USD 64.2009

+0.35

EUR 70.6724

+0.25

BRENT 62.59

+0.04

AИ-92 42.36

0

AИ-95 46.15

+0.02

AИ-98 51.59

0

ДТ 47.36

+0.02

6 мин
980

Флюидодинамические аномалии Каспийского моря

На сейсмоакустических профилях высокого и ультравысокого разрешения, полученных Институтом океанологии им.П.П.Ширшова РАН в 2004-2018 в Каспийском море, обнаружено множество аномалий акустического поля: яркие пятна, зоны акустической прозрачности, акустические тени, перемешанные зоны, шероховатые отражающие горизонты, раздваивание отражающих горизонтов, кратные волны обычные, псевдо и зеркально отражённые, несколько мест с возможными BSR. Все аномалии в основном коррелируются со сменой геологических обстановок: от погребённых врезов на шельфе до палеодельт, а также конусов выноса; осадочные волны нескольких типов, и далее на глубину к грязевым вулканам и структурам, связанным с выходами газа. Одна из примечательных особенностей геологического строения недр Северного и Среднего Каспия - множество трубообразных разрыхленных вертикальных образований, уходящих своими корнями на глубину свыше 2000 м. Эти “колодцы” являются структурными предпосылками существования очагов субмаринной разгрузки глубинных подземных флюидов. Также на любом участке акватории Среднего и Северного Каспия существует одновременно несколько угроз для освоения месторождений на любом этапе. Эта проблема решается комплексным подходом к наблюдению за геодинамической обстановкой, созданием единой сети геодинамического мониторинга.

Каспийское море расположено на активном сочленении Восточно-Европейской и Скифо-Туранской платформ с Альпийским складчатым поясом. Глубина воды во впадинах довольно значительна для внутреннего водоёма (700м в Центральной и 1км в Южной). По причине своего небольшого размера, Каспий является уникальной геоморфологической областью, где седиментационные процессы тесно переплетены между собой. Геоморфологически принято выделять Северный Каспий (шельф), Мангышлакский порог (гигантское осадочное тело), Средний Каспий (Центральная впадина), Апшеронский порог (тектоническая структура, перекрытая осадками), и Южный Каспий (Южная впадина) (Леонтьев и др, 1977). С геодинамической точки зрения, Средний Каспий представляет собой контрастное сочетание горных сооружений, для которого характерна довольно высокая сейсмичность. Интенсивное прогибание здесь началось в конце плиоцена и продолжается до сих пор, не компенсируясь при этом осадконакоплением. Возникновение новых трещин и активизация существующих каналов при сильных землетрясениях способны за несколько месяцев разгрузить флюидные очаги. Даже событий с магнитудами 6 достаточно, чтобы вызвать гидроизвержения. Наблюдаемые серии разрывных нарушений приурочены к оси растяжения Дербентского прогиба (Иванова, Трифонов, 2002; Путанс и др., 2018).

 

Оборудование

Традиционная технология для обнаружения аномалий в донных осадках – это сейсмоакустическое профилирование, в котором используются акустические волны на более высоких частотах (сотни герц-килогерцы), чем в «большой сейсмике» (десятки–первые сотни герц). Сейсмоакустический временной разрез даёт информацию только о самой верхней части осадочной толщи (обычно не глубже 150м под дном) с вертикальным разрешением от первых метров до десятков сантиметров.

РИС. 1. Очаги землетрясений и положение сейсмоакустических профилей в Среднем Каспии (по Путанс и др., 2018, с изменениями).png

Сеймоакустические данные получены в экспедициях Института океанологии им. П.П.Ширшова РАН в период 2004-2015 гг. с помощью следующего оборудования:

·                    система одноканального непрерывного сейсмоакустического профилирования «Геонт-Шельф», источник Спаркер (300Гц);

·                    ультравысокоразрешающий параметрический профилограф «SES-2000-standard», 8-15 кГц;

·                    высокоразрешающий профилограф CHIRP-II (Datasonics) со свип-сигналом (2-7кГц)

Обработка сейсмоакустических данных осуществлялась в специализированных программных пакетах RadExPro 2012.3, ISE 3.2 и ChirpII, для интерпретации применялся программный пакет Kingdom Suite 2d/3d. Для комплексной интерпретации использовались каталоги землетрясений за последние 150 лет и спутниковые данные (мониторинг нефтяных сликов), которые служат поисковым признаком обнаружения участков современной флюидодинамической активности (Иванов, 2007).

