CC BY
33
GENERAL AND REGIONAL ISSUES OF ORGANIC GEOCHEMISTRY AND LITHOLOGY
УДК 550.4:552.578.061.32(5715-18)
ГЕОХИМИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ПОРОД СЭКТЭНСКОЙ СВИТЫ НИЖНЕГО И СРЕДНЕГО КЕМБРИЯ (ЧЕКУРОВСКАЯ АНТИКЛИНАЛЬ, СЕВЕРО-ВОСТОК СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ)
Т.М.Парфенова, В.Н.Меленевский, И.В.Коровников (ФГБУ "Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А АТрофимука" СО РАН)
Исследовано ОВ сэктэнской свиты, распространенной на северо-восточной окраине Сибирской платформы. Впервые установлено, что в этой свите наблюдается четыре уровня обогащенных ОВ пород. Пиролитическое изучение показало, что генерационный потенциал пород сэктэнской свиты (фациального аналога куонамской свиты) на склонах Чекуровской антиклинали практически исчерпан. Битуминологические и молекулярные параметры свидетельствуют, что уровень катагенеза ОВ пород соответствует стадии М«2, возможно, границе МКг-МК]. Выявлено, что в обедненных ОВ карбонатных и кремневых породах сэктэнской свиты присутствуют мигрировавшие битумоиды. Предполагается, что в ловушках кембрийских и пермских осадочных отложений на северном склоне Оленекского поднятия и прилегающих территориях могут быть найдены залежи нефти или битумов, генетически связанные с породами куонамского комплекса.
Ключевые слова: органическая геохимия; битумоиды; биомаркеры; нефтепроизводящие породы; кембрий; Сибирская платформа.
Поиск и разведка ресурсов нефти и газа в слабо-изученных арктических районах Сибири является актуальной проблемой. Обоснование возможности выявления крупных месторождений УВ-сырья в Заполярье и на других территориях Западной и Восточной Сибири в 30-е гг. прошлого столетия было одним из направлений исследований И.М.Губкина. Известен вклад этого ученого в организацию работ по оценке нефтегазоноснос-ти Сибирской платформы [1].
Систематическое геологическое изучение в 30-50-е гг. прошлого столетия показало, что на территории Сибирской платформы широко распространены морские кембрийские отложения мощностью в сотни метров. Они представлены терригенными, карбонатными и галогенными толщами и образуют перспективные резервуары для аккумуляции нефти и газа. Кроме того, в кембрии в восстановительных условиях накапливались обогащенные ОВ глинистые, карбонатные и кремневые осадки, которые сформировали черносланцевые отложения ([2-3] и др.). В 60-70-е гг. XX в. было установлено, что углеродистые породы нижнего и среднего кембрия наблюдаются на юго-востоке Сибирской платформы, где они образуют иниканскую, синскую и кычикскую свиты, на востоке - куонамскую, на северо-западе — шумнин-скую [4-8]. Результаты литологических, палеонтологических, геохимических исследований пород и палео-
географических реконструкций позволили объединить обогащенные ОВ породы свит нижнего и среднего кембрия в куонамский комплекс и рассматривать их как нефтегазопроизводящие отложения, имеющие региональное распространение ([6-7, 9-10] и др.).
На северо-восточном обрамлении Сибирской платформы, в районе хребта Туора-Сис в системе Харау-лахских гор, Н.В.Покровской, М.Н.Коробовым, С.И.Гро-шиным и В.А.Виноградовым в начале 60-х гг. прошлого века выделена сэктэнская свита. Ее типовой разрез находится в нижнем течении р. Лена, вблизи истоков р. Сэк-тэн [11]. С.Ф.Бахтуровым с соавторами были представлены первые литолого-геохимические исследования углеродистых пород этой толщи. Определены ее породообразующие компоненты, рассмотрена геохимия элементов-примесей. Выполненные анализы подтвердили наблюдения Н.П.Лазаренко и Л.Н.Репиной (1983), что верхняя часть сэктэнских отложений является фациаль-ным аналогом куонамской свиты [8]. В последние годы получены новые палеонтологические и стратиграфические материалы по изучению пород кембрия, в том числе и сэктэнской свиты из разреза западного крыла Че-куровкой антиклинали [12].
Цель настоящего исследования - установить содержание и природу ОВ в породах сэктэнской свиты, выявить уровни потенциально нефтепроизводящих пород,
Рис. 1. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ Сорг В ПОРОДАХ ТЮСЭРСКОЙ, СЭКТЭНСКОЙ, МАЯКТАХСКОЙ СВИТ НИЖНЕГО И СРЕДНЕГО КЕМБРИЯ (р. Лена)
В» ЕВ3 ЕВ< Ез Шь ВЕЗЬ [Щ,
Известняки: 1 - чистый, 2-доломитовый, 3-глинистый, 4 - глинисто-кремневый, 5- кремневый; 6- глинисто-кремневая порола; 7- кремневая порола; 8-кальш-товая жила; 9 - осыпь углеродистых пород
оценить их генерационным потенциал, стадию катагенеза автохтонного ОВ, особенности его состава в разрезе кембрийских отложений на левом берегу р. Лена, вблизи пос. Чекуровка.
