Прогноз площадей распространения отложений газогидратов по геофизическим данным в Гвинейском заливе

Полный текст

Введение Кот-д’Ивуар - это развивающаяся страна с недостаточно прогрессивной системой поисков и разведки месторождений полезных ископаемых (особенно разведки нефти и газа), что затрудняет изучение шельфа, который составляет 80 % осадочного бассейна страны. Настоящее исследование основано на анализе и сопоставлении гравиметрической информации, представленной в виде карт Западной Африки и Восточного побережья Южной Америки. Разделение Гондваны Предпосылкой для создания прогноза явилось разделение Гондваны во время Верхней юры, 160 миллионов лет назад, когда срединно-атлантический разлом отделил Африку от Южной Америки (рис. 1). Рис. 1. Тектоническая карта Гондваны (по Аргану) [3]: 1 - преимущественно сима; 2 - области преимущественного распространения антиклинальных глубинных складок; I, II, III - три ветви внутренней виргации Гондванской глыбы; 3 - кульминации (подъем) осей глубинных складок; 4 - погружения осей глубинных складок; 5 - линии, соединяющие ныне разобщённые объекты; a, b, c - африканский, арабский и индийский выступы Гондваны [Figure 1. Tectonic map of Gondwana (according to Argan) [3]] Прекращение связи границ бразильской и африканской океано-континентальных плит земной коры происходило в течение длительного интервала времени (105-110 млн лет) альбского века на разных сегментах Экваториальной Атлантики. Геологические карты взяты из Commission for the Geological Map of the World (CGMW) (1990, 2000). Хотя палеонтологические данные, такие как смешанная фауна, указывают на полную морскую связь через регион с середины позднего альба (Koutsoukos, 1992), современные реконструкции не указывают на широкое и глубоководное соединение во время континентального разлома (рис. 2). На карте (см. рис. 2) черные и синие прерывистые линии показывают положение границ океанической континентальной коры для бразильской и африканской частей соответственно. Серые и желтые области вдоль подгонки указывают области подкладки и перекрываются при реконструкции. Сокращения: GP - шельф Гвинея; M - Монровия; IC - бассейн Кот-д’Ивуар; ND - Нигерия; BT - впадина Бенуэ; RM - бассейн Рио-Муни; G - бассейн Габон; ДП - шельф Демерара; FA - бассейн Фос-ду-Амазонас; P-M - бассейн Пара-Маранао; B - бассейн Баррейриньяс; C - бассейн Сеары; P - бассейн Потигуар; PP - бассейн Пернамбуку Параиба; S-A - бассейн Сержими-Алагоас. Рис. 2. Закрытие связи границ бразильской и африканской океано-континентальных корок, восстановленных в разное время в интервале 105-110 млн лет (альба) для разных сегментов Экваториальной Атлантики Источник: Геологические карты взяты из CGMW. [Figure 2. Closure of the connection between the borders of the Brazilian and African oceanic-continental crusts, reconstructed at different times in the interval 105-110 million years (alba) for different segments of the Equatorial Atlantic] Source: Geological maps are taken from CGMW. Одинаковым цветом отмечены осадочные бассейны с одними и теми же литологическими характеристиками. Исходя из этого можно сказать, что осадочные бассейны Кот-д’ Ивуара и Para-Maranha совпадают по литологическим характеристикам и должны совпадать по геофизическим данным, что будет продемонстрировано далее. Газогидраты представляют собой кристаллические соединения в виде клатратов - группы твердых веществ, напоминающих лед (рис. 3, 4). В клатрате молекула воды образует клетку, которая захватывает молекулу газа. Для образования подобных водоемов требуются условия низкой температуры и высокого давления, например существующие в вечной мерзлоте и глубоких отложениях морского дна океана. Количество захваченного метана является значительным, так как объем гидрата может содержать до 160 раз объемов метана (объем газа при 0 °С и давлении 160 мм рт. ст.) [4]. Метан и двуокись углерода представляют собой два общих газа газовых гидратов, но также существуют сероводород и небольшие молекулы углеводородов, такие как пропан. Рис. 3. Взаимосвязь между температурой и давлением при образовании газового гидрата [8] [Figure 3. The relationship between temperature and pressure in the formation of gas hydrate [8]] Рис. 4. Молекула гидратного газа [1] [Figure 4. The molecule of hydrated gas [1]] Условия устойчивости гидратов метана под океанами показаны на рис. 5. Давление определяется водяным столбом; температура зависит от температуры водного дна океана и геотермальной степени. Поскольку температура на дне океанов низка (на рис. 5 порядка 2 °C), зона стабильности гидратов метана простирается от дна океана до глубины 2 500-3,300 м под поверхностью океана, то есть ее толщина около 800 м. На рисунке видно, что в нижней части этой области гидраты гораздо более многочисленны. Они насыщают осадки, гидроизолируют их и не позволяют метану мигрировать дальше на поверхность. В результате газообразный метан часто накапливается ниже зоны стабильности гидратов [2]. Предел между зоной, в которой обитают гидраты, и зоной, в которой накапливается газ метана, обнаружен сейсмической разведкой и назван «отражающий снизу отражатель» (BSR). Этот сигнал, параллельный поверхности дна океана, соответствует пределам зоны устойчивости гидратов, когда они существуют в больших количествах. Сейсмические волны быстро распространяются, если осадки цементируются гидратами, и гораздо медленнее в нижних зонах, где имеется слой свободного газа. Сейсмическая разведка - очень полезный метод определения местоположения гидратов. Но поскольку зоны работы мало изучены, невозможно доказать присутствие газогидратов посредством BSR. Рис. 5. Распределение известных газогидратных месторождений в мире [6] [Figure 5. Distribution of known gas hydrate deposits in the