CC BY
68
микроорганизмов в древнейших породах совпадают по времени с информацией о появлении воды на Земле. Чуть раньше, чем 4 млрд лет назад, первые осадочные протобассейны уже имели водные системы на значительной глубине. В условиях начальных фаз дегазации Земли именно первичные породы, залегающие на достаточно безопасной глубине, имеющие пустотность различных видов (поры, трещины , каверны), и заполненные горячими водными рассолами, имели всё необходимое для формирования мономеров и полимеров, используя глубинные потоки простейших органических веществ (Н, С02, СН4, С2Н6), дегазируемых из только-что сформировавшихся, а возможно из формируемых ядра и мантии планеты.
Р. Хейзен [19] считает, что наиболее благоприятные условия для развития сложных молекул могли существовать именно на контактах водной среды с горными породами. Определённые типы молекул проявляли свойство наилучшего «прилипания» к стенкам пористого пространства, что давало им лучший шанс на обменные ионно-электронные процессы.
Пористое пространство первичных пород, через которое мигрировали глубинные дегазационные потоки, имело, кроме того, все необходимые для формирования жизни элементы: водород, кислород, азот, фосфор, серу. Такие условия могли способствовать и ионному, и катионному обмену первичных соединений и стать основой для дальнейшего развития механизма появления полимеров и коацерватов, а в дальнейшем способствовали появлению мембран, генетического кода и других атрибутов РНК жизни. Это могло происходить только в условиях стабильности, которую могли обеспечить достаточные глубины залегания пластов с приемлемой температурой и постоянным подтоком питательных глубинных газов. Кроме того, дальнейшее распространение жизни вверх вместе с исходящими потоками термальных вод выглядит вполне осуществимым.
Сообщества микроорганизмов могли мигрировать в процессе своего развития как вверх, мутируя и генерируя новые
формы и виды жизни, так и вниз, одновременно с погружением осадочных пород. При этом, приспосабливаясь к новым видам химического обмена с поступающими из глубин водородом, метаном и углекислотой, несущими все необходимые для такого обмена микроэлементы будущей нефти: никель, ванадий, марганец, хром, магний, железо, серу, мышьяк, ртуть, радиоактивные элементы и т.д. В периоды ослабления или прекращения подтока питательных организмов археи и бактерии приобрели свойство впадения в многолетний анабиоз, возобновляя свою деятельность в периоды активизации дегазационных процессов.
Вопросы, связанные с деятельностью глубинных микробных сообществ, рассматривались в работах большой группы отечественных исследователей [1, 2, 6, 11, 13, 18 и др.]. Ещё в конце XIX века С.Н. Ви-ноградский открыл хемосинтез как способ автотрофного питания, «автотрофную живую систему, выполняющую важную роль в геохимических процессах земной коры» [4], в котором источником энергии для синтеза органических веществ из С02 служат реакции окисления неорганических соединений.
Последние несколько десятилетий развиваются идеи о роли бактериальной деятельности в трансформации дегазационных флюидов в углеводородные соединения, основываясь на данных по изотопному составу углерода и водорода в углеводородных газах, а также на основе анализа изотопного состава углерода в различных изопреноидных хемофоссилиях.
Детальную модель подземной биосферы предложил М.Ю. Чудецкий [13], обосновав участие микроорганизмов в обогащении формирующихся нефтегазовых месторождений комплексами специфических органических соединений (хемофос-силий). При этом ультратермофильные архебактерии, благодаря устойчивости к высоким температурам, участвуют в трансформации углеводородно- водных флюидов в различные варианты изопреноидных соединений на глубинах до нескольких
Рис. 1 — Водородно-углеродная дегазация: ядро-мантия-астеносфера-литосфера Fig. 1 — Hydrocarbon degassing: core-mantle-asthenosphere-lithosphere
километров. Автор отмечает, что в разрезах многопластовых месторождений по изо-преноидным хемофоссилиям снизу-вверх может прослеживаться последовательная смена бактериальных сообществ - от глубинных (от 150°С и более гипертермофиль-ных-архебактериальных до 65°С — ультратермофильных-, архебактериальных) к малоглубинным (мезотермофильных — от 40 до 65° С — зу-, архебактериальных). В работе отмечается важная роль никелевых порфиринов, поскольку аналогичные молекулы играют ключевую роль в архебак-териях, генерирующих метан за счет потребления Н2 и С02.
В своих работах М.Ю. Чудецкий [13] анализирует происхождение нескольких видов биомаркеров. Приводятся обоснованные аргументы о бактериальном происхождении цепочечных (ациклических) и полициклических изопреноидов нефти. Отношение концентраций петропорфири-нов к концентрациям линейных изопрено-идных углеводородов в нефтях сходно с отношением концентраций этих соединений в биомассе архебактерий.
