Геохимия органического вещества вендских битумосодержащих отложений Нохтуйского опорного разреза (Юго-Западный район Якутии)

НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ, 2009, №4 УДК: 540.4:552.578.2

Геохимия органического вещества вендских битумосодержащих отложений Нохтуйского опорного разреза

И.Н. Зуева, О.Н.Чалая, С.Х. Лифшиц, А.И. Сивцев, В.Ю. Мироненко

Изученные нафтиды из нефтепроявления вендских отложений тинновской свиты по составу, химической структуре и характерному набору реликтовых УВ можно отнести к семейству, имеющему общие генетические источники с промышленными залежами УВ Непско-Ботуобинской НГО.

Ключевые слова: венд, нафтиды, Непско-Ботуобинская антеклиза, геохимический анализ.

The geochemical investigations showed the studied naphtides from the Vendian sediments of the Tinnovskaya suite had been produced the same genetic source as the industrial deposits of hydrocarbons of the Nepo-Botyobian Oil and Gas Region. Data on the chemical composition and structure of studied naphtides and inherent type of relict hydrocarbons indicate this conclusion.

Key words: vend, naphtides, Nepo-Botyobian anticlise, geochemistry analysis.

В разрезе докембрийских и кембрийских отложений северного склона Алданской антеклизы распространены нефтепроявления, разнообразные по масштабу и характеру. В отложениях венда были обнаружены небольшие притоки нефти из водорослевых доломитов при испытании ченкиямских скважин на р. Туолба (Горнштейн, 1968). Оценке перспектив нефтегазоносности западного склона Алданской антеклизы и приплат-форменной части Берёзовского прогиба были посвящены работы Ф.Г. Гурари, С.П. Ситникова, Н.А. Грибовой, И.Е Москвитина, В.С. Ситникова, Г.С. Фрадкина и др. Основные перспективы выявления крупных месторождений нефти и газа эти авторы связывают с терригенными отложениями венд-рифейского возраста. В настоящее время интерес к терригенным отложениям венда вызван его доказанной нефтегазоносностью в Непско-Ботуобинской антеклизе, высокими прогнозными перспективами сопредельных территорий на северо-западном склоне Алданской антеклизы.

Отбор проб для геохимического анализа был осуществлен из наиболее полно представленного обнажения тинновской свиты позднего венда, которое находится по левому берегу р. Лена в 6 км выше

ЗУЕВА Ираида Николаевна - к.г.-м.н, в.н.с. ИПНГ СО РАН, 8(4112) 33-58-33, z.n.zueva@ipng.ysn.ru; ЧАЛАЯ Ольга Николаевна - к.г.-м.н., зав. лаб. ИПНГ СО РАН, о.п.Ла1ауа@ ipng.ysn.ru; ЛИФШИЦ Сара Хаимовна - к.х.н., в.н.с. ИПНГ СО РАН; СИВЦЕВ Алексей Иванович - н.с. ИПНГ СО РАН; МИРОНЕНКО Владимир Юрьевич - н.с. ИПНГ СО РАН.

п. Нохтуйск, напротив устья р. Б.Патом. Геологически исследуемое обнажение, известное как «Нохтуй-ское», расположено в зоне сочленения Уринского выступа с Березовской впадиной. Тинновская свита в данном регионе относится к позднему докембрию. Отложения данной свиты изучены по обнажениям рр. Большого и Малого Патома, а её аналоги (порох-тахская свита) встречаются по рр. Олёкма и Токко. На Нохтуйском обнажении тинновская свита представлена известняками битуминозными, черными, темно-серыми, плитчатыми с прослоями известняков доломитистых, доломитов серых, темно-серых, алевролитов и аргиллитов темно-серых. Местами известняки брекчированы.

