Главная – Журналы – Геология и геофизика 2013 номер 8

Реконструирована палеогеография Западной Сибири в юрском периоде. Использован большой набор критериев обстановок накопления осадков (палеонтологические, седиментологические, геохимические и др.). Впервые для реконструкции обстановок осадконакопления в крупном регионе и для временного интервала около 45 млн лет использована обширная информация по геохимии углеводородов-биомаркеров в битумоидах органического вещества. Приведены и детально описаны палеогеографические карты для отдельных веков юрского периода. Реконструирован рельеф и распределение внешних и внутренних источников сноса терригенного материала. Рассмотрено влияние палеогеографии бассейна на формирование региональных флюидоупоров и проницаемых комплексов. Специальное внимание уделено палеогеографическим обстановкам накопления главных нефтеи газопроизводящих толщ, распределению и основным генетическим типам органического вещества в них. Обсуждается палеогеографический контроль распределения ресурсов углеводородов по стратиграфическим комплексам и на площади осадочного бассейна.

Полученные новые данные по конодонтам, брахиоподам, аммоноидеям и остракодам разреза о. Столб свидетельствуют о преимущественно раннефаменском (зоны triangularis—низы rhomboidea) этапе осадконакопления. Впервые выявлено для арктического региона Сибири глобальное биотическое событие Upper Kellwasser, являющееся маркером границы франского и фаменского ярусов. Установлен морской бассейновый характер карбонатно-терригенных отложений разреза. Тонкообломочный материал поступал в осадки из различных источников. Поток доломитовых обломков связан с наиболее удаленным источником — областями эвапоритовой седиментации. Появление обломков известкового состава обусловлено деструкцией скелетного материала (источниками близкого сноса). Силикокластика, слагающая значительную часть объема осадков, связана с частичным перемывом и эоловой дифференциацией кислой пирокластики. Существование в разрезе горизонтов, обогащенных органическим веществом, а также слоев, хорошо промытых и сортированных обломочных осадков, позволяет достаточно высоко оценить общие перспективы нефтегазоносности верхнедевонских отложений.

Изучение палеонтологии и стратиграфии триаса Лено-Оленекского междуречья и о. Котельный имеет большое значение для уточнения межрегиональных и глобальных корреляций, совершенствования бореального стандарта и международной шкалы триасовой системы. Актуальность этой работы подчеркивается также необходимостью создания обновленной стратиграфической основы для проведения региональных геологических исследований в Арктике, которая рассматривается в настоящее время в качестве важнейшей стратегической ресурсной базы страны. В статье проведен анализ новых материалов по палеонтологии и стратиграфии, полученных в процессе изучения опорных разрезов триаса в районе побережья моря Лаптевых в последние годы, дано комплексное, по разным группам фауны, обоснование возраста триасовых отложений, уточнены палеонтологическая характеристика, мощности и границы ряда местных стратиграфических подразделений триаса, предложена усовершенствованная стратиграфическая схема триасовых отложений региона.

Комплексные исследования эталонных разрезов мезозоя Анабарского района (север Средней Сибири, побережье моря Лаптевых), проведенные в последнее время, и переинтерпретация на современной стратиграфической основе всех опубликованных ранее данных позволили существенно усовершенствовать биои литостратиграфическое расчленение и фациальное районирование юрских и меловых толщ этого региона. На основе анализа полученного богатейшего палеонтологического материала удалось разработать или существенно усовершенствовать зональные шкалы по аммонитам, белемнитам, двустворкам, фораминиферам, остракодам, диноцистам и наземным палиноморфам для отдельных интервалов юры и мела. Все зональные шкалы откалиброваны относительно друг друга и в первую очередь относительно региональной аммонитовой шкалы. Анализ латерального распространения фоссилий в разных регионах Северного полушария позволил выделить и обосновать разномасштабные реперные уровни межрегиональной корреляции, что позволяет предлагать и рассматривать параллельные зональные шкалы в качестве составляющих бореального зонального стандарта юры и мела. Сведенные воедино эти шкалы образуют биостратиграфическую комплексную основу, призванную обеспечить с высоким разрешением расчленение толщи осадков бореального типа, независимо от места их формирования, и осуществлять, по мере возможности, посредством набора реперных корреляционных уровней сопоставление с международным стратиграфическим стандартом.