Материалы и методы исследования
Породы дробили до 0,25 мм и обрабатывали 10 %-й соляной кислотой для получения нерастворимого остатка (НО). На экспресс-анализаторе АН-7529 методом сожжения в кислороде проб НО определяли содержание Сорг в породах. В аналитическом центре ИГМ СО РАН рассчитано общее содержание серы (SoftJ в породах. На пиролити-ческой установке SR Analyzer -POPI (Pyrolytic Oil Productivity index) изучали OB пород (23 пробы) и НО (9 проб). Определяли «битумо-идную» (S1( %) и «керогеновую» (S2, %) составляющие ОВ, индекс продуктивности (PI = S1/(S1+S2)), водородный индекс (HI, мг УВ/г Сорг). температуру максимального выхода УВ (Гтах> °С). Из дробленых пород битумоид экстрагировали хлороформом при комнатной температуре. Экстракт очищали ртутью от элементарной серы. После этого избытком петролейного эфира битумоид разделяли на мальтены и асфальтеновые компоненты. Мальтены делили на фракции насыщенных УВ, ароматических соединений, бензольных и спиртобензольных смол. Индивидуальный состав УВ метанонафтеновых фракций (нормальные алканы и изопреноиды) анализировали на хроматографе «5890 series II Gas Chromatograph». На хромато-масс-спектрометриче-ской системе «Agilent 5973N» (газовый хроматограф 6890 с высокоэффективным масс-селективным детектором и компьютерной системой регистрации) исследовали высокомолекулярные насыщенные УВ. Хроматограф снабжен кварцевой капиллярной колонкой длиной 30 м, диаметром 0,25 мм с импрегниро-ванной фазой HP-5MS. Скорость потока газа-носителя гелия 1 мл/мин. Идентификация УВ проводилась по времени удерживания путем сравнения с уже известными соединениями, а также опубликованными данными.
GENERAL AND REGIONAL ISSUES OF ORGANIC GEOCHEMISTRY AND LITHOLOGY
Измерения 813С бескарбонатного вещества (10 проб НО) пород выполнялось на масс-спектрометре МИ 1201В относительным методом в Томском филиале ФГУП «СНИИГГиМС» под руководством Н.Л.Падалко. Он заключается в попеременном измерении токов двух масс (44, 45) образца и стандарта, представляющих собой газ (С02).
Строение разреза сэктэнской свиты на левом берегу р. Лена
Во время экспедиционных работ 2009 г. Т.М.Парфеновой и И.В.Коровниковым исследован разрез на левом берегу р. Лена в 5 км от пос. Чекуровка, ниже по течению от устья руч. Биэскээбит, собраны коллекции образцов пород кембрия. Биостратиграфическое расчленение отложений выполнено на основе распределения трилобитов. В настоящей статье при проведении ярусных и зональных границ использована стратиграфическая схема, принятая на совещании 1979 г. [13]. Полевые наблюдения и лабораторное изучение проб позволили выделить в сэктэнской свите пять пачек (рис. 1). Карбонатные породы пачки I согласно залегают на светло-серых глинистых и доломитистых известняках (образец 1) тюсэрской свиты нижнего кембрия.
Пачка I сложена чередующимися серыми, толстоплитчатыми, иногда комковатыми известняками, глинистыми и доломитистыми известняками (образцы 2, 3, 5, 6). Ее мощность составляет 30,5-31,0 м.
Пачка II — преимущественно известняки среднего кембрия. В ней зафиксировано два прослоя черных пород, обогащенных ОВ. На нижнем прослое глинисто-кремневых пород мощностью 0,05-0,07 м (образец 7) залегает пласт известняков и глинистых известняков (образцы 8, 9). Верхний обогащенный ОВ тонкоплитчатый прослой черных кремней имеет мощность 0,3 м (образец 10). Кровля пачки, представленная известняками (образец 11), покрыта обломками вышележащих пород. Мощность пачки - 12,5-13,0 м.
Пачка III сложена тонкослоистыми и тонкоплитчатыми обогащенными ОВ глинисто-кремневыми породами (образцы 12-14) и глинисто-кремневыми известняками. Она имеет мощность 4,0-4,5 м.
Пачка IV является аналогом малокуонамского горизонта, фиксируемого в разрезах куонамской свиты на склонах Анабарской антеклизы ([8; 11] и др.). В основании пачки залегает слой плотных плитчатых полосчатых от серых до черных глинисто-кремневых пород (образец 15). Вверх по разрезу наблюдаются слои серых и светло-серых плитчатых глинистых известняков (образцы 16, 18), в которых встречаются тонкие прослои, иногда линзы кремней (образец 17). Мощность пачки — 2,0-2,5 м.
Пачка V сложена тонкоплитчатыми черными, обогащенными ОВ кремневыми и глинистыми известняками (образцы 19-21). Она является аналогом маспакый-ского горизонта, выделяемого в верхней части куонамской свиты. Ее мощность составляет 2,0-2,5 м.
Общая мощность сэктэнской свиты в изученном разрезе - 52,0-53,5 м. На обогащенных ОВ породах согласно залегают массивные светло-серые, часто желтоватые известняки, глинистые и доломитовые известняки маяктахской свиты среднего кембрия. Горизонтально-слоистую структуру пород тюсэрской, сэктэнской и маяктахской свит нижнего и среднего кембрия нарушают обычно субвертикальные, реже субгоризонтальные трещины, заполненные кальцитом с черным битумом (образец 4).
