CC BY
122
УДК 552.576.061.32:551.733(470.26)
НОВЫЕ ДАННЫЕ О СОСТАВЕ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ОТЛОЖЕНИИ СИЛУРА КАЛИНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
&
И. Р. Макарова, А. А. Отмас, А. А. Суханов ФГУП «Всероссийский нефтяной научно-исследовательский геологоразведочный институт»,
Санкт-Петербург, ins@vnigri.ru
Приведены новые данные, уточняющие характеристику нерастворимого органического вещества (НОВ) доманикоидных пород силура, обоснована необходимость комплексного изучения НОВ для оценки качества керогена.
Ключевые слова: силур, доманикоидные отложения, кероген, оптические методы, ИК-спектроскопический метод, катагенез.
THE NEW RECORDS ON THE COMPOSITION OF THE ORGANIC MATTER EXTRACTED FROM SILURIAN DOMANICOID DEPOSIT ROCKS SAMPLED IN KALININGRAD REGION (RUSSIA)
Irina R. Makarova, Alexandr A. Otmas, Alexey A. Soukhanov
All russia petroleum research exploration institute (vnigri)
The new data specifying the characteristic of the Silurian domanicoid deposit rocks’ organic matter as the oil-source are presented in this paper. It was shown that the insoluble organic matter study based on the combination of the direct optical methods and IR- spectroscopy is necessary for the deposit rock’s correct petroleogenetic assessment.
Keywords: Silurian domanicoid deposits, kerogen, petroleogenetic characteristic, optical methods, IR- spectroscopy, catagenesis.
В ходе работ по апробации различных методов изучения органического вещества (ОВ) при оценке нефтегенерационного потенциала доманикоидных отложений силура Калининградской области (26 образцов керна в интервале глубин 1201—2486 м) нами были установлены: микрокомпонентный состав ОВ, тип керогена и подтипы ОВ, степень катагенетической преобразованно-сти (зрелости) ОВ и качество кероге-на (см. таблицу) [1]. Качество керо-гена оценивалось нами по величине водородного индекса в соответствии с классификацией, которую предложили Н. В. Лопатин и Т. П. Емец в 1982 г. Анализ состава НОВ, условий осадконакопления на основе биофа-циальной характеристики органического материала проводился в световом микроскопе «Leica-DM-500» при увеличениях х100, х400. При этом образцы, содержащие типично морское сапропелевое ОВ, представленные в основном остатками граптолитов и одноклеточных планктонных водорослей, соотнесены со
II типом керогена по классификации Б. Тиссо и Д. Вельте [2]. Принимая во внимание, что в керогенах разных типов сохраняются унаследованные от исходного ОВ структуры, следует отметить особенности керогена II, который на структурно-вещественном уровне в отличие от ке-рогенов I и III типов характеризуется повышенным содержанием гетероатомов (азота, кислорода, серы) за счет вклада в кероген ОВ зоогенного генезиса. На основании комплекси-рования результатов исследований 9 образцов НОВ в световом микроскопе с данными пиролиза по показателям водородного (Ш) и кислородного индексов были выделены три подтипа ОВ [1].
Первый подтип ОВ (II-1) характеризуется микрокомпонентным составом, в котором преобладают остатки зоопланктона (граптолитов), тогда как остатки фитопланктона занимают подчиненное положение (в основном это планктонные одноклеточные водоросли, отнесенные к празинофитам). Осадкообразова-
ние происходило предположительно в восстановительных условиях. Ке-роген имеет средние и сравнительно высокие значения водородного индекса (245 и 432—495 мгУВ/гСорг) и низкими значениями кислородного индекса — 2—8 мгСО2/г Сорг). Несмотря на определенные признаки деструкции ОВ, характерные для микробиального преобразования ОВ на начальных стадиях литогенеза, качество керогена может быть определено как высокое и среднее (см. таблицу).