Обсуждаются особенности современной тектонической структуры российской части Арктического региона с разделением на Баренцево-Карскую и Лаптевско-Чукотскую континентальные окраины. Показаны новые геологические данные для ключевых структур Арктики, которые анализируются с учетом новых геофизических данных (гравитационных и магнитных), включая первые сейсмотомографические модели для Арктики. Особое внимание уделено блоку Новосибирских островов, включая острова Де-Лонга, где авторы статьи провели полевые работы в 2011 г. На основе анализа тектонического строения ключевых структур, новой геолого-геофизической информации и авторских палеомагнитных данных, рассмотрен ряд палеогеодинамических реконструкций для арктических структур от позднего докембрия до позднего палеозоя. В статье развиваются идеи Л.П. Зоненшайна и Л.М. Натапова о докембрийском палеоконтиненте Арктида. Авторы рассматривают его эволюцию в течение позднего докембрия и всего палеозоя и приходят к выводу, что дезинтегрированные в позднем докембрии блоки (Свальбард, Карский, Новосибирский и др.) формируют позднепалеозойский субконтинент — Арктида-II, который вновь «сшивает» континентальные массы Лаврентии, Сибири и Балтики, но уже в составе Пангеи.

На основании анализа комплекса разнотипных геофизических данных, а именно аномалий гравитационного поля в свободном воздухе, магнитных аномалий, модели сейсмических аномалий в верхней мантии, топографических и батиметрических карт, были уточнены основные структурные элементы Арктического региона и проведена реконструкция их перемещений в течение последних 200 млн лет. Распределение значений магнитного поля позволяет выделить блок изометричной формы в центре Северного Ледовитого океана, который покрывает регион хр. Альфа-Менделеева с прилегающими территориями. Предполагается, что этот блок, по-видимому, континентального происхождения является частью плиты Арктида, которая играла важную роль в тектонической эволюции Арктического региона в мезозойское время. Мы полагаем, что субдукция вкрест Анюйской сутуры в период от 200 до 120 млн лет была причиной вращения плиты Арктида, которое, в свою очередь, привело к одновременному закрытию Южно-Анюйского океана и раскрытию Канадского бассейна. Кроме того, вращение этой плиты может быть ответственно за процессы раздвижения земной коры на севере Западной Сибири и за продвижение Новой Земли на север относительно Урало-Таймырского складчатого пояса. Мы полагаем также, что в периоды до 130 млн лет назад участки литосферы кратонного типа Северо-Американской, Гренландской и Европейской плит представляли собой единое целое. Позднее, сначала Гренландия отделилась от Северной Америки, в результате чего образовалось море Баффина, а затем Гренландия отделилась от Европейской плиты, что привело к раскрытию Северо-Атлантического бассейна. Кайнозойская стадия раскрытия Евразийского и Северо-Атлантического бассейнов однозначно восстанавливается по линейным магнитным аномалиям. Обратное вращение Северной Америки относительно Евразии на угол ~ 15° с правосторонним боковым смещением на 200—250 км обеспечивает почти идеальное совпадение контуров глубоководных бассейнов Северной Атлантики и Северного Ледовитого океана.

Охарактеризованы ареалы и этапы мезозойско-кайнозойского плюмового магматизма и их соотношение с этапами субдукционного магматизма и стадиями геодинамической перестройки Арктики. По соотношению океанского (MORB), плюмового и субдукционного магматизма выделены VII стадий мезозойско-кайнозойской эволюции, из которых три являются стадиями (или подстадиями) крупных перестроек: 230—200, 130—120, 40—30 млн лет. Подтверждается отрицательная корреляция плюмового магматизма со скоростями движения плит и субдукционным магматизмом. Полученные закономерности использованы для палеотектонических реконструкций в Арктике.

