В мировой практике геохимия нафтидов и геохимия рассеянного органического вещества (РОВ) осадочных пород сформировались в качестве самостоятельного научного направления лишь в середине прошлого века. Во ВНИИОкеангеология Лаборатория органической геохимии была создана в начале 1090-х годов в составе отдела нефтегазоносности Арктики и Мирового океана и продолжила исследования, начатые в НИИГА целой плеядой выдающихся специалистов (Н.А. Гедройц, Н.С. Спиро, И.С. Грамберг, В.Н. Соколов, Д.С. Сороков, Ю.П. Семёнов, Д.С. Яшин, А.И. Данюшевская и др.). Поступательное развитие этого научного направления определяется широким кругом решаемых задач - от глобального цикла углерода и теории нафтидогенеза до практического применения при поисково-оценочных работах на нефть и газ, а также при проведении геоэкологического мониторинга. Немаловажное значение имеет и экспоненциальное развитие аналитических методов, позволяющих в настоящее время проводить исследования каустобиолитов (РОВ, угли, сланцы, нефти, природные битумы) на уровне молекулярной организации вещества, что и является приоритетным направлением деятельности лаборатории. Это стало возможным после разработки методологии и методик изучения молекулярного состава рассеянных и концентрированных форм нафтидов с применением современного прецизионного аналитического оборудования. Следует отметить, что лабораторий подобного профиля в России насчитывается не более 10, а в Санкт-Петербурге аналогов ей нет.

Одним из важнейших достижений современной органической геохимии является возможность идентификации в объектах литосферы реликтовых углеводородов (хемофоссилий/биомаркеров) - соединений, унаследовавших химическую структуру и элементы стереохимии от липидного комплекса живых организмов, что открывает, в частности, исключительные перспективы для оценки нефтегазогенерационного потенциала осадочных пород.

Данные по определению не только структуры, но и пространственной конфигурации хемофоссилий являются основой для реконструкции фациальных условий осадконакопления, для определения условий и интенсивности трансформации РОВ в диагенезе и катагенезе, стадии катагенного преобразования РОВ, генерации и миграции углеводородных флюидов, корреляций в системах «нефть - нефть», «нефть - материнская порода», а также при проведении прямых геохимических поисковых работ.

Особый интерес представляют органо-геохимические исследования на акваториях Мирового океана и в его полярных областях. Являясь неотъемлемой частью суммарного седиментационного потока, РОВ образует с минеральной матрицей прочные комплексы на основе химических и сорбционных связей. Прочно связанное с минеральными частицами РОВ проходит весь путь от зоны иммобилизации до бассейна конечной седиментации, кодируя в своей молекулярной структуре геологическую судьбу осадочного материала. Данное заключение и явилось предпосылкой для проведения исследований РОВ донных осадков Арктического суббассейна.

Глубоководная часть Северного Ледовитого океана, как конечный бассейн седиментации, содержит в своих отложениях стратифицированную последовательность потоков осадочного вещества, позволяющих оценить вклад различных источников (терригенный сток, ледовый разнос, турбидитные потоки, контуритовые потоки, субаквальный размыв и переотложение коренных пород) в формирование осадочного чехла.

Согласно существующим представлениям [Yamamoto, Polyak, 2009; Stein et al., 2009], состав РОВ осадочных отложений рыхлого чехла глубоководной части амеразийской континентальной окраины определяют два основных источника осадочного материала:

– в периоды ледниковья - гидросферный перенос терригенного гумусового органического вещества (ОВ);

– в периоды дегляциации - гидросферный перенос терригенного гумусового РОВ и ледовый/айсберговый разнос пород, содержащих термально зрелое (литифицированное) РОВ.

Роль процессов субаквального размыва и переотложения коренных пород в формировании донных осадков ставится под сомнение вследствие перекрытия их значительным по мощности осадочным чехлом мезо-кайнозойского возраста. Однако на двух сейсмических профилях, выполненных с борта ледокола Healy, акустический фундамент подходит непосредственно к поверхности морского дна [Bruvoll et al., 2012]. Кроме того, по результатам сейсмического профилирования МОВ ОГТ (экспедиция «Арктика-2012»), юго-восточные склоны горы Шамшура, а также западные и восточные склоны горы Трукшина тоже представляют собой тектонически обусловленные выступы пород фундамента на поверхности морского дна [Гусев и др., 2014; Gusev et al., 2017].

