Геохимия органического вещества эоценовых отложений (на примере кумской свиты Крымско-кавказского региона)

Общая характеристика работы.

Актуальность исследований. Крымско-Кавказский регион является старейшим нефтедобывающим регионом. Многие месторождения выработаны, однако старые нефтегазоносные районы Предкавказья располагают еще значительными ресурсами нефти и газа, что определяет целесообразность дальнейшего проведения здесь геологоразведочных работ (ГРР). Основой успешного проведения ГРР на нефть и газ является достоверная комплексная модель региона, отвечающая современным представлениям о его геологическом строении, нефтегазоносности, перспективах открытия новых месторождений.

Наличие месторождений в кумской свите, высокое содержание органического вещества (ОВ), сапропелевый тип керогена, условия залегания, отвечающие главной зоне нефтеобразования, позволяют рассматривать ее как перспективную толщу. Потенциал свиты изменчив, поэтому установление закономерностей распространения фаций кумской свиты максимально обогащенных ОВ и степени реализации их нефтематеринского потенциала имеют важное практическое значение. Поиски новых месторождений в старых нефтедобывающих районах с хорошо развитой инфраструктурой, к которым относится Предкавказье, в настоящее время особенно актуальны. Объектами поиска могут быть зоны нефтегазонакопления (ЗНГН) в глубокопогруженных участках суши, а также в акваториях Азовского и Черного морей.

Современные аналитические методы исследования ОВ кумской свиты позволили уточнить нефтегазоматеринские параметры данного объекта и на этом основании дать его более полную характеристику, в том числе и для районов, где эти исследования не проводились.

Цель работы. Основная цель данной работы - определение основных геохимических параметров кумской свиты (и ее возрастных аналогов), характера распределения потенциала ОВ и пород, а также условий его формирования и реализации с применением современных аналитических методов, используемых в органической геохимии.

С целью изучения условий формирования высокопотенциальных толщ в работе проведена сравнительная характеристика по геохимическим параметрам эоценовых отложений, обогащенных ОВ, платформенных и складчатых областей.

Основные задачи исследования:

1) Определение характера распределения основных геохимических параметров пород кумской свиты и установление закономерностей их изменения по площади Крымско-Кавказского региона.

2) Геохимический анализ нефтей и ОВ кумской свиты и корреляция их УВ состава.

3) Реконструкция условий осадконакопления в кумском бассейне на основе геохимических параметров ОВ.

4) Оценка перспектив нефтегазоносности кумских отложений Крымско-Кавказского региона по геохимическим критериям генерации и эмиграции.

5) Сравнительная характеристика эоценовых отложений, обогащенных ОВ, платформенных и складчатых областей по геохимическим параметрам и изучение условий формирования их потенциала.

Научная новизна и практическая значимость. Кумские отложения изучены современными аналитическими методами, используемыми в органической геохимии. Установлен характер изменения нефтегазоматеринского потенциала в пределах Крымско-Кавказского региона. Впервые выполнен биомаркерный анализ УВ кумских отложений. Наряду с исследованием биомаркеров, входящих в состав алифатической фракции, были изучены биомаркеры ароматической фракции битумоида. Исследовались признаки проявления сероводородного заражения водной толщи в бассейне седиментации по присутствию характерных хемофоссилий - изорениератена или его производных.

Установленные закономерности распределения основных геохимических параметров являются основой для прогноза величин генерационного потенциала в невскрытых бурением частях прогиба и акваториях Азовского и Черного морей. Положение очага нефтеобразования в опущенных частях прогиба позволили обосновать перспективы нижних горизонтов кайнозойского разреза на УВ.

Выполнен сравнительный анализ нефтегазоматеринского потенциала эоценовых отложений платформенных и складчатых областей.

В работе защищаются следующие положения:

1. Кумская свита - высокопотенциальная нефтематеринская свита. Терригенные и терригенно-карбонатные породы этой свиты содержат морское сапропелевое органическое вещество в доманикоидных концентрациях (С_орг=0,5-5%).