Распределение ОВ в породах сэктэнской свиты
Установлено, что обогащенные ОВ глинисто-кремневые породы и глинисто-кремневые известняки пачек П-У, в которых концентрации НО находятся в интервале 28,4-91,8 %, а содержание в породах - 0,12-0,38 % (среднее - 0,23 %), содержат Сорг от 1,1 до 4,7 % (табл. 1, см. рис. 1), среднее 3,0 %. Содержание биту-моида этих пород изменяется от 0,016 до 0,061 %, значения битумоидного коэффициента ф) варьируют от 0,4 до 4,1 % (рис. 2, А). В конце 80-х гг. прошлого столетия исследования состава пород верхней части сэктэнской свиты в разрезе на правом берегу р. Лена, выше ее притока руч. Махан-Алдьярхай, показали, что в глинистых и сильно глинистых битуминозных известняках среднее содержание Сорг равно 1,64 %, Б^щ -0,32 %, в известковисто-доломитистых аргиллитах -5,94 % (Б^щ - 0,60 %), в горючих сланцах - 9,01 % (Бобщ - 0,88 %) [8].
Наблюдения авторов статьи показывают, что в карбонатных породах сэктэнской свиты в пачках I, II и IV содержание Сорг как правило сохраняется на уровне значений Сорг известняков тюсэрской и маяктахской свит (см. рис. 1). В них концентрация НО изменяется от 3,1 до 13,4 %, Сорг имеет минимальные значения — от 0,01 до 0,27 %. В образце 17 силицита НО составляет 88,6 %, Сорг - 0,36 %. В этих породах концентрация битумоида изменяется от 0,002 до 0,048 %, р имеет повышенные значения - 6,0-17,3 % (см. рис. 2, А).
Детальное изучение группового состава битумои-дов, анализ ОВ пород методом пиролиза показали, что обедненные ОВ пробы сэктэнской свиты пачек I, II и аналога малокуонамского горизонта пачки IV содержат преимущественно мигрировавший битумоид. Об этом свидетельствуют высокие значения (3, аномально повышенные содержания УВ (83,46-95,10 %) на сумму мета-
Таблица 1
Характеристика пород и групповой состав битумоидов сэктэнской свиты
я Я- Групповой состав, % на битумоид ® *
3 о. \0 о а. Ф X о УВ-состав, % 1 * 1 ? « х ? £ 5 1 * о.
о" чР С а. 3 * V) 1 л чР ^ са УВ I ас фал ь-
X и насы- арома- X смол теновых компо- насы- арома-
X щенные тические нентов щенные тические X Я
7 72,0 4,5 0,12 0,061 1,0 17,2 8,5 64,5 9,9 66,9 33,1 2,0
10 91,8 4,7 0,16 0,033 0,5 18,4 8,5 65,8 7,3 68,5 31,5 2,2
12 65,2 4,3 - 0,026 0,5 21,5 6,2 67,4 4,9 77,6 22,4 3,5
13 65,4 4,4 0,36 0,026 0,4 22,8 6,1 65,5 5,7 78,9 21,1 3,7
14 60,2 3,2 0,38 0,026 0,6 22,6 6,4 65,5 5,5 77,9 22,1 3,5
15 53,0 1.1 0,34 0,058 4,1 37,5 6,5 51,7 4,4 85,3 14,7 5,8
19 30,0 1,4 0,17 0,016 0,9 30,4 3,1 52,6 7,9 77,0 23,0 9,8
20 44,6 3,0 0,23 0,029 0,7 19,0 8,2 66,9 6,0 69,9 30,1 2,3
21 54,0 2,5 0,18 0,022 0,7 25,3 5,5 64,2 5,0 82,2 17,8 4,6
22 28,4 1.3 0,12 0,021 1,2 31,2 7,3 55,1 6,3 81,0 19,0 4,3
Среднее 56,5 3,0 0,23 0,032 1,1 24,6 6,6 61,9 6,3 76,5 23,5 4,2
значение
Рис. 2. ДИАГРАММЫ ЗАВИСИМОСТИ БИТУМОИДНОГО КОЭФИЦИЕНТА (А) И СОДЕРЖАНИЯ УВ НА СУММУ НАСЫЩЕННЫХ УВ И АРОМАТИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ БИТУМОИДОВ (Б) ОТ СОДЕРЖАНИЯ Свд В ПОРОДАХ СЭКТЭНСКОЙ СВИТЫ
Породы: 1 - обогащенные ОВ, 2, 3- обедненные ОВ (образцы 16-18 из аналога малокуонамского горизонта)
нонафтеновых и ароматических фракций (см. рис. 2, б), часто смещенный в низкотемпературную область — пик Бг на пирограммах изучения пород и НО - и, как следствие, пониженные значения Ттах до 267-386 °С.
Геохимия ОВ пород сэкшэнской свиты
Пиролиз пород показал, что «битумоидная» составляющая Бт изменяется от 0,012 до 0,031 %, среднее — 0,018 %. Оценки «керогеновой» компоненты Б2 лежат в интервале 0,128-0,503 %, среднее — 0,282 %. Выявлены прямые зависимости между содержанием хлороформенного битумоида и 82. Значения Р1 варьируют от 0,04 до 0,11, среднее — 0,07. Индекс Н1 изменяется от 69 до 202 мг УВ/г Сорг, среднее значение - 106 мг УВ/г Сорг. Он имеет аномально низкие значения по сравнению с Н1 изученных пород куонам-ского комплекса из обнажений на реках Молодо и Кю-ленке, скв. Хоточу-7, где как правило значения Н1 не ниже 300 мг УВ/г Сорг [14-16]. Температуры максимального выхода УВ по пиролизу находятся в пределах 444-451 °С, среднее - 448 °С.