Второй подтип ОВ (П-2) представлен преимущественно остатками планктонных празинофитовых водорослей, акритархами, растительным детритом, тогда как зооген-ная составляющая незначительна. По ряду признаков (размерность, сохранность, биоценотический состав ОВ, наличие переотложенных остатков и др.) можно предположить, что осадконакопление происходило преимущественно в окислительной обстановке. По пиролитическим показателям этот под-
Характеристика подтипов сапропелевого органического вещества
Площадь, скважина Возраст Подтипы ОВ « к к о « В ип я 8 о ^ ч Я о К * 8 ад с о Градации катагенеза ОВ СНК, ,%* Пиролитические показатели** Оценка качества керогена [1]
Т °С тах, ^ НІ, мг У В/г Сорг ОІ, мгСО2/ г Сорг
Малиновская-2 вії ІІ-1 Восстановительные МК2 -МК3 16.2 432 495 8 е е ое § ^ ыс Ви
Северо-Мамоновская-3 S1w МК2 -МК3 1.81 445 245 2
Южно -Калининградская -1 вії МК3 -МК4 11.1 437 432 8
Южно-Приморская-2 в2Ш ІІ-2 Окислительные - 0.41 429 90 124 Низкое
Южно-Приморская-2 - 1.06 443 164 31
Южно-Приморская-2 Є2 - 0.48 426 114 35
Южно-Калининградская-1 в2Ш ІІ-3 Восстановительные и окислительные - 1.10 437 235 20 е е н е р С
Восточная-1 МК22 2.06 431 295 35
Южно-Калининградская-1 - 1.44 434 296 43
* Содержание углерода некарбонатного (Снк) определялось с помощью экспресс-анализатора на углерод АН 7529.
** Пиролитические данные получены на автоматическом анализаторе Коск-Еуа1 6 ^апёаг!), расчетные показатели приведены с учетом Снк.
тип ОВ (11-2) в отличие от первого характеризуется, наоборот, низкими значениями водородного индекса (Н1 < 164—90 мгУВ/Сорг и даже менее 75 мгУВ/Сорг) и высокими значениями кислородного индекса (30<01< 125 мгСО2/г Сорг), что связано, вероятно, с наличием окисленного органического вещества в образцах. Данный подтип керогена отличается низким качеством.
Третий подтип ОВ (11-3) имеет переходные характеристики от первого ко второму подтипу ОВ, он представлен в различных соотношениях как остатками граптолитовой фауны, так и планктонными водорослями, акритархами. Его формирование происходило предположительно в морских сравнительно мелководных обстановках, где условия изменялись со слабо восстановительных на окислительные. Анализ распределения образцов выделенных подтипов на аналоге диаграммы Ван-Кревелена на основе пиролитических данных метода Яоск-Буа1 (в координатах Н1 и 01) демонстрирует определенное сходство с областями распределения, характерными для керогенов I, II и III типов (см. рисунок). Отметим, что анало-
гичные данные были получены при изучении сапропелевого ОВ из силурийских и девонских отложений Тимано-Печорской НГП, причем та часть сапропелевого ОВ, которая соотносилась с III типом керогена, была названа «псевдогумусовым» ОВ [3]. Следует предположить, что в процессе катагенеза, когда «уходят» липидно-липоидные компоненты, в керогене, изначально представленном остатками морских организмов и водорослями, сохраняется морфологически определяемая и наиболее устойчивая часть, которую по структурно-вещественным особенностям правильнее называть «безлипидной» частью керогена II типа. Последняя представляет собой смесь хитиносодержащих компонентов, водорослевой целлюлозы, остатков полисахаридных фрагментов гликопротеидов, благодаря чему и имеет сходные характеристики с керогеном III типа. Сходство пиролитических и атомных показателей керогенов разных типов хорошо известно и не вызывает сомнений при высоких градациях катагенеза, когда все особенности керогенов разных типов выравниваются. Однако уровни изменения ОВ в процессе катагенеза, при которых