 

Результаты

Большой углеводородный потенциал Каспия проявляется на всех уровнях осадочного чехла. На данных гидролокаторов бокового обзора (ГБО) в экспедиции 2018 года в Северном Каспии на дне моря обнаружены покмарки – выходы флюидов на дно (рис.2), коррелирующиеся с зоной интенсивных современных сликов на поверхности моря.

На шельфе Северного Каспия выявлено огромное количество сейсмоакустических аномалий типа «яркое пятно» шириной на профилях от 50м до 1км. Другой тип акустических аномалий на шельфе – изогнутые акустические горизонты, отвечающие заполненным палеоврезам. Самые яркие аномалии одинаковы и для Среднего и для Южного Каспия. Они делятся на два типа: горизонтальные аномалии «нарушенный слой» и вертикальные «трубы» (рис.3, 4, 5). Для первых характерна бугристость, акустический горизонт становится волнистым вплоть до потери корреляции. Ниже таких нарушенных горизонтов, как правило, наблюдается зона потери корреляции. Отражения здесь хаотичны, нижележащие горизонты не прослеживаются. Для начала и конца зон характерен «раздув» нескольких осадочных слоёв с несогласием облекания.

РИС. 2. Покмарки на записях ГБО (вверху), сейсмоакустические аномалии (внизу).png РИС. 3. Аномалия «труба» в зоне мелкофокусного землетрясения.png
При картировании очевидно, что зоны на глубине около 1с можно объединить в одну область, которая занимает большую часть впадины Среднего Каспия (рис.1). Этот слой имеет толщину от 50 до 250 мс. Ниже хаотичность «уходит», и начинают снова прослеживаться параллельные ненарушенные горизонты, однако сигнал остается слабым (рис.4). В кровле местами амплитуды отражений резко увеличиваются, а ниже прослеживается акустическая тень. Бугристость горизонта в таких местах также возрастает.

Для второго типа аномалий («трубы») характерна ассоциированность с первым типом (бугристым слоем и хаотичной толщей) и многообразие проявлений. Имея корни в хаотичном слое, вертикальные зоны потери корреляции проявляются по всей видимой осадочной толще, вплоть до выхода на поверхность дна. В этом случае в рельефе дна наблюдаются выемки-покмарки. Однако чаще «трубы» до поверхности дна не доходят, кроме того, могут выглядеть не только как четкие «столбы» потери корреляции до прозрачности, но и просто как вытянутые зоны ослабления сигнала (рис. 2). В этом случае они могут заканчиваться «ярким пятном», либо ассоциируются с локальными зонами  дифракции, что часто сопряжено с погребенными каналами, либо иными нарушениями осадочных слоев.

РИС. 4. Деформация структуры донных осадков при горизонтальной аномалии.pngРИС. 5. Горизонтальные и вертикальные аномалии. Покмарки.png

В случае Среднего Каспия слабые (в среднем около 4 баллов) и неглубокие (в среднем 20 км, местами до 75 км) землетрясения приводят к нарушениям в самой верхней части осадочной толщи. В большинстве случаев к этим нарушениями приурочены признаки флюидной активности, а именно - зоны потери корреляции, которые следуют по разломам либо по «акустически ослабленным» ослабленным зонам, которые на сейсмоакустических разрезах выглядят как «трещиноватые».

