ШЕЛЬФ ЕГО СТРОЕНИЕ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ Шельф

ШЕЛЬФ, ЕГО СТРОЕНИЕ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ

Шельф (от англ. ) —материковая отмель, представляет собой подводную слегка наклонную равнину. Шельф является выровненной частью подводной окраины материка, примыкающей к суше и характеризующаяся общим с ней геологическим строением. Со стороны океана шельф ограничивается четко выраженной бровкой, расположенной до глубин 100— 200 м (но в некоторых случаях достигает 500 — 1500 м, например южная часть Охотского моря, бровка Новозеландского шельфа).

Шельф как историко-геологическая категория существовал во все геологические периоды, в одни из них резко разрастаясь в размерах (например, в юрское и меловое время), в другие занимая небольшие площади (Пермь, девон). Современная геологическая эпоха характеризуется умеренным развитием шельфовых морей. Общая площадь— около 32 млн. км 2. Наиболее обширны Шельф у северной окраины Евразии, где их ширина достигает 1, 5 тыс. км, а также в Беринговом море, Гудзоновом заливе, Южно-Китайском море, у северного побережья Австралии, а в близи Чили ширина шельфа всего 2 км. Шельф издавна используется в целях рыболовства и промысла морских животных; промышленный лов рыбы в шельфовых водах составляет 92%. Широко развернулись на шельфе работы по поискам и разведке полезных ископаемых, в особенности нефти и газа. В 1975 на долю «морской нефти» , добываемой на шельфе, приходилось 20% мировой добычи нефти; ведутся также поиски и эксплуатация россыпных полезных ископаемых (касситерита, титаномагнетита, алмазов, золота и др. ).

На сегодняшний день науке известны два способа образования шельфов: • Эвстатические колебания • В результате абразии Эвстатические колебания, вообще говоря, медленные ("вековые") колебания уровня Мирового океана, вызываемые изменением общего объема его воды. Одна из причин эвстатического колебания таяние покровных ледников на материках. Так, во время четвертичного оледенения значительное количество воды было сосредоточено в покровных и плавающих льдах; при этом уровень океана был ниже на 100 150 м. Так смена уровня моря в различные геологические эпохи приводит к изменению осадконакопления. Море производит большую работу по разрушению горных пород (абразия), переносу (транспортировке) обломочного материала, отложению осадков, из которых впоследствии образуются осадочные горные породы. Особенно значителен последний вид его деятельности.

Разрушительная работа морей и океанов особенно значительна у крутых, обрывистых берегов, где глубина сравнительно большая. Во время больших бурь морские волны вместе с течением перекатывают глыбы пород значительной массы на расстояния до 10— 12 м. Во время бурь, волны оказывают на поверхность берега давление, достигающее 10 — 30 м на 1 м 2. По отвесным береговым скалам они поднимаются иногда на высоту до 20 м и затем низвергаются обратно в море. Приливные морские волны нередко вторгаются в устья рек и бурно несутся вверх по их течению, производят большие наводнения на значительных площади. Волны своими ударами разрушают морские берега. Образуются глыбы и обломки пород, которые подхватываются течением и новыми волнами. Морские берега разрушаются главным образом от бомбардировки глыбами и обломками пород, а также в результате химического воздействия морской воды. При прочих одинаковых условиях разрушение берегов происходит тем интенсивнее, чем больше разница в уровнях моря во время приливов и отливов. Естественно, что горные породы морских берегов разрушаются от морских волн не с одинаковой скоростью. На эту скорость влияют крепость пород, их структура, текстура и характер залегания (тектоника береговых участков земной коры).