В данной работе приведены результаты геохимических исследований органического вещества (ОВ) пород. В образцах было определено содержание органического углерода (Сорг) и выход хлороформенного битумоида (ХБ), полученного методом горячей экстракции. Аналитические исследования хлороформенных экстрактов выполнялись по общепринятой схеме. После осаждения асфальтенов избытком петролейного эфира маль-теновая часть методом колоночной хроматографии на силикагеле АСК разделялась на масла, бензольные и спиртобензольные смолы. Химическую структуру ХБ исследовали методом инфракрасной спектроскопии. Спектры получены на ИК-Фурье спектрометре «Protege 460» фирмы «Nicolet» в диапазоне волновых чисел 500-4000 см-1

Таблица 1

Геохимическая характеристика нафтидов тинновской свиты

Расстояние от кровли, м Порода Содержание, % на породу (ХБ/ С ) орг' *100% Групповой состав, % Тип нафтида*

С орг ХБ масла с м о л ы асфальтовые компоненты

бенз. с/б сумма асф. к-ты асф. сумма

0 Темно-серый песчаник 0,05 0,0176 35,20 56,81 5,75 29,36 35,11 2,55 5,53 8,08 Мальта

0,1 Глинистый известняк 0,13 0,0166 12,77 55,20 5,08 29,10 34,18 4,39 6,23 10,62 «

0,3 Песчаник мелкозернистый темно-серый 0,11 0,0185 16,82 48,07 6,87 33,05 39,92 4,29 7,72 12,01 «

0,6 Крупнокристаллический изв-к 0,11 0,0195 17,73 61,13 6,65 22,26 28,91 3,65 6,31 9,96 «

1,0 Крупнокристаллический изв-к 0,12 0,0182 15,17 61,59 5,96 22,85 28,81 5,63 3,97 9,60 «

1,3 Крупнокристаллический изв-к 0,13 0,0000

3,3 Крупнокристаллический изв-к 0,41 0,0143 3,49 51,05 4,75 27,89 32,64 8,42 7,89 16,91 «

3,8 Песчаник темно-серый среднезернистый 0,06 0,0000

4,3 Песчаник среднезернистый 0,07 0,0000

4,9 Сланец 0,05 0,0048 9,60

5,4 Аргиллит 0,38 0,0069 1,82

5,7 Песчаник пелитоморфный 0,25 0,0080 3,20 44,01 3,87 36,27 40,14 6,34 9,51 15,85 «

6,9 Песчаник кварцевый черный 0,05 0,0060 12,00

7,1 Песчаник кварцевый черный 0,09 0,0093 10,33

7,7 Песчаник пелитоморфный 0,35 0,0000

8,8 Сланец 0,12 0,0000

9,6 Песчаник слоистый темно-серый 0,09 0,0053 5,89

10,1 Песчаник кварцевый крупнозернистый 0,04 0,0000

10,8 Песчаник слоистый темно-серый 0,05 0,0124 24,80 56,88 4,79 29,94 34,73 2,40 5,99 8,39 «

11,5 Черный изв-к крупнозернистый 0,08 0,0098 12,25 29,06 10,26 41,03 51,29 11,96 7,69 19,65 Асфальт

11,5 Черный изв-к крупнозернистый 0,08 0,0502 62,75 75,28 1,53 21,31 22,84 1,02 0,86 1,88 Нефть

* Успенский В.А., Радченко О.А., Горская А.И., Шишкова А.П. Методы битуминологических исследований. Задачи исследования и пути их разработки. - Л.: Недра, 1975. - С.268-270.

Индивидуальный состав насыщенных углеводородов (УВ) С11+ изучался методом хроматомасс-спектрометрии на системе, включающей газовый хроматограф Agilent 6890, имеющий интерфейс с высокоэффективным масс-селективным детектором Agilent 5973N. Колонка капиллярная кварцевая длиной 30 м, диаметром 0,25 мм, им-прегнированная фазой HP-5MS. Газ-носитель - гелий, скорость потока 1 мл/мин. Температура испарителя 320оС. Программирование подъема температуры от 100 до 300оС со скоростью 6оС/ мин. Хроматограммы УВ получены по общему ионному току. Идентификация соединений осуществлялась по временам удерживания путем сравнения полученных масс-фрагментограмм со спектрами, имеющимися в библиотеке системы. Количественный расчет производился методом внутренней нормализации

