Александр Конюхов - Геология океана: загадки, гипотезы, открытия
На других пассивных окраинах раннемеловая регрессия сопровождалась выдвижением дельт рек в море, а выносимый ими материал засыпал на обширных пространствах карбонатные подводные плато и рифовые сооружения. В раннем мелу на многих пассивных окраинах материков сформировались довольно мощные (2—3 км) толщи дельтовых отложений. Приуроченные к ним горизонты коллекторов ныне вмещают огромные ресурсы углеводородов.
В позднем мелу, а также в палеогене и эоцене, когда уровень океанских вод был очень высок, в краевых частях континентов отлагались преимущественно тонкозернистые карбонатные и глинистые осадки. По своим характеристикам они скорее принадлежат к породам-флюидоупорам, не пропускающим углеводороды, чем к породам-коллекторам. Неудивительно, что в толщах подобного состава во многих районах отсутствуют крупные скопления нефти и газа. Ситуация изменилась во второй половине кайнозоя, когда начались крупные колебания уровня океанских вод, вызванные тектоническими и климатическими причинами. В миоцене к краю шельфа снова выдвинулись речные дельты, в которых образовались толщи переслаивания песчаников, глин и алевролитов. В пластах песчаников впоследствии возникли скопления нефти и газа.
На активных континентальных окраинах, в большинстве своем расположенных в пределах Тихоокеанского кольца, породы палеозойского и мезозойского возраста сильно деформированы и метаморфизованы. Они не способны вмещать скопления углеводородов, так как почта не содержат крупных пор. Поэтому основные ресурсы углеводородного сырья на активных окраинах связаны с молодыми, кайнозойскими отложениями. Анализ показывает, что и здесь наиболее продуктивны миоценовые формации, Среди них большинство сложено песчаниками в алевролитами. Последние накапливались в эпохи падения уровня океана и выдвижения в сторону моря речных дельт и береговых линий. Впрочем, появились данные о высокой перспективности рифовых построек миоценового возраста. Большое количество погребенных рифовых массивов обнаружено в последнее время в Южно-Китайском море. Бурение на некоторых из них уже дало положительные результаты. Если все они содержат залежи углеводородов, то общие их запасы в этом районе могут превысить ресурсы, выявленные в районе Персидского залива.
Особенностью активных континентальных окраин является то, что залежи нефти и газа здесь обнаруживаются в отложениях, которые никогда не рассматривались ранее в качестве природных резервуаров. Прежде всего речь идет об образованиях кремнистого состава — диатомитах, кремнистых глинах и др. В последнее время на подводной окраине Калифорнии в осадках кремнистого состава разведаны исключительно богатые месторождения нефти (например, Пойнт Аргуэлло). Другой неожиданностью стало открытие залежей нефти и газа в толщах турбидитов. В целом же активные континентальные окраины по разведанным запасам углеводородного сырья пока уступают окраинам в областях с пассивным тектоническим режимом. Хотя коллекторами нефти и газа на окраинах континентов служат самые разнообразные по составу и происхождению отложения, ведущую роль среди них играют карбонатные рифовые известняки и терригенные дельтовые и мелководно-морские пески (песчаники). Это обстоятельство определяет географическую неравномерность распространения скоплений жидких и газообразных углеводородов в периферийных зонах океана. Действительно, рифовые сооружения могли формироваться только в низких широтах на участках с теплым и преимущественно засушливым климатом, т. е. там, где реки с суши выносили не очень много терригенного материала. Такие условия складывались далеко не на всех континентальных окраинах даже из числа тех, что располагались в низких широтах.
