ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ КОЛЬСКО-КАНИНСКОЙ МОНОКЛИНАЛИ ПО НОВЫМ ГЕОФИЗИЧЕСКИМ ДАННЫМ
Т.Б. Сенин (Севернефтегаз)
Кольско-Канинская моноклиналь расположена в южной части Баренцева моря, на северном шельфовом склоне Кольского полуострова. В регионально-структурной позиции занимает положение юго-западного борта Южно-Баренцевской впадины. Глубина моря в районе варьируется от 160 до 400 м.
Для изучения верхней части разреза осадочного чехла на шельфе Баренцева моря с 1973 г. проводятся геоакустические, а в 1980 г. и сейсмоакустические исследования, которые позволили осветить разрез до глубины 150-200 м и получить данные по эффективным скоростям верхней части разреза.
В 1971-1972 гг. в ПГЭ НИИГА проведена мелкомасштабная (1:500 000) аэромагнитная съемка (Шимараев В.И. и др., 1971; 1973), во ВНИИморгео (Ермолаева Ю.И. и др., 1973) и НПО “Севморгео” (Геращенко Н.Н. и др., 1976) выполнены маршрутные гидромагнитные исследования. Результаты этих работ позволили оценить мощность осадочного чехла, определить основные черты строения кристаллического фундамента, составить тектоническую карту южной части Баренцева моря.
В 1978-1979 гг. НПО “Севморгео” [3] в южной части Баренцева моря выполнена гравиметрическая съемка совместно с магнитной съемкой масштаба 1:1 000 000. По полученным данным построены карты районирования гравитационного и аномального магнитного полей, выполнено структурно-тектоническое районирование шельфа Баренцева моря, дано описание Тиманской гряды и Южно-Баренцевской впадины. Результаты геофизических исследований были обобщены в ряде тематических работ ПГЭ НИИГА и НПО “Севморгео” (Лившиц Ю.Я. и др., 1978).
С 1979 г. с образованием ММГНЭ ВМНПО “Союзморгео” началось планомерное изучение акватории Баренцева моря сейсмическими методами МОВ ОГТ. В результате этих работ получено представление о строении фундамента и осадочного чехла Кольско-Канинской моноклинали, выявлены системы разрывных нарушений. В каменноугольно-пермском карбонатном комплексе впервые намечены многочисленные органогенные постройки (Новоселов В.К. и др., 1998; 2000; 2001).
В 1980 г. ПГЭ ПГО “Севморгео” в пределах Кольской моноклинали отработан профиль КМПВ (Хрисанфов В.И. и др., 1982), а в 1982 г. силами ММГНЭ ВМНПО “Союзморгео” выполнен субмеридиональный профиль КМПВ от побережья Кольского полуострова вкрест простирания Кольской моноклинали через Южно-Баренцевскую и Северо-Баренцевскую впадины до архипелага Земля Франца-Иосифа (Гейко Т.С. и др., 1984). В результате этих работ была прослежена поверхность фундамента, установлено положение глубинных разломов, выделены преломляющие границы некоторых толщ платформенного чехла.
В 2003 г. в “Севморнефтегеофизика” дана сравнительная оценка предполагаемых рифогенных образований Кольско-Канинской моноклинали, рифов платформы Финмарк и Тимано-Печорской провинции, а также намечено восточное продолжение предполагаемых органогенных построек каменноугольного, каменноугольно-нижне- пермского и нижне-верхнепермского возраста (Васильева Е.А. и др., 2003).
В 2005-2007 гг. ОАО “Севернефтегаз” на Кольско-Канинской моноклинали были проведены детальные сейсморазведочные работы для уточнения геологического строения осадочного чехла.
По этим данным в осадочном чехле Кольско-Канинская моноклиналь представляет собой пограничную структуру, переходную от приподнятого Балтийского щита к структурам Баренцево-Северо-Карского мегапрогиба.
На западе Кольско-Канинская моноклиналь продолжается в норвежский сектор Баренцева моря, где сопрягается с платформой Финмарк (рис. 1); на северо-западе она граничит с прогибами Западно-Баренцевской впадины, а на северо-востоке через ряд тектонических ступеней переходит в Южно-Баренцевскую впадину. Через Западно-Кольскую седловину моноклиналь сочленяется с Центрально-Баренцевским поднятием.
По отложениям платформенного чехла Кольско-Канинская моноклиналь представляет собой структуру простого строения. В ее пределах осадочные комплексы плавно, под углом 2-4°, погружаются по кровле пермских карбонатов на северо-восток в сторону Южно-Баренцевской впадины. Мощность и стратиграфическая полнота разреза нарастают в том же направлении.
