Состав газов и органического вещества пород-выбросов грязевых вулканов Азербайджана

СОСТАВ ГАЗОВ И ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ПОРОД-ВЫБРОСОВ ГРЯЗЕВЫХ ВУЛКАНОВ АЗЕРБАЙДЖАНА

И.С.Гулиев, А.А.Фейзуллаев, Ад.А.Алиев, У.А.Мовсумова

Известно, что грязевой вулканизм развит главным образом в пределах двух подвижных поясов: Альпийско-Гималайского и Тихоокеанского. Здесь грязевые вулканы зафиксированы в 26 осадочных бассейнах. Однако распределение вулканов в пределах этих поясов весьма неравномерно. Наибольшая их концентрация установлена в Южно-Кас-пийском бассейне, где установлено около 400 грязевых вулканов, из которых 220 на суше и более 170 в море.

Грязевой вулканизм как уникальное явление природы уже на протяжении нескольких 10-летий является объектом внимания ученых. Этому явлению посвящено огромное число научных публикаций. В них рассмотрен широкий аспект проблем, связанных с формированием и деятельностью грязевых вулканов, освещены такие вопросы, как закономерности площадного распространения и активизации вулканов, особенности отражения их в геофизических полях, связь с эндогенными и экзогенными факторами, свойства продуктов их деятельности (газ, нефть, вода, порода) и др. Выполнен и большой объем изотопных исследований, в том числе УВ-газов (Алиев Ад.А., Кабуло-ва А.Я., 1986; [1, 2]) и нефтей [5].

Рассмотрим УВ-газы и нефтегазоматеринские свойства пород-выбросов вулканов, закономерности изменения их геохимической характеристики в пространстве на основании исследований, выполненных в последние годы.

Были исследованы ОВ пород и газов грязевых вулканов Шамахы-Гобустанского, Апшеронского и Нижнекуринского районов Азербайджана.

В породах определялись содержания Сорг, а также осуществлен пиролиз на установке “Rock-Eval”. Образцы были представлены в основном породами эоцена, олигоцена — нижнего миоцена, а также среднего и верхнего миоцена (диатомовая свита).

Битумоиды пород исследовались с помощью газожидкостной хроматографии. Было определено относительное содержание насыщенных, ароматических УВ и гетероатом ной части экстрактов пород (51 определение).

Изотопная характеристика газов грязевых вулканов дана на основании 20 анализов метана и его гомологов с использованием масс-спектрометра CJS Sigma. Также были использованы результаты более 20 анализов компонентов инертных газов грязевых вулканов.

Характеристика нефтегазоматеринских свойств пород-выбросов вулканов

Содержание Сорг исследованных пород грязевых вулканов изменяется от 0,2 до 1,1 % при среднем значении 0,79 %. Большинство образцов характеризуется низким и средним уровнями органической составляющей пород (Сорг < 1 %).

Более высокие значения характерны для пород грязевых вулканов Дашгиль (Гобустан) и Боздаг-Гобу (Апшеронский полуостров).

Данные пиролиза показали, что общий реализованный и остаточный УВ-потенциал (S1+S2) изменяется от 0,04 до 3,9 мгУВ/г породы при среднем значении 1,75. Это как и значение Сорг, свидетельствует о низком и среднем УВ-потенци-але исследованных пород. Одной из причин невысокого УВ-потенциа-ла исследованных пород является то, что они представлены в основном плотными разностями эоцено-вых и миоценовых пород (известняки, мергели, глинистые песчаники с низким содержанием ОВ). Глинистые породы Майкопа (олигоцен — нижний миоцен) и среднего и верхнего миоцена, обладающие наибольшим УВ-потенциалом, в силу своей пластичности представлены в виде брекчиевидной глинистой массы как более молодого (плиоценового), так и более древнего (палеогенового) возраста.

Большинство образцов из исследованных вулканов имеют значения водородного индекса (HI) от 100 до 300 мг УВ/г Сорг. По значениям отношения Hl/Ol ОВ исследованных пород относится к керогенам И-Ill типов (рис. 1). Образцы с более низким HI (< 150) (грязевые вулканы Бахар, Шихзаирли) соответствуют керогену III типа, что свидетельствует о их преимущественно газопродуцирующих свойствах. Учитывая, что газ является главным

энергетическим фактором в формировании и деятельности грязевых вулканов, то, видимо, этим объясняется относительно высокая активность указанных грязевых вулканов. Так, вулкан Шихзаирли за исторически обозримый период (~150 лет) извергался 18 раз, а Бахар — 8 раз.