С другой стороны, толщи терригенных песчаников подучили широкое развитие преимущественно в тех районах, где к океану выходят дельты крупных рек. Положение последних далеко не случайно, так как реки прокладывают свои русла по областям, испытывающим прогибание. По существу, многие реки текут вдоль древних долгоживущих разломов, которые некогда были боковыми ответвлениями крупнейших рифтовых систем. В связи с этим положение многих современных и древних дельт является тектонически предопределенным. Вместе с тем предопределенной оказалась и высокая концентрация нефтяных и газовых месторождений в самих дельтах и на их подводном продолжении — глубоководных конусах выноса. Действительно, в дельте Нигера и в его конусе выноса открыто более 350 месторождений нефти и газа, в дельте и конусе Миссисипи — 150 месторождений. Крупнейшие скопления углеводородов разведаны в дельте Маккензи. Они открыты и в подводной части дельт Нила, Конго, Кванзы, Огове и множества древних безымянных рек. Подводные конусы выноса и древние коралловые массивы, погребенные под мощным чехлом более молодых осадков, находятся в недрах под континентальным склоном или подножием. Это наиболее перспективные объекты в океане. Поэтому поисково-разведочные работы, которые до недавнего времени были сосредоточены почти исключительно на шельфах, ныне ведутся на глубинах более 200 м, т. е. в пределах континентального склона. Так, в подводном конусе выноса реки Миссисипи в Мексиканском заливе поисково-разведочное бурение осуществляется с платформ, установленных на глубинах от 200 до 1000 м. Здесь уже открыты месторождения нефти и газа, и среди них Бей-Сити на глубинах около 400 м. На Калифорнийском побережье США, где расположено несколько небольших, но весьма перспективных прогибов, разведочные работы ведутся на глубине до 1000 м. Вышли за пределы шельфа и бразильские нефтяники. Согласно последним сообщениям, одну из разведочных скважин они заложили на участке континентального склона на глубине 1800 м.
Уже к началу 1985 г. на континентальных склонах в разных районах Мирового океана было открыто около 30 месторождений нефти и газа, из них семь в Австралии, четыре в США, два в Средиземном море (Валенсийский бассейн Испании), два в Гвинейском заливе. К настоящему времени число этих месторождений, вероятно, возросло.
Черные и белые «курильщики»Состав океанской воды на больших глубинах исключительно устойчив и меняется от района к району очень незначительно. Поэтому, когда в пробах воды, взятых придонными батометрами, выявлялись резкие аномалии в содержании кислорода или других элементов и соединений, специалисты оценивали такие результаты как явно ошибочные, объясняя этой плохой подготовкой батометров или другими причинами. Подобные случаи не учитывались при составлении карт и редко попадали в отчеты. В последние годы, однако, удалось установить, что аномалии в глубинных водах не только возможны, но и зачастую свидетельствуют об интереснейшем классе явлений, обусловленных гидротермальной деятельностью. На дне океана были обнаружены мощные подводные гейзеры, выбрасывавшие горячую воду на высоту в десятки и сотни метров. В 1977 г. их впервые наблюдали гидронавты с подводного аппарата «Алвин», выполнившего серию погружений в районе Галапагосского рифта на глубину 2—2,5 км.
Собственно говоря, все началось с необычных результатов глубоководного траления в одной из впадин этого рифта, когда с глубины 2400 м был поднят необычный улов: большое количество желтых медуз, моллюсков в толстостенных раковинах, креветок и рыб нескольких видов. Удивительным был сам факт существования в полной темноте при огромных давлениях и, как выяснилось позже, при сероводородном заражении сообщества морских организмов, обычно питающихся фито- и зоопланктоном. Но как раз планктон на этих глубинах отсутствовал. Пожалуй, самым неожиданным было то, что глубоководный трал захватил гигантских существ, напоминающих червей. Они находились в блестящих белых трубках длиной 1—2 м и диаметром 2—3 см, напоминавших обрезки огородного шланга. Из трубок торчали красные щупальца. Эти ранее неизвестные науке организмы были названы вестиментиферами. В район, где были обнаружены столь необычные скопления живых существ, в 1977 г. отправилась новая экспедиция. Опустившись на дно на подводном обитаемом аппарате «Алвин», геологи впервые смогли наблюдать пойманных в предыдущем рейсе животных в естественных условиях. Оказалось, что удивительные сообщества обитают вокруг горячих гейзеров, выбрасывающих из трещин в молодых базальтах но только горячую воду, но и большое количество темного взвешенного вещества, концентрации которого, до данным советских исследователей, могут достигать 200 мг/л. У выходов на дне мощных гидротерм сформировались подводные курганы разнообразной высоты и формы. Они сложены веществом, выносимым на поверхность гидротермами, в основном сульфидами — продуктами выщелачивания базальтов горячей морской водой. Черные фонтаны, насыщенные тончайшими коллоидными веществами, как огромные султаны, воздымаются над подводными холмами. На контакте с холодной морской водой из горячих гидротерм, а их температура может достигать 350° С, выделяется масса тончайших частиц, главным образом сульфидов металлов. Они оседают вниз, словно пеплом покрывая окрестности подводного гейзера и наращивая холмы, курящиеся, как печные трубы. Такие гейзеры, постоянно выбрасывающие на дно большое количество рудного и другого вещества, получили название черных «курильщиков».