Изученные образцы характеризуются низким содержанием органического углерода в породах (табл.1). Самое низкое содержание Сорг отмечается в темно-серых мелко- и среднезернистых песчаниках 0,04 - 0,11%. В пелитоморфных песчаниках содержание Сорг значительно выше от 0,25 до 0,35%. Наиболее высокие значения обнаружены в аргиллитах до 0,38. Выход ХБ колеблется в больших пределах от 0 до 0,0195% и определяется физическими свойствами вмещающих пород. Высокое содержание ХБ в составе ОВ (до 62,7%) указывает на эпигенетичный характер битумпро-явлений, которые рассматриваются многими исследователями как следы региональной миграции

углеводородных флюидов на восточный склон Березовской впадины.

Данные группового компонентного состава ХБ показывают, что изученные нефтепроявления разнообразны и представлены генетическим рядом нафтидов: нефти - мальты - асфальты с преобладанием мальт. На гипергенные изменения нафтидов в результате химического окисления, потери лёгких фракций и остаточного накопления асфальтово-смолистых компонентов указывают результаты группового состава (табл.1). Содержание масел в них падает от 75,3% в неф-тях до 29,1% в асфальте. Данные ИК-Фурье спектроскопии также свидетельствуют об увеличении содержания кислородсодержащих соединений и ароматических циклов в химической структуре нафтидов в ряду нефти - мальты - асфальты (табл.2). Относительные коэффициенты полос поглощения в области 1700-1740, 1270, 1170 см-1 и 1600 см-1 возрастают в 5-6 раз. В предыдущих исследованиях было показано, что вендские неф-тепроявления подверглись более глубокому ги-пергенезу вплоть до уровня асфальтов по сравнению с нафтидами нижнекембрийских отложений. Широкий спектр нафтидов, встречающихся в вендских коллекторах, вероятнее всего, обусловлен многоэтапностью процессов миграции углеводородных флюидов (Каширцев и др., 2004).

Нафтиды тинновской свиты характеризуются близким составом и распределением индивидуальных насыщенных УВ. По данным хромато-масс-спектрометрии они не несут значительных следов

Таблица 2

Спектральная характеристика нафтидов тинновской свиты

Порода Содержание, % на породу (ХБ/ С )*100% орг Относительная оптическая плотность, D /D. .„ Тип нафтида*

С орг ХБ 720 1600 1170 1270 1720

Изв-к крупнозернистый чёрного цвета 0,08 0,0502 62,75 0,15 0,04 0,10 0,13 0,13 Нефть

Тёмно-серый песчаник 0,05 0,0176 35,20 0,22 0,07 0,22 0,26 0,30 Мальта

Песчаник пелитоморфный 0,25 0,0080 3,20 0,26 0,28 0,37 0,61 0,70 -«-

Изв-к крупнозернистый чёрного цвета 0,08 0,0098 12,25 0,41 0,22 0,58 0,72 0,86 Асфальт

* Успенский В.А., Радченко О.А., Глебовская Е.А. Основы генетической классификации битумов. - Л.: Недра, 1964. - 268 с.

ТаблицаЗ

Индивидуальный состав насыщенных углеводородов нафтидов тинновской свиты

Параметры Значения параметров

Тип нафтида по В.А.Успенскому нефть мальта асфальт

Порода черный известняк крупнозернистый темно-серый песчаник черный известняк крупнозернистый

Глубина отбора от кровли,см 11,5 0 11,5

Групповой состав алкановых УВ,% на Еидентифицированных алканов: н-алканы 59,99 52,97 59,89

