Акватория Северо-Западного Каспия относительно слабо изучена в нефтегазоносном отношении по сравнению с другими участками западной части Каспийского моря. Наиболее исследован бакинский сектор шельфа Каспия, промышленная нефтегазоносность которого известна давно. В дагестанском секторе Среднего Каспия геофизическими методами установлена серия поднятий, перспективных на нефть и газ, и уже открыто два месторождения (Инчхе-море и Ачи-су). В пределах шельфа Северо-Западного Каспия геофизическими методами также выявлен ряд поднятий, перспективных в нефтегазоносном отношении.
Однако, несмотря на достаточно хорошую изученность геофизическими методами суши и морской части Северо-Западного Каспия, существует "нейтральная" зона, которая в силу специфики проведения сухопутных и морских геофизических исследований оказалась недоступной для изучения этими методами. Это собственно мелководная прибрежная зона моря, ширина которой достигает местами десятков километров, а также участки островов, занимающие значительные площади.
В связи этим возрастает роль информации, полученной при геоморфолого-геохимических исследованиях в такой "нейтральной" зоне акватории Северо-Западного Каспия, которая представляет интерес, с нашей точки зрения, для поисков скоплений УВ.
Геологическое строение
Анализ многочисленных материалов морских геофизических исследований, в большинстве случаев гравиметрических, показал, что для фундамента акватории Северного Каспия характерна блоковая тектоника с наличием субширотных и поперечных глубинных разломов (рис. 1). Наиболее сложным строением характеризуется южная часть рассматриваемой акватории. По материалам аэромагнитных [4] и морских геоморфологических [2] исследований в пределах Северного Каспия выделяется ряд крупных разломов, преимущественно северо-восточной и северо-западной ориентировок, секущих разновозрастные блоки земной коры, что свидетельствует о наиболее высокой неотектоническои активности разломов диагонального простирания.
По результатам геофизических исследований здесь выявлено большое число локальных поднятий, абсолютное большинство которых, вероятно в силу неотектонической активности, имеет геоморфологическую выраженность [З].
Факт установленной промышленной нефтегазоносности соседних территорий на суше (Прикумская нефтегазоносная зона, нефтегазоносный район кряжа Карпинского, Астраханский газонефтяной комплекс), а также нефтегазоносности шельфа Южного и Среднего Каспия заставляет обратить серьезное внимание на северо-западную часть Каспийской впадины.
Особенности геодинамического развития
В результате изучения новейшей и современной геодинамики Каспийской впадины установлено, что в целом эта территория в новейший период геологического развития и особенно на .последних его стадиях, включая современное время, испытала исключительно высокую тектоническую активность. При этом тектоническая активность, выраженная в вертикальных и горизонтальных подвижках земной коры по линиям глубинных разломов различного ранга, характеризуется ярко выраженной зональностью в меридиональном направлении. Так, по степени геодинамической активности Каспийская впадина четко подразделяется на Южный, Средний и Северный Каспий. Наибольшее тектоническое напряжение на последних стадиях геологического развития и в современное время испытывает акватория Южного Каспия, особенно бакинский сектор, именно здесь развиты грязевые вулканы, некоторые из них действующие и в современное время. Относительно меньшим напряжением, но также очень интенсивным характеризуется акватория Среднего Каспия, что выражается высокой сейсмотектонической активностью. Только в нашем столетии в пределах Южного и Среднего Каспия произошло три катастрофических землетрясения (так называемые каспийские землетрясения) с магнитудой 6,0-6,6. И наибольшие градиенты глубин отмечаются в акватории Южного и Среднего Каспия.
Акватория Северного Каспия резко отличается меньшей степенью неотектонической активности, что находит отражение в значительно меньшей интенсивности сейсмопроявлений и величине деформации поверхности бортов Каспийской впадины.