В данной работе проведено сравнительное исследование состава и распределения органической составляющей осадочных отложений (РОВ) с целью выявления источников поступления и условий формирования рыхлых отложений амеразийской континентальной окраины.

Материалы и методы

Материалом исследования послужили осадочные колонки, отобранные в ходе экспедиционных работ НИС «Академик Федоров» (2000, 2005, 2007, 2008) и дизельного ледокола «Капитан Драницын» (2012) на двух меридиональных профилях, проходящих от континентального склона до 83° с.ш. (рис. 1). Образцы донных осадков отбирали из ударных трубок (до 6 м) с пластиковыми вкладышами в стерильную тару и сохраняли при температуре –18 °С. Аналитическая процедура изучения РОВ включала: определение элементного состава (С_орг, С_карб), экстракцию битумоидов, определение их группового состава, хроматографическое выделение фракций насыщенных и ароматических углеводородов (УВ) с последующим их исследованием методом ГХ-МС на комплексе Hewlett Packard 5973/6850 с квадрупольным масс-детектором и программным пакетом обработки аналитической информации [Петрова и др., 2010, 2017].

Результаты и обсуждение

Профиль 1 берет начало на наклонной равнине внешнего шельфа (АФ-07-29, АФ-08-06), пересекает в северном направлении верхнюю часть континентального склона (АФ-08-07), выходит на верхнюю террасу дна котловины Подводников (АФ-08-08) и заканчивается у ее северной границы (АФ-08-11) [Арктический бассейн, 2017].

Осадочные колонки (до 300 см) представлены преимущественно бескарбонатными алевропелитами с невысоким содержанием органического углерода (С_орг = 0,3–0,8%) (рис. 2). Максимальное содержание С_орг наблюдалось в осадках колонки АФ-07-29, минимальное - в абиссальных осадках колонки АФ-08-11, характеризующихся также несистематическими вариациями содержания С_карб (от 0,05 до 1,34%), не отмеченными в осадочных разрезах континентального склона и его подножия.

Групповой состав РОВ свидетельствует о значительном уровне его трансформации (ООВ >90%). При этом наибольшим уровнем преобразования (ООВ = 97,2%) отличаются отложения осадочного разреза станции АФ-07-29, отобранные в южной части профиля (верхняя часть континентального склона). Этот парадоксальный факт тем не менее полностью согласуется с установленным ранее средненеоплейстоценовым возрастом (~172 тыс. лет) осадочных отложений данного разреза [Гусев и др., 2013], что обуславливает позднедиагенетический уровень трансформации РОВ.

Вместе с тем общая тенденция изменения группового состава растворимых компонентов РОВ в направлении «шельф - пелагиаль» соответствует основной геохимической закономерности, характерной для акваторий Мирового океана в целом [Романкевич, 1977] и Арктического региона в частности [Биогеохимия..., 1980]. Так, в составе битумоидов снижается содержание полярных компонентов (смол и асфальтенов) и возрастает содержание углеводородов (см. рис. 2), отражая общую направленность диагенетической и постдиагенетической трансформации РОВ.

Профиль 2 берет начало на границе «континентальный шельф - терраса Кучерова» и проходит вдоль поднятия Менделеева (рис. 3). В геоморфологическом отношении поднятие Менделеева представляет собой систему погружающихся ступеней [Нарышкин, 1995; Кабаньков и др., 2004, 2008].

Осадочные отложения представлены пелитами и алевритистыми пелитами наряду с присутствием песков и гравелитов, распределение которых по разрезам достаточно хаотично. В пределах континентального склона осадки (АФ-05-02, АФ-05-05) представлены бескарбонатными (С_карб <0,1%) тонкозернистыми разностями с невысоким содержанием С_орг (<0,5%) (см. рис. 3). Однако уже в зоне южного склона поднятия Менделеева (АФ-05-09) среднее содержание Скарб заметно возрастает (до 0,6%), а его распределение по разрезу варьируется от 0,04 до 1,75%. При этом максимумы содержания С_карб, наблюдаемые по всему осадочному разрезу (600 см), лишь в нижней части разреза коррелируют с содержанием грубозернистой фракции (>63 μm) (см. рис. 3).

