Строение и история развития литосферы

Коллектив авторов

Западная часть геотраверса 1-1а проходит в субширотном направлении в центральной части Баренцева моря от Медвежинско-Надеждинской ступени до Штокмановско-Лунинского порога (рис. 5). Основными теплофизическими границами на этом профиле, так же как и на всех остальных, являются границы протерозойского фундамента и фанерозойского чехла, а также верхнепалеозойского карбонатного комплекса и мезозой-кайнозойских терригенных пород. Структурно-теплофизические неоднородности выражены на геотермическом разрезе искривлением изотерм и увеличением геотермического градиента в относительно низкотеплопроводных толщах. Например, градиент температуры в породах складчатого фундамента составляет на интервале глубин 5–10 км 12–14 мК/м, а в породах верхнепалеозойского чехла – 20–21 мК/м. При инвариантности

теплового потока на нижней границе разреза контраст значений градиента компенсируется обратным соотношением теплопроводности. Так что величина теплового потока на этом профиле практически постоянна и составляет 68 мВт/м².

Температурный интервал катагенеза (140–180°С) залегает на глубине 5,0–6,5 км – в восточной части профиля и на 6–8 км – в западной его части. Таким образом, геотермические данные подтверждают независимо высказанное предположение о более высоком углеводородном потенциале Южно-Баренцевской впадины по сравнению с Центральным поднятием (Грамберг, Супруненко, 2001).

Геотраверс 2–2 проходит севернее, параллельно профилю 1-1а от о-ва Короля Карла в Свальбардском архипелаге до Северного о-ва Новой Земли, пересекая Малыгинскую и Лунинскую седловины, Адмиралтейское поднятие и Прогиб Седова (рис. 6).

Рис. 6. Геолого-геотермический разрез по профилю 2–2 (условные обозначения см. рис. 5).

Наибольшие проявления рефракции глубинного потока тепла здесь выражены на западном борту Лунинской седловины и при сочленении Прогиба Седова с Новой Землей. Причины этого связаны не только со структурно-теплофизическими неоднородностями, но и с понижением теплового потока в районе Новой Земли. На Новой Земле тепловой поток резко снижается (до 40 мВт/м²), что так же, как и на Урале, можно объяснить экранированием глубинного теплового потока аллохтонной литосферной пластиной, надвинутой со стороны Уральского палеоокеана при его закрытии в позднем палеозое (Хуторской, 1996). «Охлаждение» земной коры в восточной части профиля обусловило погружение катагенетического температурного интервала от 5–7 км в Малыгинской и на западе Лунинской котловин до 8–10 км – в Прогибе Седова.

Профиль 3–3 пролегает через наиболее продуктивную в отношении открытых месторождений углеводородов часть Баренцевоморского бассейна – через Печорское море. Главными структурными элементами этого геотраверса являются Южно-Баренцевская синеклиза и Печоро-Баренцевская зона погребенных поднятий (рис. 7). Далее на юго-восток профиль переходит в Приновоземельскую зону, где резко сокращается мощность осадочного чехла.

Рис. 7. Геолого-геотермический разрез по профилю 3–3 (условные обозначения см. рис. 5).

Наибольшие значения геотермических градиентов наблюдаются в Южно-Баренцевской синеклизе (до 20–22 мК/м в интервале глубин 5–10 км) из-за большой мощности низкотеплопроводных осадков терригенного мезозой-кайнозойского комплекса. В связи с этим, здесь происходит быстрое нарастание температур в осадочном чехле. Так, верхняя граница катагенетического интервала – 140°С встречается уже на 4,5 км. Таким образом, судя по геотермическим данным, Южно-Баренцевская синеклиза – это наиболее перспективная структура для локализации углеводородных месторождений.

