новые данные о региональной геологии Черного моря
advertisement
ГЕОЛОГИЯ И ГЕОФИЗИКА Геология без границ: Николай Амелин Михаил Леончик Евгений Петров Борис Сенин новые данные о региональной геологии Черного моря В статье рассмотрены краткие результаты региональных сейсмических исследований в Черном море, полученные в 2011–2012 годах в рамках международного научного про‑ екта, проведенного Ассоциацией «Геология без границ». Черноморский проект стал первым проектом ассоциации, показавшим достаточно высокую геологическую эффек‑ тивность подобных региональных исследований, выполняемых на основе принципа «Геология без границ» и определивших принципиальные возможности и пути реализации подобных международных проектов и в других морских регионах. Полученные при реали‑ зации проекта данные открывают новые возможности в развитии и совершенствовании созданной в 1980‑е годы геологической модели Черного моря, которое сегодня являет‑ ся регионом, где сходятся геолого-экономические интересы государств Юго-Восточной Европы и Ближнего Востока. Ключевые слова: «Геология без границ», Черное море, акватория, региональная геология, международный проект. Некоммерческая научная ассоциация «Геология без границ» создана в России в 2010 году для инициирования и реализации международных морских научных проектов по изучению геологии крупных осадочных бассейнов мира. Среди постоянных ее членов — компании «Региональные геофизические исследования» и «Союзморгео». Для выполнения исследований, интерпретации и геологического истолкования их результатов ассоциация привлекает крупные научные центры, институты, производственные предприятия и отдельных специалистов различных государств, прежде всего расположенных на побережьях изучаемых акваторий. Черноморский проект стал первым экспериментальным проектом, который показал возможность объединения геологов разных стран по изучению морей. В работе приняли участие ведущие геологические институты России, Украины, Румынии, Болгарии, Турции и некоторых других стран. В 2011 году были выполнены региональные сейсмические исследования в исключительных экономических зонах, принадлежащих причерноморским государствам. За этот период было отработано 27 региональных сейсмических профилей общей протяженностью около 9 тыс. км (рис. 1), линии которых располагались за пределами территориальных вод причерноморских государств и пересекали практически все выявленные ранее [1, 2, 5] региональные структурные элементы Черноморской впадины. При этом боль- 44 Николай Амелин — исполнительный директор Ассоциации «Геология без границ». Михаил Леончик — к. г.-м. н., первый заместитель генерального директора ОАО «Союзморгео», г. Геленджик Краснодарского края. Евгений Петров — к. г.-м. н., главный геофизик «Геология без границ». Борис Сенин — д. г.-м. н., генеральный директор «Союзморгео». GEOLOGY WITHOUT LIMITS: NEW DATA ON REGIONAL SETTING OF THE BLACK SEA The article briefly discuses results of regional seismic studies performed in the Black Sea in 2011-12 under the international scientific project of the “Geology without Limits” Association. The Black Sea project was the first one fulfilled by the Association; it proved possibility and high efficiency of transborder geological studies and outlined approaches to similar projects in other offshore regions. Resulting data offer opportunities for improvement and updating of the Black Sea regional geological model created in 80-ties and thus provide better understanding of the region in the focus of geological and economic interest of South-Eastern European and Middle East states. Key words: Geology without Limits, Black Sea, offshore, regional geology, international project. Nikolay Amelin, Mikhail Leonchik, Evgeny Petrov, Boris Senin шая часть профилей проходила через глубоководную область Черного моря. Главной целью черноморского проекта стало изучение геологического строения докайнозойских отложений и глубинной структуры впадины Черного моря. Oil & Gas Journal Russia Черное море Рисунок 1 Сейсмические профили, отработанные в Черном море по программе «Геология без границ» Программой исследований были определены проблемы фундаментального характера, среди которых региональные особенности строения кайнозойской части осадочного разреза, перерывы и несогласия в его структуре, геометрия и