Битумоиды обогащенных ОВ пород содержат от 17,2 до 37,5 % насыщенных УВ, 3,1-8,5 % — ароматических соединений, 51,7-67,4 % - смол бензольных и спиртобензольных, от 4,4 до 9,9 % — асфальтеновых компонентов (см. табл. 1). Содержание УВ на сумму насыщенных УВ и ароматических соединений в битумои-дах изменяется от 66,9 до 85,3 % (см. рис. 2, Б, табл. 1). Значения отношения насыщенные/ароматические лежат в интервале 2,0-9,8 (среднее — 4,2). В ранее изученных коллекциях куо-намского комплекса максимальные содержания УВ не превышали 40-50 %. Установлено, что с увеличением Б2 пород суммарное содержание смол и асфальтенов в биту-моидах сэктэнской свиты закономерно растет. Это косвенно указывает на вклад битумоидов в «керо-геновый» пик.
На газожидкостных хромато-граммах насыщенных УВ определены алканы нормального строения (//-алканы) С15-С35 и изопреноид-ные алканы (озо-алканы) С15_25 (рис. 3). Максимальные содержания среди «-алканов отмечены для я-С16-я-С19. В изопреноидах доминируют пристан (Рг) и фитан (РИ). Отношение пристана к фитану изменяется от 1,2 до 1,6 (среднее - 1,3), отношение пристана к «-С17 и фита-
Рнс. 3. ТИПОВАЯ ХРОМАТОГРАММА НАСЫЩЕННЫХ УВ БИТУМОИДОВ УГЛЕРОДИСТЫХ ПОРОД СЭКТЭНСКОЙ СВИТЫ (образец 20)
1 - 12- и 13-монометилалканы; Рг - пристан, РЬ - фитан, н-Сп - алкан нормального строения, где п - количество углерода в цепи молекулы
на к я-С18 - от 0,2 до 0,3, w-C27//f-C17 — от 0,04 до 0,20 (табл. 2). Индекс нечетности (в англоязычной литературе CPI - carbon preferens index) находится в интервале 0,9-1,6 (среднее - 1,2). В области выхода У В w-C2025 наблюдаются низкие пики 12-, 13-монометилалканов. Эти УВ находятся в следовых количествах в метано-нафтеновых фракциях битумоидов.
На масс-хроматограммах по /7?/г 217 идентифицированы стераны (рис. 4). Содержание холестанов (С27) в ОВ изменяется от 31 до 39 %, метилхолестанов (С28) — от 20 до 24 %, этилхолестанов (С29) - от 34 до 43 %,
Таблица 2
Отношение адкановых УВ в битумоидах углеродистых пород сэктэнской свиты
Номер Алканы
образца Pr/Ph Рг/^С,7 Ph/«-Ci8 н-С27/н-Си CPI
7 1,5 0,2 0,2 0,10 1,6
10 1,6 0,2 0,2 0,10 1,5
12 1,2 0,2 0,3 0,05 1,3
13 1,3 0,2 0,3 0,10 0,9
14 1,2 0,2 0,3 0,05 1,3
15 1,3 0,2 0,2 0,10 1,1
19 1,2 0,3 0,3 0,10 1,0
20 1,3 0,3 0,3 0,04 1,1
21 1,4 0,3 0,3 0,10 1,1
22 1,4 0,3 0,3 0,20 1,1
Среднее 1,3 0,3 0,3 0,10 1,2
значение
Таблица 3
Распределение стеранов и отношение стерановых, триииклановых, гопановых УВ битумоидов
углеродистых пород сэктэнской свиты
Стераны Трицикланы Гопаны ч _
Номер образца Процент от суммы С29 Ъ « ? 2 3 «5.x К 5 В « а. 1- Е « « i и \ 2 рицикланы (гопаны + -омогопаны]
с27 С28 С29 См 14 и \ в гч и 20S 1| Si и с 2ЦС19.20)/ ЦС23.26) Ts/Tm С35/С34
20S+20R Я щ и -
7 33 21 41 4 1,2 0,43 0,45 0,9 1,0 4,7 0,7 4,4
10 34 21 42 3 1,2 0,42 0,36 0,8 1,2 3,4 0,9 6,9
12 39 24 34 3 0,9 0,41 0,40 0,8 0,8 1,6 0,9 5,3
13 39 24 34 3 0,9 0,40 0,34 0,8 1,0 1,5 1,2 5,0
15 31 24 41 3 1,3 0,43 0,39 1,7 0,7 2,2 0,7 3,2
19 34 21 42 3 1,2 0,43 0,43 1,2 0,9 2,1 1,1 5,4
20 34 20 43 3 1,3 0,43 0,37 1,2 0,9 2,3 0,8 4,9
21 33 21 43 4 1,3 0,42 0,32 1,1 1,0 2,1 0,8 3,3
22 35 21 40 3 1,1 0,43 0,38 1,3 0,8 1,4 0,7 3,4
Среднее значение 34,8 22,0 40,1 3,2 1,2 0,4 0,40 1,1 0,9 2,4 0,9 4,6
пропияхолестанов (С30) — от 3 до 4 % (табл. 3). Как правило, для ОВ сэктэнских пород характерно повышенное (более 40 %) содержание стерана С29 относительно других гомологов (см. рис. 4, А), отношение С29/С27 изменяется от 1,1 до 1,3 (см. табл. 3). В образцах 12 и 13 насыщенных УВ битумоидов пород пачки III распределение гомологов стерана отличается (см. рис. 4, 6). В максимальных концентрациях присутствует холестан, коэффициент С29/С27 равен 0,9 (см. табл. 3). Различие в соотношениях гомологов стерана было установлено для высокоуглеродистых и углеродистых пород куонамской свиты из обнажений рек Кюленке и Молодо [14, 16]. Изучены распределения изомеров и стереоизомеров стеранов битумоидов сэктэнской свиты. Идентифицированы перегруппированные изомеры диастераны ((За) и регулярные (био- аа и изо- рр) изомеры (см. рис. 4). Отношения концентраций изомеров 20S/(20S+20R) этилхолестана изменяются от 0,40 до 0,43 (см. табл. 3). Отношение диастераны/ре-гулярные стераны находится в интервале 0,32-0,45. На хроматограммах видны высокие пики диа- и регулярных прегнанов С21, С22 (см. рис. 4). Отношение стера-ны/прегнаны изменяется от 0,8 до 1,7 (см. табл. 3), среднее равно 1,1.