Профиль 4–4 имеет меридиональное простирание и тянется от Кольского п-ова до западной оконечности архипелага Земли Франца-Иосифа (рис. 8). Фундамент на этом профиле имеет сложное строение, сочетающее выступы и прогибы, что обусловлено его простиранием вкрест основным субширотным структурам Баренцевской плиты. Как видно из рис. 8, амплитуда колебаний мощности чехла достигает 10–11 км,

поэтому значения геотермических градиентов в прогибах и на выступах заметно различаются. Геотермический градиент в зонах прогибов в интервале глубин 5–10 км составляет ~16 мК/м, а в зонах выступов – 12 мК/м; в интервале глубин 0–5 км, соответственно, 24 и 19 мК/м.

Рис. 8. Геолого-геотермический разрез по профилю 4–4 (условные обозначения см. рис. 5).

В скважинах, лежащих на линии профиля 4–4, а также на зондовых станциях измерены относительно высокие значения теплового потока. Например, на северном борту Кильдинского прогиба в двух скважинах зафиксированы значения 109 и 114 мВт/м², а фоновый тепловой поток для центральной части Свальбардской плиты можно оценить как 76–79 мВт/м². Причины повышения теплового потока обсуждались выше. Однако, в настоящее время трудно отдать предпочтение какой-либо одной модели: это может быть и увеличение активности астеносферы при приближении к Северо-Атлантическому центру спрединга, и проявления вторичного рифтогенеза, фазы которого фиксируются, начиная с позднего палеозоя.

Здесь кажется уместным перейти к описанию теплового поля геотраверса 7–7, т. к. он, как и предыдущий, меридиональный и трансбаренцевский. Он начинается у Кольского п-ова и протягивается до широты Земли Франца-Иосифа.

Характерной особенностью геотемпературного поля вдоль этого геотраверса является резкая пертурбация изотерм при переходе от Кольско-Канинской моноклинали к Южно-Баренцевской синеклизе (рис. 9). Это обусловлено двумя причинами: во-первых, средняя теплопроводность пород синеклизы меньше, чем в районе моноклинали, где фундамент залегает на 5–6 км выше, во-вторых, под Южно-Баренцевской синеклизой зафиксирован относительно низкий тепловой поток. Если на профиле 4–4 мы оценили фоновый тепловой поток как 76–79 мВт/м², то здесь его значение составляет 64–66 мВт/м². При переходе севернее по профилю к структуре Штокманско-Лунинского порога тепловой поток возрастает до 72–77 мВт/м².

Рис. 9. Геолого-геотермический разрез по профилю 7–7 (условные обозначения см. рис. 5).

Такое сочетание теплофизических характеристик создает специфическую картину распределения изотерм катагенеза органического вещества. При переходе от Кольско-Канинской моноклинали к Южно-Баренцевской синеклизе глубина нахождения изотерм катагенеза резко уменьшается с 8–12 км до 4–5 км, а затем, севернее, плавно увеличивается до 6,5–7,5 км в районе ЗФИ.

К структуре Штокманско-Лунинского порога приурочены крупнейшие в регионе газоконденсатные месторождения, что хорошо коррелируется с минимальной глубиной нахождения катагенетического температурного интервала.

Профили 5–5 и 6–6, расположенные в районе архипелага ЗФИ, до выполнения исследований в 25-м рейсе НИС «Ак. Ник. Страхов» были слабо обеспечены геотермическими измерениями. Имелось лишь три определения теплового потока в скважинах «Северная», «Нагурская» и «Хейса», по которым сделана оценка глубинного теплового потока Л.А. Цыбулей и В.Г. Левашкевичем (1992), составившим 76–80 мВт/м². Можно согласиться с этой оценкой, т. к. полученные в 2007 году новые измерения на полигоне вблизи ЗФИ показали весьма контрастные значения: наряду с высокими величинами теплового потока (88 и 97 мВт/м²), измерены и низкие значения (30–35 мВт/м²), так что в среднем мы получим указанные выше оценки. Здесь мы не будем обсуждать причины столь контрастных значений теплового потока. Это сделано в другой статье авторов в этой же книге.