Сейсмостратиграфический анализ нижнемеловых отложений Баренцева моря с целью выявления перспектив нефтегазоносности

УДК 551.763.

1 1 А.В. Каюкова1, А.А. Суслова2

СЕЙСМОСТРАТИГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ НИЖНЕМЕЛОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ БАРЕНЦЕВА МОРЯ С ЦЕЛЬЮ ВЫЯВЛЕНИЯ ПЕРСПЕКТИВ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ

Нижнемеловые отложения — наименее изученный интервал разреза, вскрытого скважинами в акватории Баренцева моря. На основе принципов сейсмостратиграфии и секвентной стратиграфии исследовано геологическое строение нижнемеловых отложений. Выделенные комплексы и секвенции необходимо рассматривать как основные осадочные комплексы, сформированные в различные этапы геологического развития региона и как следствие обладающие разными перспективами для поисков месторождений нефти и газа.

Ключевые слова: Южно-Баренцевская впадина, меловые сейсмостратиграфические комплексы, клиноформа, секвенция, несогласие, поверхность затопления, обстановка осадона-копления.

The Lower Cretaceous strata are the least studied succession which was penetrated by wells in the Barents Sea. Investigation of the geological structure of the Lower Cretaceous is based on the principles of seismic and sequence stratigraphy. The recognized complexes and sequences are considered as the main sedimentary complexes, formed during different stages of geological evolution of region, and have different hydrocarbon perspectives.

Key words: South-Barents trough, Cretaceous seismostratigraphic complexes, clinoform, sequence, unconformity, flooding surface, depositional environment.

Введение. Актуальность исследований строения мелового терригенного комплекса Баренцевоморского региона обусловлена наличием многочисленных не-фтепроявлений в валанжин-барремских отложениях норвежского сектора Баренцева моря [8еЫа1, 2005] и единичных газопроявлений в аптских отложениях в восточной части Баренцева моря [Борисов и др., 1995].

Изучение геологического строения терриген-ных нижнемеловых отложений Баренцевоморского шельфа основано на принципах сейсмостратиграфи-ческого и циклостратиграфического анализа. Фактическим материалом для исследований послужили каротажные данные по 11 скважинам, пробуренным на шельфе Баренцева моря в 1980—1990-е гг., и сеть 2D-сейсмических профилей, выполненных МАГЭ в 2007—2009 гг. В тектоническом отношении район исследований приурочен к Восточно-Баренцевскому мегапрогибу, главным образом к Южно-Баренцевской впадине [Ступакова и др., 2013].

Меловая система представлена терригенными отложениями, которые выходят на поверхность современного дна Баренцева и Печорского морей. Базальты мелового возраста обнажены на арх. Земля Франца-Иосифа. Мощность меловых отложений достигает 2300 м в центральной части Южно-Баренцевской впадины, сокращаясь на седловинах до 1300 м.

Методика исследований. Основные факторы, определяющие процессы терригенного осадконако-

пления в водном бассейне, — колебания уровня моря, тектонический режим бассейна осадконакопления и объем сносимого осадочного материала [Catuneanu, 2002]. Эвстатические колебания уровня моря и тектоническая активность определяют глобальную цикличность осадконакопления и прирост аккомодационного пространства, а сносом обломочного материала с суши — характер заполнения аккомодационного пространства [Posamentier, Allen, 1999]. Палеорельеф бассейна определяет обстановки осадконакопления и распределение фаций, а также контролирует пути транспортировки осадочного материала.

Анализируя кривую изменения уровня моря (рис. 1), в раннемеловой эпохе можно выделить основные этапы осадконакопления. В периоды резкого понижения уровня моря и максимальной регрессии формируются несогласия и коррелятивные им согласные поверхности; поверхности максимального затопления приурочены к периодам трансгрессий. Границы секвенций выражены в виде трансгрессивных поверхностей или поверхностей затопления, несогласно перекрывающих частично размытые нижележащие отложения, которые сформировались в предшествующий цикл. В период самой обширной трансгрессии происходит формирование поверхностей максимального затопления, которые представлены, как правило, конденсированными глинистыми отложениями, имеющими самое обширное распространение в рамках цикла.