Геодинамические особенности развития Восточного Предкавказья на последних стадиях новейшего этапа, включая и современное время, обусловили структурно-геоморфологическую специфику сухопутной и морской областей рассматриваемого региона, имеющих много сходных черт, что, вероятно, свидетельствует о единстве их геодинамического развития. В плейстоцене активно проявились дизъюнктивные тектонические движения. Эта область рассечена системой поперечных и продольных разломов, по которым шло опускание одних и подъем других, смежных участков (Касьянова Н.А., 1993). Водораздельные участки дна, разграничивающие подводные долины, по сравнению с их дном чаще сложены более древними отложениями.
Большинство подводных долин развито на месте молодых грабенов [2, З], прослеживаемых и на побережье. Особенно ярко это наблюдается в пределах Терско-Сулакской впадины. Динамика современного развития здесь наземной речной сети свидетельствует о современном мигрировании Терско-Каспийского прогиба в юго-восточном направлении, что находит отражение прежде всего в динамике рельефоформирующих процессов (Касьянова Н.А., 1993). Так, на протяжении текущего столетия происходило неоднократное смещение основных водотоков бассейна р.Терек (Старый Терек, Новый Терек, Аликазган) в юго-восточном направлении. В современном рельефе дна Северо-Западного Каспия отмечается довольно разветвленная система подводных долин, которые также направлены на юг и юго-восток [2].
В пределах сухопутной западной части Среднего Каспия установлено, что отдельные тектонические блоки, на которые густой сетью глубинных разломов разбит фундамент, смещены относительно друг друга в плане по линиям северо-западного и северо-восточного направлений. Величины этих смещений изменяются в современном рельефе в диапазоне 1-3 км (Касьянова Н.А., 1993). Аналогичные смещения (нередко больших амплитуд) блоков по линиям диагональных разломов наблюдаются и в пределах акватории Каспия (см. рис. 1). Следует подчеркнуть, что в западной части Северного Каспия наибольшую геоморфологическую выраженность имеют разломы северо-западного простирания, по которым отмечается смещение блоков, а в пределах других участков Северного Каспия — северо-восточного направления с соответствующим смещением блоков (Сианисян С.С., 1993). Тектонически активные разломные зоны довольно уверенно трассируются по линиям повышенных градиентов глубин.
В результате морфометрических исследований в пределах платформенной области Восточного Предкавказья установлено большое число небольших по размерам локальных поднятий. Амплитуда деформации современной земной поверхности в этих локальных поднятиях для данного района довольно значительна — 7-10 м, поскольку фоновые значения деформации не превышают 2,5—5,0 м (Касьянова Н.А., 1993). Новейшие локальные поднятия, установленные в акватории Северо-Западного Каспия, имеют аналогичную амплитуду, редко превышающую 10 м [2]. Все морские локальные поднятия группируются в зоны, являющиеся морскими продолжениями Прикумской зоны поднятий и антиклинальных зон кряжа Карпинского.
Поскольку вопрос о генезисе аккумулятивных банок и островов Каспийского моря до сих пор окончательно не решен, вероятно, следует уделить ему некоторое внимание. Сразу отметим, что вслед за С.С.Шульцем (1956) и многими другими исследователями мы придерживаемся геологической точки зрения на природу этих наноформ в дагестанском секторе акватории Каспийского моря: указанные образования отвечают локальным поднятиям осадочного чехла. Известно, что аккумулятивные банки (подводные накопления наносов) формируются на участках изменений уклонов дна и уменьшения глубины, где происходит быстрый расход энергии волн [1].