В ИПНГ РАН выполнены интересные исследования по прикладной металлогении. В своей работе С.А. Пунанова [12] отмечает унаследованность «биогенных» элементов нефтей от живого вещества (V, М, 1п, Си, Ре, Со, Си, Аз, Мо, Ag, I, Вг, В), подчёркивая, что именно биогенный комплекс элементов, отличный от состава вмещающих пород и магматических эманаций, является доминирующим и парагенетически связанным в нефтях и организмах, формируя изначально микроэлементный тип нефти — ванадиевый или никелевый. И таким образом обосновывается биогенное происхождение исходного ОВ. Данные результаты могут свидетельствовать и о бак-териогенном происхождении комплекса микроэлементов в нефтях, т.к. именно эти микроэлементы являются частью благоприятной среды для обменных энергетических реакций микроорганизмов в условиях интенсивных дегазационных потоков, несущих широкую гамму глубинных энергопроизводящих веществ.
Результаты вышеперечисленных исследований дают набросок многоаспектной картины жизнедеятельности микроорганизмов в недрах литосферы, сценарии распространения прокариот в осадочных бассейнах и фундаменте, возможной последовательной смены сообществ микроорганизмов в процессе изменения условий питательной среды. Подобные исследования особенно важны для прояснения возможных механизмов генерации УВ, учитывая то, что исследуются в первую очередь микроорганизмы, продуцирующие именно липиды. Очевидно, что основным лимитирующим фактором распространения жизни в глубь литосферы является температура. Самой нижней границей возможного существования микроорганизмов являются глубины образования ювенильных вод.
Реакции образования воды с участием водорода и двуокиси углерода могут происходить на значительных глубинах с температурами более 800°С. Равновесие подобных реакций сдвигается влево или
вправо при температуре около 830°С Существуют архебактерии, способные за счёт окисления СО получать необходимую им для жизни энергию. Многие виды архей принимают участие в процессах восстановления углекислого газа до метана. Можно предполагать, что уже в зонах формирования воды и выше по разрезу, при наличии потока глубинных газов возможно многоступенчатое, возвратное и итеративное развитие различных обменных реакций с участием микроорганизмов.
Метан и этан являются достаточно широко распространёнными соединениями в Солнечной системе и присутствуют в различном количестве в атмосферах Сатурна и Титана, Марса, Урана, Нептуна, Плутона, в меньшей степени Юпитера. Таким образом, возможность неорганического происхождения метана и этана на почти всех планетах нашей системы полностью обоснована. В этом смысле Земля не должна являться исключением. Сложные УВ (сложнее метана и этана) в Солнечной системе, за исключением Земли, в настоящее время, хотя и широко зафиксированы, однако в крайне малых количествах. Основным механизмом формирования сложных УВ в космосе считается распад метана и синтез УВ под воздействием солнечной радиации.
Ювенильные воды и метан являются одними из первых продуктов водородной и углекислотной дегазации.
Формирование метана и воды происходит, вероятно, на границе астеносферы и литосферы. Далее дегазационный поток, состоящий из смеси ювенильной воды, метана, углекислоты, водорода, гелия и широкой гаммы микроэлементов, движется по системам трещин к поверхности. Разнообразные химические превращения и реакции происходят на всём пути движения дегазационных потоков. Ювенильные воды постоянно пополняют пластовые гидросистемы и водные бассейны. Для формирования сложных углеводородов (имеются в виду любые углеводороды, кроме метана и этана) важными являются зоны дегазации, действующие в границах или по близости к бассейнам осадочных пород, или пористых и/или трещиноватых зон фундамента. Это
связано с тем, что в пористой среде пород существует пространство, идеальное для существования микроорганизмов. Многочисленные новые данные подтверждают, что в литосфере прокариоты существуют от фундамента и по всему осадочному разрезу до поверхности.
Именно зоны глубинной дегазации могут создавать условия для развития на различных глубинах метан и водород поглощающих бактерий и других микроорганизмов, предоставляя им долговременную благоприятную температуру и питательную среду. Нефть может, с высокой степенью вероятности, являться продуктом симбиозной деятельности различных видов и поколений таких микроорганизмов. Существует целый ряд бассейнов, где генезис углеводородов имеет явно смешанный характер. «Смешанный», в плане наличия нефтей, образованных, в основном, за счёт переработки ОВ вещества осадочных пород и нефтей, имеющих иное основное происхождение. Мутации микроорганизмов и разнообразие их сообществ, принимающих участие в переработке углекислоты, серы, водорода и метана, могут объяснять значительную широту этого разнообразия. Именно это положение позволяет объяснить одновременное разнообразие нефтей различных типов и свойств в пределах одной и той же зоны нефтенакопления, что является обычным для большого количества нефтегазоносных бассейнов. Например, бассейны Персидского залива или Западной Сибири. Кроме того, находит логическое объяснение наличие некоторых залежей жидких углеводородов в породах фундамента.
