Трехмерные модели неоген-современных складчатых, седиментологических и эрозионных процессов в Туапсинском прогибе Черного моря

В последние десятилетия в нефтяных компаниях значительно возрос интерес к складчато-надвиговым поясам, в том числе перекрытых современными морскими бассейнами. Это связано с развитием технологий глубоководного бурения.

В настоящее время глубоководное бурение активно ведется в 6 основных таких зонах, — это Мексиканский залив, дельта р. Нигер, Борнео, континентальный шельф Бразилии, западная Африка (Ангола, Конго) и южная часть Каспийского моря (в основном мелководные месторождения, имеющие глубоководное продолжение) (рис. 1.1). Разведка проводится в значительно большем числе районов.

Одним из таких районов является район исследования данной работыТуапсинский прогиб. Он расположен в Восточно-Черноморском бассейне, в Черном море (рис. 1.1). рис. 1.1. Районы глубоководного бурения и район исследований (составлено Альмендингер O.A.).

Цели и задачи исследований.

Целью данной работы является построение трехмерных моделей неоген-современных складчатых, седиментационных и эрозионных систем Туапсинского прогиба.

Задачами исследования было детальное изучение и уточнение известных раньше, построение моделей складчатых процессов, процессов эрозии и седиментации на основе новых детальных сейсмических данных.

Материалы и методы.

Одним из основных методов изучения Туапсинского прогиба является сейсморазведка. Работы проводятся, начиная с 70-х годов XX века, но качество старых сейсмических данных не всегда позволяет решать поставленные геологические задачи. Поэтому в первую очередь в работе использованы сейсмические материалы 2D (вдоль профилей) и 3D (в объёме) сейсморазведки, принадлежащие компании ОАО «НК «Роснефть» и полученные в последние несколько лет.

Кроме того, в работе использованы результаты бурения скважин в пределах российского сектора Черного моря и в украинской части Керченско-Таманского шельфа, результаты бурения скважин на прилегающей суше (Вассоевич Н.Б., 1949, Булач Х. М. и др., 1953, Брод И. О., 1958, Вассоевич Н. Б., 1959, Брод И. О., 1959, Буторин Т. Д., 1987, Гудырин М. П. и др., 2002, Stovba S.N. et al, 2008, Gozhik P.F. et al, 2008, Grep Д.О. et al, 2008).

В предыдущие годы было проведено большое количество геологических съемок разного масштаба, результаты которых были очень важны в написании данной работы. Помимо этого были использованы примеры и данные из опубликованных работ по району работ и возможным мировым аналогам.

Научная новизна и практическое значение.

Новые сейсмические данные 20 и ЗЭ в глубоководной части Черного моря позволили впервые детально охарактеризовать не только рельеф, но и современные тектонические процессы и процессы эрозии и седиментации на морском дне, основными из которых являются рост антиклинальных складок, эрозия подводных хребтов, формирование подводных каналов, формирование современных минибассейнов.

На основе новых данных было детально изучено строение складок Туапсинского прогиба, выявлено два основных типа складок — складки пропагации разлома и складки срыва, определено время начала их роста, основные этапы, предложена модель их формирования.

Знания о современных процессах эрозии и седиментации были использованы для анализа вероятных коллекторов углеводородов в разрезе Туапсинского прогиба — древних резервуарах нефти и газа майкопского и чокракского возраста. В целевых интервалах разреза были выявлены древние фэновые комплексы — аналоги современных процессов.

Предложенные в работе методы и полученные результаты могут быть использованы для изучения аналогичных складчато-надвиговых зон.

Полученные результаты могут быть использованы для анализа древних глубоководных резервуаров нефти и газа в Туапсинском прогибе и аналогичных нефтегазоносных провинциях.

Информация о современных процессах, происходящих в Туапсинском прогибе, может быть использована при анализе возможных рисков глубоководного бурения.

Работа может быть использована в качестве атласа специалистами, занимающимися интерпретацией геолого-геофизических данных в надвиговых поясах или для специалистов, занимающихся анализом современных глубоководных процессов эрозии и седиментации.

Защищаемые положения.

Проведенные исследования позволяют сформулировать следующие защищаемые положения:

1. В пределах Туапсинского прогиба в позднем майкопе-квартере формируется конседиментационная складчатая система. Основными типами складок являются складки пропагации разлома и складки срыва (детачмент-складки), часть складок развивалась по механизму выталкивания (pop-up). Даны объемные геометрические характеристики складок и разломов.