world [6]] На карте распределения известных газогидратных месторождений в мире (рис. 5) заметно, что более 90 % месторождений найдены либо на шельфе, либо рядом с шельфом континентов во всех океанах. Это означает, что дальнейшие поиски газогидратов лучше всего производить на шельфе или рядом с ним (для Кот-д’Ивуара это будет ивуарский шельф). На рис. 6 изображены районы, где были проведены гравитационная съемка и сейсморазведка. По данным этих районов сделано сопоставление сейсмических разрезов шельфа Кот-д’Ивуара восточной части Атлантики и разрезов северовосточной Бразилии в западной части Атлантического океана. В результате выявлено, что мощности отложений различных геологических возрастов как на шельфе Кот-д’Ивуара, так и на шельфе Бразилии приблизительно совпадают, причем не только по мощностям, но и по соотношениям осадочных пород разных возрастов. Значит, их объединяют общее геологическое время, в которое происходило осадконакопление, и приблизительно сходная литологическая обстановка осадкообразования. Рис. 6. Карта сопоставления сейсмических разрезов шельфа Кот-д’Ивуара восточной части Атлантики и разрезов северо-восточной Бразилии в западной части Атлантического океана: 1 - линия разреза в бассейне Пара-Маранао [5]; 2 - сейсмический разрез северо-восточной Бразилии [5]; 3 - линия разреза в бассейн Кот-д’Ивуара [7]; 4 - сейсмический разрез западного осадочного бассейна Кот-д’Ивуара [7] [Figure 6. Map compares the seismic sections of the shelf of Cote d’Ivoire in the eastern Atlantic and the sections of northeastern Brazil in the western Atlantic: 1 - line of the section in the Para-Maranhao basin [5]; 2 - seismic section of the northeastern Brazil [5]; 3 - section line in the basin of the Cote d’Ivoire [7]; 4 - seismic section of the western sedimentary basin of the Cote d’Ivoire [7]] Меловое время - это общее время накопления осадков на шельфах Котд’Ивуара и Бразилии, после которого произошло разделение Гондваны на две части и началось формирование Атлантического океана в его современном виде. На карте (рис. 7) показано распределение наиболее благоприятных зон для поиска газогидратов в мировых океанах, и эти зоны по своей длине вдоль береговой линии у Кот-д’Ивуара и Бразилии очень хорошо совпадают. Гравитационные карты полей двух континентов позволяют выделить общие черты аномальных гравитационных полей на различных континентах, совпадающих при сложении в единый суперконтинент. Мы можем наблюдать расширения зон разломов св. Павла и Романча, которые уходят от западноафриканской границы к южноамериканскому континенту. Это заставляет полагать, что, несмотря на удаленность этих двух континентов, они имеют общие черты, особенно те области, которые нас интересуют как возможные перспективные площади для обнаружения залежей газогидратов. Рис. 7. Общая расчетная толщина зоны устойчивости гидратов метана в морских отложениях (MHSZ). Зона стабильности гидратов метана указывает, где можно найти подходящие условия температуры и давления для их образования [6] [Figure 7. Total calculated thickness of the methane hydrate stability zone in marine sediments. The methane hydrate stability zone indicates where suitable temperature and pressure conditions can be found for the formation of hydrates [6]] Рис. 8. Карта гравитационной аномалии Западной Африки [Figure 8. Map of the gravity anomaly of West Africa] Рис. 9. Карта гравитационной аномалии северо-восточной части Южной Америки [Figure 9. Map of the gravity anomaly of the northeastern part of South America] Рис. 10. Карта с доказанным и предполагаемым месторождениями [Figure 10. Map with proven and proposed deposits] На картах сопоставления береговых линии Кот-д’Ивуара и Бразилии видно, что положение известного месторождения газогидратов в Бразилии очень хорошо коррелируется с положением разлома св. Павла, идущего по-видимому от Кот-д’Ивура до Бразилии. Можно предположить, что этот разлом был подходящим каналом для газов, которые накапливались в месторождении газогидратов на шельфе Бразилии. Следовательно, этот же разлом может быть источником газогидратных месторождений на шельфе Кот-д’Ивуара. Заключение Исследование представляет интерес для прогнозирования новых участков, перспективных в плане обнаружения газогидратных месторождений на шельфе Кот-д’Ивуара и может быть использовано при их выделении под новые геологические изыскания (в том числе с последующим бурением и вероятным обнаружением месторождений газогидратов). Большая часть ивуарских месторождений представляет собой залежи газа, что увеличивает вероятность наличия месторождений гидрата метана в шельфовой части.

Об авторах

Владимир Юрьевич Абрамов

Российский университет дружбы народов

Автор, ответственный за переписку.
Email: geophy-rudn@mail.ru

кандидат геолого-минералогических наук, доцент департамента недропользования и нефтегазового дела Инженерной академии

Российская Федерация, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6

Диоманде Мамаду

Российский университет дружбы народов

Email: diomande_m@rudn.university

аспирант департамента недропользования и нефтегазового дела Инженерной академии

Российская Федерация, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6

Моисес Ромеро

Российский университет дружбы народов

Email: romero_barrenechea_m@pfur.ru

кандидат геолого-минералогических наук, доцент департамента недропользования и нефтегазового дела инженерной академии

Российская Федерация, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6

Хиба Алджабасини

Российский университет дружбы народов

Email: zaina40@hotmail.com

аспирант департамента недропользования и нефтегазового дела Инженерной академии

Российская Федерация, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6

Список литературы