Предварительные выводы:
1. Происхождение углеводородов на Земле имеет многовариантный характер, включая биогенный, абиогенный и смешанный генезис.
2. Генезис большинства гигантских газовых и газоконденсатных месторождений, с большой степенью вероятности, имеет абиогенный, глубинный характер. В то же самое время, при образовании многих газовых месторождений определённую роль играет ОВ осадочных пород, а также глубинные микроорганизмы.
Рис. 2 — Вероятная роль «бактериогенного» фактора в формировании крупных и гигантских нефтяных, газовых и газогидратных месторождений
Fig. 2 — Probable role of "bacteriogenic" factor in formation of big and giant oil, gas and gas hydrate fields
Наличие залежей газа со значительными концентрациями изотопно-легкого метана может быть связано с метаболической деятельностью различных архебак-териальных сообществ, генерирующих метан за счет потребления водорода и углекислоты. Глубинный метан является питательной средой для метан поглощающих бактерий, сообщества которых формируют условия для переработки метана в присутствии разнообразных катализаторов в нефтяные и конденсат-ные залежи. Подобный сценарий развития событий может объяснить широкое распространение соседствующих между собой крупных и гигантских зон газо- и нефтенакопления. В таких случаях, при определённых условиях, уникальные газовые залежи абиотического происхождения — это то, что микроорганизмы не смогли осилить в зонах газовой дегазации. Наличие в залежах газа сероводорода, включая некоторые крупнейшие газовые месторождения, связано с деятельностью сульфатвосстанавливающих бактерий, которые используют кислород сульфатных ионов для окисления углеводородов, при этом в качестве побочного продукта образуется сероводород.
3. Значительная часть мелких, средних и крупных нефтяных месторождений формируется под воздействием различных обстановок физико-химического взаимодействия углерода, водорода, серы и других элементов нефти разного генезиса и в комбинации с различными термобарическими и каталитическими условиями. В определённых широко распространённых условиях органическое вещество осадочных пород активно вовлекается в процесс деградации, а затем в процесс нефтеобразования и одновременно служит питательной средой для различных сообществ микроорганизмов, которые в дальнейшем могут мутировать и перерождаться в новые виды, переключающиеся на эндогенные варианты химической энергии (водород, метан, Ш), и становиться самостоятельным источником новых углеводородных соединений. Некоторые залежи нефти в породах кристаллического фундамента могут иметь происхождение, связанное с деятельностью микроорганизмов.
4. Гигантские и уникальные месторождения нефти ассоциированы с долговременными зонами глубинной дегазации Земли, в которых, в свою очередь, возникают очаги развития в литосфере сообществ прокариот, питающихся продуктами глубинной дегазации. Формирование гигантских нефтяных месторождений происходит циклами в периоды активизации дегазационных процессов и быстрого выстраивания природных цепочек микроорганизмов, перерабатывающих глубинные водород, метан, углекислый газ, серу в водной среде, насыщенной глубинными элементами — катализаторами ионно-электронных обменных реакций. Вероятно, поэтому многие гигантские зоны нефтенакопления соседствуют с крупными и гигантскими газовыми залежами или являются их оторочками. По указанным выше причинам, и в связи с
большим разнообразием как вариантов интеграции различных термофильных прокариотных сообществ, так и в связи с меняющимся составом глубинных газов и различных дегазационных циклов, нефти одних и тех же крупных зон генерации могут существенно отличаться друг от друга по различным критериям (по химическому составу, плотности и т.д.).
Технические возможности для изучения термофильных и ультратермофильных микроорганизмов пока ограничены. Многие микроорганизмы, существующие в пластовых условиях высоких температур и аномальных давлений, вероятно, физически разрушаются при подъёме проб на поверхность, позволяя исследователям иметь дело лишь со своими следами и биомаркерами, а большинство бактериогенных нефтяных залежей представляют собой готовый продукт уже несуществующих поколений микроорганизмов.
В квантовой физике для объяснения процесса обретения массы элементарными частицами необходимо было предсказание существования бозона Хиггса — частицы, благодаря которой остальные элементарные частицы обретают массу. Возможно, в нефтегазовой геологии вопрос происхождения нефти требует логического принятия факта недостающего звена в процессах глубинного синтеза УВ. Одним из наиболее вероятных объяснений природы такого недостающего звена является принятие в учёт ранее недооценённой роли много-милионнолетней эволюции и деятельности глубинных природных и последовательно распространённых по разрезу семейств микроорганизмов, развивающихся в благотворных условиях дегазационных потоков Земли, конечным продуктом существования которых, вероятно, являются сложные УВ.
