Атлас «Геология и полезные ископаемые шельфов России»

Акт^ально^шдание

Вестник ДВО РАН. 2006. № 1

Атлас «Геология и полезные ископаемые шельфов России»

В конце 2004 г. московское издательство «Научный мир» выпустило атлас «Геология и полезные ископаемые шельфов России» (далее - Атлас). Сопровождающая Атлас монография «Геология и полезные ископаемые шельфов России» опубликована в Москве издательством «ГЕОС» (2002. 425 с.), а ее сокращенный вариант на английском языке - издательством «Научный мир» (2004. 278 с.).

Главный редактор Атласа и монографий - д.г.-м.н. М.Н.Алексеев, редакционная коллегия: В.А.Друшиц (председатель), Б.И.Ким, Е.П.Леликов, Н.Г.Патык-Кара, С.Ю.Соколов. Инициатором и организатором работ по созданию Атласа была рабочая группа «Шельф» Научного совета РАН по проблемам Мирового океана. Финансировался проект Министерством промышленности, науки и технологий РФ в рамках Федеральной целевой программы «Мировой океан», а головной организацией по выполнению проекта явился Геологический институт РАН.

Атлас подготовлен большим коллективом опытных специалистов в области геологии и минеральных ресурсов морского дна из различных организаций Российской Федерации: ВНИИокеангеология, МГУ, институтов РАН: ГИН, ИГЕМ, ОИ, АОИО, ИГЭ, ИГ; ТОИ и ИТиГ ДВО РАН; ИГиРГИ Минэнерго, НИПИокеангеофизика, ПНИИИС, ОАО «Славнефть», ОАО «ГАЗ-ОИЛ». Академики Ю.М.Пущаровский и И.С.Грамберг поддерживали составление Атласа, давали консультации авторам по ключевым проблемам геологии.

Атлас является логическим продолжением атласа палеогеографических карт «Шельфы Евразии в мезозое и кайнозое», подготовленного российскими геологами по инициативе рабочей группы «Шельф» (гл. редактор М.Н.Алексеев) и изданного в 1991 г. в издательстве «Робертсон Груп» в Великобритании. В нем отражены историко-геологические закономерности образования и развития шельфов в длительный период геологического времени. Шельфовые области охватывают огромную территорию морей, омывающих российские берега. Их недра содержат запасы нефти и газа, а также россыпные и твердые полезные ископаемые, которые все активнее становятся объектами добычи.

Целью составления Атласа явилось обобщение имеющихся данных по геологии, полезным ископаемым и геоэкологии шельфов России, поскольку выяснение пространственновременных закономерностей нефте- и газообразования, формирования россыпей стало одной из актуальных геолого-экономических задач настоящего времени. Материалы Атласа отражают состояние изученности геологии и минеральных ресурсов шельфов России к 2000 г.

Основное внимание уделено выяснению закономерностей распределения различных полезных ископаемых на морском дне. Рассматриваются геологические проблемы, касающиеся не только области шельфа, но и глубоководных частей морского дна, включая подводные возвышенности и глубоководные котловины. В Атласе отражены также геоэкологические проблемы (антропогенное загрязнение донных осадков и опасные природные явления) морей России. Эта фундаментальная работа является хорошим справочным материалом по геолого-геофизическому строению морского дна, имеет важное приклад-

ное значение для прогнозирования запасов различных полезных ископаемых. Атлас включает 98 карт различного содержания. Масштаб карт в зависимости от нагрузки меняется от 1:200 000 до 1:10 000 000. Монографии, сопровождающие Атлас, служат комментарием к составленным картам, содержат всестороннюю информацию по геологии, глубинному строению, строению и мощности осадочного чехла шельфов, что позволяет оценить перспективность добычи полезных ископаемых.

Карты Атласа и главы монографии объединены в четыре раздела: Углеводороды, Твердые полезные ископаемые, Геология, Геоэкология. Внутри разделов материал распределяется по географическому признаку: моря российской Арктики, дальневосточные (Берингово, Охотское, Японское) и внутренние (Балтийское, Черное и Каспийское).

