Полоса мелководья, непосредственно примыкающая к береговой линии морских акваторий и получившая название "транзитной зоны", долгое время была недоступна как для морских геофизических исследований, так и, естественно, для наземных. Вследствие этого увязка геологических структур акватории и соседней суши, разделенных полосой мелководья, в большинстве регионов осуществлялась почти исключительно по материалам дистанционных, главным образом аэромагнитных, съемок. По этой же причине транзитная зона, оставаясь практически "белым пятном" на картах изученности, выпадала из поля зрения геологов при проведении нефтегазопоисковых работ.

Вместе с тем известно, что многие нефтегазоносные районы, расположенные вблизи морских берегов, имеют на акватории свои продолжения. Поэтому зоны мелководья в отношении поисков нефти и газа представляют первоочередной интерес, поскольку определение степени их перспективности не требует далеких экстраполяции прогнозных оценок, как это часто бывает при изучении шельфовых осадочных бассейнов. В определенном смысле переходные зоны во всем мире можно расценивать и как благо, и как тяжелое бремя для нефтяной промышленности. Месторождения мелководных участков наиболее доступны для поисково-разведочного бурения и эксплуатации месторождений нефти и газа, не требуют протяженных морских трубопроводов и громоздких свайных оснований, что может сделать рентабельной разработку даже сравнительно мелких месторождений. В то же время они наименее всего изучены методами сейсморазведки. Таким образом, актуальность разработки методико-технологических основ изучения транзитных зон представляется очевидной.

В настоящее время нет таких общепринятых понятий как "транзитная", или "переходная", зона (Transition Zone) и "предельное мелководье". С географической точки зрения переходные зоны включают береговые топи, заливные части суши, отмели, дельты рек, открытые мелководные рифы, широкие приливные зоны, литоральные зоны и близкие к побережью мелководные участки, глубина воды в которых обычно менее 10-15 м. Объединяющим признаком этих разнообразных акваторий выступает их одинаковая непригодность для использования типовых плавсредств в качестве носителей сейсмической аппаратуры и применения типовой методики морской сейсморазведки.

Предельное мелководье отличается различного рода опасностями для плавания судов, которые нехарактерны для районов открытого моря. Эти опасности и препятствия имеют как естественную природу, так и обусловлены деятельностью человека. К естественным препятствиям относятся неровности подводного рельефа, песчаные и илистые бары, рифовые образования, мели и зоны осушки, узкие проходы, непостоянство фарватеров, резкие и непредсказуемые ветры и течения, сгонно-нагонные явления, прибрежные топи и др. Деятельность человека создает опасности в виде свалок, различных затопленных предметов (остатки плавсредств, обрывки канатов, кабелей и т.д.), искусственных сооружений (платформ, эстакад, трубопроводов и др.). Кроме того, зона мелководья часто используется для других видов деятельности человека (рыбная ловля, пассажирское и грузовое судоходство, отдых на воде), что создает дополнительные сложности для проведения геофизических работ.

С позиций сейсморазведки транзитная зона - это акватория, где применение буксируемой морской сейсмокосы невозможно из-за малых глубин; правильное согласование геофонов со средой значительно затруднено, использование взрывчатых веществ в качестве источника запрещено, применение пневмоисточника неэффективно, а обычный вибросейсмический источник не даст нужного эффекта из-за слабости грунта. Кроме того, это и зона, где повышаются требования к экологической безопасности работ, и возрастает сложность их организации. Если же рассматривать только технические средства и технологии их использования, то транзитная зона выступает как переходная зона, в которой морская технология проведения сейсморазведочных работ трансформируется в наземную. В зависимости от глубины моря и технологических особенностей полоса прибрежной акватории подразделяется на три зоны. В НИИморгеофизике по опыту западных фирм принята следующая градация:

Зона А - открытое море с глубиной 10 м и более, пригодное для плавания обычных сейсморазведочных судов.

Зона Б - полоса мелководья между изобатами 10 и 3 м, где сейсмические работы можно выполнять по морской технологии с помощью специального судна с осадкой 1,2-1,5 м, несущего весь сейсморазведочный комплекс и оснащенного модифицированной сейсмокосой с датчиками давления и модифицированными морскими пневмоисточниками.