Принятие во внимание роли бактери-огенного фактора в формировании зон нефтегазонакопления позволит по-новому оценивать перспективы нефтегазоносности различных территорий и акваторий, а также совершенствовать методологию поисковых работ и процесс моделирования нефтегазовых бассейнов.
Итоги
В статье, с использованием последних данных палеонтологии и микробиологии, на
базе доктрины глобальной дегазации Земли обосновывается взгляд на доминирующее глубинное абиотическое происхождение крупных газовых месторождений, смешанный характер формирования нефтяных месторождений и возможную существенную роль бактериогенного фактора в происхождении гигантских нефтяных месторождений.
Выводы
С учётом всего вышесказанного, аспект роли глубинных микроорганизмов в происхождении нефти является дискуссионным, требует дальнейшего всестороннего изучения, и, по мере накопления данных, может позволить переосмыслить вклад бактериогенного фактора в процессы генерации и аккумуляции нефти, включая вопросы формирования гигантских и уникальных месторождений, а также происхождение нефтяных месторождений в кристаллическом фундаменте.
Список литературы
1. Бонч-Осмоловская Е.А. Новые термофильные прокариоты // Природа. 2013. №9. С. 34-41.
2. Бонч-Осмоловская Е.А Активность микробиологических процессов в высокотемпературных подземных экосистемах. 2011. Режим доступа: http://unnatural.ru/underground-ecosystem
3. Валяев Б.М. Проблема генезиса нефтегазовых месторождений: теоретические аспекты и практическая значимость. Генезис углеводородных флюидов и месторождений. М.: Геос, 2006. С. 14-22.
4. Вернадский В.И. Живое вещество. М.: Наука, 1978. 358 с.
5. Дмитриевский А.Н. Теоретические основы и механизмы формирования энергоактивных и флюидонасыщенных зон Земли. М.: Геос, 2011
6. Заварзин Г.А., Колотилова Н.Н. Введение в природоведческую микробиологию. М.: Книжный дом Университет, 2001. 256 с.
7. Ларин В.Н. Наша Земля (Происхождение, состав, строение и развитие изначально гидридной Земли). М.: Агар, 2005. 248 с.
8. Ларин В.Н. Земля, которую я представил на суд публике, ещё очень непривычна
нам // Пражский Телеграф. 2017. №4. Режим доступа: http://ptel.cz/2014/01/ vladimir-nikolaevich-larin-zemlya-kotoruyu-ya-predstavil-na-sud-publike-eshhyo-ochen-neprivychna-nam/
9. Кропоткин П.Н. Дегазация Земли и происхождение углеводородов // Бюллетень МОИП. Геологический отдел. 1985 Т. 60. № 6. С. 3-18.
10. Никитин М. Происхождение жизни. От туманности до клетки. М.: Альпина-нон-фикшн, 2016, 542 с.
11. Оборин А.А., Рубинштейн Л.М., Хмурчик В.Т., Чурилова Н.С. Концепция организованности подземной биосферы. Екатеринбург: УрО РАН, 2004. 148 с.
12. Пунанова С.А. Микроэлементы нафтидов в процессе онтогенеза углеводородов в связи с нефтегазоносностью. М.: Научная библиотека диссертаций и авторефератов, 2017. 287 с.
13. Чудецкий М.Ю. Индикаторы бактериального участия в процессах формирования скоплений углеводородов. М.: Научная библиотека диссертаций и авторефератов, 2004. 112 с.
14. Шевченко И.В. Изучение распределения концентраций водорода в осадочном чехле юго-западной части Волго-Уральской нефтегазоносной провинции // Экспозиция Нефть Газ. 2015. №6 (45). С. 30-32.
15. Шевченко И.В. О восполнении запасов УВ // Экспозиция Нефть Газ. 2017.
№2 (55). С. 28-33.
16. Gold T., Soter S. The deep earth gas hypothesis // Scientific American, 1980, issue 242 (6), pp. 155-161.
17. Gold T., Soter S. Abiogenic methane and the origin of petroleum // Energy Exploration & Exploitation, 1982, issue 1 (2), pp. 89-104.
18. Blumenberg M., Krüger M., Nauhaus K., Talbot H.M. and oth. Biosynthesis of hopanoids by sulfate-reducing bacteria (genus Desulfovibrio) // Environmental microbiology, 2006, Vol. 8, issue 7,
pp. 1220-1227.
19. Хейзен Р. История Земли. От звездной пыли — к живой планете. Первые
4 500 000 000 лет. Москва: Альпина нон-фикшн, 2017. 352 с.
20.Lane N. Oxygen: the molecule that made the World. Oxford: Oxford University Press, 2002. 384 p.