Учитывая интерес читателей журнала в первую очередь к проблемам российского Дальнего Востока, ограничимся информацией о том, что касается дальневосточных морей. При ссылке на Атлас далее будет приводиться номер карты, при ссылке на монографию - номера страниц.

Берингово, Охотское и Японское моря непосредственно примыкают к российскому Дальнему Востоку и представляют собой северный сектор зоны перехода от Азиатского континента к Тихому океану. Они имеют сходный набор основных морфоструктурных элементов (шельф, подводные возвышенности, вулканические хребты и глубоководные котловины), характеризующихся близкими составом и строением земной коры (континентальной, редуцированной и растянутой континентальной) и участков океанической коры (Японская котловина). Но в строении акустического фундамента и мощности осадочного чехла моря существенно различаются между собой, что предопределило развитие в них разных видов полезных ископаемых.

Углеводороды. В этом разделе представлены карты перспектив нефтегазоносности арктических, внутренних и дальневосточных морей. Для последних такие карты составлены впервые.

В Беринговоморском регионе сочленяются континентальные структуры северо-востока Азии и Аляски с океаническими структурами Северной Пацифики. Большую часть моря занимают глубоководные котловины: Алеутская, Командорская и Бауэрса, обрамленные и разобщенные выступами континентальной окраины азиатского и американского материков, Алеутской островной дугой и подводными хребтами Ширшова и Бауэрса. На шельфе и материковом склоне структуры фундамента повсеместно перекрыты кайнозойскими осадочными породами и осадками, которые формируют несколько бассейнов, в том числе перспективных в отношении углеводородного сырья. Они показаны на карте Ю.К.Берлиным и Е.П.Сви-стуновым (Атлас, 1-13) и описаны О.П.Дундо в монографии (с. 96-106). В целом перспективность нефте- и газоносности беринговоморского супербассейна оценивается достаточно высоко (прогнозные запасы топлива примерно 6070 млн т). Наибольший интерес в плане скопления углеводородов представляет Анадырский нефтегазоносный бассейн. Он охватывает одноименную низменность близ устья р. Анадырь на Чукотке и прилегающую часть шельфа Берингова моря. Нефтепроявления наблюдаются по всему разрезу осадочного чехла, открыто четыре средних и мелких месторождения. Высоко оценивается также шельф Восточно-Анадырского прогиба. Другим интересным бассейном является Хатырско-Алеутский, расположенный на южном побережье Чукотки и прилегающей к нему шельфовой области. Буровыми работами здесь в раннемиоценовых песчаниках открыто Угловское месторождение нефти и газа. Остальные бассейны изучены слабо и относятся к менее перспективным.

Охотское море - наиболее перспективный нефтегазоносный бассейн среди дальневосточных морей России. Большую часть площади морского дна в Охотском море занимает шельф, который располагается на двух основных уровнях: верхний - от береговой линии до 160 м, нижний, представленный равнинами краевого плато, - от 1000 до 2000 м. Переходы

между ними плавные. Крупнейшим структурным элементом является охотоморская плита. Она представляет собой крупную тектоническую систему, оформившуюся в позднемеловое время. Рифтообразование кайнозойского времени привело к разрушению плиты и образованию прогибов (Шантарского, Кашеваровского, Тинровского, Магаданского, Дерюгинско-го, Шелеховского, Южно-Охотского, Западно-Сахалинского), выполненных мощными осадочными толщами, достигающими иногда 10 км (Северо-Охотский прогиб).

Нефтегеологическая характеристика осадочных бассейнов Охотского моря рассмотрена В.В.Харахиновым в монографии (с. 106-114) и показана в Атласе (к. 1-15, см. цв. вклейку). Указаны состав и возраст нефтегенерирующих толщ, оценена степень зрелости нефтематеринских пород различных бассейнов, время генерации и эмиграции углеводородов, резерву-арные толщи и ловушки в структурно-стратиграфических комплексах осадочного чехла. Это позволило выявить высокоперспективные (Северо-Сахалинский, Магаданский, Западно-Камчатский и Кухтуйский), среднеперспективные (Южно-Сахалинский, Шантарский, Дерюгинский, ТИНРО) и низкоперспективные (Гижигинский и Южно-Охотский) бассейны.