Шельфовая область Северо-Западного Каспия отличается широким развитием многочисленных аккумулятивных банок, отмелей и островов. При этом обращает на себя внимание одна особенность в их плановом распределении: они развиты и группируются исключительно в области морских продолжений Прикумской зоны поднятий и Терско-Каспийского прогиба. По мнению О.К.Леонтьева (1957), накопления наносов приурочены к локальным поднятиям. Добавим к этому: к тектонически активным в современное время локальным поднятиям. Например, по линии морского продолжения антиклинальных зон кряжа Карпинского также выявлена серия локальных поднятий, однако аккумулятивные банки здесь отсутствуют (или их формы незначительны). Это находит свое объяснение, если учесть особенности современной геодинамики данных областей: территория Прикумской зоны поднятий характеризуется значительно большей современной геодинамической активностью по сравнению с таковой кряжа Карпинского (Касьянова Н.А., 1995). Вместе с тем следует отметить в целом высокую новейшую тектоническую активность локальных поднятий, расположенных в пределах морского продолжения кряжа Карпинского, о чем свидетельствует сокращение мощностей верхнележащих горизонтов в сводах практически всех поднятий (Улицкий Ю.А. и др., 1967).
Отсюда, на наш взгляд, наличие аккумулятивных банок в акватории Каспия можно использовать в качестве критерия поиска локальных поднятий, наиболее тектонически активных в современное время.
Новая перспективная в нефтегазоносном отношении Тюленевская структура
Наиболее крупной по размерам в пределах западной части акватории Северного Каспия и характеризующейся наибольшей неотектонической активностью, судя по величине деформации (7 м) морского дна, является предполагаемая Тюленевская структура (по одноименному названию острова), по структурно-геоморфологическим признакам представляющая собой новейшее локальное поднятие, осложняющее северо-западный борт Каспийской впадины (рис. 2).
По результатам проведенных летом 1997 г. экспедиционных геоморфолого-геохимических исследований* островов Северо-Западного Каспия получены данные, позволяющие судить о геологическом строении и перспективах нефтегазоносности предполагаемой Тюленевской структуры.
Структурные критерии поисков
В условиях Каспийского региона основным поисковым признаком служит структурный фактор, поскольку практически все подтвержденные бурением антиклинальные структуры содержат залежи нефти и газа.
Тюленевская структура расположена в пределах морского продолжения Прикумской зоны поднятий, которая известна как наиболее крупная по запасам УВ в платформенной области Восточного Предкавказья. Этот факт дает основание считать Тюленевскую структуру перспективной на открытие здесь промышленных скоплений УВ.
Тюленевская структура по морфологическим данным представляет собой новейшее локальное поднятие северо-западного простирания, которое на севере ограничено разломом субширотного простирания, а с других сторон — разломами северо-западного и северо-восточного простирания (см. рис. 2). Собственно структура осложнена разрывным нарушением северо-западной ориентировки, которое разделяет ее на два блока: западный (основной, наиболее крупный) и восточный. Западный блок северо-западного простирания в плане имеет треугольную форму размером 20х20х13 км. Восточный блок характеризуется значительно меньшими размерами (2-3х4-5 км) и ориентирован в северо-восточном направлении. Судя по величине деформации современной поверхности морского дна, западный блок структуры отличается значительно большей неотектонической активностью. Деформация поверхности морского дна в пределах рассматриваемой структуры составляет 4-7 м при фоновой деформации до 2 м. Как указывалось, данная величина деформации считается значительной для платформенной области Восточного Предкавказья. Максимальная деформация отмечается в северо-западной части структуры, что обусловливает образование острова. В пределах острова, его северо-западной части, также выделяется гипсометрически приподнятая область (до 2 м).
Сухопутные геоморфологические исследования о-ва Тюлений позволили уточнить строение западного блока Тюленевского локального поднятия. В частности, линейно выраженное развитие относительно пышной растительности (верблюжья колючка, деревья) на фоне полупустынного ландшафта острова (рис. 3, 4 ) уверенно трассирует зону тектонически активного глубинного разрывного нарушения северо-западной ориентировки (см. рис. 2), что косвенно указывает на область распространения пресных грунтовых вод. Химический анализ почвенных и грунтовых вод (из колодцев) острова подтвердил наличие пресной воды вдоль зоны предполагаемого разрывного нарушения. Минерализация воды здесь изменяется от 0,5 до 1,1 г/л, в то время как фоновые значения достигают 3-7 г/л, а минерализация воды Каспийского моря вокруг острова составляет 3-4 г/л (аналитик В.В. Кучеряева, МГУ).