Очаги разгрузки напорных пластовых флюидов из недр Скифско-Туранской плиты давно известны на Каспии и соседних территориях, в первую очередь, в виде грязевых вулканов. Однако, очень мало информации о том, что происходит в зонах структурных аномалий в донных осадках которые могут служить каналами флюидообмена. В 2004–2018 гг. в экспедициях Института океанологии им П.П. Ширшова РАН над трубообразными образованиями в Северном и в Среднем Каспии были выполнены исследования воды и донных осадков.  Над трубообразными телами и в их окрестности вода и донные осадки содержат повышенные концентрации металлов Fe, Mn, Cu, Zn, Ni, Co, Cr, Pb, Cd. (Амбросимов, Голубов, 2014; Амбросимов, 2018).Вода над некоторыми «трубами» обогащена железом в 192 раза больше по сравнению с фоновыми данными, марганцем в 70 раз, Cd - в 18,5, Zn – в 11,7, Cu - в 6 раз. Очевидно, что это весьма большое обогащение, и создавать его должны аномальные источники. Кроме этого анализ осадков в районе «труб» показал повышенное содержание нефтяных углеводородов.

Другое подтверждение активной флюидодинамики - активизация подводных грифонов в Северном Каспии, которые регулярно наблюдаются из космоса по множеству нефтяных пятен на поверхности моря (рис.6). Нефтепроявления, обусловленные естественными источниками на дне, имеют ряд характерных признаков, которые так или иначе отображаются на радиолокационных изображениях (РЛИ) и позволяют их однозначно отличить от пятен антропогенных пленочных загрязнений (например, судовых разливов) и/или сликов естественных явлений и процессов (обусловленных ветром, течениями и волнением), образующих аэрогидродинамические области выглаживания поверхности моря (Иванов, 2007; Иванов и др., 2007)

РИС. 6. Сводная карта естественных нефтепроявлений (как однозначно детектированных, так и вероятных), обнаруженных в Северном и Среднем Каспии в 2011 – 2016 гг..png

Еще один фактор, который не находит своего объяснения, кроме как в субмаринной разгрузке глубинных подземных флюидов – это многочисленная регистрация теплых прослоек придонной воды в районе северо-восточного склона Среднего Каспия, по аналогии с разгрузкой горячих источников в Восточно-Предкавказском бассейне термальных вод.

Совместный анализ данных спутникового мониторига с привлечением данных батиметрии, геолого-геофизических и сейсмологических наблюдений, позволит подметить ряд особенностей в распределении пятен и их очевидную взаимосвязь со строением, флюидодинамикой и нефтегазоносностью осадочного чехла этой части Каспийского моря, а также с сейсмичностью недр.

Благодарность

Исследования проведены при поддержке гранта РФФИ 17-55-560003 и Государственного задания в рамках НИР № 0149-2018-0005

Список литературы

Амбросимов А.К. О динамике течений в северо-восточной части Дербентской котловины // Изв.РАН. Физика атмосферы и океана. - 2018. - Т.54. - № 4. - С. 474-484.

Амбросимов А.К., Голубов Б.Н. Металлоносность вод и донных отложений Северного Каспия как показатель субмариной разгрузки флюидов из его недр // Экологические системы и приборы. - 2014. - № 5. - С. 50-63.

Иванов А.Ю. Слики и плёночные образования на космических радиолокационных изображениях // Исслед. Земли из космоса. - 2007. - № 3. - C.73-96.

Иванов А.Ю., Голубов Б.Н., Затягалова В.В. О нефтегазоносности и разгрузке подземных флюидов в южной части Каспийского моря по данным космической радиолокации // Исслед. Земли из космоса. - 2007. - № 2. - C. 62-81.

Иванова Т.П., Трифонов В.Г. Сейсмотектоника и современные условия колебания уровня Каспийского моря/ Т.П. Иванова // Геотектоника. - 2002- №2.- с.27-42

Леонтьев О.К., Маев Е.Г., Рычагов Г.И. Геоморфология берегов и дна Каспийского моря // Изд-во МГУ. - 1977

Путанс В.А. Инженерно-геологические особенности освоения акватории Каспийского моря (Северный и Средний Каспий) // Бурение и нефть. – 2012. - №11. - с.20-22

Путанс В.А., Мерклин Л.Р., Зеленин Е.А. Проявление современных тектонических событий в структуре позднечетвертичных осадков Среднего Каспия // Успехи современного естествознания. – 2018. - №4. – с.139-144


Полная версия доступна после покупки

Авторизироваться
Читайте также
Система Orphus