В Охотском море обнаружены и описаны многочисленные выходы углеводородных газов, которые образуют аномальные газогеохимические поля с концентрациями метана в придонной воде 60-400 нл/л, в поверхностных слоях 170-400 нл/л. Аномальные газогеохимические поля углеводородных газов распространены в структурах с залежами нефти и газа и поэтому, по мнению А.И.Обжирова (с. 114-123), служат хорошим индикатором наличия этого вида полезных ископаемых.

Нефтегазоносность япономорской провинции рассмотрена Г.Л.Кирилловой с соавторами (к. 1-19, см. цв. вклейу; с. 123-128). Отмечена недостаточная изученность этого района. Наиболее полно геофизическими методами и бурением исследовано восточное побережье Японского моря, в пределах которого выделен единственный бассейн, перспективный в отношении нефти и газа, - Акита-Ниигата, вытянутый вдоль западного побережья о-ва Хонсю, самый южный в системе задуговых бассейнов, эшелонированно расположенных вдоль западной окраины Японских островов и о-ва Сахалин. Главными резервуарами для углеродов служат песчаники, вулканокластические породы и турбидиты. Г азовые ловушки чаще всего обнаруживаются в вулканитах, излившихся под водой и обладающих высокой пористостью и проницаемостью.

Бассейны, нефтегазоносность которых еще не оценена, занимают большую площадь Япономорского региона (Татарский пролив, глубоководные котловины Японского моря, южное Приморье). Наиболее перспективны осадочные бассейны Татарского пролива -Южно-Татарский и Северо-Татарский. Они состоят преимущественно из терригенных и вулканогенно-осадочных отложений мощностью от 5 000 до 10 000 м. Потенциальные резервуары углеводородов сосредоточены в трещинно-поровых коллекторах кайнозойских осадочных толщ. Трестом «Дальморнефтегеофизика» здесь выявлено около 40 структур, из них особого внимания заслуживают Иннокентьевская - 320 км2, Круглая - 50 км2 и Приморская - 580 км2. Все они расположены в пределах экономической зоны России.

Твердые полезные ископаемые. В этом разделе описаны россыпная металлоносность, угленосность шельфа арктических морей и фосфориты Японского моря.

Дальневосточная россыпная мегапровинция, по данным Н.Г.Патык-Кара с соавторами (с. 185-205), объединяет шельфовые зоны Берингова, Охотского и Японского морей, а также восточное, тихоокеанское побережье Камчатки и Курильских островов. Она располагается в пределах активной континентальной окраины. Формирование россыпей здесь связано с разрушением пород мел-палеогенового возраста и относится к более позднему по-зднеплейстоцен-голоценовому периоду. Минерагенический профиль провинции определяют золото, олово, платина, титаномагнетитовые, титаноциркониевые минералы, а также хромшпинелиды и янтарь.

В Атласе представлены карты россыпной металлоносности Охотского и Японского морей, на которых А.М.Ивановой с соавторами (к. 2-11, 2-12) показаны россыпепроявления береговой зоны в пределах приустьевых участков рек, а также отражены формы рельефа и геоморфологические границы, специализация россыпных месторождений и проявлений, площади распространения, масштабы месторождений, их генезис, границы россыпных зон и провинций.

Для Охотского моря выделены провинции: I - Приохотская золотоносная, II - Корякская платиноносная, III - Западно-Камчатская золотоносная, IV - Восточно-Камчатско-Курильская железистых ванадиевых россыпей, V - Нижнеамурская золотоносная, VI - о-ва Сахалин и Татарского пролива хромитовых, золотоносных и янтароносных россыпей. Для Японского моря выделены россыпные провинции: I - Хасанско-Корейская комплексных россыпей (Аи, 8п, Ре-Т1), II - Южно-Приморская золото-оловоносная, III - побережья Татарского пролива и о-ва Сахалин - полиминеральная (Аи-Ре-Сг) и янтаря, IV - Японских островов -железистых россыпей.