Зона В - полоса предельного мелководья между изобатой 3 м и урезом воды, где используется переходная технология. На глубине более 1 м (подзона B₁) возможна частичная реализация технологии, применяемой в зоне Б, с тем отличием, что используются большое число мелких плавсредств, на которых размещены приемные устройства, и отдельные самоходные понтоны с источниками сигналов. На глубинах менее 1 м (подзона В₂) имеет место совмещение элементов "морской" и "наземной" технологий на основе амфибийных транспортных средств, специализированных приемных устройств и разнообразных источников сейсмических сигналов.

Зона Г - полоса суши, прилегающая к берегу, где сейсмические наблюдения проводятся согласованно с наблюдениями в зоне предельного мелководья. Ширина этой зоны обычно не превышает нескольких километров и зависит от решаемых геологических задач, главной из которых всегда является обеспечение взаимной увязки наземных и морских сейсмических профилей. В этой зоне используются технические средства преимущественно наземной сейсморазведки, а в переходной зоне, объединяющей зоны В и Г, - комбинированные технические средства и комбинированные наблюдения, например, возбуждение сейсмических сигналов осуществляется расположенными в море пневмоисточниками, а прием сигналов - размещенной на суше сейсмокосой.

Природные особенности транзитной зоны придают специфику и другим видам геофизических исследований. Так, увязка наземных и морских гравиметрических наблюдений требует применения технологии авиадесантной (вертолетной) съемки, поскольку в полосе торошения припайных льдов иные транспортные средства практически неприменимы. По плотности наблюдений такая вертолетная съемка уступает непрерывным набортным наблюдениям, кроме того, на каждом пункте наблюдения она сопровождается бурением льда для определения глубины дна, что связано с потерями времени. При сопоставлении результатов наземных и наледных наблюдений с морскими дают о себе знать существенные различия в методике измерений и введения поправок за рельеф. В первом случае в обработку поступают непосредственно измеренные приращения силы тяжести, а во втором -предварительно отфильтрованные данные, причем выбор оптимального фильтра производится с учетом конкретных условий наблюдения. Такого рода увязочные работы на арктических транзитных зонах обычно проводились в сжатые сроки во время весеннего межсезонья и всегда были сопряжены с массой организационных и методических проблем.

При проведении аэромагнитных съемок также приходится преодолевать существенные препятствия, связанные с различными условиями обтекания рельефа и координирования. В процессе как электроразведочных работ в транзитных зонах, проводившихся в 70-е гг. на Печорском мелководье, в частности в Коровинской губе, так и сейсмических возникала, прежде всего, транспортная проблема.

И, наконец, надо отметить, что определение планового положения пунктов геофизических наблюдений в транзитной зоне тоже имеет свою специфику. Она связана в основном с тем, что координаты наземных геодезических пунктов, закрепленных на местности, и координаты морских пунктов, определяемых с применением спутниковых систем навигации, вычисляются на базе различных референц-эллипсоидов. В первом случае - это эллипсоид Красовского, а во втором - WGS-84. Вследствие этого координаты, вычисленные различными методами, могут отличаться на многие десятки и даже сотни метров, причем эти расхождения не носят систематического характера. На стадии региональных исследований эти расхождения не привлекали внимания, однако при детальных работах по методике 3D, где требуется точность до первых метров, такие расхождения недопустимы.

Таким образом, понятие "транзитная зона" имеет скорее технологический смысл, чем географический. Вместе с тем транзитные зоны обладают и существенными геологическими особенностями, отличающими их от сопредельных областей суши и моря.

С геологической точки зрения переходные зоны характеризуются рядом особенностей, важных в отношении методики геофизических исследований. Прежде всего, это зона резкой смены режима всех экзогенных процессов и, следовательно, фациальных и геохимических обстановок. Здесь происходят активные абразионные процессы, размыв горных пород, слагающих берега, и переотложение больших масс осадочного материала, выносимого поверхностными водотоками. Поэтому в отличие от более мористых зон на дне акваторий вблизи берегов часто преобладают грубообломочные разности отложений, способствующие появлению в волновом сейсмическом поле эффекта "звонкого дна". Вследствие этих же обстоятельств вещественный состав и структура верхнего слоя осадочного разреза подвержены быстрой изменчивости в латеральном направлении из-за наличия конусов выноса, дельтовых образований, погребенных желобов, палеорусел рек и др., что требует более тщательного, чем обычно при морской сейсморазведке, учета скоростных неоднородностей разреза.

