CC BY
39
УДК 550.47(571.5)
НАСЫЩЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ-БИОМАРКЕРЫ ВЕРХНЕГО ПРОТЕРОЗОЯ АЛДАНСКОЙ АНТЕКЛИЗЫ
А.Э.Конторович, И.Д.Тимошина, Е.А.Фурсенко (Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А.Тро-фимука СО РАН)
Изучены аллохтонные битумоиды из отложений рифея и венда Алданской антеклизы. Выяснено, что битумоиды рифея по распределению УВ-биомаркеров подобны изученным ранее нижнепротерозойским битумоидам Алданской антеклизы. Вендские битумоиды по распределению стеранов и гомогопанов аналогичны древним нефтям Сибирской платформы, но отличаются отсутствием 12- и 13-монометилалканов.
Ключевые слова: ОВ верхнего протерозоя; УВ-биомаркеры; Алданская антеклиза.
В статье по единичным образцам изучены аллохтонные битумоиды рифейской дикимдинской свиты и вендской сералахской пачки порохтахской свиты из обнажения у метеостанции Дикимдэ (р.Олекма), расположенного в пределах Алданской антеклизы у юго-восточной границы Сибирской платформы (рис. 1).
В изученных образцах идентифицированы алифатические (н-алканы и ациклические изопреноиды) и полициклические (стераны и терпаны) УВ-биомаркеры (рис. 2, 3, таблица). В их распределении отмечено несколько общих черт, характерных как для верхнепротерозойских, так и изученных ранее нижнепротерозойских битумоидов Ханинской грабен-синклинали Алданской антеклизы, локализованных примерно в 150 км к северо-западу [14]:
коэффициент нечетности н-алканов в составляет 1,0-1,5 (см. таблицу);
отсутствуют 12- и 13-монометилалканы (см. рис. 2, 3); отношение Ts/Tm изменяется от 0,4 до 1,0 (см. таблицу);
все пробы по распределению подобны трицикла-нам, свойственным прокариотогенному ОВ [6], трицик-лановый индекс ITC = 2C1g_20/C23_26 < 1 (см. рис. 2, 3, таблицу).
Все образцы имеют максимум в распределении н-алканов на л-С16_17, кроме образца 7, в котором н-ал-каны в значительной степени биодеградированы, что отразилось в повышении отношений Ph/n-C18 (1,0) и n-C27/n-C17 (2,6) (см. таблицу). В ациклических изопре-ноидах доминируют пристан и фитан в равных концентрациях или с некоторым преобладанием одного или другого (см. таблицу).
Распределение стеранов в образцах венда и рифея различное. Для битумоидов венда характерно высокое
содержание стеранов С29 (С29/С27 изменяется в пределах 2,3-10,2) (см. рис. 3, таблицу) при низком содержании диастеранов (01а/Реди! < 0,2). Отмечено также низкое содержание прегнанов (отношение стераны/ прегнаны изменяется в пределах 7,7-31,1). В битумои-дах венда фиксируются высокие значения коэффициента зрелости С29рр(20Б+20Р)/аа20Р (3,3-6,4) (см. таблицу), что соответствует зрелому и высокозрелому ОВ [8]. В рифейском образце стеранов С27 и С29 содержится примерно поровну, значительно больше прегна-нов (см. таблицу) и отмечается низкий коэффициент
Рис. 1. ЛОКАЛИЗАЦИЯ ОБРАЗЦОВ
Границы: 1 - Сибирской платформы, 2 - нефтегазоносных областей; месторождения: 3 - нефти, 4 - газа; 5 - точка отбора образцов
Рис. 2. ХРОМАТОГРАММА (А), МАСС-ФРАГМЕНТОГРАММЫ ТЕРПАНОВ (Б) И СТЕРАНОВ (В, Г) В БИТУМОИДЕ ОБРАЗЦА 1 ИЗ ОТЛОЖЕНИЙ ДИКИМДИНСКОЙ СВИТЫ (R) ЗАПАДА АЛДАНСКОЙ АНТЕКЛИЗЫ
m/z: Б -191, B -217, Г - 218; C15- число атомов углерода в молекуле н-алкана; Pr - пристан; Ph - фитан; Ts - триснорне-огопан С27; Tm - трисноргопан С27; С29 - норгопан (адиан-тан); Сзо - гопан; C27, C28, C29 - pp-стераны С27-29 конфигураций R и S
зрелости C29pp(20S+20R)/aa20R (1,8), соответствующий слабозрелому ОВ [8], однако известно, что при высокой термической зрелости этот коэффициент подвержен инверсии и непригоден для оценки катагенеза [11].