Рассмотрены вопросы динамики формирования нефтегазоносных и угленосных бассейнов позднего палеозоя и мезозоя, развитых в Арктике и сопредельных территориях, и их сопоставление с фазами плюмового магматизма в тех же регионах. Подтверждается, что максимальные скорости осадконакопления (более 100 м за 1 млн лет) во всех изученных случаях связаны с рифтовыми фазами. Другие колебания скорости осадконакопления могут быть связаны с коллизионными фазами горообразования и(или) колебаниями климата.

Представительное опробование алмазоносного базального горизонта карнийского яруса верхнего триаса в пределах северо-восточной окраины Сибирской платформы привело к выявлению широкой серии индикаторных минералов, прежде всего гранатов, составы которых типичны для включений в алмазах данного региона. Особый интерес представляют гранаты вероятного эклогитового парагенезиса, содержащие аномально повышенную примесь MnO (0.5—3.2 мас. %), ранее отмеченную более чем для 20 % гранатов, включенных в алмазы северных четвертичных россыпей и рекомендованных в качестве нового минералогического критерия алмазоносности. Выявлены также субкальциевые Cr-пиропы дунит-гарцбургитового парагенезиса в переменных количествах в семи разных пробах (от 0.7 до 3.9 отн. %), представленные в общей выборке из 973 зерен пиропов лерцолитового и вебстеритового парагенезисов. Три зерна таких пиропов содержат 11.9, 12.6 и 16.0 мас. % Cr ₂O ₃, что соответствует содержанию 30—34 % кноррингитового (MgCr) компонента и впервые отмечено для изучаемого региона. Хромшпинелиды представляют собой смесь кимберлитов с составами, свойственными щелочно-ультраосновным породам региона. Зафиксировано также устойчивое присутствие в пробах пикроильменитов с переменной примесью Cr ₂O ₃. Поскольку Mg-Fe-Ca-гранаты с Mg# < 35 могут частично относиться к метаморфическим породам Анабарского щита, дополнительно учитывалась повышенная примесь Na ₂O (> 0.09 мас. %). Неравномерное содержание индикаторных минералов в разных пробах и широкие вариации состава гранатов могут быть обусловлены множественным характером коренных источников алмазов. Необходимо продолжение систематического опробования карнийских россыпей с особым вниманием к оценке состава гранатов вероятного эклогитового парагенезиса с повышенным содержанием TiO ₂, MnO, CaO и Na ₂O, а также поискам перовскита и рутила, содержащего Nb, которые наряду с цирконами представляют интерес для определения изотопного U-Pb возраста возможных коренных источников алмазов — кимберлитов.

Выполнено компьютерное моделирование генерации, аккумуляции и диссипации углеводородов во время формирования осадочного чехла (бассейновое моделирование) Западно-Сибирской геосинеклизы в юре, мелу и кайнозое. Рассмотрены теоретические основы методов моделирования. Специально рассмотрен вопрос о моделировании генерации раннекатагенного газа. Описан алгоритм интерпретации результатов моделирования. Введены представления о стадийности формирования глинистых флюидоупоров в процессе литогенеза. Показано, что интенсивная генерация нефти в осадочном чехле началась в апте и длилась около 80 млн лет до эоцена—олигоцена включительно, генерация позднекатагенного углеводородного газа началась в валанжине и также длилась до маастрихта. Модельными вычислительными экспериментами показано, что основными источниками нефти в Южно-Карском очаге были (в порядке убывания значимости) баженовский (яновстанский), китербютский и малышевский региональные комплексы. Верхнеюрский комплекс генерировал более 60 % жидких углеводородов и гетероциклических соединений (нефть). Основными источниками генерации углеводородных газов в очаге были (в порядке убывания значимости) китербютский, малышевский, алымский и баженовский (яновстанский) региональные комплексы. Нижнеи среднеюрский комплексы генерировали около 65 % углеводородных газов. Оценены масштабы диссипации углеводородов за счет отсутствия или незрелости флюидоупоров. Оценена роль кайнозойских тектонических процессов в формировании залежей нефти и газа в бассейне.