Терпаны насыщенных фракций изучали по масс-хроматограммам т/г 191 (рис. 5). В их составе определены трицикланы, гопаны, тетрацикланы, море-таны и гаммацеран.
Содержание трицикланов среди терпановых УВ битумоидов сэктэнской свиты имеет аномально высокие значения и изменяется от 72 до 85 %, среднее равно 79 %. Идентифицированы их гомологи от Т19 до Т31. Распределение трицикланов во всех пробах близкое. Доминируют трицикланы Сго 21» ^23 25 (см- Рис- 5). Отношение Т2з/Т21 варьирует от 0,8 до 1,0 (среднее - 0,9). Значения трицикланового индекса 2£(С19.2о)/Е(С2з_26) [10] изменяется от 0,7 до 1,2 (среднее - 0,9).
Суммарное содержание гопанов С27.з0 и гомогопанов С31-35В терпанах составляет 12-23 % (среднее - 18 %). Отношение трицикланы/(гопаны+гомогопаны) изменяется от 3,2 до 6,9 (см. табл. 3). Распределение гопанов сэктэнских пород аналогично (см. рис. 5). Максимальные содержания среди гомологов имеет гопан Сз0 (25-39 %, среднее - 29 %). Содержание норгопана С29 изменяется от 13 до 24 %, среднее - 19 %. Триснорго-паны (Те, Тт — изомеры С27) имеют повышенные количества (12-25 %, среднее — 19 %). Коэффициент Тв/Тт изменяется от 1,4 до 4,7, среднее - 2,4 (см. рис. 5, табл. 3).
GENERAL AND REGIONAL ISSUES OF ORGANIC GEOCHEMISTRY AND LITHOLOGY
Рис. 4. ТИПОВЫЕ МАСС-ХРОМАТОГРАММЫ по m/z 217 и 218 НАСЫЩЕННЫХ УВ БИТУМОИДОВ СЭКГЭНСКОЙ СВИТЫ
С ростом молекулярной массы содержание гомогопановых гомологов, как правило, уменьшается в ряду Сз1>Сз2>Сзз>Сз4>Сз5 (см. рис. 5). Обычно отношение С35/С34 < 1, только в двух образцах коэффициент С35/С34 > 1 (см. табл. 3).
Содержания тетрацикланов (2-3 %) и моретанов (1-2 %) минимальные среди терпанов. На масс-хроматограммах установлено присутствие гаммацерана — ва (см. рис. 5). В терпанах его содержание изменяется от 0,05 до 0,30 % (среднее - 0,15 %).
Значения 513С углерода нерастворимых остатков пород сэктэн-ской свиты варьирует от -31,7 до -29,6 %0, среднее равно -30,6 %0. Образцы керогенов куонамской свиты из разрезов, изученных на склонах Анабарской антеклизы, фиксируются на этом же уровне и имеют 513С от -34,1 до -27,4 %0 [17].
Типы и условия накопления ОВ
Распределение /калканов с максимумом в области выхода «-С1619, отношение пристана к фитану, не превышающее 2, трициклановый индекс на уровне 1 и изменение значений 513С (по [10] и др.) — все это подтвердило, что автохтонное ОВ сэктэнской свиты, как и всего куонамского комплекса, является аквагенным морским (тип II в англоязычной литературе).