С береговой линией связана также резкая смена геотермических условий, что в районах развития многолетней мерзлоты создает предпосылки для ее неравномерной деградации и соответственно еще более существенной изменчивости скоростных параметров верхней части разреза. Например, в транзитной зоне арктического побережья Аляски известны случаи обнаружения островных реликтов погребенной мерзлоты, двухъярусного расположения мерзлотных горизонтов и т.п. При этом на литологические неоднородности разреза может накладываться нестабильность гидрогеологической и гидрологической обстановок, для которых характерны непостоянство солевого состава, наличие зон субаквальной разгрузки грунтовых вод, что усугубляет трудности интерпретации сейсмических материалов. Надо отметить также, что в большинстве случаев верхняя часть разреза в переходной зоне имеет большую мощность по сравнению с таковой прилегающих сухопутных и морских участков.

Помимо этих типичных черт транзитной зоны, свойственных главным образом верхней части разреза, в них могут проявляться и другие осложнения, выраженные в более глубоко залегающих комплексах пород. Так, вследствие общей тектонической детерминированности рельефа твердой земли берега моря часто, хотя и не всегда, совпадают с линиями крупных дизъюнктивных нарушений, которые вносят в сейсмическое поле специфические помехи, затрудняющие фазовую корреляцию отражений. В случае наличия глубинного разлома, например трассируемого рядом исследователей вдоль южных берегов Печорского моря, эти трудности корреляции будут уже выходить за рамки собственно методических проблем.

Суммируя сказанное, можно заключить, что основные геологические особенности транзитных зон состоят в повышенной изменчивости свойств геологического разреза, преимущественно, но не исключительно, его верхней части. Этим обусловлены многие особенности проведения сейсморазведочных работ в зоне мелководья и переходных зонах.

Интерес к транзитным зонам вызван главным образом тем, что в их пределах располагаются акваториальные продолжения многих выявленных на суше нефтегазовых провинций, областей и отдельных месторождений. Такие известные месторождения как Харасавейское на Ямале и Медынское в Печорской низменности разделяются береговой линией почти ровно посередине, причем значительные ресурсы нефти и газа связаны с морской частью этих площадей. Зоны Российского шельфа с малыми глубинами моря (0-20 м) в общей сложности составляют 570 тыс. км², а в полосе Арктического шельфа по оценкам специалистов ВНИГРИ содержится до 25 % общих оцененных ресурсов нефти и газа арктических морей ( рисунок ). Вместе с тем изученность транзитных зон и степень обоснованности этих ресурсов, как правило, существенно ниже, чем на сопредельной суше.

На западе Арктического шельфа располагаются две крупные нефтегазоносные провинции, транзитные зоны которых привлекают к себе первоочередное внимание. Одна из них представлена обширным мелководьем, прилегающим к Печорской низменности и о-ву Колгуев. Особенностью этой зоны являются развитие в ее пределах относительно мелких по площади локальных ловушек, часто осложненных дизъюнктивами, и широкий стратиграфический диапазон продуктивных отложений. Плотность прогнозных ресурсов на отдельных участках этой транзитной зоны вполне соизмерима с максимальными значениями плотности УВ таких хорошо изученных структур суши, как, например, Колвинский вал. Изучение таких объектов, содержащих, как правило, многопластовые месторождения, требует освещения геологического разреза на всю его мощность, достигающую 6-8 км.

Отдельным объектом нефтегазопоисковых работ на южном берегу Баренцева моря может стать мелководная зона Мезенской впадины, одна часть которой располагается в Чешской губе, а другая - в горле Белого моря. Перспективы этой транзитной зоны, связываемые с древними осадочными комплексами Русской плиты, значительно уступают по площади и степени изученности перспективам Печорской провинции, однако относительная доступность этого района и его близость к потенциальным потребителям в обозримом будущем могут послужить основанием для постановки здесь мелководных геофизических исследований.

Другая, более обширная и не менее перспективная, полоса мелководья находится в Карском море и представляет собой непосредственное продолжение нефтегазоносных структур Западно-Сибирской провинции. В ее пределах, кроме уже упомянутого Харасавейского месторождения, продолжается целый ряд других крупных скоплений УВ, выявленных на западном и восточном побережьях Ямала и Гыдана. Несмотря на относительно простые и хорошо изученные геологические условия этого региона, геофизические исследования в транзитных зонах этих акваторий неизбежно будут затруднены хотя бы по причине неразвитости промышленной инфраструктуры этих удаленных районов. Известные в этом регионе месторождения нефти и газа также являются многопластовыми и содержат продуктивные залежи в широком возрастном интервале, что определяет необходимость освещения всего разреза развитых здесь мезозойских образований.