Во всех образцах терпанов значительно больше, чем стеранов. Гопаны и трицикланы в образцах рифея находятся примерно в равных концентрациях, а в вендских образцах гопаны в основном заметно преобладают, кроме образца 3, в котором превалируют трицикла-
ны (см. таблицу). В половине образцов гопанов (в том числе в рифейских) преобладает гопан С30, в половине — адиантан С29 (см. рис. 2, 3, таблицу), последнее свидетельствует о высоком содержании карбонатов в осадке бассейна накопления исходного ОВ [16]. Распределение гомогопанов с монотонным убыванием по мере увеличения количества атомов углерода в молекуле отмечено в битумоиде из рифейского и двух вендских образцов, в остальных образцах венда гомогопан С35 преобладает над С34.
В вендских битумоидах много гаммацерана, свидетельствующего о высокой солености воды в бассейне накопления исходного ОВ [16] — 1,7-6,5% (среднее 3,7% на терпаны) (см. таблицу), причем наиболее обогащены гаммацераном образцы с высоким содержанием адиантана.
По результатам биогеохимического изучения ОВ рифея является аквагенным планктоно- и бактериоген-ным, на что указывает распределение в битумоидах «-алканов с максимумом на С17, изопреноидов с отношением Рг/Р11 < 1, стеранов с преобладанием стерана С27, трицикланов с низкими значениями С19_20 и трицик-лановым индексом < 1. Судя по низкому содержанию диастеранов, бассейн седиментации характеризовался существенно карбонатным характером осадков [17]. ОВ подверглось диагенетическим преобразованиям в восстановительных обстановках без избытка сероводорода в придонных водах, о чем свидетельствует распределение гомогопанов с отношением С35/С34 <1 [15]. По всем приведенным параметрам ОВ, послужившее источником битумоида из рифейского образца Алданской антеклизы, подобно ранее изученному ОВ Алданской антеклизы [14], рифейскому ОВ шунтарской свиты Енисейского кряжа и мадринской толщи Байкитской антеклизы [10], а по распределению УВ-биомаркеров — также нефтям из венда и нижнего кембрия Ангаро-Лен-ской ступени, Бахтинского мегавыступа Сибирской платформы [7] и Тишковского месторождения Восточно-Европейской платформы [4]. По распределению сте-ранов, трицикланов и отсутствию 12-, 13-монометилал-канов битумоид обнаруживает сходство с нефтью из отложений протерозоя бассейна Мак-Артур в Австралии [5], однако отличается по распределению гомого-панов. Подобное распределение стеранов было также ранее обнаружено в некоторых нефтях и битумоидах из отложений докембрия Восточно-Европейской платформы [1, 2].
ОВ, послужившее источником изученных битумои-дов венда Алданской антеклизы, по распределению алифатических УВ и концентрации диастеранов схоже с рифейским, однако отличается по соотношению стеранов С27 и С29, гомогопанов. Кроме того, в ряде образцов повышено содержание адиантана С29 и гамма-церана.
Рис. 3. ХРОМАТОГРАММЫ (A, Б), МАСС-ФРАГМЕНТОГРАММЫ ТЕРПАНОВ (В, Г) И СТЕРАНОВ В БИТУМОИДАХ ОБРАЗЦОВ 4 (A, В, Д, Ж) и 6 (Б, Г, Е, 3) ИЗ ОТЛОЖЕНИЙ СЕРАЛАХСКОЙ ПАЧКИ ПОРОХГАХСКОЙ СВИТЫ (V) ЗАПАДА АЛДАНСКОЙ АНТЕКЛИЗЫ
m/z: В, Г - 191, Ä, Я - 217, Ж, 3 -218; G — гаммацеран; C27, C28, C29 — ßß-стераны С27-29 конфигураций R и S; остальные усл. обозначения см. на рис. 2
В битумоидах из отложений венда Алданской ан-теклизы стераны С29 резко доминируют над С27 как в нефтях рифея и венда — нижнего кембрия Байкитской и Непско-Ботуобинской антеклиз [6, 7], так и в нефтях и битумоидах из докембрийских отложений Омана [4, 12, 13]. Вдобавок в большей части вендских образцов Алданской антеклизы, как и в наиболее распространенных нефтях Сибирской платформы, гомогопаны С35 преобладают над С34, свидетельствуя, что исходное ОВ подверглось диагенетическим преобразованиям в восстановительных обстановках с периодически возникающим сероводородным заражением придонных вод [15]. Однако и в упомянутых нефтях Сибирской платформы, и в нефтях и битумоидах докембрия Омана, в отличие от изученных вендских битумоидов Алданской антекли-
зы, присутствуют в заметных количествах 12-, 13-моно-метилалканы. Монометилалканы с ответвлением в середине цепи недавно были найдены в отложениях венда на востоке и юго-востоке Сибирской платформы [3, 9], причем в обнажении на р.Лена в битумоидах тирбес-ской свиты, возрастном аналоге сералахской подсвиты, и в аргиллитах и миграционных нафтидах сералахской подсвиты Березовской впадины и юго-восточной окраины Непско-Ботуобинской антеклизы [9]. Сравнить распределение циклических биомаркеров невозможно, так как имеются исследования только алифатической фракции, однако есть основание предположить, что источник нефтей юго-востока был многокомпонентным и изученные битумоиды венда Алданской антеклизы могут являться следами миграции УВ одного из компонентов.