Хромато-масс-спектрометрические исследования позволили идентифицировать широкий спектр углеводородов-биомаркеров в нефтях из сеноманских залежей месторождений севера Западной Сибири (Русское, Пангодинское, Ван-Еганское, Северо-Комсомольское). Характер распределения основных углеводородных компонентов ( н -алканы, ациклические изопренаны, стераны, терпаны) показывает, что большинство нефтей подверглись интенсивному микробиальному окислению. В нефтях установлены высокие концентрации 25-норгопанов, типичных для высоких стадий биодеградации, в том числе деметилированные гопаны идентифицированы и в составе «алкановых» нефтей. Среди низкомолекулярных хемофоссилий установлены бии трициклические монои сесквитерпаны, предшественниками которых обычно являются биомолекулы, синтезируемые растениями. Ненасыщенные предшественники монои сесквитерпанов могли служить исходным материалом для термокаталитического синтеза каркасных адамантаноидных структур, их высокие концентрации обнаружены в «безалкановых» нефтях.

Приведены результаты геохимических исследований органического вещества юрско-меловых отложений западной части Енисей-Хатангского регионального прогиба, впервые выполненные на представительной коллекции кернового материала скважин комплексом современных методов органической геохимии (определение содержания органического углерода в породах, пиролиз, определение изотопного состава углерода нерастворимого органического вещества пород, экстракция, жидкостная хроматография, газожидкостная хроматография и хромато-масс-спектрометрия). Распределение биомаркеров в изученных битумоидах и пиролиз пород позволили выделить две группы образцов — с террагенным (тип III) и аквагенным типами (тип II) органического вещества. Для первой группы характерны низкие значения водородного индекса HI и преобладание среди стеранов углеводородов состава С ₂₉, среди трицикланов низкомолекулярных гомологов С ₁₉, С ₂₀. В аквагенных битумоидах, выявленных в стратиграфических аналогах баженовской свиты, а также в малышевской и нижнехетской, шуратовской свитах, обнаружено равномерное распределение гомологов стеранов и преобладание среднемолекулярных трицикланов. Значения отношений Pr/Ph, гомогопанов С ₃₅/С ₃₄ и присутствие диагопанов свидетельствуют о захоронении ОВ в субокислительных прибрежно-морских обстановках. Установлено, что в яновстанской (J ₃-K ₁) и гольчихинской (J ₂-K ₁), в меньшей степени в малышевской (J ₂) и нижнехетской, шуратовской (K ₁) свитах достаточно широко распространены уровни, где органическое вещество пород является аквагенным (тип II), а концентрации органического углерода и уровень зрелости ОВ в этих породах позволяют рассматривать их в качестве нефтепроизводящих.

В ИНГГ СО РАН проводится региональное комплексное обобщение геолого-геофизических материалов по арктическим регионам Сибири и шельфам северных морей. Работа посвящена построению сейсмогеологической модели и оценке перспектив нефтегазоносности неопротерозойско-фанерозойских отложений в северных районах Республики Саха (Якутия), выделенных в составе Анабаро-Ленской зоны. В результате проведенных исследований выделены сейсмогеологические комплексы, построен набор структурных карт, выполнены структурный, палеотектонический и сейсмофациальный анализы. Сделан вывод о том, что в Анабаро-Ленской зоне интерес в отношении нефтегазоносности представляют отложения рифея, венда, кембрия и перми, а также рассмотрены типы возможных ловушек для залежей нефти и газа.

Формирование пассивной континентальной окраины моря Лаптевых (Лаптевская плита), которая до верхнего мела являлась частью Сибирской платформы, связано с проявлением позднемезозойскокайнозойского рифтогенеза Арктической геодепрессии. Режим пассивной континентальной окраины продолжается и в настоящее время. Максимальная толщина отложений этого возраста превышает, по-видимому, 6 км в северо-восточной части шельфа. Оценены прогнозные ресурсы УВ позднедокембрийско-кайнозойских отложений, слагающих чехол Лаптевской плиты. С позиций представлений о близости истории развития Лаптевской плиты и Вилюйской синеклизы использованы геохимические характеристики РОВ одновозрастных отложений Вилюйской синеклизы.