Краткое описание фосфоритов дано Е.П.Леликовым в монографии (с. 261-265). Японское море является единственным морем в системе окраинных морей Тихого океана, в котором обнаружены и детально изучены фосфориты. Впервые они были открыты в 1978 г. в морской экспедиции Тихоокеанского океанологического института ДВО РАН на склоне Восточно-Корейской подводной возвышенности, в дальнейшем найдены на многих других. Открытие фосфоритов на дне Японского моря имело принципиальное значение для теоретических представлений о фосфатогенезе в окраинных морях. Дело в том, что поискам фосфоритов в краевых морях препятствовало мнение об их бесперспективности, поскольку считалось, что в этих морях отсутствует современный океанический апвеллинг, а образование морских фосфоритов тесно увязывалось с концепцией приконтинентального фосфатогенеза в зоне океанического апвеллинга. Открытие фосфоритов имеет также важное практическое значение, потому что они обладают высокими агрохимическими качествами.

Фосфориты подняты на многочисленных станциях драгирования с континентального склона Приморья и склонов подводных возвышенностей с глубины 350-2500 м, а на одном участке Восточно-Корейской возвышенности были проведены детальные поисково-оценочные работы. Среди фосфоритов Японского моря выделяются кремнисто-карбонатные стяжения, фосфатные желваки и конкреции, фосфатизированные диатомиты. Последние наиболее широко распространены и представляют большой практический интерес. Содержание Р2О5 в фосфоритах - 27-31%.

Геология. В геологическом отношении дальневосточные моря изучены несравненно детальнее, чем арктические. Для Охотского и Японского составлены геологические карты, а для Берингова и Охотского - геоморфологические. При характеристике геологического строения дна Охотского и Японского морей использованы данные многолетних геологогеофизических исследований дальневосточных геологов в рейсах на научно-исследовательских судах ДВО РАН.

Особое внимание уделялось изучению пород складчатого фундамента этих морей, поскольку они дают представление о связи морских и континентальных структур, истории развития и направленности процесса формирования и преобразования земной коры окраинных морей Тихого океана. Большое место занимают результаты изучения магматических и метаморфических процессов в структурах окраинных морей как основных показателей энергетической активности земных недр, формирующей главные тектонические элементы морского дна. Геологические данные в сочетании с геофизическими материалами позволили подойти к решению принципиально важной проблемы - происхождения окраинных морей.

Основную площадь дна Охотского моря занимают мезо-кайнозойские отложения осадочного чехла, выполняющие впадины, желоба и прогибы. Породы складчатого фундамента,

слагающие промежуточный (второй) слой земной коры, выступают из-под него в центральной части моря на отдельных морфоструктурах: банках Кашеварова и Ионы, возвышенностях Института Океанологии и Академии Наук, на склонах Охотского свода и Курильских островов. Осадочные, магматические и метаморфические породы различного состава и возраста описаны Е.П.Леликовым и Т.А.Емельяновой (с. 314-320) и показаны на геологической карте Е.П.Леликова с соавторами (к. 3-20).

Вулканиты Охотского моря относятся к известково-щелочной серии тихоокеанского типа и разделены на две возрастные группы: позднемезозойские и кайнозойские, каждая из которых отражает определенный этап развития Охотоморского региона. Позднемезозойские вулканиты входят в состав геологического фундамента возвышенностей внутренней части моря. По своим особенностям они аналогичны вулканитам Охотско-Чукотского вулканоге-на, структуры которого достигают Охотского моря. Состав вулканитов Курильской котловины дает основание считать, что и она была заложена на континентальной коре.