распределение его отдельных толщ и палеодельтовых комплексов в их составе, основные черты геологии меловых, юрских и более древних отложений глубоководной впадины, тектоники ее фундамента и более глубоких горизонтов литосферы, характерные черты магматизма, глиняного диапиризма и грязевулканической активности, свидетельства современной эндо- и экзогенной геодинамической активности. Под осадочным чехлом Региональный структурный план акустического фундамента, наблюдаемый по новым сейсмическим данным, в целом отображает все главные элементы, которые были установлены предшествующими исследователями. Однако использование в проекте современной методики и техники сейсмических исследований позволило существенно уточнить детали строения. Геолого-геофизические данные и их интерпретация позволяют выделить в глубоководной области Черного моря два осадочных бассейна, предположительно, рифтогенного происхождения — Западно- и Восточно-Черноморский, разделенные Центрально-Черноморским поднятием. В состав последнего входят вал Андрусова и гряда Архангельского (рис. 3). Основу каждого из бассейнов составляют крупные грабеноообразные структуры с относительно крутыми блоково‑ступенчатыми бортами, ограниченными глубинными сбросами (рис. 2, 4), которые являются следствием процессов растяжения земной коры в мел-палеогеновое время. Рифтогенез привел к утонению консолидированной коры, ее расколу и опусканию образовавшихся блоков по системе листрических сбросов. В результате рифтогенеза в глубоководной области Черноморской впадины возникло как минимум два Декабрь 2014 типа земной коры и, соответственно, фундамента — континентальный и субконтинентальный (субокеанический?), которые, по новым сейсмическим данным, морфологически различаются. Континентальный наблюдается в пределах шельфовых зон и внутренних погребенных поднятий глубоководной котловины (валы Шатского, Андрусова, гряда Архангельского, поднятие Тетяева, Западно-Грузинская глыба, блоки морского продолжения Западного и Восточного Понта) (рис. 2, 4). На временных разрезах этот тип отображается неслоистой или прерывисто слоистой и хаотической записью, динамически слабо выраженной, с признаками блокового дробления, а в пределах гряды Архангельского — и магматической деятельности. Геологическая съемка и пробуренные скважины на западном и северо-западном шельфах Черного моря показывают, что континентальный фундамент может включать складчатые и метаморфизованные породы возрастом от докембрия до палеозоя и нижнего-среднего мезозоя. Во внутренних зонах Западно- и Восточно-Черноморского бассейнов на временных разрезах наблюдается принципиально иной тип сейсмической записи, характеризующий фундамент (рис. 2, 4). Чешуйчато-волнисто-блоковые или холмисто-блоковые сейсмофации могут быть связаны с рифтогенно-магматическими процессами мел-раннекайнозойского времени. В пользу рифтогенной природы фундамента и развития коры иного, чем континентальный, типа в центральных (осевых) частях бассейнов говорят признаки проявления магматической деятельности (вулканические конуса) в самих бассейнах и их бортовых зонах, заметное сокращение мощности земной коры и подъем раздела Мохоровичича. Предположительно, связанные с этим разделом отражения прослежены на временных разрезах в интервале 11–13 сек. (20–22 км), где они формируют слоистую субгоризонтальную или сводообразную структуру [3,4]. Морфология поверхности фундамента полностью определяет границы области развития плитного юрско- эоценового (или средне-верхнеюрско-эоценового) интервала разреза (рис. 2, 4), который в шельфовых зонах и на внутренних поднятиях глубоководной котловины Черноморской впадины представлен в основном терригенно-карбонатными отложениями. В северо-западной и западной шельфовых зонах они разбурены, а на поднятиях глубоководной зоны стратифицируются на основании корреляции сейсмических данных с береговыми и некоторыми шельфовыми скважинами. Во внутренних зонах Западно- и Восточно-Черноморского бассейнов выделяется слоисто-блоковый комплекс, который условно относится мел-эоцену. Он включает син- и пострифтовый подкомплексы — осадочно-вулканогенный и осадочный соответственно. 