Таким образом, обусловленность повышенных содержаний карбонатов материалом ледового разноса в данном случае представляется сомнительной. Кроме того, в этом осадочном разрезе не отмечалось наличия «розовых» прослоев, маркирующих, по существующим представлениям [Stein et al., 2009], поступление дрифтового карбонатного материала. Впрочем, согласно указанной публикации, содержащей описание осадочных разрезов на широтном профиле (77° с.ш.) вкрест простирания поднятия Менделеева, наличие этих прослоев более характерно для его восточного склона (PS72/340-5). Аналогичная тенденция наблюдается и в более высокоширотных осадочных отложениях (80° с.ш.). Сопоставление распределения С_карб и грубозернистой фракции в осадках западного подножия (АФ-00-23), центральной части (АФ-00-08) и восточного подножия (АФ-00-02) поднятия Менделеева свидетельствует о наличии взаимосвязи данных параметров в восточной и особенно в центральной части субширотного профиля. В разрезе осадков в котловине Подводников содержание С_карб резко снижается, а корреляция с грубозернистой фракцией отсутствует.

Наиболее высокие содержания С_карб (до 4%), которые могут быть соотнесены с «розовыми» прослоями, наблюдались в отложениях, отобранных в вершинной части горы Шамшура (АФ-00-08, КД-01-15) (см. рис. 3) и на восточном борту поднятия Менделеева, к юго-востоку от плато Почтарёва [Гусев и др., 2013] (КД-03-10). Однако если в осадках колонки АФ-00-08 содержание С_карб отчетливо коррелирует с содержанием грубозернистой фракции (см. рис. 3), то в осадках колонки КД-03-10 их взаимосвязь не столь однозначна. Более того, в осадках верхней части разреза, минералогический состав которых характеризуется повышенным содержанием доломитов, обломков карбонатной органики [Рекант и др., 2013] и, соответственно, С_карб, содержание грубозернистой фракции незначительно (менее 10%). Попытка корреляции данного осадочного разреза с разрезами, описанными ранее (HLY0503-08JPC [Yamamoto, Polyak, 2008]; PS-72/404-3 [Stein et al., 2009]), выглядит неубедительно, поскольку стратификация, представленная этими авторами, весьма различается, несмотря на близость расположения точек пробоотбора. Более того, согласно данным палеонтологических и магнитостратиграфических исследований осадочных отложений колонки КД-03-10 [Талденкова и др., 2016; Арктический бассейн, 2017], их возрастной диапазон оценивается в первом случае как неоплейстоценовый, а во втором - как плиоценовый, что делает проведение палеореконструкций пока весьма условным.

В северной части профиля две осадочные колонки были отобраны на двух полигонах, приуроченных к восточному (КД-05-23) и западному (КД-06-19) склонам горы Трукшина, детальное описание которых приведено в работе [Гусев и др., 2014]. Было показано, что на склоне западной экспозиции уклоны дна достигают 35–50°. Наиболее крутые участки приурочены к бортам крупного подводного каньона. Зафиксирован выход коренных пород, неровная поверхность которых разбита трещинами. На восточном склоне уклоны дна также достигают 30–40º.

Изученные осадочные колонки представлены бескарбонатными (C_карб <0,1%) алевропелитами с содержанием С_орг <0,2%, корреляции содержания С_карб и гранулометрической фракции >63 μm не наблюдается. Групповой состав РОВ (ООВ до 98%) и его растворимых компонентов - битумоидов (см. рис. 3) свидетельствует о значительном постдиагенетическом уровне трансформации.

Следует отметить, что, в отличие от осадочных колонок, приуроченных к профилю 1, в осадочных отложениях профиля 2 не прослеживается закономерных изменений состава и распределения РОВ, типичных для перехода от шельфовых к глубоководным фациальным условиям осадконакопления. Напротив, каждый из изученных разрезов обладает сугубо индивидуальными чертами, свидетельствующими о существенных различиях, как в источниках поступления осадочного материала, так и в условиях его экспозиции. Наиболее контрастно это проявляется при рассмотрении молекулярного состава РОВ.