1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический факультет, кафедра геологии и геохимии горючих ископаемых, аспирантка; e-mail: alenkij_89@inbox.ru

2 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический факультет, кафедра геологии и геохимии горючих ископаемых, науч. с., канд. геол.-минерал. н.; e-mail: suslovaanna@yandex.ru

Рис. 1. Основные этапы формирования нижнемеловых отложений в Баренцевом море, по [Haq Ы а1., 1988], с изменениями

Используя каротажные данные, главным образом диаграммы гамма-каротажа, основные трансгрессивные поверхности и поверхности максимального затопления можно определить в разрезе скважин и привязать их к сейсмическому разрезу (рис. 2). Поверхностям максимального затопления представлены конденсированными глинистыми отложениями, поэтому к ним приурочены максимальные показания, полученные в результате гамма-каротажа. Поверхности затопления, или границы секвенций, на каротажных кривых выглядят, как границы резкой смены мелководных литотипов более глубоководными.

Поверхности максимального затопления можно видеть на сейсмических профилях в виде протяженных отражений, которые хорошо прослеживаются по площади. Трансгрессивные поверхности маркируют на сейсмическом профиле поверхности несогласия, образованные на границе секвенций или циклов.

Результаты исследования и их обсуждение. Нижняя граница меловых отложений на сейсмогеологическом профиле определяется нижнемеловым несогласием, которое выражено в центральной части впадины в виде подошвенного прилегания нижнемеловых кли-ноформ к кровле верхнеюрских конденсированных глинистых отложений. Верхняя граница выражена в виде современного морского дна Баренцева моря, сформированного ледниковыми эрозионными процессами в четвертичное время.

В меловых отложениях можно выделить два крупных сейсмостратиграфических комплекса (ССК) —

клиноформенный неокомский и субпараллельный нижне-верхнемеловой. В рамках ССК выделяются секвенции — согласные последовательности генетически взаимосвязанных слоев, ограниченных в кровле и подошве несогласными или коррелятными им согласными поверхностями [Vail et al., 1977].

В разрезе нижнемеловых отложений выделяется 6 секвенций — верхнеюрско-бериасская (S1), валан-жинская (S2), готерив-барремская (S3), аптская (S4), нижнеальбская (S5) и верхнеальбская (S6).

Секвенция S1 ограничена в нижней части поверхностью несогласия в подошве меловых отложений — BCU (Base Cretaceous Unconformity) — и представляет собой протяженное пологое клиноформенное тело. Поверхность BCU — кровля верхнеюрских черных глин, которые сформировались в период максимальной трансгрессии моря и завершили юрский трансгрессивный этап осадконакопления [Суслова, 2014]. Несогласие выражено в виде подошвенного прилегания в дистальной части клиноформы, в то время как в проксимальной части граница носит согласный характер. В верхней части секвенция ограничена поверхностью затопления предположительно позднебериасского возраста. По направлению к арх. Новая Земля наблюдается срезание верхней границы секвенции и сокращение ее мощности. Секвенция S1 распространена преимущественно в восточной и северо-восточной частях Южно-Баренцевской впадины. Максимальная мощность секвенции достигает 400 м, что соответствует временной мощно-

сти ~270 мс. Высота клиноформы составляет 250—260 м, что позволяет приблизительно оценить глубину моря, при которой клино-форма образовалась. Волновая картина характеризуется протяженными отражениями, амплитуда которых возрастает по направлению к центральной части впадины, что может указывать на смену отложений преимущественно глинистого состава в проксимальной части песчано-глинистыми отложениями в дисталь-ны ной части клиноформы.

g Секвенция S2 ограничена в кровельной

вп части поздневаланжинской поверхностью за-кой топления, которая также срезается в бортовой и части впадины на склоне арх. Новая Земля. g Нижняя граница выражена подошвенным аре прилеганием в центральной части впадины, на ^ борту же граница имеет согласный характер. | Распространение второй секвенции ограни-S чено той же областью, что и распространение | верхнеюрско-бериасской секвенции. Мощ-$ ность секвенции не превышает 300 м (220 мс), ой достигая максимальных значений в централь-льн ной части впадины. Внутренние отражения, тра как правило, протяженные и низкоамплитуд-Ц ные, что может указывать на преимущественно га глинистый состав отложений. я Пологие углы и размеры клиноформ S1 и

| S2 указывают на то, что они сформировались в ква условиях открытого шельфа при глубине моря и ~250 м [Helland-Hansen, Hampson, 2009]. От-а сутствие выраженной в рельефе бровки шель-а фовой клиноформы свидетельствует в пользу £ того, что в бериассе—валанжине влияние ны морских процессов преобладало над сносом ¡2 осадочного материала с палеосуши [Shlager, В Adams, 2001]. Пути сноса осадочного материала ™ контролировались верхнеюрским палеорелье-| фом. Клиноформы проградировали преиму-лен щественно с северо-востока и востока. g Готерив-барремская секвенция S3 пред-