Японское море более изучено в геолого-геофизическом отношении по сравнению с другими окраинными морями Тихого океана, что позволило составить для Атласа карты различного содержания: геологическую (Е.П.Леликов и др., к. 3-23), мощности осадочного чехла и поверхности акустического фундамента (В.Н.Карнаух, Б.Я.Карп, к. 3-24), аномалий силы тяжести (Р.Г.Кулинич и др., к. 3-25), состава минеральных ассоциаций донных осадков (А.Н.Деркачева, к. 3-30). В монографии приведены результаты изучения земной коры гравиметрическими методами (Р.Г.Кулинич, М.В.Валитов, с. 347-352), рельефа акустического фундамента и мощности осадочного чехла сейсмическими методами (В.Н.Карнаух, Б.Я.Карп, с. 355-360), дана подробная геологическая характеристика морского дна (Е.П.Леликов, с. 338-347), описан вещественный состав осадков (А.Н.Дер-качев, с. 214-221), определены перспективы алмазоносности Япономорского региона (Л.А.Изосов, с. 221-226).

Крупнейшие подводные возвышенности Японского моря - Ямато в центральной части и Восточно-Корейское плато на западе. Глубоководные котловины и впадины занимают более половины площади Японского моря. Это котловины Японская, или Центральная, Ямато (Хонсю), Цусимская, а также Татарский прогиб. Дно котловин осложнено вулканическими постройками и хребтами Первенец, Богорова, Витязь, Кита-Оки, Оки, Хакусан.

Складчатый фундамент Японского моря состоит из разнообразных по происхождению, составу и возрасту горных пород. Геохимия и изотопный состав магматических пород указывают на формирование впадины Японского моря на континентальной коре. Строение докайнозойского фундамента подводных возвышенностей аналогично одновозрастным образованиям окружающей суши, что может свидетельствовать о единстве строения и развития этих структур примерно до 27 млн лет. Метаморфические породы докембрия с возрастом 2729-1983 млн лет, глубинные гранитоиды формировались в структурах с мощной (30-35 км) сиалической корой, мощность промежуточного («гранитного») слоя в которой составляла 10-15 км. Современная мощность коры этих морфоструктур не превышает 22-26 км, что указывает на ее сокращение в результате деструктивного преобразования блоков континентальной коры.

Образование впадины Японского моря явилось следствием растяжения, вызванного относительным перемещением Тихоокеанской и Евразиатской литосферных плит, и внедрения мантийного плюма. Начало этого процесса приходится, вероятно, на позднемеловое время. В течение кайнозоя продолжались рифтогенез и опускание блоков земной коры по глубинным разломам, что сопровождалось подъемом и излиянием на обширных площадях моря щелочных магм с возрастом 23-19 млн лет. Согласно данным глубоководного бурения, основной процесс рифтогенеза в Японской котловине завершился в олигоцен-раннемиоценовое время (возраст базальтов основания 23,7-17,1 млн лет), а осадко-

накопление на основной ее площади начинается предположительно с низов среднего миоцена (17-15 млн лет). Мощность предварительно раздробленной рифтогенными процессами коры сокращалась в результате магматической эрозии. Сиалический слой земной коры замещался базальтовой магмой с образованием расплавов более кислого и щелочного состава. Различия в строении земной коры япономорских структур отражают различные стадии развития континентального рифта на окраине континента, приведшего к формированию Японского моря.

На геоморфологических картах Берингова и Охотского морей (А.С.Сваричевский, к. 3-19, 3-21) на основании структурно-геоморфологического анализа выделено два основных генетических типа рельефа: эндогенный, который унаследует преимущественно тектонические формы акустического фундамента, и экзогенный, связанный с осадконакопле-нием в глубоководных котловинах (аккумулятивный) и на склонах подводных окраин (денудационный и волновой). Оба эти типа рельефа подробно описаны А.С.Сваричевским (с. 311-314, 331-335). В Охотском море отмечаются затопленные береговые линии в виде валов на склонах подводных окраин восточного Сахалина и западной Камчатки, перспективных в отношении россыпных полезных ископаемых.