Наличие стеранов в битумои-дах указывает, что одним из источников ОВ были эукариоты [18-19]. Повышенные (до 43 %) содержания этилхолестана С29 среди стеранов ОВ сэктэнской свиты связаны с особенностью биохимии микроорганизмов докембрийских и раннепалеозойских морей. Два типа распределения стеранов, для которых характерны стерановые отношения С29/С27>1 и С29/С27<1, позволяют обсуждать вопрос о двух эукариотных микросообществах. Лабораторные пиролитические исследования керогенов тасманиевых сланцев перми и концентратов микрофоссилий, выделенных из образцов силура и девона юго-восточной Турции, показывают, что высокие содержания трициклановых УВ могли обеспе-
w/ziu
m/z 218
Л
т
m/z 217
m/z 21S
—г—
32
36 40 44 48
-т-
40
t, МИМ
um 1 ш
Образцы: А - 20, Б-13; 1 - диастерановые УВ; 2- лиастеран C29S и изостеран C27R
чить, по-видимому, зеленые водоросли Тазтапйеь и/или акритархи ¿е/о5рЛоел/£Л'а [ 18, 20-21]. Анализ опубликованных материалов показал, что в породах куонамской свиты среди микрофоссилий были встречены акритархи и водоросли [14, 22-23]. Присутствие гопанов свидетельствует о вкладе прокариот в состав исходного ОВ [18].
Отношение содержании гомогопанов 0,35 и С34 используют в качестве индикатора окислительно-восстановительных условий. Отношение С35/С34 < 1 свидетельствует, что накопление ОВ сэктэнских осадков проходило преимущественно в аэрируемой среде. Общее
Рис. 5. ТИПОВЫЕ МАСС-ХРОМАТОГРАММЫ ПО т/г 191 НАСЫЩЕННЫХ УВ БИТУМОИЛОВ СЭКГЭНСКОЙ СВИТЫ
Т 19.30 - трииикланы, Тстг4 - тетраииклан, Тэ, Тт - триснорюпаны; 29 - неогопан, 30 - гопан, 31-35 - гомогопаны; ва - гаммаиеран
содержание серы в породах подтверждает это. Значения С35/С34 > 1 указывают на редкие условия сероводородного заражения при формировании сэктэнских илов. Содержание гаммацерана < 1 % свидетельствует, что седиментация шла в водах с нормальной морской соленостью [18].
Катагенез ОВ
Теоретические построения 70-80-х гг. прошлого столетия, показали, что катагенез ОВ пород куонамского комплекса на северо-восточной окраине Сибирской платформы соответствует начальному уровню МК1 [6-7, 22]. Прямые определения, выполненные для ОВ пород, подстилающих куонамский комплекс в низовьях р. Лена (см. схематическую карту геохимических параметров [24]), по мнению авторов статьи, свидетельствуют, что преобразование ОВ отвечает средней стадии мезокатагенеза МК2.
Показанные в настоящей статье изменения значений 7"тах, отношения изомеров стеранов С29 205/(203+201*), алканового индекса СР1 соответствуют стадии мезокатагенеза. Анализ группового состава битумоидов, отношений изо-преноидов, стеранов и прегнанов, групп терпановых УВ и триснорго-панов позволяет уточнить уровень катагенеза ОВ пород сэктэнской свиты. Следует отметить аномально высокие содержания насыщенных УВ на сумму метанонафтеновой и ароматической фракций. В зависимости от типа пород обычно они в 2-4 раза превосходят концентрации этих компонентов в битумоидах из коллекций рек Молодо и Кюленке, для которых установлен катагенез ОВ не ниже МК* [14, 16-17]. Значения коэффициента насыщенные/ ароматические для битумоидов сэктэнской свиты, как правило, > 2 (до 9,8). Этот параметр, характеризующий битумоиды куонамской свиты на восточном склоне Анабарской антеклизы, не превышает 0,5-1,0 [14, 16]. Обращают на себя внимание повышенные (систематически > 1) оценки отношения Рг/РЬ, высокие (> 2 и достигающее 4,7) значения коэффициента Тэ/Тт, аномально высокие содержания прегнанов, существенно повышенный (3-7) по сравнению с известными для ОВ куонамской свиты показатель трицикланы/(гопаны+го-могопаны). Известно, что отношение трицикланы/(го-паны+гомогопаны) используют не только для оценки вклада водорослевых и бактериальных организмов в ископаемое ОВ, но и определения зрелости ОВ и неф-тей [18]. Температурное воздействие приводит к пониженному содержанию гопанов и повышенному трицик-ланов среди терпанов. Доминирование трицикланов над гопанами выявлено для ОВ пород куонамской свиты р. Кюленке, где отмечено температурное влияние интрузий на молекулярный состав битумоидов [16, 23]. Таким образом, комплекс битуминологических и молекулярных количественных оценок показывает, что катагенез ОВ сэктэнской свиты на территории Туора-Сисско-го выступа был выше, чем предполагаемый. Он соответствует стадии катагенеза не меньше МК2 и, по-видимому, превосходит ее. Это объясняет значения индекса Н1, характеризующие ОВ пород сэктэнской свиты в сред-
GENERAL AND REGIONAL ISSUES OF ORGANIC GEOCHEMISTRY AND LITHOLOGY
нем на уровне 100 мг УВ/г СорГ. Низкие значения Н! соответствуют не террагенному или окисленному в диагенезе ОВ типа III, а ОВ, высоко преобразованному в катагенезе, существенно реализовавшему генерационный потенциал. Начальные значения Н1 ОВ куонамского типа были 650-750 мг УВ/г Соучастие пород куонамского комплекса в нефтегазообразовании на северо-востоке Сибирской платформы
Прежде предполагалось, что в рассматриваемом районе исходные концентрации ОВ составляли 3-5 % на породу ([9]). Изменение содержаний Сорг, показанное в [8, 24], оценка катагенеза и анализ индекса Н1, позволяют считать, что исходные концентрации ОВ были в 3-4 раза выше.