21. Nielsen P. and oth. Characterization of thermophilic consortia from two souring oil reservoirs // Environmental Microbiology. 1996, Vol. 62, issue 9, pp. 3083-3087.
22. Pedersen K. The deep subterranean biosphere // Earth Science Review, 1993, Vol. 34, issue 4, pp. 243-260.
23. Whitman W.B., Coleman D.C., Wiebe W.J. Prokaryotes: The unseen majority // PNAS. 1998. Vol. 95, pp. 6578-6583.
24. Уорд П., Киршвинк Дж. Новая история происхождения жизни на Земле. Санкт-Петербург: Питер, 2016. 464 с.
25. Falkowski P.G. Life's engines: how microbes made earth habitable (science essentials). Princeton University Press: 2015, 256 p.
Рис. 3 — Образование смешанных зон нефе-газо-накопления Fig. 3 — Formation of mixed petroleum accumulation zones
ENGLISH
GEOLOGY
Earth degassing, elementary life forms and hydrocarbons
Author:
Igor V. Shevchenko — Ph.D., technical director; [email protected] Management Company "Corsarneft", Moscow, Russian Federation
UDC 551
Abstract
Despite longstanding debates on origin of hydrocarbons, theories keep coming. The author of the paper presents his view on the role of microorganisms in petroleum formation with respect to deep planetary degassing. Not only does such approach somewhat help to compensate for weak points and shortcomings of both organic and inorganic theories, but It also fills their gaps and enables to draw one's own conclusion. Interesting microbiology studies of recent years have allowed geologists to differently tackle the issues of elementary life forms, their relation with development of Earth's atmosphere and lithosphere and potential impact on formation of hydrocarbons.
Materials and methods
The paper features a brief account of author's ideas on the subject. The judgement is based on the study of scholarly articles of Russian and foreign researchers.
Results
With due account for recent findings in paleontology and microbiology and in the light of global Earth degassing doctrine, the paper substantiates views on prevailing abiogenic origin of large gas deposits, mixed nature of formation of oil deposits and potentially significant role of bacteriogenic factor in formation of giant oil deposits.
Conclusions
That being said, the role of deep subsurface microorganisms in formation of oil appears to be debatable and requires further in-depth study. Continuous accumulation of relevant data may help to reconsider the aspect of contribution of bacteriogenic factor to formation and accumulation of oil, including giant and unique deposits, and formation of hydrocarbons in crystalline basement.
Keywords
origin of hydrocarbons, microorganisms, global Earth degassing
References
1. Bonch-Osmolovskaya E.A. Novye termofil'nye prokarioty [New thermophilous procaryotes]. Priroda, 2013, issue 9, pp. 34-41.
2. Bonch-Osmolovskaya E.A, Aktivnost' mikrobiologicheskikh protsessov v vysokotemperaturnykh podzemnykh ekosistemakh [Activity of microbiological processes in high-temperature underground ecosystems]. 2011. Available at: http:// unnatural.ru/underground-ecosystem
3. Valyaev B.M. Problema genezisa neftegazovykh mestorozhdeniy: teoreticheskie aspekty i prakticheskaya znachimost' [The problem of the genesis of oil and gas deposits: theoretical aspects and practical significance]. Genezis uglevodorodnykh flyuidov i mestorozhdeniy, Moscow: Geos, 2006, pp. 14-22.
4. Vernadskiy V.I. Zhivoe veshchestvo [A living substance]. Moscow: Nauka, 1978, 358 p.
5. Dmitrievskiy A.N. Teoreticheskie osnovy i mekhanizmy formirovaniya energoaktivnykh i flyuidonasyshchennykh zon Zemli [Theoretical foundations and mechanisms of formation and fluid-energy active zones of the Earth]. Moscow: Geos, 2011.
6. Zavarzin G.A., Kolotilova N.N. Vvedenie v prirodovedcheskuyu mikrobiologiyu [Introduction to natural history of microbiology] Moscow:
Knizhnyy dom Universitet, 2001, 256 p.
7. Larin V.N. Nasha Zemlya (Proiskhozhdenie, sostav, stroenie i razvitie iznachal'no gidridnoyZemli) [Our Earth (Genesis, composition, structure and development of original hydride Earth]. Moscow: Agar, 2005, 248 p.
8. Larin V.N. Zemlya, kotoruyu ya predstavil na sud publike, eshche ochen' neprivychna nam [The land I submitted to the public is still very unusual for us]. Prazhskiy Telegraf, 2017, issue 4. Available at: http://ptel.
cz/2014/01/vladimir-nikolaevich-larin-zemlya-kotoruyu-ya-predstavil-na-sud-publike-eshhyo-ochen-neprivychna-nam/
9. Kropotkin P.N. Degazatsiya Zemli i proiskhozhdenie uglevodorodov [Degassing of the Earth and the origin
of the hydrocarbons]. Bulletin of Moscow Society of Naturalists, Geological series, 1985, Vol. 60, issue 6, pp. 3-18.