45 ГЕОЛОГИЯ И ГЕОФИЗИКА Рисунок 2 Временной разрез по профилю BS-060 через ЗападноЧерноморский бассейн, полученный в рамках проекта «Геология без границ» частях Восточно- и Западно-Черноморского бассейнов на временных разрезах отсутствуют явные признаки традиционно выделяемых в Черноморье региональных несогласий. Незначительные признаки развития эрозионных поверхностей здесь отмечаются лишь в кровле и подошве майкопа. В то же время явления повсеместного сокращения мощности и выклинивания толщ наблюдаются на бортах Черноморской впадины, а также в домиоценовом разрезе на склонах и вершинных частях поднятий во внутренней ее структуре (валы Шатского, Андрусова, гряда Архангельского) (рис. 5). Выклинивания сопровождаются хорошо выраженными поверхностями несогласия. Вулканы Рисунок 3 Структурная карта поверхности акустического фундамента с тектоническими элементами Анализ новых сейсмических материалов позволил выявить ранее не известные крупные по размерам конические постройки, которые базируются на поверхности фундамента Западно- и Восточно-Черноморского бассейнов. Они тяготеют в основном к Понтийской окраине Черного моря и предварительно идентифицируются как погребенные вулканические (магматические) сооружения, предположительно, мелового и палеогенового (на востоке) возраста (рис. 4). Выделяется два типа таких сооружений. К первому относятся вулканы с каналами дегазации в вершинной части. В сооружениях второго типа таких каналов не выявлено. Существуют также отдельные двухфазные сооружения, в которых более молодой конус вложен в более древний. Четыре типа тектонических нарушений При этом синрифтовая часть разреза в Восточно-Черноморском бассейне имеет, вероятно, более широкий (расширенный в сторону кайнозоя) стратиграфический диапазон, чем в Западно-Черноморском бассейне. Условность датировки этих отложений обусловлена отсутствием прямых данных об их возрасте. Залегающие выше майкопский и средне-верхнекайнозойский интервалы разреза полностью нивелируют дифференцированную структуру низов разреза бассейнов глубоководной области Черного моря (рис. 4) и в связи с этим иногда объединяются как мегакомплекс заполнения впадины, или впадинный мегакомплекс. Современные данные показывают, что главные геологические процессы, определившие современную структуру Восточно-Черноморской впадины, произошли в домайкопское время. Впоследствии центральная ее часть испытывала продолжительное прогибание, сопровождаемое глубинной дегазацией недр и грязевулканическими проявлениями в различных районах впадины. Поэтому во внутренних депрессионных 46 Сейсмические наблюдения показали, что формирование региональной разломной тектоники впадины Черного моря тесно связано с основными циклами ее геологического развития. К ним относятся заложение Западно- и Восточно-Черноморского бассейнов в результате рифтогенеза в мел-палеогеновое время, формирование Черноморской впадины как единой депрессионной структуры в кайнозое и развитие вокруг Черноморской впадины орогенных дислокаций в олигоцене и в более поздние периоды кайнозоя. Эти процессы привели к формированию разнообразных тектонических нарушений в докайнозойских и кайнозойских комплексах. В осадочном разрезе акватории намечено не менее четырех основных групп разрывных нарушений. Первая, наиболее длительного развития, характерна для бортовых зон впадины. Она пересекает весь ее разрез снизу доверху, за исключением, возможно, самой верхней, позднекайнозойской (неконсолидированной) части разреза. Вторая берет начало на уровне фундамента или несколько ниже и обычно угасает в зоне майкопской толщи. Третья находится преимущественOil & Gas Journal Russia Черное море но в границах майкопской толщи, четвертая возникает на уровне майкопской толщи и развивается в неогенчетвертичных отложениях (рис. 2, 4). Кроме того, наблюдается большое количество относительно мелких нарушений в четвертичных или плиоцен-четвертичных отложениях. Их значительная часть может иметь нетектоническое происхождение и связывается с явлениями дегазации и диагенеза осадков. Рисунок 5 Фрагмент временного разреза по профилю BS-110, характеризующий выклинивание разновозрастных отложений на склоне и в вершинной части вала Шатского Газовые трубы Примерно так же, как мелкие нарушения фундамента, распределяются в разрезе аномалии сейсмической записи, трактуемые как «газовые трубы» (рис. 6). Их положение указывает на то, что через поверхность фундамента происходит достаточно интенсивная дегазация недр, канализируемая в ослабленных