" ставляет собой клиноформенный комплекс, сти ограниченный в кровельной части поверхно-хно стью несогласия, которое сформировалось на вер рубеже неокомского и аптского веков. Нижняя д граница выражена в виде подошвенного при-<n легания к поверхности BCU и валанжинской ис. поверхности затопления. Мощность секвенции ^ увеличивается в центральной части Южно-Баренцевской впадины, достигая 600 м (400 мс), и закономерно уменьшается на ее бортах. Внутреннее строение секвенции обусловлено сигмовидными клиноформами высотой 100—120 м (70—80 мс), крутизна которых увеличивается в юго-западном направлении (рис. 3). Наиболее высокоамплитудные отражения приурочены к бровкам клиноформ, что может быть связано с переслаиванием прибрежно-морских песча-

Рис. 3. Сейсмостратиграфические комплексы меловых отложений Южно-Баренцевской впадины

ных отложений и мелководно-морских глинистых отложений.

На профилях юго-восточного простирания присутствуют клиноформы, которые формировались благодаря сносу материала со свода Федынского, и куполовидные отражения, прилегающие к поверхности BCU (рис. 4). Последнее указывает на то, что клиноформы готерив-барремского возраста програди-ровали в юго-западном направлении в виде лопастей, которые могли смещаться в плане относительно друг друга в зависимости от режима сноса осадочного материала.

Ограниченное распространение в рамках третьей секвенции имеют также небольшие сигмовидные клиноформы, проградировавшие с Кольской моноклинали. Высота этих клиноформ не превышает 70 м (50 мс), а распространение их ограничено локальными впадинами на моноклинали (рис. 5).

В готеривский и барремский века клинофор-мы, несмотря на эвстатическое повышение уровня моря, формировались в условиях регрессии и заполнения аккомодационного пространства в Южно-Баренцевской впадине. Морфология клиноформ,

проградировавших в юго-западном направлении, указывает на то, что в это время на севере и северо-востоке региона появился активный источник сноса — Северо-Карский массив или хр. Ломоносова. Относительное понижение уровня моря в районе исследований вызвано тектонической активизацией и инверсионными процессами в конце неокомско-го — начале аптского века [Ступакова и др., 2013], отголоском которых были извержения базальтов на арх. Земля Франца-Иосифа.

Секвенция 84 в нижней части ограничена поверхностью затопления, сформировавшейся в начале апт-ского века, в кровле — поверхностью апт-альбского несогласия. Несогласное залегание подчеркнуто врезами, отмеченными в юго-западной части впадины. В пределах секвенции выделяется нижнеаптская поверхность максимального затопления. Аптская секвенция распространена в пределах всей Южно-Баренцевской впадины вплоть до Лунинской седловины. Мощность секвенции изменяется в пределах 400—700 м (250—450 мс), закономерно увеличиваясь в центральной части впадины. Волновая картина в восточной части впадины носит преимущественно

шШ

щи

ШГ;

Северо-Кильдин

Двойное подошвенное Прилегание

| Гусиная

Двойное время пробега, с

1,2001

1,3001

25км_ Мурманская-26

1,4001

1,500

1,600

1,700

1,800

Рис. 4. Клиноформы готерив-барремского возраста, проградировавшие с северо-востока и с запада

Двойное время

пробега, с _Ш км . С В

135000 140000 145000 150000 155000 160000 165000 170000 175000 180000 185000 190000 195000 200000 205000 210000 215000 220000 225000 230000 235000 240000 245000 250000 255000 260000 265000 270000 275|000 280000 285000 290000 295000 300000

Рис. 5. Клиноформы готерив-барремского возраста, проградировавшие с Кольской моноклинали на север

о оо

И

1-Й О Н К

о

о

к $

о 1-Й

1-Й о й о

к ^

ю

о

£ ю

хаотический, местами линзовидный характер, также наблюдаются отражения, соответствующие мелким дельтовым клиноформам. Однако в западном и юго-западном направлениях отмечается смена характера волновой картины: отражения становятся более протяженными. Подобные изменения могут указывать на фациальную смену прибрежно-морских и прибрежно-континентальных отложений в восточной части региона на мелководно-морские в западной части.