10. Nikitin M. Proiskhozhdenie zhizni. Ot tumannosti do kletki [Origin of life. From the nebula to the cell]. Moscow: Al'pina-non-fikshn, 2016, 542 p.
11. Oborin A.A., Rubinshteyn L.M., Khmurchik V.T., Churilova N.S. Kontseptsiya organizovannosti podzemnoy biosfery [The concept of the organization of the underground biosphere]. Ekaterinburg: UrO RAN, 2004, 148 p.
12. Punanova S.A. Mikroelementy naftidov v protsesse ontogeneza uglevodorodov v svyazi s neftegazonosnost'yu [Microelements naftides in the process of ontogeny of hydrocarbons in connection with oil and gas content]. Moscow: Scientific library of dissertations and author's abstracts, 2017, 287 p.
13. Chudetskiy M.Yu. Indikatory bakterial'nogo uchastiya vprotsessakh formirovaniya skopleniy uglevodorodov [Indicators of bacterial involvement in the formation
of hydrocarbon accumulations]. Moscow: Scientific library of dissertations and author's abstracts, 2004, 112 p.
14. Shevchenko I.V. «The study of the hydrogen concentration structure in the sedimentary cover of the south-western part of the Volga-Ural oil and gas province». Exposition Oil Gas, 2015, issue 6 (45), pp. 30-32.
15. Shevchenko I.V. Izuchenie raspredeleniya kontsentratsiy vodoroda v osadochnom chekhle yugo-zapadnoy chasti Volgo-Ural'skoy neftegazonosnoy
provintsii [Recruitment rate of hydrocarbon reserves]. Exposition Oil Gas, 2017, issue 2 (55), pp. 28-33.
16. Gold T., Soter S. The deep earth gas hypothesis // Scientific American, 1980, issue 242 (6), pp. 155-161.
17. Gold T., Soter S. Abiogenic methane and the origin of petroleum // Energy Exploration & Exploitation, 1982, issue 1 (2), pp. 89-104.
18. Blumenberg M., Krüger M., Nauhaus K., Talbot H.M. and oth. Biosynthesis of hopanoids by sulfate-reducing bacteria (genus Desulfovibrio) // Environmental microbiology, 2006, Vol. 8, issue 7,
pp. 1220-1227.
19. Kheyzen R. Istoriya Zemli. Otzvezdnoy pyli — kzhivoy planete. Pervye
4 500 000 000 let [The story of Earth: the first 4.5 billion years, from stardust to living planet]. Moscow: Al'pina non- fikshn, 2017, 352 p.
20. Lane N. Oxygen: the molecule that made the World. Oxford: Oxford University Press, 2002. 384 p.
21. Nielsen P. and oth. Characterization of thermophilic consortia from two souring oil reservoirs // Environmental Microbiology. 1996, Vol. 62, issue 9, pp. 3083-3087.
22. Pedersen K. The deep subterranean biosphere // Earth Science Review, 1993, Vol. 34, issue 4, pp. 243-260.
23. Whitman W.B., Coleman D.C., Wiebe W.J. Prokaryotes: The unseen majority // PNAS. 1998. Vol. 95, pp. 6578-6583.
24. Uord P., Kirshvink Dzh. Novaya istoriya proiskhozhdeniya zhizni na Zemle [The new history of life as we do not know it]. St. Petersburg: Piter, 2016, 464 p.
25. Falkowski P.G. Life's engines: how microbes made earth habitable (science essentials). Princeton University Press: 2015, 256 p.
ГЕОЛОГИЯ УДК 550.834+553.98(571.1)
Влияние позднекиммерийской складчатости на стратификацию ранненеокомских отложений Западной Сибири
А.А. Нежданов
д.г.-м.н., заместитель начальника1 [email protected]
С.Ф. Кулагина
ведущий геофизик2
Е.В. Герасимова
ведущий геолог3
Инженерно-технический центр (ИТЦ) ООО «Газпром геологоразведка», Тюмень, Россия
2ЦРНП ХМАО им. В.И. Шпильмана, Тюмень, Россия
3ООО «Газпром геологоразведка», Тюмень, Россия
В статье рассмотрены закономерности изменения толщин отложений берриаса-нижнего валанжина Западной Сибири. Установлены зоны их увеличения, связанные с палеопрогибами позднекиммерийского заложения. Наличие таких прогибов стало ключевым для познания закономерностей неокомского осадконакопления. Это позволило обосновать разновозрастность ачимовской толщи (глубоководных неокомских песчаных накоплений) и еще раз подтвердить правомерность клиноформной модели строения неокома Западной Сибири.