Характеристика молекулярного состава рассеянного органического вещества

Распределение алифатических углеводородов в осадочных отложениях профиля 1 свидетельствует о значительном уровне преобразования и смешанном сапропелево-гумусовом генезисе РОВ, сформированном в прибрежных и мелководно-морских условиях. Это наглядно отражает диаграмма Кеннона-Кессоу (рис. 4).

Характерное для РОВ смешанного типа бимодальное распределение н-алканов (табл. 1) с максимумами в низкомолекулярной (С17-19) и высокомолекулярной (С25-31) областях соответствует вкладу аквагенной и терригенной составляющих при закономерном снижении роли последней в мористом направлении (С17/С27 от 0,33 до 0,96) ( см. табл. 1).

В этом же направлении возрастает уровень трансформации РОВ, на что указывает снижение индексов нечетности (CPI и OEP), а также увеличение относительного содержания литифицированных (термально зрелых) алифатических УВ (Lithic/∑n-alk) [Yamamoto, Polyak, 2009]. Наблюдаемое в осадочном разрезе колонки АФ-08-11 относительное увеличение содержания компонентов аквагенного РОВ (С17/С27 = 0,96) может быть обусловлено привносом карбонатного осадочного материала как дрифтового, так и переотложенного. В целом аналогии характера распределения н-алканов в поверхностных и погруженных (до 300 см) осадках свидетельствуют о стабильности условий позднечетвертичного осадконакопления.

Геохимические параметры, характеризующие состав алифатических углеводородов осадочных отложений на профиле 2 (вдоль поднятия Менделеева), свидетельствуют об их существенном своеобразии. Ни одна из отмеченных для профиля 1 закономерностей изменения состава и распределения н-алканов и изопреноидов в этих осадках не наблюдается. На диаграмме Кеннона-Кессоу (см. рис. 4) размытое поле точек, характеризующее всю совокупность изученных осадков, отражает многообразие уровня их термальной зрелости, генезиса и условий осадконакопления. Так, максимальным содержанием аквагенных компонентов характеризуются осадки континентального склона и южной части поднятия (АФ-05-02, АФ-05-05) (табл. 2). Наибольшим уровнем трансформации РОВ характеризуются осадки восточного склона поднятия Менделеева (КД-03-10). Низкие значения индексов нечетности (CPI = 1,07, ОЕР_17–19 = 0,59, ОЕР_27–31 = 1,47), характерные для РОВ постдиагенетического уровня зрелости, в сочетании с высоким содержанием литифицированных н-алканов указывают на значительную роль зрелых литифицированных пород как источников осадочного материала.

Следует отметить, что РОВ данного осадочного разреза исключительно специфично. Если исходить из стратиграфической схемы, предложенной для этой колонки в работе [Талденкова и др., 2016], то отложения нижней части разреза (450–570 см) старше MIS 16, и формирование их проходило в мягких условиях с сезонным ледовым покровом. Интервал 350–450 см соответствует MIS 16–13 и характеризуется активным поступлением материала ледового разноса с шельфа с Трансарктическим дрейфом. И наконец, верхняя часть разреза (MIS 12–1) отвечает развитию мощных ледовых покровов и поступлению карбонатов с круговоротом Бофорта.

Согласно анализу палеомагнитных данных [Арктический бассейн, 2017], скорости осадконакопления, при которых проходило формирование данного разреза, значительно ниже, чем предполагают предыдущие авторы, и составляет не более 1,5 мм/тыс. лет. Соответственно, возраст нижней части разреза определен как плиоценовый (3,58 млн лет). При этом авторы выделяют три интервала, характеризующихся прямой и обратной полярностями геомагнитного поля: 531–394,5 см, 394,5–123,5 см, <123,5 см, где 394 см - граница хронов Матуяма-Гаусс, а 123,5 см - граница хронов Брюнес-Матуяма.