Секвенция S5 сформировалась в начале альбского века и в верхней части ограничена альбской поверхностью затопления. Верхняя граница секвенции срезана в бортовой части арх. Новая Земля и прилегает к поверхности апт-альбского несогласия в направлении к Кольской моноклинали. Секвенция имеет ту же область распространения, что и аптская секвенция, но несколько меньшую в связи со срезанием и выклиниванием. Мощность аптской секвенции не превышает 160 м (100 мс).

Верхнеальбская секвенция S6 в верхней части ограничена поверхностью затопления, сформированной на границе раннего и позднего мела, которая срезается на Кольской моноклинали и на борту арх. Новая Земля. Мощность секвенции S6 достигает 300—350 м (200—250 мс), несколько сокращаясь в юго-западном направлении.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Басов В.А., Василенко Л.В., Вискунова К.Г. и др. Эволюция обстановок осадконакопления Баренцево-Северо-Кар-ского палеобассейна в фанерозое // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2009. № 4. С. 1-44.

Борисов А.В., Таныгин И.А., Винниковский В.С. и др. Штокмановско-Лунинский структурный порог Баренце-воморского шельфа — новый крупный нефтегазоносный район России // Проблемы нефтегазовой геологии. 1995. № 7. С. 10-15.

Ступакова А.В., Бордунов С.И., Сауткин Р.С. и др. Нефтегазоносные бассейны российской Арктики // Геология нефти и газа. 2013. № 3. С. 30-47.

Суслова А.А. Сейсмостратиграфический анализ и перспективы нефтегазоносности юрских отложений Баренце-воморского шельфа // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2014. Т. 9, № 2. С. 1-19.

Catuneanu O. Sequence stratigraphy of clastic systems: concepts, merits, and pitfalls // J. African Earth Sci. 2002. Vol. 35. P. 1-43.

Внутренние отражения секвенций 85 и 86, как правило, протяженные и высокоамплитудные, что свидетельствует о мелководно-морских условиях осадконакопления. Однако на Кольской моноклинали наблюдаются клиноформы высотой до 70 м (50—60 мс), представлявшие собой, вероятно, субак-вальную дельту [НеПапё-Нашеп, Нашр80п, 2009].

Заключение. Таким образом, в нижнемеловом разрезе Баренцевоморского шельфа выделено несколько секвенций, сформировавшихся в различных условиях и в различной мере перспективных для поисков скоплений нефти и газа. Неокомские и аптские отложения образовались в эпоху регрессии моря, которая сменилась трансгрессией в альбе и позднем мелу. Бериасские и валанжинские клиноформенные тела сформированы в условиях открытого шельфа, в то время как готерив-барремские клиноформы — на внутреннем шельфе за счет активизации сноса обломочного материала с севера и северо-востока. Аптские отложения накопились в эпоху максимальной регрессии в прибрежно-континентальных условиях на северо-востоке региона, которые сменялись прибрежно-морскими и мелководно-морскими об-становками в юго-западном направлении. Альбско-верхнемеловые образования отложились в морских и мелководно-морских условиях.

Haq B.U., Hardenbol J., Vail P.R.. Mesozoic and ceno-zoic chronostratigraphy, cycles of sea-level change // Sea-level Changes: an Integrated Approach: SEPM Spec. Publ. 1988. Vol. 42. P. 71-108.

Helland-Hansen W, Hampson G.J. Trajectory analysis: Concepts and applications // Basin Res. 2009. Vol. 25, N 5. P. 454-483.

Posamentier H.W., Allen G.P. Siliciclastic sequence stratigraphy: concepts and applications // SEPM Concepts in Sedimentology and Paleontology. 1999. N 7. 210 p.

Schlager W, Adams E.W. Model for the sigmoidal curvature of submarine slopes // Geol. Soc. Am. 2001. Vol. 29, N 10. P. 883-886.

Seldal J. Lower Cretaceous: the next target for oil exploration in the Barents Sea? // Petrol. Geol. Conf. ser. 2005. Vol. 6. P. 231-240.

Vail P.R., Mitchum R..M, Jr. Seismic stratigraphy and global changes of sea level. Part 1 // Overview: AAPG Mem. 1977. Vol. 26. P. 51-52.

Поступила в редакцию 10.11.2014