Схема для пояснения разрушения морских берегов при различных направлениях падения пластов. Падение пластов: а — в сторону моря; б — в сторону материка; в — горизонтальное залегание. Максимальная скорость разрушения берега наблюдается в том случае, когда осадочные горные породы падают в сторону материка (б), и минимальная, когда они падают в сторону моря (а). При горизонтальном залегании пород (в) скорость будет средней. Породы трещиноватые, слабо сцементированные разрушаются быстрее, чем массивные, сцементированные. Груды глыб и обломков пород, возникающие у береговых склонов, на некоторое время защищают береговые скалы и утесы от дальнейшего разрушения. Набегающие волны разбиваются о них и в значительной степени растрачивают свою кинетическую энергию. Глыбы и обломки, в конце концов, размельчаются, и морские волны с полной силой вновь начинают разрушать крутые, обрывистые берега. В результате ударов морских волн о берег образуется волноприбойная терраса.

Схема образования волноприбойной террасы (ниши). 1— коренные породы континента; 2 — контуры континента и его склонов до абразии; 3 — то же после образования волноприбойной террасы; 4 — осадки на волноприбойной террасе; 5 — постепенное образование ниши; 6— постепенное обрушение пород из кровли ниши На схеме показан профиль через крутой берег сравнительно глубокого моря. MN —уровень моря приливе, KF, — уровень его при отливе. Во время бурь и штормов морские волны, ударяясь о берег, разрушают его. Вдоль берега образуется выемка, называемая волноприбойной, которая постепенно растет внутрь материка. Породы, нависающие над выемкой, вследствие процессов выветривания, собственного веса, работы подземных вод и по другим причинам постепенно обрушиваются и превращаются в глыбы и обломки, которые подхватываются волнами и течением и продолжают дальнейшее разрушение берега. Линия ABMK — первоначальный склон берега; линия ACDF —новый склон берега; FER — волноприбойная терраса. Эта терраса бывает, сложена коренными породами, но чаще на ней залегает обломочный материал, получающийся от разрушения берега, в виде глыб, гравия, галек, щебня, песка и ила.

Волноприбойная терраса постепенно увеличивается в сторону берега и достигает иногда ширины 2 км. Глубина ее, соответственно изменяется от нуля в точке F до 20 м в точке R. Скорость роста волны прибойной террасы по мере ее расширения вследствие трения воды о дно уменьшается. Почти вся кинетическая энергия прибоя начинает затрачиваться на отложение осадков. Если участок земной коры, где формируется волноприбойная терраса, испытывает эпейрогеническое опускание, последняя постепенно переходит в шельф (материковую отмель). Глубина шельфа достигает 200 м и более, ширина бывает самой различной и кое где по берегам северных полярных морей достигает 400— 600 км. Моря, покрывающие шельф, называются апиконтинеотальи. Поверхность волноприбойной террасы, а тем более шельф или материковой отмели имеет очень незначительный уклон (максимум 1— 2°) в сторону моря. Можно считать, что эта поверхность горизонтальная. Естественно, в пределах указанной террасы или шельфа залегание осадков почти горизонтальное. Теперь становится понятным, почему дно морей на глубине от нуля до 200 м называется материковой отмелью. Последняя представляет собой результат постепенного разрушения континента морским прибоем с одновременным эпейрогеническим опусканием и накоплением осадков. Если эпейрогеническое опускание земной коры в районе берег моря приостанавливается, волноприбойная терраса перестает расширяться. На ней начинают усиленно накапливаться осадки.

Схематический профиль морского дна

К неритовой области моря относится материковая отмель (шельф) и та часть морского берега, которая заливается водой во время приливов. Часть берега, заливаемая морем во время приливов и освобождающаяся от воды во время отливов, называется литоралью. Ширина ее достигает иногда 1 — 1, 5 км. С морскими осадками неритовой области и широком смысле слова тесно связаны донные образования на низких морских побережьях. В литоральной области возникают так называемые береговые валы из галек, песка, битой ракуши, напоминающие собой дюны. Часто возле них наносится древесный материал (слюды, корни деревьев). Валы возникают на расстоянии наибольшего набегания волн на низкие морские берега. Их высота 1— 5 м, ширина до 10— 12 м. Между берегом моря и береговым валом располагается различной ширины полоса, называемая пляжем, покрытая песком и илом, получающимся в результате перекатывания, перемывания, перетирания обломочного материала морскими волнами. На поверхности песчано илистых отложений нередко наблюдается мелкие параллельные углубления, отражающие волнения воды, называемые рябью (ripple marks). В этих осадках можно видеть иногда следы животных, птиц, ходы червей, трещины усыхания (на глинистых осадках) и т. д.