Сопоставление геохимических параметров, характеризующих состав и распределение в осадках н-алканов и изопреноидов в соответствии с этапами осадконакопления, позволяют выделить три принципиально отличающихся совокупности (рис. 5). Осадки нижней части разреза (>350 см) содержат близкое по составу и уровню трансформации РОВ гумусо-сапропелевого генезиса (С17/С27 = 0,9–1,2, CPI = 1,3–1,6, Litic/∑ = 0,3–0,5). Обильное поступление в осадочный бассейн слабо преобразованного ОВ со значительным вкладом аквагенной биоты вполне согласуется с представлением о климатическом оптимуме. Вверх по разрезу (<350 см) увеличивается содержание термально зрелого РОВ (CPI = 0,8–0,9, Litic/∑ = 0,8–0,9), что может быть обусловлено как терригенным стоком подуктов абразии коренных пород, так и ледовым разносом. Наиболее контрастно выделяются осадки верхней части разреза (до 40 см), распределение н-алканов в которых характеризуется интенсивной деградацией низкомолекулярных соединений (С17/С27 = 0,13) при аномальном доминировании четных компонентов (ОЕР_17–19 = 0,44).

Данная специфика состава н-алканов в интервале 0–40 см может свидетельствовать об интенсивной бактериальной переработке РОВ [Peters et al., 2004]. Это предположение согласуется с геоморфологической позицией станции КД-03-10, расположенной на восточном склоне поднятия Менделеева в зоне вытянутой структурной депрессии северо-западного простирания [Арктический бассейн, 2017]. Данная позиция позволяет предположить приуроченность осадочного разреза к зоне разломов и вероятной гидротермальной активности. На этом же склоне при драгировании были обнаружены многочисленные железомарганцевые корково-конкреционные образования, весьма необычные для глубоководной Арктики. В результате детальных исследований образцов железомарганцевых конкреций группа авторов [Константинова и др., 2016] пришла к выводу о гидротермальном генезисе нижнего и, возможно, среднего слоя корок и гидрогенном - верхнего. Еще одним свидетельством гидротермальной активности в данном районе является обнаружение специфических карбонатных корок, очевидно аутигенных [Пахалко и др., 2017]. Источником поступления гидротермальных флюидов в пределах полигона может являться крупноамплитудный нормальный сброс, четко идентифицированный на сейсмическом профиле HLY 0521 [Гусев и др., 2014]. Сказанное выше, очевидно, и обуславливает специфику состава РОВ верхней части осадочного разреза.

В осадках северной части поднятия Менделеева, отобранных на горе Шамшура, парадоксально возрастает содержание терригенных компонентов (С17/С27 = 0,3–0,5), при некотором снижении уровня их трансформации, превыщающем, однако, значения, наблюдавшиеся в осадках котловины Подводников (профиль 1).

Дополнительные возможности по оценке уровня термальной зрелости РОВ и определения его генезиса открывает анализ состава молекулярных биомаркеров цикланового ряда - тритерпанов и стеранов. Значение гопановых коэффициентов термальной зрелости РОВ в осадках профиля 1 свидетельствует о значительном вкладе в его состав компонентов преобразованного геологического материала (рис. 6). Увеличение в северном направлении содержания трицикланов (Tric/Hop), с одной стороны, может быть признаком доминирования в составе исходного ОВ эукариот [Конторович и др., 2009], что сомнительно, исходя из общей тенденции снижения содержания гумусового ОВ в мористом направлении. В то же время известно, что трицикланы обладают большей термодинамической стабильностью, чем гопаны [Peters et al., 2004], и, соответственно, лучшей сохранностью в ходе трансформации РОВ. Прямая корреляция трицикланового индекса с другим показателем термальной зрелости - трисноргопановым индексом Ts/(Ts+Tm), достигающим в изученных осадках значений, характерных для РОВ стадии мезокатагенеза (>0,3) [Фомин, 2011], - подтверждает значительный уровень трансформации РОВ. Уровень термальной зрелости РОВ осадочных отложений на профиле 2 характеризуется сходными значеними, однако закономерного увеличения данных параметров в северном направлении не наблюдается, что может быть обусловлено существенным различием в происхождении и, соответственно, составе осадочного материала. Так, известно, что тритерпановый коэффициент зрелости ниже для сапропелевого органического вещества, чем терригенного [Фомин, 2011].

Стерановые коэффициенты зрелости, являющиеся индикаторами катагенных изменений РОВ, основаны на соотношении биоэпимеров (αααR) и более термодинамически устойчивых геоэпимеров (αββR и αββS) [Peters et al., 2004]. Информативность стерановых коэффициентов ограничена термодинамическим пределом изомеризации, достигаемым на стадии катагенеза МК2.

