Нефтематеринские рифей-кембрийские отложения Туруханского поднятия (Восточная Сибирь)

Глава 5. Геохимические особенности органического вещества протерозойских и кембрийских отложений Туруханского поднятия.

5.1. Характеристика возможных источников углеводородов северо-запада Сибирской платформы

В целом, органическое вещество (ОВ) рифея, венда, раннего и среднего палеозоя Восточной Сибири имеет близкий исходный биоценотический состав - основная роль в его формировании принадлежит остаткам цианобактерий (Gloecapsamorpha) и акритарх (Acritharcha) (Органическая..., 1981). В разделе описывается смена биоты в ходе геологического времени, поскольку от состава фоссилизированного ОВ зависит нефтематеринский потенциал (НМП) заключающих его пород. НМП определяется содержанием в ОВ водорода и особенно тем количеством его атомов, которые связаны с атомами углерода. Чем больше доля фитопланктона, тем выше потенциал фоссилизированного ОВ. Таким образом, с точки зрения формирования исходного НМП ОВ древних толщ (докембрий - ранний палеозой) является наиболее перспективным. Концентрация ОВ определяет не только объем генерированных углеводородов (УВ), но и возможность их эмиграции из материнской толщи. Только при значении органического углерода (Сорг) более 0,1% в карбонатных породах и более 0,2 % - в глинистых, происходит десорбция битумоидов, и они способны к эмиграции. Поэтому эти значения Сорг можно принять за нижнюю концентрационную границу нефтематеринской породы (Баженова, 2004).

В данном разделе приведены, главным образом, по литературным данным характеристики возможных материнских толщ Туруханского поднятия - мощности обогащённых ОВ уровней и концентрации Сорг в них (рис. 1).

Рис. 1 Литолого-стратиграфический разрез рифея, венда и кембрия Туруханского поднятия, концентрации Сорг уровней потенциальных нефтематеринских толщ

5.2. Методика исследований

Исследование ОВ имеющихся образцов проводилось с использованием следующих методов: люминесцентно-битуминологические исследования, пиролиз Rock-Eval, литологическое изучение характера распределения ОВ в породах и степени преобразованности песчаников с целью определения их катагенеза, петрографическое изучение ОВ - определение характера распределения ОВ и его свечения в ультрафиолетовом свете, пересчёт отражательной способности витринита, выделение битумоидов из пород методом холодной экстракции, определение группового состава битумоидов - разделение на масла, смолы, асфальтены, газовая хроматография, хромато-масс-спектрометрия (насыщенной и ароматической фракций).

Подробно описана методика проведения пиролитических исследований и хромато-масс-спектрометрии и интерпретация полученных результатов.

5.3 Геохимические исследования образцов рифея, венда и кембрия Туруханского поднятия

Степень катагенетической преобразованности ОВ стрельногорской, деревнинской, нижнетунгусской и мироедихинской свит рифея была оценена различными методами.

Крайне низкие значения пиролитических параметров S₂ (< 0,1 мг УВ/г породы) и HI (< 50 мг УВ/г TOC), полученные для образцов с содержаниями Сорг от 0,1 до 4% (значения Сорг > 1% в единичых образцах стрельногорской свиты) свидетельствуют о полной выработанности ОВ этих отложений. Свободные битумоиды в образцах рифейских нефтематеринских толщ (НМТ) являются остаточными, их содержания не превышают 0,001 %, что является следствием высокой зрелости ОВ. Отсутствие свечения ОВ в ультрафиолетовом свете при проведении углепетрографических исследований находится в соответствии с выводом о высокой степени преобразованности ОВ - до стадий АК₁-АК₂ для стрельногорской свиты (Баженова, 1973). Значения эквивалента отражательной способности витринита образцов стрельногорской свиты соответствуют 2,05 - 2,21, что отвечает ОВ, находящемуся в зоне апокатагенеза. Признаки катагенетических преобразований, выявленные для песчаников стрельногорской и деревнинской свит (массовое развитие конформных и инкорпорационных структур, альбитизация периферийных участков зерен полевых шпатов, серицитизация полевых шпатов, массовое развитие регенерационных структур, вплоть до их полного замещения глинистым веществом, структуры глубокого врастания новообразованных слюд в зерно и др.), свидетельствуют о значительном катагенезе.