В изученном разрезе на обогащенные ОВ породы приходится около 10 м. Согласно описанию разрезов и представленных построений на профилях положения куонамских отложений [8], в юго-западном направлении от разрезов в нижнем течении р. Лена до притоков рек Оленек и Молодо их мощность увеличивается в 5-8 раз. В разрезах приустьевой части руч. Керсюке (гора Саланкан) и р. Хорбусуонка, расположенных западнее района исследования, мощности оценены на уровне 5-6 м. Предполагается, что севернее проходит фациальная граница куонамского комплекса.
Новые сведения о геохимии ОВ сэктэнской свиты свидетельствуют, что на северо-восточной окраине Севе ро-Азиатского кратона куонамские отложения погружались в главную зону нефтеобразования. Здесь был небольшой по площади, по сравнению с известными [10], очаг нефтегазогенерации, связанный с кембрийскими осадочными бассейнами. Характеристика атомно-моле-кулярного состава природных битумов Оленекского месторождения позволила В.А.Каширцеву сделать вывод об их полигенном образовании [23]. Автором отмечено присутствие в битумах диастеранов и ванадил-пор-фиринов, показан широкий интервал значений 513С --32... -30 %0. Эти признаки свойственны как ОВ сэктэнской, так и куонамской свит ([7, 14, 17, 23] и др.). Следовательно, одним из источников битумов Оленекского месторождения, по-видимому, было ОВ куонамского комплекса.
Заключение
Впервые показано, что в сэктэнской свите встречается четыре уровня обогащенных ОВ пород. Их первые маломощные прослои зафиксированы в основании среднего кембрия. Охарактеризовано ОВ этих пород сэктэнской свиты Чекуровской антиклинали (групповой
состав битумоидов, состав и распределение алканов, стеранов и терпанов, 813С НО пород).
Установлено, что по биохимическим особенностям микроорганизмы (источники ископаемого ОВ), условия накопления обогащенных ОВ сэктэнских осадков были такими, как и при формировании куонамских илов.
Анализ S2 и HI показал, что генерационный потенциал пород сэктэнской свиты практически исчерпан. Уровень катагенеза ОВ этих отложений по битуминоло-гическим и молекулярным параметрам соответствует стадии МК2, возможно, границе МК2-МК13 (по шкале А.Э.Конторовича). Для оценки катагенеза аквагенно-го ОВ на высоких стадиях температурного преобразования наиболее информативными молекулярными коэффициентами являются соотношения терпановых УВ (Ts/Tm, трицикланы Т2з/Т2i, трицикланы/(гопаны+го-могопаны)). Сравнительный анализ битумоидов сэктэнской и куонамской свит показал, что отношения четных и нечетных высокомолекулярных калканов и изомеров стерановых УВ сохраняются на одном уровне при переходе от МК} до МК2 включительно.
Выявлено, что в обедненных ОВ в основном карбонатных породах сэктэнской свиты присутствуют мигрировавшие битумоиды.
Новая информация о генерационном потенциале и катагенезе ОВ пород сэктэнской свиты дополняет сведения о геологической истории кембрийских отложений на северо-восточном обрамлении Сибирской платформы. В ловушках кембрийских и пермских осадочных комплексов на северном склоне Оленекского поднятия и прилегающих территориях могут быть найдены залежи нафтидов, генетически связанные с породами куонамского комплекса.
Работа выполнена при поддержке проектов фундаментальных научных исследований 73.2.1, 73.4.3, ОНЗ-1 РАН.
Литература
1. Трофимук А.А. И.М.Губкин — ученый, государствен ный деятель, глава советской школы геологов-нефтяников / А.А.Трофимук // Развитие учения академика И.М.Губкина в нефтяной геологии Сибири. — Новосибирск: Наука, 1982.
2. Трофимук А.А. Нефтегазоносность Сибирской платформы / ААТрофимук // Геология и геофизика. — 1960. — № 7.
3. Страхов Н.М. Основы теории литогенеза. Т. III. Закономерности состава и размещения аридных отложений / Н.М.Страхов. - М.: Изд-во АН СССР, 1962.
4. Зеленое К.К. Литология нижнекембрийских отложений северного склона Алданского массива / К.К.Зеленов // Тр. ГИН АН СССР. Вып. 8. - М.: Изд-во АН СССР, 1957.
5. Конторович А.Э. К палеографии Сибирской платформы в раннюю и среднюю кембрийские эпохи / А.Э.Конторо вич, В.Е.Савицкий // Тр. СНИИГГиМСа. Вып. 106. Вопросы литологии и палеографии Сибири. — Новосибирск, 1970.
6. Тр. СНИИГГиМСа. Вып. 139. Геохимия нефтегазоносных толщ кембрия Сибирской платформы / Под ред. А.Э.Кон-торовича. - Новосибирск, 1970.
7. Геология нефти и газа Сибирской платформы / Под ред. А.Э.Конторовича, В.С.Суркова, А.А.Трофимука. — М.: Недра, 1981.
8. Бахтуров С.Ф. Куонамская битуминозная карбонат-но-сланцевая формация / С.Ф.Бахтуров, В.М.Евтушенко, В.С.Переладов. - Новосибирск: Наука, 1988.