Геохимические характеристики ОВ из отложений верхнего протерозоя
Алданской антеклизы
Характеристики Образцы
1 2 3 4 5 6 7 8
Сорг, % на породу 0,02 0,2 0,1 0,2 0,3 0,4 0,4 0,3
Бхл, % на породу 0,002 0,04 0,02 0,06 0,30 0,06 0,26 0,14
Групповой состав, % насыщенные УВ 31,9 9,8 9,3 7,4 2,0 8,8 16,9 7,4
ароматические УВ 2,7 1,6 2,7 1,9 3,3 1,7 1,2 1,1
смолы 65,4 76,1 82,4 72,7 46,3 76,1 58,2 75,6
асфальтены 12,6 5,6 18,1 48,4 13,5 23,6 15,9
Ациклические УВ Pr/Ph 0,8 1,4 1,0 1,0 1,0 1,1 0,8 1,8
Pr/n-C-17 0,2 0,3 0,2 0,2 0,3 0,3 0,4 0,3
Ph/n-Ci8 0,4 0,4 0,5 0,5 0,4 0,5 1,0 0,3
n-C27/n-C17 0,1 0,1 0,1 0,5 0,2 0,2 2,6 0,3
CPI 1,5 1,3 1,2 1,0 1,1 1,1 1,0 1,4
Циклические УВ-биомаркеры стераны стераны/прегнаны 2,4 7,7 7,7 30,6 19,1 14,0 27,7 31,1
c29/c27 1,1 2,3 4,5 4,8 5,2 5,6 9,9 10,2
Dia/Regul 0,2 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
C29pp20S+20R/aa20R 1,8 5,3 5,4 5,2 4,4 5,8 3,3 6,4
стераны/терпаны 0.3 0,2 0,2 0,4 0,4 0,2 0,3 0,5
терпаны Ts/Tm 1,0 0,5 0,8 0,8 0,5 0,6 0,4 0,6
c35/c34 0,8 0,7 0,9 1,4 1,1 1,3 1,2 1,1
максимум в гопанах с30 с30 с29 с29 с29 с30 С30 с29
2c19-20/c23-26 0,7 0,5 0,2 0,1 0,2 0,3 0,1 0,2
гопаны/трицикланы 1,1 2,8 0,7 1,7 1,5 2,9 2,8 2,5
гаммацеран, % на сумму терпанов 0,8 1,7 3,8 6,5 4,1 2,3 1,9 5,4
Примечание. Номера образцов: 1 — доломиты рифея, 2, 5, 6, 8 — доломиты венда, 3, 4, 7 — песчаники венда;, n-Cji/п~Сп — отношение н-алканов C27 и Ci7; Pr/n-Ci7 — отношение пристана к н-алкану C17; Ph/n-Ci8 — отношение фитана к н-алкану C18; Pr/Ph — отношение пристана к фитану; CPI = [n-C23+2(n-C25+n-C27+n-C29+n-C3i)+n-C33]/ 2/(n-C24+n-C26+n-C28+n-C30+n-C32); С29/С27 — отношение стеранов C29(aa+PP+Pa) к стеранам C27(aa+PP+Pa); Dia/Regul — отношение диастеранов C27-30 к регулярным стеранам C27-3o; Ñ29PP(20S+20R)/aa20R - отношение РР-стеранов C29 S- и R-конфигураций к аа-стеранам C29 R-конфигу-рации; Ts/Tm — отношение триснорнеогопана C27 к трисноргопану C27; С35/С34 — отношение гомогопанов C35 к гомогопанам C34; 2С19.20/С23-26 — отношение удвоенной суммы трицикланов C19 и C20 к трицикланам C23, C24, C25 и C26 (трициклановый индекс), гопаны/трицикланы — отношение гопанов C27-30 к трицикланам C19.31.
Литература
1. Баженова O.K. Генетические особенности нефтей верхнего протерозоя / О.К.Баженова, О.А.Арефьев, Б.А.Соколов // Докл. РАН. - 1994. - Т. 337. - № 3.
2. Баженова O.K. Особенности состава биомаркеров докембрийского органического вещества Восточно-Европейской платформы / О.К.Баженова, О.А.Арефьев // Геохимия. - 1998. - № 3.