Литологические преобразования песчаников платоновской свиты можно отнести к ранней стадии катагенеза - песчаники слабо сцементированы, преобладают точечные межзерновые контакты, структуры инкорпорации не отмечены, наблюдаются коррозионные структуры, которые чаще всего проявляются на стадиях начального катагенеза, в составе песчаников присутствует малоизмененный биотит.

При этом степень преобразованности ОВ вендских и кембрийских отложений Туруханского поднятия по результатам пиролиза оценивается не выше градаций МК_1-2 (температуры Тmax = 426 - 440 ^oС).

Суммарная мощность нефтематеринских пачек платоновской свиты, представленных доломитами и глинистыми доломитами, составляет 100 - 120 м, доломитов и известняков североречкинской подсвиты костинской свиты - 100 - 120 м, карбонатных пород верхневороновской подсвиты костинской свиты - 50 - 60 м (Сулимов, 1967). При изучении в шлифах образцов платоновской свиты отмечается, что доломиты содержат глинисто-алевролитовые линзы и прослои, обогащённые ОВ. Содержание Сорг в породах платоновской свиты и её аналогов на большей части территории Лено-Тунгусского нефтегазоносного бассейна колеблется от 0,05 до 0,5% (Конторович, 1977). В карбонатах платоновской свиты венда-нижнего кембрия концентрации Сорг (по данным пиролиза исследованных образцов) составляют 0,1 - 0,4%. Потенциал отложений платоновской свиты низкий (S₂ до 1 мг УВ/ г породы, HI до 250 - 280 мг УВ/г ТОС).

Таким образом, в разрезе Туруханского поднятия отмечается катагенетическое несогласие между отложениями рифея и венда-кембрия, на основании чего можно сделать вывод о генерации УВ рифейскими нефтематеринскими толщами в этом районе ещё в рифейское время.

Результаты хроматографии и хромато-масс-спектрометрии битумов шорихинской свиты рифея и костинской свиты кембрия дают основание предполагать наличие в разрезе различных по возрасту и составу источников для них (рис. 2).

Рис. 2 Распределение биомаркеров битумов шорихинской свиты рифея и костинской свиты кембрия (* на хроматограммах отмечены неуглеводородные соединения-загрязнители типа фталатов)

Результат процессов биодеградации битума костинской свиты находит отражение в распределении алканов - на фоне относительного снижения концентраций нормальных алканов в низкомолекулярной области резко возрастает конценрация изо-алканов и гопанов. Среди изоалканов фитан преобладает над пристаном. В битуме шорихинской свиты изоалканы содержатся в крайне низких концентрациях по сравнению с соответствующими им нормальными алканами (n-C₁₇ и n-C₁₈), что может рассматриваться в качестве признака высокой зрелости нефтей (генерация нефтематеринской толщей осуществлялась на поздних стадиях катагенеза ОВ), либо отвечать специфике исходной органики НМТ.

В распределении стеранов насыщенной фракции битума шорихинской свиты отмечается преобладание С₂₇, при относительно равном содержании С₂₈ и С₂₉. Для стеранов насыщенной фракции масел битума костинской свиты характерно преобладание С₂₉, при относительно равном содержании С₂₇ и С₂₈.

Пентациклические терпаны состава С₂₈, С₂₉ и С₃₀ в образцах битумов костинской свит находятся примерно в равных концентрациях при преобладании норгопана С₂₉. Пентациклические терпаны состава С₂₉ и С₃₀ в насыщенной фракции битума шорихинской свиты содержатся примерно в равных концентрациях, при незначительном преобладании норгопана С₂₉, биснор-гопана состава С₂₈ в образце нет.

Незначительное преобладание Тm над Ts в образцах рифея и значительно более низкое значение отношения Ts/Tm в насыщенной фракции битума костинской свиты, позволяют предполагать более низкую степень зрелости нефтематеринской толщи для битумов костинской свиты по сравнению с нефтематеринской толщей для битумов шорихинской свиты.

Результаты хромато-масс-спектрометрии битумоидов рифейских и венд-кембрийских НМТ позволяют сделать вывод о различном составе исходного ОВ. Распределение гопанов и стеранов является их основным отличительным признаков. Так, по результатам биомаркерного анализа в битумоидах венда (как и в битумах кембрия) отмечается преобладание стеранов состава С₂₉ над стеранами С₂₈ и С₂₇, в битумоидах рифея среди стеранов преобладают стераны состава С₂₇.