9. Конторович А.Э. Закономерности накопления орга нического вещества на территории Сибирской платформы в докембрии и кембрии / А.Э.Конторович, В.М.Евтушенко, Н.Ф.Ивлев, А.И.Ларичев // Литология и геохимия нефтепро-изводящих толщ Сибирской платформы. - М.: Наука, 1981.
10. Конторович А.Э. Разновозрастные очаги нафтидо-образования и нафтидонакопления на Северо-Азиатском кра-тоне / А.Э.Конторович, С.Ф.Бахтуров, А.К.Башарин и др. // Геология и геофизика. — 1999. — № 11.
11. Кембрий Сибири / Под ред. Л.Н.Репиной, Ю.А.Розанова. — Новосибирск: Наука, 1992.
12. Коровников И.В. Новые данные по биостратиграфии нижнего и низов среднего кембрия Хараулахских гор / И.В.Коровников, Н.В.Новожилова // Геология и геофизика. — 2012. - № 8.
13. Решения Всесоюзного стратиграфического сове щания по докембрию, палеозою и четвертичной системе Средней Сибири. Ч. I. Верхний докембрий, нижний палеозой. — Новосибирск, 1983.
14. Парфенова Т.М. Органическая геохимия нефтепро-изводящих пород куонамской свиты кембрия (восток Сибирской платформы) / Т.М.Парфенова, С.Ф.Бахтуров, Ю.Я.Шабанов // Геология и геофизика. — 2004. - №7.
15. Парфенова Т.М. Геохимические предпосылки нефтеносности кембрийских отложений Лено-Амгинского междуречья (юго-восток Сибирской платформы) / Т.М.Парфенова, И.В.Коровников, В.Н.Меленевский, В.Г.Эдер // Геология нефти и газа. - 2009. - Ns 1.
16. Парфенова Т.М. Геохимия органического вещества нефтепроизводящих пород среднего кембрия (северо-восток Сибирской платформы) / Т.М.Парфенова, И.В.Коровников, Е.Н.Иванова, В.Н.Меленевский // Геология нефти и газа. — 2011. - № 5.
17. Парфенова Т.М. Кероген куонамской свиты кембрия (северо восток Сибирской платформы) / Т.М. Парфенова, А.Э.Конторович, Л.С.Борисова, В.Н.Меленевский // Геология и геофизика. - 2010. - № 3.
18. Peters К.Е. The biomarker Guide: Interpreting molecular fossils in petroleum and ancient sediments / K.E.Peters, J.M.Moldowan. — New Jersey: Prentis Hall, Englewood Cliffs, 1993.
19. Volkman J.K. Sterols in microorganisms / J.K.Vol-kman // Applied Microbiology and Biothechnology. — 2003. — V. 60.
20. Dutta S. New insights into the relationship between Tasmanites and tricyclic terpenoids / S. Dutta, P.F.Greenwood, R.Brocke at al. // Organic Geochemistry. — 2006. - V. 37.
21. Greenwood P.F. Tricyclic terpenoid composition of Tasmanites kerogen as determined by pyrolysis GC-MS / P.F.Greenwood, K.R.Arouri, S.C.George // Geochimica et Cos mochimica Acta. - 2000. - V. 64.
22. Органическая геохимия палеозоя и допалеозоя Сибирской платформы и прогноз нефтегазоносносги / Под ред. К.К.Макарова, Т.К.Баженовой. - Ленинград: Недра, 1981.
23. Каширцев В.А. Органическая геохимия нафтидов востока Сибирской платформы. — Якутск: ЯФ ГУ Изд-во СО РАН, 2003.
24. Старосельцев B.C. Углеводородное сырье битуминозных пород Сибирской платформы / В.С.Старосельцев, А.С.Ефимов, П.Н.Соболев // Геология нефти и газа. - 2013. -№ 5.
© Т.М.Парфенова, В.Н.Меленевский, И.В.Коровников, 2016
Татьяна Михайловна Парфенова, старший научный сотрудник, кандидат геолого-минералогических наук, [email protected];
Василий Николаевич Меленевский, старший научный сотрудник, кандидат физико-математических наук, [email protected];
Игорь Валентинович Коровников, ведущий научный сотрудник, доктор геолого-минералогических наук, [email protected].
ORGANIC MATTER GEOCHEMISTRY OF THE LOWER AND MID-CAMBRIAN SEKTENSKAYA FORMATION (CHEKUROV SKAYA ANTICLINE, NORTH-EASTERN SIBERIAN PLATFORM)
Parfenooa T.M., Melenevskii Vfi., Korounikou I.V. (FSBI ■Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics of the Siberian Brunch of RAS.)
In the work organic matter of Sektenskaya formation widespread in the north-eastern part of Siberian platform was investigated. For the first time it was shown that the formation contains four levels of organic-rich rocks. Pyrolitic study indicated potential of Sektenskaya formation rocks (which is fades equivalent for Kuonamskaya formation) is nearly exhausted within Chekurovskaya anticline slopes. Bitumen and molecular parameters reveal organic matter katagenesis is on MK2 stage or on MK2-MK3 border-line. Organic-depleted carbonaceous and silicon rocks are shown to contain migrated bitumo-ids. The authors suppose that Cambrian and Permian sedimentary deposits within the northern slope of Olenekskoe uplift and the adjacent areas could carry oil or bitumen accumulations genetically related to Kuonamsky complex.
Key words: organic geochemistry; bitumoids; biomarkers; oil source rocks; Cambrian; Siberian platform.