материалы и методы
Использованы данные сейсморазведочных работ МОВ ОГТ — от региональных до высокоплотных, 3Э, обработанные с использованием современных программно-технических комплексов, скважинная информация, приемы сейсмостратиграфического анализа.
Ключевые слова
Западная Сибирь, геотектоника, сейсмостратиграфия, стратиграфия неокома, ачимовская толща, нефть и газ
К настоящему времени почти всем известно, что неоком в Западно-Сибирском бассейне (ЗСБ) имеет клиноформное строение. Эти клиноформы хорошо видны на сейсмических разрезах МОГТ (например, рис. 2, 4, 5 — это наклонные отражающие горизонты (ОГ), расположенные выше ОГ Б), подтверждены они и скважинной корреляцией [1]. По биостратиграфическим данным установлено, что неокомские шельфовые пласты омолаживаются в направлении к центру седимен-тационного бассейна [2], что подтверждает клиноформную модель (КМ) неокома. Однако возраст ачимовской толщи (т.е. глубоководных песчано-алевритовых накоплений, залегающих у подножья неокомских шель-фовых террас ЗСБ), принятый в региональной стратиграфической схеме (РСС) неокома ЗСБ 2004 г. [2], в диапазоне берриасса-ран-него валанжина, никак не укладывается в КМ. Согласно ей, ачимовская толща должна иметь на востоке берриасский возраст, а западнее, у осевой линии неокомского бассейна — готеривский и барремский возраст.
Однако над баженовской свитой в центральной части бассейна также обнаружены аммониты берриаса (например, на Приобском и соседних с ним месторождениях), хотя там ачимовская толща должна иметь готеривский возраст. Из-за этих аммонитов (отметим, что они обнаружены в глинах) считается, что строение неокома противоречит КМ. Поэтому ачимовская толща в РСС 2004 г. [2] показана по всему ЗСБ одновозрастной, берриас-ранневаланжинской, хотя на том же Приобском месторождении в ачимовских по сути песчано-алевритовых пластах, только залегающих несколько выше над баженовской свитой, чем обычно, найдены десятки готе-ривских аммонитов семейства Speetoniceras.
Почему берриас-ранневаланжинский возраст слоев глин над баженовской свитой в центральной части неокомского бассейна считается противоречащим КМ неокома? Дело в том, что из-за наличия в Приуральской части бассейна тутлеймской свиты, в которой верхняя часть битуминозных слоев «проходит» в валанжин, считается, что неокомские терригенные отложения в глубоководных и максимально удаленных от источников сноса областях должны быть представлены глинисто-битуминозными осадками. Однако этот вывод умозрительный, он не следует из КМ неокома, а ее автор А.Л. Наумов так не считал. Тем не менее, если ачимовские или аналогичные им по условиям формирования осадки на Приобском месторождении готе-ривские, то и подстилающие их глины, скорее всего, должны быть готеривскими. Этот вывод логичен, если считать, что в берриа-се-раннем валанжине никаких тектонических движений не было, и в удаленных от восточно-сибирского и уральского источников сноса областях осадков этого возраста не накапливалось вообще, либо их толщины были
символичными — максимум первые метры.
Нами установлено, что это не так. Современные материалы сейсморазведки МОГТ 2Э и 3Э позволили выявить широкое распространение ранненеокомских (берриас-ран-неваланжинских) глинистых и глинисто-битуминозных отложений довольно большой толщины (до 300 м) не только на северо-востоке бассейна, где они входят в состав выделенной В.И. Кислухиным гольчихинской свиты позднеюрско-ранненеокомского возраста [3], но и в других районах бассейна, в частности, в зоне, протягивающейся субме-ридионально по центрально-западной части бассейна параллельно Палеоуралу (рис. 1).
Эта зона выделена по региональным сейсмическим разрезам и материалам площадных съемок МОГТ по характерным «раздувам» временных толщин над ОГ Б, по появлению дополнительных высокоамплитудных осей синфазности, которые подчеркивают чечевицеобразную, выпуклую кверху форму осадочных тел в сечении (рис. 2, 3).
По керну глубоких скважин, вскрывающих эти отложения, установлено, что они сложены в разной степени битуминозными темно-серыми и черными слабо алеври-тистыми морскими глинами. По находкам фауны аммонитов на Западно-Яроттинской площади, комплексам фораминифер и по положению в разрезе возраст этих пород датируется берриасом-ранним валанжином. Фактически, описываемая зона имеет значительно большую ширину; на рис. 1 показаны ее контуры, выделенные только по материалам регионального сейсмического профилирования. Так, на РП 25, проходящем через южную часть Медвежьего вала, ширина этой зоны превышает 250 км (рис. 2).
