Надежкин Дмитрий Владимирович

Общая характеристика работы.

Актуальность работы. В последнее время Черное море привлекает особое внимание ведущих мировых научных центров и нефтяных компаний. Причиной столь повышенного интереса стали новые данные о строении и составе осадочных бассейнов глубоководной части Черного моря, а также прямые признаки нефтегазоносности осадочного чехла: газо-, нефте- и гидратопроявления, развитие грязевых вулканов, повышенные концентрации метана в осадках и придонной воде и др. Важным обстоятельством является также то, что многие структуры суши в пределах прилегающего к Черному морю Крымско-Кавказского региона, обладающие доказанной промышленной нефтегазоносностью и многочисленными нефте-, газо- и битумопроявлениями, имеют непосредственное продолжение не только на шельфе, но и в глубоководной части Черного моря. Современные геофизические методы в некоторых случаях позволяют непосредственно проследить простирание отдельных осадочных толщь на десятки, и даже сотни километров вглубь черноморского бассейна.

Однако, в настоящее время, мы не можем почти ничего сказать о составе и свойствах осадочных пород в глубоководной части Черного моря, о составе, степени преобразованности и нефтематеринском потенциале органического вещества (ОВ) этих пород, о флюидах (газ, нефть, вода), рождающихся в недрах этих осадочных бассейнов. До сих пор во всем этом огромном регионе не пробурено ни одной поисково-разведочной скважины за пределами континентального шельфа. Это не позволяет изучить вещество осадочных пород в глубоководной части бассейна, сравнить его с одновозрастными отложениями суши и шельфа, более уверенно оценить перспективы нефтегазоносности бассейна в целом, опираясь, на данные сейсмики и геохимического моделирования и связать их геологическое строение с геологией прилегающей суши.

Для оценки углеводородного потенциала и разработки стратегии поисковых работ в глубоководной части Черного моря исключительно важным и актуальным представляется исследование обломков пород грязевых брекчий глубоководных грязевых вулканов и любых углеводородных источников (газ, нефть, газовые гидраты) на дне моря, сравнение этих данных с результатами бурения и обнажениями на суше.

Выделение в разрезе возможных нефтематеринских пород и изучение их геохимических характеристик является основой анализа нефтяных систем, без проведения которого в настоящее время невозможно осуществление геолого-разведочных работ.

Цель работы: установить закономерности изменения основных геохимических параметров ОВ олигоцен-нижнемиоценовых отложений в пределах глубоководной впадины Черного моря с применением современных аналитических методов, используемых в органической геохимии. Выявить генетическую связь между поверхностными нефтепроявлениями и органическим веществом майкопских пород.

Основные задачи исследования:

1. Провести детальный анализ опубликованных данных по распространению, составу и геохимическим свойствам пород олигоцен-раннемиоценового возраста в районе исследований.

2. Определить возраст обломков пород в грязевулканических брекчиях, сравнить эти породы с одновозрастными отложениями в обнажениях и скважинах, составить коллекцию образцов майкопских пород для детальных геохимических исследований.

3. Используя современные геохимические методики дать характеристику нефтегазоматеринских свойств майкопских отложений в пределах Центрально- и Восточно-Черноморского региона.

4. Установить закономерности изменения геохимических параметров ОВ майкопских отложений при переходе от территории суши к глубоководной части Черного моря.

5. Провести детальные геохимические исследования с целью выяснения связи поверхностных нефтепроявлений в регионе с ОВ майкопских отложений.

Научная новизна и практическая значимость. Впервые проведена попытка оценки нефтегазоматеринских свойств майкопских отложений в пределах глубоководной части Черного моря, основанная не на моделировании, а на детальном исследовании обломков пород вынесенных на поверхность дна грязевыми вулканами. Уникальные образцы майкопских пород детально изучены с использованием современных аналитических методов органической геохимии. Установлен характер изменения нефтегазоматеринского потенциала в пределах изучаемого региона.

В результате изучения биомаркерного состава алифатической фракции углеводородов удалось проследить взаимосвязь между битумоидами нижнеолигоценовой части разреза майкопских пород и нефтями из сипов на дне Черного моря. Выявленная связь, а также наличие песчаных горизонтов в разрезе нижнего майкопа, дает основание ожидать скопления УВ непосредственно в породах майкопской серии в пределах Туапсинского прогиба.