зонах и тектонических нарушениях. При этом часть флюидов, судя по особенностям волновой картины, экранируется (или поглощается) майкопской толщей, а часть — наоборот, генерируется майкопскими или вышележащими отложениями. Отсюда следует предварительный вывод (требующий, разумеется, подтверждения дополнительным циклом геофизических и специальных геохимических исследований) о том, что сероводородное заражение водной толщи, а также аномалии содержания в донных осадках и водной толще газов CO2 и СН4 могут быть отчасти следствием дегазации глубоких недр, в том числе в результате фумарольной деятельности погребенных вулканов. Полученные в рамках проекта сейсмические материалы достаточно убедительно подтверждают результаты геологических съемок морского дна, согласно которым в некоторых районах Черноморской впадины, в частности в прогибе Сорокина, в придонной структуре распространены грязевые вулканы. Новые данные раскрывают глубинный механизм их формиРисунок 4 Временной разрез по профилю BS-220 через ВосточноЧерноморский бассейн, полученный в рамках проекта «Геология без границ» Декабрь 2014 рования, который определяется процессами внедрения глинистых толщ преимущественно майкопского возраста в вышележащие отложения с образованием диапиров (рис. 7). Дальнейшее изучение явлений грязевого вулканизма в глубоководной зоне представляет интерес для оценки ее современной геодинамической активности и для выявления перспектив нефтегазоносности. На этом направлении очередной фазой изучения областей грязевого вулканизма должна стать оценка состава глубинных флюидных потоков посредством геохимических наблюдений, что особенно важно в условиях чрезвычайно низкой разбуренности Черного моря. Новая модель Выводы о глубинном строении Черного моря сделаны на основе анализа сейсмических данных чрезвычайно редкой сети наблюдений, поэтому, понятно, они не могут быть окончательными. Тем не менее уже сейчас ясно, что созданная в 1980‑е годы региональная геологическая модель Черного моря требует значительной корректировки. Новые данные существенно отличаются от результатов предыдущих исследований, во‑первых, из-за того, что современные методики и технологии при проведении морских работ и компьютерной обработки данных позволили выявить и определить границы, соответствующие акустическому фундаменту по всей акватории, в том числе в локальных бассейнах глубоководной котловины. Во‑вторых, МОВ ОГТ в границах Западно- и Восточно-Черноморского бассейнов дали реальные отражения ниже поверхности акустического фундамента на временах 11–13 сек., предположительно, соответствующих разделу Мохоровичича. В‑третьих, исследования позволили выявить большое число не известных ранее или только предполагавшихся по комплексу косвенных геолого-геофизических данных деталей и особенностей строения акустического фундамента и осадочного чехла Черноморской впадины. 47 ГЕОЛОГИЯ И ГЕОФИЗИКА Рисунок 6 Аномалии типа «флюидный поток» или «газовая труба» в осадочном разрезе Черноморской впадины (профиль BS-220) Рисунок 7 Глубинное строение грязевых вулканов Двуреченский и Казаков в прогибе Сорокина (конусы грязевых вулканов расположены северо-западнее сейсмического профиля BS-220) Таким образом, результаты исследований по черноморскому проекту показали высокую геологическую эффективность региональных исследований, выполняемых на основе принципа «Геология без границ». Полученные при реализации проекта данные открывают новые возможности в развитии представлений о структурно-геологической модели региона. Литература 1. Альбом структурных карт и карт мощностей кайнозойских отложений Черноморской впадины, м‑ба 1:1500000, М., ГУГК при СМ СССР, 1989. 2. Тектоника мезокайнозойских отложений Черноморской впадины. М., Недра, 1985,215 с.. 3. Amelin N., Gabriel I., Horn B., Kadurin S., Kakaranza S., Kaymakci N., Khortov A. V., Kozhuharov E., Leonchik M., Ozkaptan M., Petrov E., Senin B. еnd Vasilev A. New Approach for Building a Tectonic of the Black Sea Depression. Proceedings from the 74th EAGE Conf. and Exhib., Copenhagen, 2012, D004. 4.Graham R., Kaymakci N., Horn B. W. The Black Sea: Something Different GeoExPro, Oktober 2013, pp 61–62. 5.Monograph on the Black Sea. Bolletino di Geofisika: teorica ed applicata, vol.XXX 117–118, March-June 1988, Trieste, Italy. 48 Oil & Gas Journal Russia