В УВ-части битумоидов отношение Рг/РИ изменяется от 0,78 до 1,38 и в целом отмечается преобладание фитана над пристаном. Следовательно, осадконакопление происходило в условиях, близких к восстановительным обстановкам. Следствием высокого уровня термической зрелости ОВ в большинстве исследованных образцов являются относительно низкие отношения Рг//7-С17 И Р11//7-С18. Небольшие значения этих отношений характерны для образцов грязевых вулканов Локбатан (Апшеронский полуостров) и Шихзаирли (Гобустан).

Исследования относительного содержания насыщенных, ароматических У В и гетероатом ной части экстрактов пород свидетельствуют о незначительном преобладании насыщенных ароматических УВ (рис. 2).

Газы грязевых вулканов

Изотопный состав углерода УВ-газов метана грязевых вулканов изменяется от -37 до -52 %0. Этот диапазон значений характерен для катагенетических газов. Изотопный состав углерода этана был определен для газов из 10 грифонов. Пределы изменения значений 813С этана колеблются от -29,6 до -23,3%о. Среднее значение 613С2Нб составляет -26,9%о.

Были проведены также единичные анализы по определению изотопного состава углерода пропана для газов грязевых вулканов Шихзаирли и Айрантекен. Значения 513С углерода составили -25,9 и -25,8 %0 соответственно. Как и ожидалось из теоретических и экспериментальных данных, изотопный состав углерода в ряду СГС4 становится более тяжелым.

Наблюдается слабая корреляция между изотопным составом углерода метана и этана (рис. 3). Объяснить это явление можно смешиванием термокаталитического метана (с относительно тяжелым изо-

топным составом углерода) с биогенным метаном (с легким изотопным составом углерода), приводящим к искажению его первоначальных значений. Это относится к газам вулканов Чеилдаг, Перекишкюль, Шихзаирли. Для этих вулканов обычно характерны высокие значения 513С (этан—метан) и тяжелый изотопный состав углерода (—15,5%о).

Влияние биодеградационных процессов в меньшей мере отражается на разнице между изотопным составом углерода этана и пропана.

Экспериментально установленные зависимости между изотопным составом углерода и отражательной способностью витринита (Р0) [4] позволяют оценить возможные глубины очага УВ-газов.

Рассчитанные по изотопному составу углерода этана значения Р0 варьируют в пределах 1,3-2,47 %0, в то время как значения этого параметра, рассчитанные по изотопному составу углерода метана, изменяются в меньших пределах — от 0,26 до 1,96 %о. Последнее объясняется смешиванием термокаталитического метана с биогенным.

Рис. 1. КАЧЕСТВЕННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОВ ПОРОЛ ГРЯЗЕВЫХ ВУЛКАНОВ

Рис. 2. ДИАГРАММА УГЛЕВОДОРОДНОГО И КОМПОНЕНТНОГО ОВ В ОБРАЗЦАХ ПОРОЛ ГРЯЗЕВЫХ ВУЛКАНОВ

Кислородный индекс

Насыщенные

Остаток Ароматические

Возраст пород: 1 - плиоцен, 2 - миоцен, 3 - чокрак, 4 - Грязевые вулканы: 1 - Дашгиль, 2 - Бахар, 3 - Бозлаг-Гобу, 4 -

майкоп, 5 - эоцен Перекишкюль, 5 - Северные Шамахы, 6 - Шихзаирли

GEOCHEMICAL INVESTIGATIONS

Измеренные значения 1?0 в зависимости от глубины очага грязевых вулканов в Южно-Каспийском бассейне приведены в таблице.

Согласно более корректным расчетам, по изотопному составу углерода этана предполагаемый интервал глубины расположения очага УВ-газов рассмотренных грязевых вулканов находится в пределах 7-10 км.