Помимо этого, на Карском шельфе нефтегазоперспективные транзитные зоны известны вокруг островов в центральной и северной частях моря, однако они, безусловно, в обозримом будущем не будут рассматриваться как объекты поисков.

В пределах восточно-арктических морей также известны перспективные мелководные акватории, но их нефтегеологическая и геофизическая изученность существенно ниже. Из них наиболее высоко оцениваются две области мелководья - Усть-Хатангская и Усть-Ленская. Перспективы первой связываются в основном с пермскими нефтеносными отложениями, продуктивность которых давно установлена на Тигя-не, и перекрывающими их мезозойскими породами, содержащими скопления газа в западной части Енисей-Хатангского прогиба. Вторая область - Усть-Ленская - также давно привлекает к себе внимание, но в отличие от первой благоприятная оценка ее перспективности базируется лишь на общегеологических предпосылках. Исключительно выгодная тектоническая позиция этого района, располагающегося на продолжении срединно-океанического рифта, подобно тому, как это имеет место в Калифорнии, ставит его в ряд наиболее привлекательных для развертывания нефтегазопоисковых работ. Вместе с тем нужно иметь в виду и необычайно сложные природные условия моря Лаптевых, которые, без сомнения, сделают эти работы весьма трудными в организационном отношении.

Все побережье Яно-Индигирской низменности вместе с широкой полосой мелководья также, исходя из общегеологических критериев, представляется перспективным на нефть и газ, но низкая геолого-геофизическая изученность этого региона, сложные природные условия и полное отсутствие признаков промышленной активности делают его потенциальным объектом нефтегеологических исследований далекого будущего. Это же относится и к транзитным зонам, располагающимся на шельфовом продолжении Раучуанского и Мечигменского возможно нефтегазоносных осадочных бассейнов.

Таким образом, транзитные зоны арктических морей представляют собой весьма обширный фронт нефтегазопоисковых работ. Среди них выделяются как первоочередные, наиболее перспективные области, так и менее изученные и доступные, исследование которых может растянуться на многие десятилетия.

В результате проведения геофизических работ в транзитных зонах арктических морей накоплен довольно значительный опыт, позволяющий сделать некоторые выводы относительно их дальнейшей постановки и совершенствования методики и технологии. В различных районах арктических морей в опытно-методическом и производственном порядке осуществлялись сейсмические, электроразведочные и гравиметрические работы. Значительный опыт имеется также и за рубежом, в первую очередь в проведении сейсмических исследований.

Первый отечественный опыт мелководных сейсмических работ в условиях арктических акваторий был получен при изучении Дресвянской площади в Печорской губе, шельфового продолжения Харасавейского месторождения и Крузенштерновской площади на западном берегу Ямала. На первых двух объектах методика работ заключалась в адаптации к новым условиям существующей стандартной морской технологии, а на третьем, где работы выполнялись зимой, предпринималась попытка разработки новой методики.

Обобщение этого опыта и анализ результатов зарубежных исследований позволяют очертить наиболее существенные методические проблемы, связанные с проведением сейсмических работ в транзитных зонах. Прежде всего для повышения достоверности сейсморазведочных данных требуется более детальное изучение неоднородностей верхней части разреза и определение статических поправок. На суше информацию о верхней части разреза обычно дают сейсмокаротажные исследования в неглубоких скважинах и специальные работы методом преломленных волн. Используется также изучение параметров волн в начальной части обычных сейсмограмм. На мелководье ввиду отсутствия скважин основным методом изучения верхней части разреза является сейсморазведка отраженными и преломленными волнами, часто с привлечением дополнительных методик и технических средств. Так, для надежного разделения мерзлых и немерзлых пород целесообразно совместное изучение скоростей продольных и поперечных волн, хотя технология получения информации о скоростях распространения поперечных волн в верхней части разреза пока еще не доведена до промышленного применения.