По материалам предыдущих исследований осадочный чехол Кольско-Канинской моноклинали можно разделить на три структурных этажа: нижне-среднепалеозойский, верхнепалеозойский и мезозойский.
Нижне-среднепалеозойский структурный этаж. На платформе Финмарк, по данным бурения, наиболее древними отложениями являются девонские осадки [4]. На Кольско-Канинской моноклинали (в пределах района работ) разрез осадочного чехла, предположительно, также начинается в основном девонскими слоями. Однако, судя по сейсмическим данным, здесь не исключено ограниченное распространение отложений нижнего палеозоя и более древних (верхнепротерозойских?) осадочных комплексов. Последние, по аналогии с разрезами п-ва Рыбачий, могут иметь терригенный или терригенно-карбонатный состав с примесью вулканического или ледникового материала.
Верхнепалеозойский структурный этаж охватывает отложения каменноугольно-пермского возраста, которые облекают разновозрастные подстилающие образования.
Мезозойский структурный этаж включает в себя отложения триаса - нижнего мела.
По результатам сейсмических исследований, проведенных ОАО “Севернефтегаз” в 2005-2007 гг., можно выделить следующие семь сейсмических комплексов, разделенных поверхностями несогласий: верхнепротерозойский, ордовик-силурийский, среднепалеозой-нижнекаменноугольный, среднекаменноугольно-нижнепермский, нижне-верхнепермский, триас-меловой, неоген-четвертичный. На временных сейсмических разрезах в интервале времен от 0 до 5 с прослежены отражающие горизонты, характеризующие осадочную толщу от верхнепротерозойских(?) до неоген-четвертичных отложений включительно. Приведем характеристику сейсмокомплексов, составленную по результатам работ ОАО “Севернефтегаз”. На рис. 2 показан фрагмент профиля, проходящий вдоль Кольской моноклинали.
Верхнепротерозойский (?) сейсмический комплекс. На временных разрезах комплексу соответствуют интервалы различных по качеству отражений. Кровлей комплекса является ОГ VI (PZ?) - подошва осадочного чехла. Комплекс имеет ограниченное распространение по площади и развит только в так называемых карманах фундамента. ОГ VI (PZ?) на временных разрезах уверенно прослеживается в виденизкочастотного высокоамплитудного отражения в основном на востоке Кольской моноклинали, на западе района корреляция неуверенная из-за большого количества дифракций и интерференции. ОГ VI (PZ?) осложнен большим числом разноамплитудных дизъюнктивных нарушений и выделен на временах 0,3-3,5 с. Ниже ОГ VI (PZ?) комплекс характеризуется “прозрачной” сейсмической записью, на отдельных участках осложненной протяженными низкочастотными отражениями различной амплитуды и направления.
Ордовик-силурийский сейсмический комплекс. Этот комплекс трансгрессивно, часто с угловым несогласием, залегает на эрозионной поверхности верхнепротерозойского комплекса. Предыдущими работами в этом комплексе были выделены ОГ V (О?) и IV (S?). Для них характерны низкочастотные колебания с видимыми периодами 70-100 мс. В кровле комплекса условно прослежен ОГ IV (S?), представленный субпараллельными расходящимися отражениями различной интенсивности.
Среднепалеозой-нижнекамен- ноугольный сейсмический комплекс. Подошвой комплекса может служить ОГ IV (S?), а кровлей - ОГ IIV (C1V), который является поверхностью несогласия. Внутри толщи по материалам работ прошлых лет прослежен горизонт III3 (D3), качество выделения которого по площади меняется. Комплекс характеризуется непротяженными расходящимися отражениями различной интенсивности. В отложениях предположительно девона выделены “раздувы” временной мощности и области возможного эрозионного среза части нижнепалеозойских отложений. Раздувы интерпретировались как органогенные постройки, временная мощность которых составила 30-60 мс.
Среднекаменноугольно-нижнепермский сейсмический комплекс характеризуется ОГ IIV (C1V) - подошва комплекса и Iа (Р1) - его кровля. Рисунок сейсмической записи внутри комплекса сложный: от субпараллельных на юге площади до расходящихся на северных ее окончаниях профилей. ОГ IIV (С1V) выделяется на временах 0,3-2,3 с в виде высокоамплитудного отражения с хорошим качеством прослеживания на востоке и центре района и с ухудшением качества прослеживания на западе. Дополнительная обработка позволила фрагментарно проследить отражающий горизонт между ОГ IIV и Iа. В этом интервале выделяются многочисленные предположительно органогенные постройки, которые на временных разрезах отображаются раздувами временной мощности и наличием структур облекания на различных уровнях. Временная мощность предполагаемых органогенных построек составляет 20-70 мс. Органогенные постройки имеют в плане вытянутую форму и вместе составляют протяженную зону северо-западного простирания. Горизонт Iа прослежен на временах 0,3-2,1 с в виде высокочастотного и высокоамплитудного отражения.