2. Вариации генетического потенциала органического вещества и пород определяются комплексом биоценотических, седиментологических и диагенетических факторов. В кумском бассейне седиментации сероводородное заражение было эпизодическим и не затрагивало фотического слоя. Влияние сероводородного заражения на концентрацию органического вещества в кумской свите не подтверждается.

3. Кумская свита является нефтепроизводящей. Биомаркерный состав алкановых и циклических углеводородов указывает на генетическое единство органического вещества и нефтей. Распределение залежей углеводородов находится в соответствии с распределением типов органического вещества и зон катагенеза.

4. Положение очага нефтеобразования в кумских отложениях позволяет прогнозировать нефтяные скопления на глубинах свыше 5 км в Крымско-Кавказском регионе, в том числе Туапсинском прогибе, малоизученном с геохимических позиций.

Фактический материал. Для решения поставленных задач были отобраны образцы в обнажениях кумской свиты Предкавказья и Крыма. Кроме того, использован каменный материал, предоставленный лабораторией органической геохимии кафедры, а также Ю.О.Гавриловым, А.М.Никишиным, Е.П.Свистуновым, И.Ф.Юсуповой, Н.Ш.Яндарбиевым. Был выполнен разнообразный комплекс лабораторных исследований: определение содержания органического углерода Сорг (200 обр.), пиролиз по методу Rock-Eval (80 обр.), химико-битумологический анализ (горячая и холодная экстракция, 60 обр.), анализ элементного состава битумоидов и керогена (50 обр.), хроматогафический анализ битумоидов и нефтей (30 обр.), хроматомасс-спектрометрия битумоидов и нефтей (20 обр.). Экстракция и хроматография битумоидов и нефтей сделаны в лаборатории кафедры; газожидкостная хроматография и хроматомасс-спектрометрические исследования некоторых битумоидов и нефтей выполнены в лаборатории ИГ Коми филиал УРО РАН Д.А. Бушневым.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы опубликованы в научной статье в журнале Вестник МГУ серия <Геология> 2007 г., 8 тезисах на российских и международных совещаниях. Они докладывались на следующих конференциях: Саратов-2005, Ломоносов - 2005, 2007, МГРИ - 2007, IMOG 2005 (Севилья, Испания), IMOG 2007 (Торквей, Великобритания) и EAGE 2007 (Лондон, Великобритания).

Объем и структура работы. Диссертация общим объемом 159 страниц состоит из введения, 6 глав и заключения, содержит 87 рисунков, 14 таблиц. Список литературы содержит 139 наименований. Диссертация выполнена на кафедре геологии и геохимии горючих ископаемых геологического факультета МГУ.

Автор глубоко скорбит, помнит и чтит светлую память о своем Учителе, талантливом педагоге, прекрасном Человеке, докторе геолого-минералогических наук, Ольге Константиновне Баженовой, чуткое руководство, оптимизм и поддержка которой были неоценимы и являлись огромным стимулом для выполнения данной работы.

Искреннюю благодарность и признательность автор выражает научному руководителю доктору геолого-минералогических наук, профессору Михаилу Константиновичу Иванову и кандидату геолого-минералогических наук, старшему научному сотруднику Наталье Петровне Фадеевой, чьи обсуждения и конструктивная критика на заключительном этапе работы способствовали ее улучшению. Проведение лабораторных работ было бы невозможно без активной поддержки и дружеской помощи со стороны сотрудников лаборатории органической геохимии Г.Ф.Артамоновой и Е.Н.Полудеткиной. Автор благодарен за всестороннюю помощь и поддержку преподавателям и сотрудникам кафедры геологии и геохимии горючих ископаемых МГУ, в частности А.Н.Гусевой, Е.Е.Карнюшиной, Е.В.Соболевой, Е.П.Свистунову, Н.Ш.Яндарбиеву, а также за консультации и неоценимую помощь в предоставлении материала А.М.Никишину (МГУ), Ю.О.Гаврилову (ГИН РАН), Д.А.Бушневу (ИГ Коми филиал УРО РАН), Т.К.Баженовой и Л.И.Климовой (ВНИГРИ), И.Ф.Юсуповой (ВСЕГИНГЕО).