изначально разные типы керогена приобретают сходные пиролитические характеристики еще в зоне нефтяного окна, до сих пор не рассматривались. При этом оказалось, что определяющее влияние на подобные изменения керогена оказывают резко окислительные и резко восстановительные условия. Так, изначально богатый гетероатомами кероген подтипа П-1, формирование которого происходило в восстановительных условиях, обеднен кислородом уже на стадии диагенеза, в результате чего может приобретать в процессе катагенеза черты сходства (по высоким значениям Ш и низким значениям 0!) с керогеном первого типа ОВ. Кероген подтипа П-2 образуется из ОВ, подвергавшегося на начальных стадиях литогенеза процессам окисления и обогащенного при этом кислородом. В процессе катагенеза после потери липидно-липоидных компонентов данный подтип керо-гена может иметь сходные признаки с керогеном III типа (по высоким значениям 0I и низким значениям Ш), в том числе и за счет лучше сохранившихся структур водораслевых целлюлоз, близких к строению целлюлозных компонентов высших ра-
НІ мг/г
ОІ мг/г
# скв. Южно-Приморская-2:
а — кембрий, б — нижний силур, в — верхний силур О скв. Южно-Калининградская-1:
а — нижний силур, б — верхний силур
О скв. Малиновская-2, нижний силур ф скв. Северо-Мамоновская-3, нижний силур
скв. Восточная-1, нижний силур ( ') области распостранения подтипов керогена
V./
^ направленность процесса преобразования керогена
Распределение образцов керогена из силурийских отложений на диаграмме Ван-
Кревелена
стений. Для определения возможности образования из керогена II типа в процессе катагенеза «безли-пидного» керогена, приобретающего «псевдогумусовый» облик, очень важно правильно оценивать степень катагенетической преобразованно-сти ОВ. Сравнительно высокая пре-образованность керогена (на уровне нефтяного окна) является контролирующим фактором для НОВ как керогена II типа, поскольку в случае
отнесения сапропелевого НОВ к III типу керогена, ОВ по полученным пиролитическим данным оценивается как «незрелое», что более подробно рассмотрено в нашей ранней публикации [1].
Детальное определение зрелости ОВ по количественным характеристикам спектральных особенностей ИК-спектров (значениям относительной интенсивности характеристических полос) проводилось
ИК-спектроскопическим методом [4] для четырех образцов (см. таблицу). Полученные данные показали: степень катагенетической преобра-зованности ОВ нижнесилурийских отложений оценивается на уровне градаций МК22, МК2—МК3, Мкз— МК4, что отвечает зоне нефтяного окна и предполагает существенное преобразование липидных компонентов.
Таким образом, на основании выделенных трех подтипов ОВ была установлена зависимость качества керогена не только от исходного состава ОВ и степени его катаге-нетической преобразованности, но также и от окислительно-восстановительных условий осадконакопле-ния. Недоучет исходного состава ОВ, его зрелости и условий формирования керогена может привести к ошибочным выводам. Так, например, несмотря на повышенное содержание не карбонатного углерода (Снк 0.4— 2 %), качество керогена может быть низким и средним из-за преобразования ОВ еще в начале литогенеза, что важно учитывать при прогнозной оценке нефтегазоносности отложений силура Калининградской области.
Литература
1. Макарова И. Р., Отмас А А., Суханов А. А., Волченкова Т. Б. Характеристика РОВ нефтематеринских отложений силура Калининградской области // Комплексное изучение и освоение сырьевой базы нефти и газа севера европейской части России // СПб.: ВНИГРИ, 2012. С. 167—173.
2. Тиссо Б., Вельте Д. Образование и распространение нефти и газа. М.: Мир, 1981. 501 с.
3. Макарова И. Р., Гудельман А. А., Огданец Л. В., Суханов А. А. Особенности определения состава и уровня катагенеза рассеянного органического вещества нижнепалеозойских и докембрий-ских отложений // Материалы XIII Российской палинологической конференции. Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2011. Т. 1. С. 158—162.
4. Суханов А. А, Баженова Т. К. Котельникова Е. Н. Углеродное вещество керогена сапропелитов: зависимость структурных характеристик от биоцено-тического типа органического вещества и степени его катагенеза // Геохимия, 2011. № 9. С. 957—970.
Рецензент д. г.-м. н. Д. А. Бушнев