Триас-меловой сейсмический комплекс. В комплексе прослежены ОГ АЗ(Т3), Б(Т3), B(J3), Г(К1). В нижней части комплекса выделены косослоистые отражения с разной динамической выразительностью. Коррелируемый горизонт представляет собой низкочастотное отражение со смещением осей синфазности, местами холмовидное, высокоамплитудное.
Вверх по разрезу увеличивается число холмовидных отражений со смещением осей синфазности, переходящими в хаотичную слабоинтенсивную запись. Волновая картина в этом интервале насыщена разного рода аномалиями сейсмической записи, связываемыми с барами, врезами, ловушками выклинивания.
Неоген-четвертичный сейсмический комплекс характеризуется сложным строением. На временных разрезах отмечаются многочисленные “врезы” в верхней придонной части разреза, возможно, заполненные осадками с разной плотностью. Также наблюдается постепенное срезание комплексов отложений, выходящих под дно моря.
Совместный анализ результатов интерпретации новых сейсмических данных с материалами ранее выполненных литолого-палеогеографических реконструкций (Крылов Р.А., Попова Л.А., 1993; [1-3, 5] и др.) позволяет наметить до шести этапов с различными условиями седиментации на Кольско-Канинской моноклинали.
Позднепротерозойскому этапу соответствует развитие на месте Кольско-Канинской моноклинали перикратонного прогиба, где в условиях сопряжения узкого шельфа и континентального склона накапливалась мощная (до 5 км или более в районе п-овов Рыбачий и Средний) толща терригенных осадков, сменившаяся вверх по разрезу относительно мелководными терригенно-карбонатными, вулканогенно-осадочными и ледниковыми образованиями. Полоса накопления подобных толщ, по данным [1], протягивалась от современного Кольского шельфа до п-ва Канин.
Венд-кембрийский этап ознаменовался закрытием прогиба, прекращением осадконакопления и возникновением на его месте грядовой возвышенности или сравнительно невысокого орогена, который протягивался через рассматриваемый район от п-ова Варангер до п-ова Канин.
В начале следующего, ордоВик-среднедеВонского, этапа на Кольско-Канинской моноклинали существует высокая холмистая равнина, которая со временем постепенно снижается и к концу ордовика выходит на уровень моря, превращаясь в низкую приморскую, периодически затопляемую равнину. Эта палеогеографическая ситуация сохраняется вплоть до конца среднего девона. В связи с ней, осадконакопление на этом этапе здесь носило эпизодический характер, а накопившиеся маломощные осадки, вследствие частых локальных трансгрессий и регрессий, сохраняются только в пределах отдельных опущенных (погруженных) блоков. При этом накапливаются преимущественно терригенные осадки.
В начале следующего, позднедевон-позднепалеозойского, этапа в зоне моноклинали еще сохраняются условия чередующихся континентальных и мелководно-шельфовых обстановок седиментации. Однако севернее, в непосредственной близости от рассматриваемой зоны, т.е. примерно в районе современной Западно-Кольской седловины и Мурманской ступени Южно-Баренцевской впадины, в течение франского и фаменского веков, судя по имеющимся региональным данным (Крылов Р.А., Попова Л.А., 1993;[3]), могли существовать условия внешнего шельфа и континентального склона, при которых накопление карбонатных и глинисто-карбонатных, обогащённых ОВ осадков чередовалось с накоплением вулканогенно-осадочных слоев.
В раннекаменноугольное время в континентальных и субконтинентальных условиях здесь еще отлагались маломощные терригенные толщи. Однако к концу среднекаменноугольного времени в рассматриваемом районе установился режим шельфовой карбонатной платформы, и на протяжении позднего карбона - перми в прибрежно-морских и мелководно-морских условиях формировались мощные карбонатные толщи, а на приподнятых участках - органогенные постройки. Эти условия сохранялись, предположительно, до второй половины пермского периода.