Осадки, откладывающиеся на материковой отмели и на дне моря, можно подразделить па три основных типа: обломочные (или терригенные), органогенные и химические. Среди обломочных осадков имеются такие, которые состоят главным образом из обломков других пород (галек, глыб, гравия, песка, ила и т. д. ), но содержат примесь (иногда значительную) материала органогенного происхождения или химического (в виде солей, выпавших из растворов морской воды) либо того и другого одновременно. Среди органогенных осадков наблюдаются разности, состоящие из органического материала (раковин, остовов, скелетов, панцирей), преимущественно из Са. СО 3 или Si. O 2 • n. Н 2 О, с примесью (часто весьма значительной) обломочного или химического материала или того и другого одновременно. Среди химических имеются осадки, состоящие главным образом из разнообразных солей, выпавших из растворов мор ской воды, и содержащие примесь обломочного или органогенного материала или того и другого. В пределах шельфа откладывается главная масса осадков, из которых впоследствии возникают осадочные горные породы. Скорость отложения осадков в области шельфа во много раз больше, чем на континентальном склоне, а тем более на океаническом ложе. В пределах шельфа первое место по распространенности, разнообразию и мощности занимают обломочные, второе органогенные, третье химические осадки. Последние в чистом виде откладываются лишь на самых прибрежных участках моря и в лагунах (морских заливах, отделенных от моря подводным барьером).

Обломочные осадки К обломочным осадкам относятся грубообломочные, песчаные и илистые отложения. Грубообломочные осадки, как правило, располагаются ближе к берегу моря. Дальше идут пески, сперва грубозернистые и крупнозернистые, затем среднезернистые, а потом мелкозернистые. За ними следуют илистые осадки. К обломочным осадкам и особенно к илам примешивается органогенный материал. По мере удаления от берега примесь органогенного материала в илах обычно увеличивается и терригенные или незаметно переходят в органогенные. Однако описанная общая схема распределения осадков в пределах шельфа нарушается донными течениями различной скорости. Около берега моря иногда откладывается тонкий обломочный материал. Дальше от него — более грубый, а затем — вновь тонкий материал и т. д. Часто изменяется и примесь органогенного материала. Органогенные осадки занимают примерно 5 % площади шельфа. К ним относятся ракушечники, детритусовые накопления, коралловые постройки и органогенные илы.

Химические осадки К химическим осадкам относятся отложения углекислого кальция, окислов железа и марганца, кремнезема, хлористого натрия, гипса, ангидрита, калийных солей, сульфатов натрия и магния и т. д. Химические осадки в чистом виде откладываются на некоторых узких участках прибрежного дна, но главным образом в лагунах. Уровень лагуны, отделенной от моря подводным барьером, вследствие усиленного испарения обычно чуть ниже уровня открытого моря, и поэтому в нее все время поступает морская вода. При этих условиях концентрация солей в воде лагуны непрерывно повышается и, когда наступает перенасыщение раствора, из него выпадают на дно лагуны различные соли: Na. Cl, Na 2 SO 4, Ca. SO 4, Mg. CO 3, Ca. CO 3, Si. O 2 • H 20, Fe. CO 3 и др. Порядок их выпадения зависит от температуры воды, наличия в растворе других солей и их концентрации.

ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ ШЕЛЬФОВОЙ ОБЛАСТИ Нефть и газ являются важнейшим стратегическим сырьем, от обладания которым будет зависеть многое в ближайшем будущем. От цен на нефть и газ зависят экономики многих стран. На шельфах морей и океанов выявлено около 2 тыс. месторождений нефти и газа с суммарными запасами нефти 40 млрд. т и газа 20 трлн. м 3; пробурено более 300 тыс. скважин. Почти 100 стран ведут поисковые и эксплуатационные работы в акваториях при глубине воды до 1, 5 км. Темпы освоения морских месторождений нефти и газа ежегодно увеличиваются. История морской добычи нефти насчитывает более полутора веков. Основные нефтегазоносные бассейны Мирового океана В пределах Мирового океана установлено около 70 нефтегазоносных или потенциально нефтегазоносных бассейнов или провинций. Генетически они разнородны, поэтому при анализе целесообразно сгруппировать их по географическому признаку в семь основных регионов: Северный Ледовитый океан, Северная Атлантика, Южная Атлантика, западная часть Индийского океана, восточная часть Индийского океана, западная часть Тихого океана, восточная часть Тихого океана.

Генерализованная схема строения зон шельфа (по Хедгерефу)

ВЫДЕЛЕНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ НЕФТЕГАЗОНОСНЫХ КОМПЛЕКСОВ ШЕЛЬФОВЫХ ОБЛАСТЕЙ Среди приведенных в классификации различных видов природных резервуаров нефтегазоносные комплексы (НТК) представляют собой толщи с определенным составом пород, характеризующиеся набором специфических черт. Нефтегазоносные комплексы являются совокупностью геологических тел как проницаемых, благоприятных для образования залежей, так и плохо проницаемых, способствующих консервации залежей. Классификация природных резервуаров по А. Э. Канторовичу и др.

В зависимости от площади распространения скоплений нефти и газа НГК подразделяют на региональные, субрегиональные, зональные и локальные. Региональные НГК представляют собой литолого-стратиграфические подразделения, характеризующиеся региональной нефтегазоносностью в пределах обширнейших территорий, охватывающих несколько крупных геоструктурных элементов изучаемой провинции. К субрегиональнъ1 м относятся комплексы пород, содержащие скопления нефти и газа только в пределах одной нефтегазоносной области какой-либо провинции. Отложения, продуктивные в пределах района или зоны нефтегазонакопления, выделяются как зональные. Региональные НГК представляют собой природные системы, состоящие из совокупности горных пород, условия накопления и дальнейшее преобразование которых характеризуются благоприятными геологическими, геохимическими, гидрогеологическими, тектоническими и другими факторами. обусловившими возникновение и развитие процессов регионального нефтегазообразования и нефтегазонакопления. Общей диагностической особенностью их является накопление в субаквальной среде с анаэробной геохимической обстановкой на фоне относительно устойчивого прогибания бассейна седиментации Следует отметить, что к региональным НГК приурочена основная часть выявленных ресурсов нефти и газа на всех континентах Земли, в том числе на шельфе. Регионально нефтегазоносные комплексы могут быть представлены как терригенными, так и карбонатными образованиями морского, лагунного, а местами и континентального происхождения.

При выделении нефтегазоносных комплексов, содержащих многие десятки и сотни залежей углеводородов и представляющих собой единые объекты разведки и подсчета запасов прежде всего опираются на результаты исследования таких параметров как: • глубина залегания • условия формирования и закономерности пространственного распределения породколлекторов и покрышек • гидрогеологические условия размещения залежей - особенности тектонического развития района и процессов образования ловушек антиклинального и неантиклинального типов -особенности формирования и заполнения ловушек углеводородами Флюидоупор — относительно непроницаемое для флюидов породное тело, экран. Наилучшими экранирующими свойствами обладают соли, ангидриты и монтмориллонитовые глины. Флюидоупоры, перекрывающие залежь нефти, называют покрышками. Наличие покрышки, препятствующей движению нефти к поверхности Земли, является необходимым условием накопления залежи нефти.