Исследования изотопного состава инертных компонентов газов грязевых вулканов показали, что УВ генерировались в осадочных от-

ложениях и являются более древними по сравнению с газами нефтегазовых залежей продуктивной толщи нижнего плиоцена [3]. Это в целом хорошо согласуется с указанными оценками глубины размещения очагов УВ-газов.

Подводя итог проведенных исследованиям, можно заключить следующее:

1. Органическое вещество исследованных палеоген-миоценовых пород-выбросов грязевых вулканов характеризуется преимущественно смешанным сапропелиево-гумусовым типом (И-Ill), накопившимся в водоемах лагунного типа в условиях преимущественной восстановительной обстановки диагенеза осадков. Последнее подтверждается обилием пирита в породах грязевых вулканов.

2. Органическое вещество пород некоторых грязевых вулканов (Ших-заирли, Бахар) относится к III, в основном га-зопродуцирую-

щему типу. По-видимому, этим объясняется их частые извержения (Шихзаирли — 18 раз, Бахар — 8 раз).

3. Углеводородные газы грязевых вулканов представлены метаном, который согласно изотопному составу углерода имеет преимущественно термокаталитическое происхождение с примесью биогенного метана.

4. Предполагаемая глубина источников УВ-газов грязевых вулканов, рассчитанная по изотопному составу углерода этана, находится в интервале глубин 7-10 км, т.е. в зонах развития осадочных отложений Южно-Каспийского бассейна.

Литература

1. Валяев Б.М. Изотопный облик газов грязевых вулканов / Б.М.Валяев, Ю.И.Гринченко, В.Е.Ерохин, В.С.Прохо-ров, Г.А.Титков // Литология и полезные ископаемые. — 1985. — № 1.

2. Дадашев A.A. Особенности изотопного состава углерода природных углеводородов западного борта Южно-Каспийской впадины в связи с оценкой перспектив нефтегазоносности ее глубоких зон // Дис. ... канд. геол.-минер, наук. — Баку, 1985.

3. Исмет А.Р. Некоторые законо-

мерности распределения инертных компонентов (Не, Ar, N2) в углеводородных газах Азербайджана / А. Р. Исмет, Р.С.Джафарова, С.А.Джафаров,

И .А. Абдуллаев // Тр. ИГАНА. - 1997. -№ 26.

Рис. 3. ЗАВИСИМОСТЬ ИЗМЕНЕНИЯ ИЗОТОПНОГО СОСТАВА УГЛЕРОДА МЕТАНА И ЭТАНА ГРЯЗЕВЫХ ВУЛКАНОВ

б13СН4, %

Грязевые вулканы 613СН4, %0 Ht км 613С2Н6, %0 Н, км

Даш гиль 1 -40,72 5,8 -27,59 7,2

Даш гиль 2 -38,93 7 -26,99 7,7

Боздаг-Г обу -46,39 3,1 -27,76 7,1

Шихзаирли 1 -43,63 4,1 -27,71 7,2

Шихзаирли 2 -38,71 7,2 - -

Бахар -48,19 2,7 -25,04 >9

Перекишкюль 1 -40,92 5,6 -25,99 8,8

Перекишкюль 2 -40,96 5,4 -25,63 9 -10

Перекишкюль 3 -42,05 4,9 -25,42 9 -10

4. Faber Е. Zur isotopengeochemie 5. Guliev I.S. Geochemistry of hyd- Hydrocarbon migration and its near-sur-

gasformiger: kohlenwasserstoffe: Erdole, rocarbon seepage in Azerbaijan, in face expression / I.S.Guliev, A.A.Feyzul-

Erdgas and Kohle. — 1987. — 103. D.Schumacher and M.A.Abrams, eds., layev. — AAPG Memoir. — 1996. — 66.

О Коллектив авторов, 2005

On the basis of a complex of studies oil-source properties of rocks-ejections and hydrocarbon gases, regularities of changing their geochemical characteristics in the space are considered.

Geochemical studies of rocks samples from mud volcanoes allowed to suggest that Maikop formations represent the main stratigraphic complex within limits of which most intensive processes of HC generation take place.

Organic matter of Paleogene-Miocene rocks studied is of predominantly mixed sea-continental type. Accumulation occurred in limited basin (of lagoon type) under reducing conditions. The last one is confirmed by pyrite abundance in solid products of volcanoes activity.