Таким образом, Тюленевская структура представляет собой относительно крупное по размерам, сложное по строению и неотектонически активное локальное поднятие, осложняющее северо-западный борт Каспийской впадины.
Геохимические критерии поисков
Особый интерес представляет единственная на острове артезианская скважина (см. рис. 4), видимо, выполнявшая роль основного поставщика пресной воды для жителей, ранее населявших остров. Исключительный интерес к ней вызван тем, что из воды этой скважины происходит обильное выделение газа, приводящее к возникновению устойчивой белой эмульсии (пены) (рис. 5), которая имеет слабо улавливаемый сероводородный запах и горит вначале голубым (первые секунды), а затем бледно-желтым пламенем (рис. 6). Горящая артезианская скважина — это крайне редкое в природе явление, по крайней мере, неизвестное нам по литературным источникам.
Приведем результаты химического анализа воды данной артезианской скважины, анализа компонентного состава растворенного в этой воде газа и изотопного состава углерода метана с авторским вариантом их интерпретации.
Результаты химического анализа артезианской воды: рН = 8,1, pNa = 1,9 г/л, общая минерализация — 1,23 г/л (аналитик В.В.Кучеряева, МГУ).
Следует отметить, что данная артезианская скважина расположена непосредственно в зоне развития предполагаемого глубинного разрывного нарушения северо-западной ориентировки (см. рис. 2). Минерализация воды непосредственно из артезианской воды (1,23 г/л) в 2 раза и больше превышает таковую почвенных и грунтовых вод (из колодцев) в пределах других участков данного разрывного нарушения. Это может указывать на приуроченность артезианской скважины к наиболее геодинамически активному в современное время участку глубинного разрывного нарушения.
Вполне вероятно, что если бы пробы воды были взяты в момент аномальных проявлений здесь геодинамических процессов, минерализация воды была бы еще выше. Подобное явление инструментально доказано результатами специальных комплексных геодезических и геохимических исследований в пределах разломных зон Восточного Предкавказья (Сианисян С.С., 1993), проведенных в мониторинговом режиме. В частности, установлено, что в момент интенсивных проявлений современных геодинамических процессов в активизирующихся зонах разрывных нарушений отмечается аномальное повышение (нередко в несколько раз) минерализации пластовых и грунтовых вод.
Результаты анализа компонентного состава газа показали, что растворенный в артезианской воде газ состоит всего из трех компонентов: метана (92,94 %), азота (6,20 %) и диоксида углерода (0,86 %) (аналитики В.А. Хлебалкин, С.А. Шикалова, ВНИИгаз).
Приведенные данные свидетельствуют о повышенном содержании в составе газа УВ-компонентов. Характерно, что газ представлен в основном метаном, без примеси его гомологов.
О генезисе диоксида углерода судить трудно. Последний может быть показателем обогащения разреза карбонатами. О глубинном происхождении азота свидетельствует отсутствие в составе газа аргона.
Используя зависимость состава и количества водорастворенных газов (СН4, N2 и СO2) от глубины залегания пластовых вод (Гуревич М.С., 1959), можно предварительно заключить, что в данную артезианскую скважину поступают газонасыщенные подземные воды с глубины ниже 1 км.
Изотопный состав углерода метана — 74,9 %о (аналитики Г.И.Теплинский, А.Д.Есиков, ВНИИгаз), что указывает на его биохимическое происхождение.
Следует отметить, что обычно компонентный состав биогенных газов включает разнообразие неуглеводородных газов, чего мы, однако, не наблюдаем в нашем случае. Даже такие газы, как кислород, водород, сероводород, обычно присущие биогенным газам, отсутствуют в составе рассматриваемого нами газа.