Повышенные толщины этих отложений связаны с позднекиммерийской фазой складчатости, которая является в ЗС слабо изученной, хотя и имеет большое значение для познания строения и распространения позднеюрских и неокомских отложений, а также прогноза их нефтегазоносности. Киммерийская (мезозойская) складчатость включает две фазы: раннекиммерийскую, происходившую в триасе и ранней юре, и позднекиммерийскую, имевшую место в конце юрского — начале мелового периода [4]. Раннекимммерийская фаза в ЗСБ проявилась исключительно активно, с триасовым рифтогенезом связано заложение ЗСБ как седиментационного бассейна и формирование его основных тектонических элементов.
Позднекиммерийская складчатость известна в Усть-Енисейском районе и смежных частях ЗСБ (Большехетская впадина), где она проявилась в образовании Мессояхской гряды — линейной антиклинальной структуры, образовавшейся в неокоме, с размывом в сводовой части юрских и, вероятно, ранне-неокомских отложений. Этому воздыманию предшествовала фаза активного прогибания,
благодаря чему в Усть-Енисейском районе сформировалась глинистая (глинисто-битуминозная) гольчихинская свита келло-вей-берриасского возраста. Ее образование вблизи регионального восточного источника сноса неожиданно, т.к. здесь распространены песчано-глинистые сиговская (келло-вей-кимеридж) и яновстанская (титон-бер-риас) свиты. Представляется, что накопление слабоалевритистой гольчихинской глинистой толщи значительной мощности (до 1 км) [2] связано, в первую очередь, с интенсивным конседиментационным прогибанием. Запомним алгоритм позднекиммерийских тектонических движений в Усть-Енисейском районе: прогибание с последующим воздыманием в линейных зонах, с размывом ранее накопившихся осадков в сводах поднятий (эта закономерность была выявлена в Усть-Енисейском районе еще В.Н. Саксом и З.З. Ронкиной [5]).
В Надымском районе отложения того же возраста (келловей-берриас), также битуми-нозно-глинистые, были объединены А.А. Неждановым и др. [6], в медвежью толщу. В дальнейшем, при появлении новых скважин, установлено, что из медвежьей толщи можно выделить традиционные верхнеюрские стра-тоны: абалакскую и баженовскую свиты, только мощности их на коротких расстояниях значительно изменяются. Необычным является залегание на баженовской свите глинисто-битуминозной берриас-валанжинской толщи мощностью от 0 до 300 м. Вот за этой толщей в дальнейшем, в практике геологоразведочных работ, и сохранилось название «медвежья».
Распространение медвежьей толщи, по данным сейсморазведки МОГТ и бурения, было установлено в западной части ЯНАО, где она протягивается параллельно Уралу и Пай-Хою в Карское море. На Харвутинской и Западно-Шараповской площадях было установлено «несогласное» относительно подстилающих и перекрывающих отложений изменение толщин медвежьей толщи — на поднятиях унаследованного развития, где мощности юры и нижнего мела сокращаются, мощности медвежьей толщи, наоборот, увеличиваются, т.е. налицо тот же довольно необычный алгоритм тектонических поздне-киммерийских движений, что и в Усть-Енисей-ском районе: прогибание на антиклинальных структурах (во время накопления медвежьей толщи) с последующим воздыманием.
В Надымском районе было установлено, что зона распространения медвежьей толщи имеет сложную морфологию и большую ширину, в ней выделяется несколько полос увеличения и уменьшения толщин этих отложений с возможным частичным размывом верхней юры на Медвежьем валу (ранее это отмечалось В.И. Кислухиным [7]). Им же, совместно с Н.Х. Кулахметовым и П.Я. Зининберг [8], описываемая зона своеобразного строения верхней юры-берриаса была отмечена на п-ове Ямал как зона распространения нурминской свиты, выделенной указанными авторами. И резкое колебание толщин верхней юры, и появление в разрезе медвежьей толщи переменной мощности, — все это проявления тектонических движений позднекиммерийской фазы.
В южном направлении описываемая зона прослеживается также уверенно, но с уменьшением диапазона колебания толщин как верхней юры, так и берриас-валанжинских слоев (медвежьей толщи). На территории
Рис. 1 — Зона увеличенных толщин берриас-ранневаланжинских отложений в западной части ЗС, выделенная по материалам регионального сейсмопрофилирования
Fig. 1 — Zone of increased thickness of Berriasian-Early Valanginian deposits in the western part of WS identified by regional seismic profiling data
Условные обозначения: Бмед - ОГ, приуроченный к медвежьей толще; Б - ОГ в кровле юры; Т - ОГ в кровле тюменской свиты (бат), А - ОГ, приуроченный к кровле фундамента
Рис. 2 — Фрагмент временного сейсмического разреза по РП №25, выровненный по ОГ Б Fig. 2 — Fragment of lateral time section No.25 flattened with reference to RH B