Отличительной особенностью сейсморазведочных работ в переходных зонах является также многовариантность используемых технических средств: различные источники сейсмических сигналов - пневмоисточники и динамит, различные сейсмические приемные устройства - группы геофонов (датчики скорости) и группы гидрофонов. Для взаимной увязки сейсмических данных, полученных разными техническими средствами, необходимо предусматривать перекрытие наблюдений и увязку данных, полученных при различных технических средствах. Для приведения данных одной группы к виду данных другой группы используются фильтры взаимного приведения (Cross-Equalization), которые определяются по результатам обработки материалов контрольного профиля, пересекающего переходную зону в районе работ. На контрольном профиле получают набор всех данных с необходимым перекрытием участков.

Таким образом, в самой общей форме практический вывод из рассмотрения особенностей транзитных зон состоит в том, что по сравнению с обычными морскими работами их изучение потребует более плотной сети наблюдений для определения природы неоднородностей, некоторого расширения области рабочих частот за счет высокочастотной части спектра для уверенного разрешения верхней части разреза и соответственно либо повышения мощности источника, либо увеличения кратности наблюдений для достижения нужной глубинности освещения всего разреза осадочных образований. Все эти обстоятельства, сложенные вместе, способны превратить главную задачу работ в транзитной зоне - увязку наземных и морских сейсмических профилей - в нетривиальную процедуру, требующую нестандартного подхода и дополнительных исследований.

Проведение в транзитных зонах других видов геофизических исследований также потребует существенного совершенствования методики и технологии наблюдений.

Современное состояние этих методов, еще не получивших широкого распространения применительно к изучению транзитных зон, позволяет наметить лишь самые общие направления их дальнейшего развития. Во-первых, нужна теоретическая проработка вопросов, связанных с их адаптацией к специфическим природным условиям чистого мелководья. Это относится как к непосредственно геофизическим наблюдениям, так и к методике их геодезического обеспечения. Во-вторых, потребуется значительный объем опытных натурных экспериментов, необходимых для выбора оптимальных технологических приемов производства физических наблюдений и их комплексирования. И наконец, на очередь станут проблемы обработки полученной информации, их увязки с морскими и наземными данными и комплексной интерпретации.

Итак, в проблеме геофизического изучения транзитных зон можно выделить следующие основные аспекты. Прежде всего это задачи теоретического и методологического плана, требующие анализа особенностей физической среды транзитной зоны и возможностей выявления ее неоднородностей различными геофизическими методами. Далее, это вопросы технологии проведения натурных экспериментов и их гидрографо-геодезического обеспечения. Не менее важны и вопросы транспорта, создания береговых баз и организации быта персонала. И наконец, следует отметить экономический аспект изучения транзитных зон.

С одной стороны, освоение ресурсов УВ в непосредственной близости от берега, как показывает, например, опыт освоения месторождения Прадхо-Бей на северном берегу Аляски, обходится несравненно дешевле, чем аналогичного объекта в открытой, а тем более глубоководной части шельфа. Это обусловлено тем, что проблемы сооружения оснований для бурового оборудования и транспортировки добытой нефти (или газа) решаются в этом случае значительно проще.

С другой стороны, подготовка этих ресурсов к добыче в транзитной зоне потребует существенно больших затрат, чем на суше и тем более на шельфе. Стоимость полевых работ и обработки данных повышает проведение специальных наблюдений для изучения и учета неоднородностей верхней части разреза. В отличие от морских работ в переходной зоне для каждого конкретного участка требуется составление индивидуального проекта с рассмотрением альтернативных вариантов, анализом многих факторов и привлечением большего объема информации. В результате стоимость проектирования работ в транзитной зоне и их организации будет существенно выше по сравнению с таковой работ на глубокой воде. Дополнительные затраты связаны и с организацией баз (береговых и морских) для снабжения работ, отдыха персонала и др.

Суммируя сказанное, можно с уверенностью полагать, что, несмотря на все существующие проблемы, изучение и последующее освоение транзитных зон в ближайшем будущем получат значительный импульс. В отличие от открытого моря, составляющего федеральную собственность, транзитные зоны в большинстве своем входят в состав территориальных вод субъектов Федерации, что создает дополнительные предпосылки для их активного освоения.

Geological construction and natural conditions of transit zones are distinguished from adjoining areas of land and moore by particularities, which greatly complicate an undertaking the geological surveys. Made conclusion that in spite of methodical and technological difficulties, study and mastering of transit zones will become one of the leading directions of oil and gas investigations on shelves in the near future.

ТРАНЗИТНЫЕ ЗОНЫ РОССИЙСКОГО ШЕЛЬФА