2. Формирование складок выражалось в рельефе дна в образовании подводных хребтов. Рост хребтов сопровождался процессами эрозии и седиментации на глубинах 1−2 км. Основными из эрозионных процессов являются образование эрозионных оврагов и оползневых цирков. Между хребтами развиваются минибассейны и образуются подводные каналы.

3. Процессы эрозии и седиментации на фоне роста складок проходили непрерывно как минимум в неоген-квартере. По 3D данным реставрированы древние синскладчатые захороненные эрозионные и осадочные системы.

4. Анализ современных процессов роста складок и одновременной седиментации позволяет более точно дать характеристику углеводородной системы осадочных бассейнов и предсказать наиболее вероятную локализацию углеводородов.

Апробация работы.

Различные части диссертационной работы докладывались на международных конференциях: конференция EAGE, г. Флоренция, «Геомодель-2002», г. Геленджик, «Геомодель-2004», г. Геленджик, «Геомодель-2005», г. Геленджик «Геомодель-2008», г. Геленджик, «2-й геологический симпозиум Черного моря», г. Анкара, «AAPG», г. Париж, «Геомодель 2010», г. Геленджик, «AAPG», г. Киев, Геологическая конференция памяти академика В. Е. Хаина, г. Москва.

По теме диссертации опубликовано три статьи и 16 тезисов.

Благодарности.

Автор глубоко благодарен своему научному руководителю проф.

A.М.Никишину за постоянную поддержку в подготовке диссертационной работы.

Автор глубоко признателен сотрудникам ООО «РН-Шельф-Юг» A.B. Митюкову и Н. К. Мясоедову, представителям ООО «НК «Роснефть» -Научно-технический центр доктору геолого-минералогических наук.

B.В .Гайдуку, кандидатам геолого-минералогических наук М. В. Губареву,.

C.JI. Прошлякову за помощь, внимание и поддержку на всех этапах написания данной работы.

Многие научные взгляды автора сформировались в процессе совместной работы и научных дискуссий с Токаревым М. Ю., Керусовым И. Н., Васильевой H.A., Протковой Ю. В., Харитоновым А. Е., Певзнером P. JL, Гофманом П. А.

Автор благодарен сотрудникам ООО «НК «Роснефть» Скворцову М. Б., Малышеву H.A., Давыдовой Е. А., Хлебниковой М. Э., Полякову A.A., Бариновой Е. М., Блиновой В.Н.

Автор глубоко признателен Г. Посаментьеру и М. Варнье за советы в написании данной работы.

Автор благодарен компании ООО «НК «Роснефть» за предоставленную возможность использования и публикации материалов.

6. Выводы.

Новые сейсмические данные 2Д и ЗД сейсморазведки в глубоководной части Черного моря позволили детально характеризовать не только рельеф, но и современные тектонические процессы и процессы эрозии и седиментации на морском дне.

Были выявлены основные современные процессы: рост антиклинальных складок, эрозия подводных хребтов, формирование подводных каналов, формирование современных минибассейнов.

Предполагается, что процесс формирования складок начался в позднем Майкопе и продолжается до настоящего времени. Различные складки характеризуются различным временем начала формирования, различными этапами активизации. Предполагается, что поверхность срыва проходит в низах майкопской толщи.

Расстояние между соседними надвигами 3−1 Окм, общая ширина зоны надвигов ЗО-бОкм, амплитуда отдельных складок достигает 2.5км, величина сокращения разреза в результате деформаций около 10% от исходного.

При развитии тектонических деформаций в Туапсинском прогибе формируется два основных типа складок: складки пропагации разлома и складки срываповерхность надвига (срыва) формируется в нижней части майкопской серии (нижний олигоцен). На поздних стадиях формирования часть складок развивается по механизму pop-up (выталкивания) с формированием бескорневых складок.

Большинство антиклиналей выражены в рельефе в виде подводных хребтов с относительным превышением над уровнем морского дна до 400 600 метров. Это означает, что активный рост части антиклиналей продолжается и в настоящее время.

Были выявлены следующие типы современных эрозионных процессов: образование эрозионных оврагов и цирков. В межхребтовых минибассейнах имеет место седиментация.

Знания о современных процессах эрозии и седиментации были использованы для анализа целевых интервалов разреза. В целевых интервалах были выявлены древние фэновые комплексы, аналоги современных процессов эрозии.

Эрозия подводных хребтов имеет место на протяжении всей истории их формирования.

Информация о современных процессах, происходящих в Туапсинском прогибе, может быть использована при анализе возможных риском глубоководного бурения.