Практическая значимость работы заключается в том, что изменения геохимических свойств майкопских отложений в направлении от суши к глубоководному бассейну впервые основывается не только на интерпретации геологического строения, но и на прямых аналитических измерениях. Установленные закономерности распределения основных геохимических параметров майкопских отложений могут быть надежной основой для дальнейшего бассейнового моделирования отдельных частей Черноморского бассейна и расчетов масштабов генерации и миграции.

В работе защищаются следующие положения:

1. Нефтематеринский потенциал майкопских отложений увеличивается в направлении акватории Черного моря (минимальные значения характерны для Керченско-Таманского прогиба, максимальные для - Западно-Черноморского бассейна).

2. Нижнеолигоценовая часть разреза майкопских пород характеризуется специфическими геохимическими чертами. Это дает возможность идентифицировать генетически связанные с ними углеводороды.

3. Основной нефтегенерирующей толщей на изучаемой территории являются высокопотенциальные породы нижнего олигоцена.

Фактический материал и личный вклад автора. Образцы нефтей и глинистых обломков из грязевулканической брекчии отбирались в ходе трех международных научно-исследовательских рейсов на НИС "Профессор Логачев", НИС "METEOR" и НИС "MARIA S. MERIAN" при непосредственном участии автора. Также для решения поставленных задач были отобраны образцы в обнажениях майкопской серии Предкавказья и использован каменный материал и нефти, предоставленные лабораторией органической геохимии кафедры, а также А.М. Никишиным и А.А. Кичка и компанией "Роснефть".

Были выполнены комплексные геолого-геохимические исследования: определение возраста (51 обр.), пиролиз по методу Rock-Eval (160 обр.), химико-битуминологический анализ (горячая и холодная экстракция, 25 обр.), хроматографический анализ битумоидов и нефтей (15 обр.), хроматомасс-спектрометрия насыщенной и ароматической углеводородных фракций битумоидов и нефтей (40 обр.). Весь комплекс геохимических исследований для данной работы выполнен автором самостоятельно в лабораториях кафедры и Нидерландского института морских исследований (НИОЗ). Изучение диноцист и определение возраста проводилось Н.И. Запорожец в ГИН РАН.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы опубликованы в научных статьях в реферируемых журналах: Organic Geochemistry (2008), Geochimica and Cosmochimica Acta (2008), Геология нефти и газа (2011), Вестник МГУ (Серия 4. Геология) (2011), а также в виде 13 тезисов докладов. Результаты исследований неоднократно докладывались на российских и международных конференциях: Ломоносовские чтения-2007, International Conference and Post-Cruise Meeting of the Training-through-Research Programme -2007 (Бремен, Германия), International Meeting on Organic Geochemistry - 2007 (Торки, Великобритания), 2009 (Бремен, Германия), ВНИГНИ-2011 и др.

Объем и структура работы. Диссертация общим объемом 169 страниц состоит из введения, 8 глав и заключения, содержит 69 рисунков, 20 таблиц. Список литературы содержит 145 наименований. Диссертация выполнена на кафедре геологии и геохимии горючих ископаемых геологического факультета МГУ.

Благодарность. Искреннюю признательность автор выражают научному руководителю заведующему кафедрой геологии и геохимии горючих ископаемых доктору геолого-минералогических наук Иванову Михаилу Константиновичу. Отдельно автор благодарит сотрудников кафедры Э.А. Абля, Н.П. Фадееву, Н.Ш. Яндарбиева, заведующего кафедрой региональной геологии и истории Земли профессора А.М. Никишина и Н.И. Запорожец (ГИН РАН).

Автор пользовался помощью и советами специалистов. С благодарностью хотел бы упомянуть Е.В. Козлову, А. Стадницкую, Н.В. Пронину, Е.В. Соболеву, Е.В. Сливко, И.М. Натитник, Т.Н. Корневу, В.Н. Блинову (Роснефть).

Неоценимая помощь в предоставлении материалов для исследования была оказана А.А. Кичка и Г. Борманом.

Написание работы было бы невозможно без постоянной поддержки Д.Ю. Надежкиной.

Часть работы, вошедшая в диссертацию, была выполнена за счет средств гранта AAPG 2010 Grants-in-Aid Program (The Garth W. Caylor Memorial Grant).