3. Дахнова М.В. Роль рифейских и вендских нефтемате-ринских толщ как поставщиков углеводородов в зоны нефте-накопления на юге Сибирской платформы / М.В.Дахнова, Т.П.Жеглова и др. // Успехи органической геохимии: сб. матер. Всерос. науч. конф. Новосибирск, 11-15 октября 2010. — Новосибирск: Изд-во ИНГГ им. А.А.Трофимука, 2010:
4. Ким Н.С. Опыт сравнительного исследования неопротерозойских нефтей Аравийской и Сибирской платформ // Геология и геофизика. — 2004. — Т. 45. — № 7.
5. Конторович А.Э. Древнейшая нефть Австралии /
A.Э.Конторович, А.И.Ларичев, К.Таквел и др. // Геология и геофизика. - 1996. - Т. 37. - № 8.
6. Конторович А.Э. Разновозрастные очаги нафтидооб-разования и нафтидонакопления на Северо-Азиатском крато-не / А.Э.Конторович, С.Ф.Бахтуров, А.К.Башарин и др. // Геология и геофизика. — 1999. — Т. 40. — № 11.
7. Конторович А.Э. Состав углеводородов-биомаркеров в генетических семействах нефтей докембрия и кембрия Сибирской платформы / А.Э.Конторович, В.А.Каширцев,
B.Н.Меленевский, И.Д.Тимошина // Докл. РАН. - 2005. -Т. 402. - № 5.
8. Петров А.А. Геохимическое значение стеранов // Научно-прикладные аспекты геохимии нефти и газа. - М.: Изд-во ИГиРГИ, 1991.
9. Соболев П.Н. Новые данные по геохимии нафтидов и органического вещества неопротерозойских отложений Предпатомского прогиба и Непско-Ботуобинской антеклизы (Сибирская платформа) / П.Н.Соболев, И.А.Кожевых // Геология и минерально-сырьевые ресурсы Сибири. - 2013. -№ 2 (14).
10. Тимошина И.Д. Геохимия органического вещества нефтепроизводивших пород и нефтей верхнего докембрия юга Восточной Сибири // Геология и геофизика. - 2004. -Т. 45. - № 7.
11. Brocks J.J. Composition and syngeneity of molecular fossils from the 2,78 to 2,45 billion-year-old Mount Bruce Supergroup, Pilbara Craton, Western Australia / J.J.Brocks, R.Buick, G.A.Logan, R.E.Summons // Geochimica et Cosmochimica Acta. - 2003. - V. 67. - № 22.
12. Grantham P.J. The occurence of unusual C27 and C29 steranes predominances in two types of Oman crude oils // Org. Geochem. - 1986. - V. 9. - № 1.
13. Grantham P.J. Variations in the sterane carbon number distribution of marine source rock derived crude oils through geological time / P.J.Grantham, L.L.Wakefields // Org. Geochem. - 1988. - V. 12. - № 1.
14. Kontorovich A.E. Biomarker hydrocarbons in lower proterozoic sediments of North Eurasia / А.E.Kontorovich,
I.D.Timoshina, E.A.Fursenko et al. // Paleontological Journal. -2009. - V. 43. - № 8.
15. Peters K.E. The biomarker guide: interpreting molecular fossils in petroleum and ancient sediments / K.E.Petеrs, J.M.Moldowan. - New Jersey, Prentice Hall, Englwood Cliffs, 1993.
16. Peters K.E. The biomarker guide / K.E.Peters, C.C.Walters, J.M.Moldowan. - Cambridge University Press, 2007.
17. Waples D.W. Biomarkers for geologists - a practical guide to the application of steranes and triterpanes in petroleum geology / D.W.Waples, T.Machihara // AAPG Methods in explorations. - 1991. - № 9.
© А.Э.Конторович, И.Д.Тимошина, Е.А.Фурсенко, 2014
Алексей Эмильевич Конторович, научный руководитель, доктор геолого-минералогических наук, академик РАН, [email protected];
Ирина Амитриевна Тимошина, старший научный сотрудник, кандидат геолого-минералогических наук, [email protected];
Елена Анатольевна Фурсенко, старший научный сотрудник, кандидат геолого-минералогических наук, [email protected].
SATURATED BIOMARKER HYDROCARBONS OF UPPER PROTEROZOIC OF ALDAN ANTECLISE
Kontorovich A.E,, Timoshina ID., Fursenko E.A. (Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS)
The allochthonous bitumens of Riphean and Vendian from the Aldan anteclise have been studied. It was found that the chlo-roform-extractable bitumens of Riphean are similar in distribution of biomarker hydrocarbons to the earlier studied Lower Proterozoic bitumens of the Aldan anteclise. The Vendian bitumens are similar in distribution of steranes and homoho-panes to the ancient oils of the Siberian platform, but differ by the absence of the 12- and 13-monomethylalkanes.
Key words: Upper Proterozoic organic matter; biomarker hydrocarbons; Aldan anteclise.