Геоэкология. На геоэкологической карте Охотского и Японского морей (Е.П.Леликов, к. 4-11) отмечены природные факторы, влияющие на экологическую обстановку в регионе, и антропогенное воздействие на морскую экосистему. Наиболее опасными явлениями в акваториях дальневосточных морей и прибрежных районах являются землетрясения и связанные с ними разрушительные волны цунами. Очаги землетрясений в районе Охотского и Японского морей приурочены к границе литосферных плит. Их характеристика дана Б.Я.Карпом и Е.А.Бессоновой (с. 320-323). Наибольшая сейсмическая активность проявляется в Курило-Камчатской сейсмофокальной зоне с океанической стороны в области внешнего шельфа и склона, где выделяется около 70% сейсмической энергии фокальной зоны. Эпицентры мелкофокусных землетрясений средней и высокой интенсивности располагаются в основном в области вулканической активности и с охотоморской стороны Курильских островов. На о-ве Сахалин наблюдается умеренная сейсмическая активность. Эпицентры мелкофокусных землетрясений приурочены к Западно-Сахалинскому и Центрально-Сахалинскому разломам. Наиболее сейсмично опасны южная часть острова, запад среднего Сахалина и его северо-восток. Это же относится и к прилегающим морским районам. Большая часть акватории Охотского моря характеризуется низкой сейсмической активностью. В Японском море наиболее сейсмоопасна восточная часть. Цепь мелкофокусных землетрясений с глубиной очага до 40 км средней и высокой интенсивности (с магнитудой, равной и большей 5) протягивается узкой полосой дугообразной формы вдоль западного побережья Японских островов. Сейсмичность на остальной акватории Японского моря, в том числе и вдоль побережья Северной Кореи и Приморья, очень низкая.

П.Я.Тищенко с соавторами (с. 404-418) рассматривают антропогенные факторы, влияющие на экологическую обстановку в Японском море. Авторы отмечают, что общая экологическая обстановка в водах северо-западной части моря (омывающих Приморье) более благоприятна по сравнению с южными акваториями, прилегающими к берегам Японии, Кореи и Китая. Однако наиболее острые проблемы связаны с комплексным загрязнением вод южного Приморья в связи со сбросом неочищенных коммунальных и промышленных стоков городов Владивосток и Находка.

Интересны выделенные этими авторами придонные гидрохимические аномалии (высокие концентрации аммония и сероводорода и низкие концентрации растворенного кислорода), которые они связывают с наличием залежей газогидратов метана в осадочном слое. Такие аномалии отмечаются в северной части моря на материковом склоне (на широте 46°) и в Цусимской котловине. Они показаны на геоэкологической карте.

Таким образом, в Атласе и монографии отражены новейшие геологические данные о происхождении и особенностях строения дальневосточных морей, обусловивших развитие в них различных полезных ископаемых. Исходя из этих данных, можно сделать следующие основные выводы.

Из всех дальневосточных морей наибольший интерес в плане добычи нефти и газа представляет Охотское благодаря накоплению осадочных толщ большой мощности (до 10 км) и относительно древнему их заложению (60-35 млн лет). Открытие крупных месторождений на шельфе восточного Сахалина, наличие нефтегенерирующих резерву-арных толщ и ловушек в структурно-стратиграфических комплексах осадочного чехла, многочисленные выходы углеводородных газов подтверждают этот вывод. Японское море неперспективно в отношении нефтегазоносности в силу того, что осадочный слой здесь более молодой (19-17 млн лет) и менее мощный (0,5-4 км).

Японское море отличается от других дальневосточных морей повышенной щелочностью вулканогенных пород с высокой концентрацией фосфора. Этот фактор, а также приток в море холодных тихоокеанских вод, богатых растворенным неорганическим фосфором, замещение на мелководных шельфах диатомовых осадков фосфором привели к формированию пластов и линз высококачественных фосфоритов.

Минералогические особенности россыпепроявлений в береговой и шельфовой зоне дальневосточных морей определяются составом материнских пород. В областях развития магматических пород кислого и среднего состава образуются россыпи касситерита, золота, циркона, моноцита, а дезинтеграция магм основного и ультраосновного составов способствует формированию титаномагнетитовых и платиноносных россыпей.

Эти и другие проблемы геологического строения и особенностей формирования полезных ископаемых на морском дне широко обсуждаются в монографии и показаны на картах атласа.

Е.П.ЛЕЛИКОВ, доктор геолого-минералогических наук