Результаты анализа изотопии углерода свидетельствуют о том, что это ярко выраженный легкий и "молодой" газ. Характерно, что промышленные газы Приморского нефтегазоносного района Дагестана имеют изотопный состав углерода метана, не превышающий 25-30 %о (газоконденсатная залежь месторождения Ачи-су).
Таким образом, анализ проведенных структурно-геоморфологических, геодинамических и геохимических исследований в пределах дагестанского сектора Северо-Западного Каспия позволяет положительно оценивать перспективы его нефтегазоносности. Особый интерес с точки зрения поисков промышленных залежей УВ представляет новая предполагаемая Тюленевская структура. Учитывая, что эта структура — крупное по размерам новейшее поднятие с относительно большой для структур платформенного типа амплитудой поднятия, отличающееся высокой неотектонической активностью, можно предположить обнаружение в ее пределах промышленных скоплений УВ. По аналогии с установленной нефтегазоносностью соседних районов суши и моря можно предполагать перспективность меловых и миоценовых отложений. Скопления УВ в Тюленевской структуре могут быть связаны с коллекторами трещинного типа, развитыми в предполагаемых зонах разрывных нарушений северо-западного простирания. Прогнозируя фазовое состояние предполагаемой залежи, можно с достаточной уверенностью сказать, что здесь наиболее вероятна газовая залежь, поскольку изотопный состав углерода (74,9 %о) характерен для метана газовых залежей. В рассматриваемой части акватории Северо-Западного Каспия вероятнее всего распространение газовых скоплений (Захаров Е.В., Дедовская Г.И., 1984). В то же время, исходя из значений коэффициентов, используемых для определения фазового состояния залежей (Панченко А.С., Богданов К.И., 1978), следует, что значение коэффициента CН4/N2 указывает на наличие, скорее, газоконденсатной залежи.
В заключение следует отметить, что предлагаемые выводы, сделанные по результатам проведенных исследований, конечно же, предварительные, поскольку они должны получить подтверждение геофизическими методами поисков в комплексе с бурением. Однако выполненные исследования позволяют оценивать с точки зрения нефтегазоносности шельфовую область Северо-Западного Каспия, особенно район о-ва Тюлений, достаточно высоко и считать необходимым осваивать ее в ближайшие годы. Учитывая, что территория собственно острова оказалась до сих пор совершенно не изученной в геологическом и нефтегазоносном отношении, приведенные в данной статье результаты исследований приобретают исключительный научный и практический интерес.
* Экспедиционные исследования были организованы географическим факультетом МГУ при финансовой поддержке Нидерландского научного фонда (NWO) и РФФИ (грант № 97-05-65731).
Литература
1. Бадюкова Е.Н., Варущенко А.Н., Соловьева Г.Д. О генезисе рельефа дна Северного Каспия // Бюл. МОИП. Отд. геол. - 1996. -Т.71.- Вып.5,- С.80-88.
2. Зинченко А.Г. Разломно-блоковая тектоника и рельеф дна Северного Каспия // Тез. докл. конф. "Блоковое строение земной коры и нефтегазоносность", 17-19 января 1994 г., Санкт-Петербург.- С.-Пб., 1994.- С.109-110.
3. Лебедев Л.И. Геологическое строение и нефтегазоносность платформенной части Каспия- — М.: Наука, 1976.
4. Попков В.И., Калинин М.И., Сейфулин Ш.М. Глубинное строение Северного Каспия // "Докл. АН СССР. Геология. - 1988. - Т.302, № 3.-С. 409-412.
5. Романов B.C., Юнов А.Ю. Тектоника Северного Каспия по данным морских геофизических исследований // Геотектоника. — 1968.— № 6.- С.70-75.
Автор: Н.Касьянова ,МГУ
