента, а другое — континентальному склону и подножью. Область максимального погружения располагается у края шельфа и характеризуется мощной осадочной толщей иногда в 10 км и более, В продольном направлении бассейны отделяются друг от друга поперечными поднятиями, выраженными иногда не только в пределах подводной окраины материка, но и в структуре океанического ложа в виде приразломных хребтов и подводных возвышенностей. Бассейны сложены обычно мезозойскими и кайнозойскми породами, но иногда встречаются и более древние образования, как это имеет место в бассейнах Перт, Карнарвон, Сержино-Алагоас и др. В нефтегазоносных бассейнах Южной Америки (Баийя и др.), Африки (Кванза-Камерунский, Нижненигерийский и др.), Индостана (Камбейский), Австралии (Перт, Карнарвон) нефть и газ известны в основном в отложениях юры, мела и палеогена.

Периконтинентально-складчатые бассейны распространены вдоль западной периферии американских Кордильер. Co стороны суши они ограничены складчато-блоковыми поднятиями Кордильер, а со стороны океана или глубоководным желобом (у берегов Южной Америки), или выступами океанического ложа (у берегов Северной Америки). Бассейны, количество которых достигает десяти, сложены породами мела, палеогена и неогена, с которыми связаны скопления нефти и газа (бассейны Южной Калифорнии, Гуаякильский и др.).

Складчато-платформенные бассейны краевых частей океана представляют собой крупные прогибы, сформировавшиеся на стыке платформ, складчатых сооружений и ложа океана. Это бассейны Бенгальского залива, Нижнеиндский, Бискайско-Предпиренейский, Северо—Аляскинский, Бофорт-Маккензи, Росса и Уэделла. Они асимметричны. В их строении принимают участие отложения мезозоя и кайнозоя значительной мощности. Известные нефтегазовые скопления, открытые в первых пяти бассейнах, сосредоточены в отложениях триаса, юры, мела и палеогена.

Внутриплатформенные бассейны имеют сравнительно ограниченное распространение. В качестве примера можно привести бассейн залива Сан-Хорхе на Патагонской плите.

Проведенный анализ показывает, что формирование земной коры, протекающее в направлении определенного ее усложенния, закономерно сопровождается созданием мощных осадочных бассейнов, приуроченных к крупным тектоническим депрессиям. По мере усложнения структуры земной коры океанического ложа через переходные к эпигеосинклинальным орогенам и платформам наблюдается увеличение стратиграфического диапазона разреза и степени катагенеза пород. Для осадочных бассейнов современных островных дуг (периокеанических) характерен неогеновый возраст отложений, низкая степень катагенеза, преимущественная газоносность. Для бассейнов, располагающихся в пределах эпигеосинклинальных орогенных поясов мезозойско-кайнозойского возраста (внутрискладчатых), характерным является расширение стратиграфического диапазона за счет палеогеновых и меловых отложений, повышение уровня катагенеза в нижних частях разреза, усложнение тектонического строения, усиление процессов нефтеобразования. В осадочных бассейнах складчато-платформенного типа, располагающихся на сочленении складчатых сооружений с платформами, разрез охватывает мезозойские и палеозойские образования значительной катагенной преобразованности. Нефтегазоносность этих бассейнов в значительной степени зависит от условий сохранности.

Таким образом, анализ размещения, строения и нефтегазоносности более 200 осадочных бассейнов различного типа в пределах окраинных и внутренних морей и краевых частей океанов показывает, что их возникновение является закономерным следствием направленного развития земной коры.