изопреноиды 13,18 15,09 14,50

2- и 3-метилалканы 17,35 21,03 14,67

12- и 13-метилалканы 9,48 10,90 10,94

Состав н-алканов, % на Е н-алканов: н.к.-нС,,, 16 24,14 19,61 3,39

нС17-нС2о 30,35 40,19 38,75

нС21-нС25 26,94 25,84 33,03

нС26-кк. 18,57 14,36 24,83

н.к.-нС20/нС21-к.к. 1,20 1,49 0,73

Максимум н-алканов нС15,17 нС17 нС18,19

Коэффициент нч/ч по всему ряду 0,94 1,04 0,97

Состав изопреноидов, % на Еизопреноидов: 1С15 ^18 41,05 29,22 9,52

48,48 55,53 77,93

1СА 10,47 15,25 12,55

Изопреноиды/н-алканы 0,22 0,28 0,24

Пристан/фитан 1,21 1,01 0,79

Пристан/норпристан 1,35 1,40 3,55

0,66 0,60 0,89

1С20/нС18 0,59 0,75 0,91

1С 19+1С20/нС 17+нС 18 0,63 0,66 0,91

1С19+1С20/Е1С15-1С18 1,18 1,90 8,19

Хроматограммы по общему ионному току (TIC) фракций насыщенных углеводородов нафтидов тинновской свиты: А - нефть, В - мальта, С - асфальт. С-С21- н-алканы; Pr - пристан; Ph - фитан; * 12- и 13-метилалканы

бактериальной деградации в отличие от нафтидов сералахской и турухтахской свит венда Берёзовской впадины (Изосимова и др., 1982). Для нафтидов тинновской свиты характерно высокое содержание алка-нов нормального строения (53-60%) с максимумами в низкомолекулярной области нС преобладание н-алканов над изопреноидами, преобладание н-гептадекана и н-октадекана над пристаном и фита-ном соответственно (табл.3, рисунок). Установлено, что в составе алкановых УВ в нефтях и мальтах преобладают относительно низкомолекулярные н-ал-

каны, в отличие от асфальта с преобладанием высокомолекулярных н-алканов, на что указывают отношения Хн-к. -нС20/^иС21 - к.к. В составе насыщенных УВ обнаружены 12- и 13-метилалканы, их содержание составляет от 9,5 до 10,9%. В работах по геохимии нефтей Сибирской платформы отмечалось, что самыми характерными «биометками» древних нефтей Непско-Ботуобинской НГО являются именно 12-и 13-метилалканы, присутствие которых отличает нефти этих регионов от большинства нефтей мира (Петров, 1984; Изосимова, Чалая, 1989; Арефьев и др., 1993; Каширцев, 2003).

Таким образом, изученные нефтепроявле-ния в вендских отложениях тинновской свиты по особенностям химического состава и характеру распределения реликтовых УВ можно отнести к одному семейству нафтидов, имеющему общие генетические источники с промышленными залежами УВ Непско-Ботуобинской НГО.

литература

Арефьев О.А., Забродина М.Н., Русинова Г.В., Петров Ал.А. Биометки нефтей Восточной Сибири // Нефтехимия. - 1993. - Т.33. - С.488-504.

Горнштейн Д.К. Перспективы восточного склона Алданской антеклизы на нефть и газ // Геологическое строение и нефтегазоносность восточной части Сибирской платформы и прилегающих районов. - М.: Недра, 1968. - С.337-341.

Изосимова А.Н., Бодунов Е.И., Зуева И.Н. и др. Хлороформенные битумоиды органического вещества докембрийских и кембрийских отложений Западной Якутии // Не фтегазоно сные отложения Западной Якутии. - Якутск: ЯФ Изд-ва СО РАН, 1982. - С. 21-39.

Изосимова А.Н., Чалая О.Н. Реликтовые углеводороды в органическом веществе и нефтях Западной Якутии. - Новосибирск: Наука, 1989. - 127 с.

Каширцев В.А. Органическая геохимия нафтидов востока Сибирской платформы. - Якутск: ЯФ Изд-ва СО РАН, 2003. - 160 с.

Каширцев В.А., Микуленко К.И., Сафронов А.Ф. и др. Геохимия венд-кембрийских нефтепроявлений Лено-Амгинского междуречья (Сибирская платформа) // Актуальные вопросы геологии нефти и газа Сибирской платформы. - Якутск: ЯФ Изд-ва СО РАН, 2004. - С.156-168.

Петров Ал.А. Углеводороды нефти. - М.: Наука, 1984. - 164 с.