На рис. 7А приведены графики корреляции стерановых коэффициентов термальной зрелости РОВ осадочных отложений профиля 1. Наибольшим уровнем трансформации характеризуются осадки южной (АФ-07-29) и северной (АФ-08-11) части профиля, что согласуется с характеристиками других групп молекулярных маркеров. Еще одним показателем, позволяющим оценить уровень преобразования РОВ, является соотношение содержания в осадках геостеранов и их биогенных предшественников - стеренов (олеанена и фридоолеанена), характерных таксонов высшей наземной растительности. Этот показатель маркирует направленность поступления современного гумусового ОВ с терригенным стоком и отражает интенсивность его трансформации. Снижение в мористом направлении относительного содержания стеренов (рис. 7Б) в осадках профиля 1 свидетельствует как об уменьшении роли гумусовой составляющей в составе РОВ, так и об увеличении степени его трансформации, что подтверждает корреляция данного показателя со стерановым коэффициентом зрелости К2.

Следовые содержания биоэпимеров стеранов в осадках профиля 2 не позволили их охарактеризовать по показателям термальной зрелости, однако это не сказалось на возможности определения генезиса РОВ.

Фациальные обстановки осадконакопления, в которых формировалось РОВ изученных осадочных отложений, могут быть охарактеризованы соотношением стеранов состава С27 - С29 - маркеров сапропелевого и гумусового ОВ. Согласно данной схеме (рис. 8), формирование РОВ осадков профиля 1 проходило преимущественно в прибрежных и мелководно-морских условиях и лишь РОВ осадков северной части профиля приближается к зоне открытого моря. На профиле 2 РОВ осадков континентального склона и южной части поднятия Менделеева также могло быть сформировано в прибрежных фациях.

Однако состав стеранов осадочных отложений восточного склона поднятия (КД-03-10) указывает на выраженную аквагенную природу РОВ. Данное наблюдение находится в полном соответствии с характеристикой других групп углеводородных маркеров (н-алканов, изопреноидов, терпанов) и еще раз подчеркивает специфичность РОВ этого осадочного разреза.

Соотношения различных групп биомаркеров, характеризующие вклад про- и эукариот, наглядно отражают доминирование в рассеянном органическом веществе профиля 1 терригенной гумусовой составляющей, для которой характерно повышенное содержание стеранов и трициклана С23 (рис. 9). Для РОВ осадков профиля 2 значение этих показателей еще раз подчеркивает неоднородность их генезиса. Так, осадки станции КД-03-10 характеризуются исключительно высоким содержанием молекулярных таксонов прокариот (Hop/St до 27), что указывает на значительный вклад бактериального ОВ. Это полностью согласуется с предположением о палеогидротермальной активности в этом районе [Пахалко и др., 2017].

И наконец, оценка уровня термальной зрелости РОВ может быть выполнена на основании соотношения молекул ароматического строения различной термодинамической устойчивости [Radke, 1988; Peters et al., 2004]. Одним из таких показателей является метилфенантреновый индекс (MPI), отражающий отношение концентраций фенантрена и различных изомерных форм его монометилгомологов. Распределение этих компонентов контролируется уровнем катагенетической зрелости РОВ в широком диапазоне температур и находится в прямой корреляционной связи с показателем отражающей способности витринита (R°) [Фомин, 2011].

Для осадков профиля 1 значения данного параметра варьируются в пределах 0,2–0,6, отражая уровни трансформации РОВ по шкале катагенеза от ПК до МК2 (рис. 10). Наиболее низкими значениями MPI характеризуются осадки самой северной станции АФ-08-11. Этот парадоксальный факт обусловлен, очевидно, спецификой минерального состава осадков - обогащенностью карбонатами, что кардинально снижает значения данного показателя [Peters et al., 2004]. Максимальным уровнем термальной зрелости обладает РОВ осадков верхней части континентального склона (станция АФ-08-06), что согласуется с приведенными выше возратными характеристиками данного осадочного разреза.