В начале позднепермско-мезозойского этапа, на рубеже перми и триаса, отмечается смена режима осадконакопления с биогенного на кластический. В раннем триасе в северо-восточном направлении происходит регрессия моря и бассейн седиментации заполняется клиноформно-построенными песчано-глинистыми и глинистыми толщами, которые местами обогащались ОВ континентального и морского происхождения. Перекрывающие их мощные терригенные разрезы триаса, юры и нижнего мела накапливались в условиях некомпенсированного прогибания в расположенных севернее и северо-восточнее бассейнах южной части Баренцева моря, в том числе в Южно-Баренцевской впадине [2]. В направлении Кольско-Канинской моноклинали мощности этих отложений сокращаются вплоть до полного исчезновения отчасти за счет последующего срезания, отчасти - выклинивания отложений.
На начало кайнозойского этапа (палеоген) приходятся регрессия моря и подъем практически всей территории Баренцева моря. В результате длительной экспозиции на Кольско-Канинской моноклинали частично были размыты отложения палеозоя, мезозоя и кайнозоя, на акватории Баренцева моря верхнемеловые породы полностью отсутствуют почти везде, за исключением центральной части глубоких впадин (в частности, Южно-Баренцевской). Новая эпоха затопления изучаемого района, чередующаяся с периодами осушений, наступила в конце плиоцена - начале антропогена. Чередование морских и континентальных условий в это время сочеталось с чередованием оледенений и межледниковий, которые, скорее всего, оказывали влияние на положение уровня моря.
Рассмотренные черты геологического строения Кольско-Канинской моноклинали и седиментационной истории в ее пределах свидетельствуют о существовании условий для формирования здесь скоплений УВ, т.е. о наличии нефтегазоматеринских толщ в отложениях верхнего девона - нижнего карбона, перми и триаса в зоне сопряжения Кольско-Канинской моноклинали и Южно-Баренцевской впадины, потенциальных резервуаров в виде палеозойских биогерм (рифов) различного происхождения в верхнедевон-нижнепермском разрезе и песчаных пачек долинно-дельтового, барового и иного происхождений в отложениях перми и триаса и наличии перекрывающих толщ триаса - юры, содержащих непроницаемые глинистые пласты, выступающие в качестве покрышек.
Литература
1. Атлас литолого-палеогеографических карт СССР. - М.: Мингео СССР, АН СССР. - Т. I, II. - 1967.
2. Атлас палеогеографических карт: шельфы Евразии в мезозое и кайнозое. - ГИН АН СССР, Робертсон групп, 1992.
3. Верба М.Л. Тектоника и нефтегазоносность шельфа Баренцева моря. - СПб, 1993.
4. Gabrielsen R.H. Structural elements of the Norwegian continental shelf. Part I: The Barents Sea Region / R.H. Gabrielsen, R.B. Faerseth, N.L. Jensen e.a. // NPD-Bulletin. - 1980. - № 6.
5. Ziegler P.A. Evolution of the Arctic North Atlantic and the Western Tet- hys. AAPG memoir. - 1987. - 43. - Tulsa. Okla., USA. Shell Int. Mij. B.V.
© Т.Б.Сенин, 2008
The article gives a detailed characteristics of seismic complexes separated by unconformity surfaces outlined by the advanced seismic investigations carried out by “Severneftegas” in 2005-2007. Combined analysis of new seismic data interpretation with materials of previously done lithologo-paleographic reconstructions allowed to outline six stages with different sedimentation conditions on Kola-Kanin monocline. This monocline occupies an intermediate position between Baltic shield and South-Barents basin, Fin- mark platform and Timano-Pechora plate. Poor geophysical investigation and the absence of parametric drilling in discussed region allow to consider these studies as actual. The author made a conclusion about existing conditions for hydrocarbon accumulations in the Kola-Kanin monocline and the presence of potential reservoirs as Upper Devonian-Lower Permian bio- herms (reefs) of different origin and sandy members of deltaic, bar and other origin in Permian and Triassic deposits. The latter is an especially important factor for oil and gas potential of the Barents Sea offshore.
Рис. 1. СТРУКТУРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ШЕЛЬФА БАРЕНЦЕВА МОРЯ (по О.И. Супруненко)
Главные разломы со смешением на уровне: 1 - поздней юры - раннего мела, 2 - перми; 3- взбросы; 4 - линеаменты; границы: 5-континент-океан, 6-выхода на поверхность кристаллического фундамента, 7- структурных элементов: а - поднятия, б- впадины, в - платформенные области
Рис. 2. ФРАГМЕНТ СЕЙСМИЧЕСКОГО РАЗРЕЗА
Положение профиля см. на рис. 1