By peculiarities of carbon isotopic composition it is established that HC gases of mud volcanoes have predominantly catageneous origin with admixture of biochemical methane.

Depth of HC gas source estimated by data of isotopic composition of ethane carbon is determined within depth range of 7-9 km and more.

Studies of inert components (He, Ar) demonstrated their low content in mud volcanoes and significantly irregular distribution by area. Most concentration as well as most value of He/Arrad ratio is confined to the local site in south-eastern part of Gobustan area. Within given area is located the most active mud volcano Lokbatan.

Профессору А.А.Аксенову - 75 лет

10 мая 2005 г. исполнилось 75 лет Адольфу Алексеевичу Аксенову — профессору, доктору геолого-минералогических наук, действительному члену Академии горных наук, заслуженному деятелю науки РФ, заслуженному деятелю науки и техники БАССР, почетному нефтянику, почетному работнику газовой промышленности, почетному разведчику недр, первооткрывателю Котовского месторождения, дважды лауреату премии НТО им. акад.

И.М.Губкина, лауреату премии Совета Министров СССР.

Адольф Алексеевич родился 10 мая 1930 а. в Орджоникидзе (ныне Владикавказ) в семье кадрового военного. После окончания в 1952 г. Львовского политехнического института начал научную деятельность в УфНИИ (БашНИПИнефть), пройдя путь от инженера до руководителя лаборатории. В этот период его исследования были связаны с оценкой перспектив нефтегазоносности отложений терригенной толщи девона платформенной части Башкирии. В 1958 г. АААксеновым совместно с ведущими геологами-нефтяниками Башкирии впервые была проведена оценка потенциальных ресурсов УВ недр республики. Результаты выполненных работ послужили основой кандидатской диссертации, которую АААксенов защитил в 1960 г.

В 1962 г. АААксенов возглавил лабораторию методики поисков и разведки нефтяных и газовых месторождений в ВолгоградНИПИнефти, а в 1964г. был назначен заместителем директора института по вопросам геологии, геофизики и геохимии. За годы работы в этом институте под его руководством и при непосредственном участии был выполнен большой объем научных исследований по планированию и оптимизации методики нефтегазопоисковых работ на территории Волго-Уральской нефтегазоносной провинции. В 1970 г. он защитил докторскую диссертацию.

В 1971-1974гг. АААксенов в рамках программы научно-технического сотрудничества с АНДР руководил исследованиями по обобщению результатов геологоразведочных работ и оценке перспектив нефтегазоносности Алжирской Сахары.

В 1975 г. АААксенов был назначен заместителем Начальника геологического управления Министерства нефтяной промышленности СССР, где большое внимание уделял повышению эффективности геолого-поисковых и научно-ис-следовательских работ в области геологии нефти и газа, принимал активное участие в организации аэрокосмической службы Миннефтепрома и внедрении дистанционной информации в практику нефтегазопоискового процесса.

С 1982 г. АААксенов в должности заместителя директора ИГиРГИ по научной работе возглавлял фундаментальные исследования в области нефтегазовой геологии. При его непосредственном участии и руководстве выполнен ряд тематических работ общесоюзного значения по проблемам ГКНТ СССР, АН СССР и Гэсплана СССР.

Вся научная и научно-организационная деятельность А.ААксенова связана с внедрением достижений науки в практику поисково-разведочных работ. При его непосредственном участии были открыты и разведаны Чекмагумское, Шкаповское, Югомашевское, Кум-Кульское месторождения в Башкирии, а также Кудиновское, Южно-Умепковское, Терсинское, Памятно-Сасовское в Волгоградском Поволжье.

В 1993 г. АААксенов был избран генеральным директором ОАО “Центр перспективного развития нефтяной промышленности ".

А.А.Аксенов автор более 300 работ, в том числе ряда монографий и обзоров. Под его руководством защищены 24 кандидатские и 2 докторские диссертации.

А.А.Аксенов известен широкой геологической научной и производственной общественности как эрудированный, принципиальный и доброжелательный человек.

Желаем юбиляру крепкого здоровья, счастья и новых творческих свершений на благо России!

РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина Редколлегия и редакция журнала "Геология нефти и газа”

•

ГЕОЛОГИЯ НЕФТИ И ГАЗА, 3‘2005