Соотношение фенантрена и его тетра-алкилгомолога ретена (Ret/(Ret+Ph)), с одной стороны, позволяет оценить уровень трансформации РОВ, поскольку отражает процесс ароматизации и дезалкилирования биогенного предшественника фенантрена - абиетиновой кислоты в ходе диаи протокатагенеза [Bastow et al., 2001]. С другой стороны, ретен является маркером ОВ голосеменной наземной растительности и позволяет оценить вклад терригенной компоненты в составе РОВ. На профиле 1 значение данного показателя закономерно снижается в мористом направлении (см. рис. 10).

Геохимические характеристики полиароматических УВ осадочных отложений поднятия Менделеева варьируются в еще более широком диапазоне (MPI = 0,2–0,8; Ret/(Ret+Ph) = 0,01–1,0), что свидетельствует о многобразии источников осадочного материала и генезиса содержащегося в нем РОВ. Наиболее специфичным составом полиаренов характеризуется РОВ осадков станции КД-06-19. Наряду с повышенным содержанием продуктов трансформации эукариот (C23 tricyc/30H до 1,7), здесь наблюдается аномальный для глубоководных осадков состав полициклических ароматических углеводородов, доминирующим компонентом которых является ретен (Ret/∑PAH >0,5, Ret/(Ret+Ph) до 0,9). Кроме того, распределение ретена в осадочном разрезе коррелирует с содержанием литифицированных н-алканов С23 - С33, характерных компонентов термально зрелого РОВ гумусового генезиса (рис. 11).

Значительное содержание ретена - молекулярного таксона гумусового ОВ в донных отложениях глубоководной части Северного Ледовитого океана было зафиксировано ранее [Yamamoto et al., 2008; Petrova et al., 2013]. Однако наблюдалось оно в слабо преобразованном РОВ сероцветных пелитов наряду с другими характерными маркерами наземной биоты (олеаненами, тетрагидрохризенами, периленом), отсутствующими в данном осадочном разрезе, что ставит под сомнение возможность сопоставления данных объектов. Более вероятным аналогом могут быть меловые отложения Индигиро-Зырянского прогиба на северо-востоке Якутии [Каширцев и др., 2012], характеристика молекулярного состава РОВ которых весьма сходна с наблюдаемыми в осадочном разрезе станции КД-06-19 (см. рис. 11).

Приуроченность данного осадочного разреза к борту крупного подводного каньона, где выше точки опробования зафиксирована граница регионального мелового несогласия [Рекант и др., 2015], позволяет предположить, что одним из источников осадочного материала являлись продукты подводного выветривания и переотложения коренных пород предположительно мелового возраста.

Выводы.

• Проведены аналитические исследования донных отложений 17 осадочных колонок (273 обр.), отобранных на двух меридиональных профилях. Определены основные органо-геохимические параметры, включая состав и распределение углеводородных биомаркеров (алканов, изопреноидов, терпанов, стеранов, аренов), отражающие генезис и уровень термальной зрелости РОВ, что позволяет охарактеризовать источники, пути поступления и условия депонирования осадочного материала.

• Показано, что голоцен-плейстоценовое осадконакопление на континентальном склоне и в котловине Подводников (профиль 1) определяется преимущественно поступлением терригенного осадочного материала, обогащенного продуктами абразии метаморфизованных пород восточной питающей провинции. Об этом свидетельствует сходство основных геохимических параметров и высокий уровень термальной зрелости РОВ донных отложений.

• Индивидуальные особенности параметров, характеризующих РОВ позднекайнозойских отложений подводных гор поднятия Менделеева (профиль 2), отражают многообразие источников осадочного материала и условий его депонирования. Наряду с терригенным стоком и ледовым разносом, в процессе осадконакопления определенную роль, очевидно, играют процессы субаквального размыва и переотложения продуктов денудации коренных пород и доголоценовых осадочных образований

Список литературы

Арктический бассейн (геология и морфология) / ред. В. Д. Каминский. СПб.: ВНИИОкеангеология, 2017. 291 с.

Биогеохимия органического вещества арктических морей. М.: Наука, 1982. 240 с.

Гусев Е.А., Лукашенко Р.В., Попко А.О. и др. Новые данные о строении склонов подводных гор поднятия Менделеева (Северный Ледовитый океан) // ДАН. 2014. Т. 455. № 2. С. 184–188.

Гусев Е.А., Рекант П.В., Большеянов Д.Ю. и др. Псевдогляциальные структуры подводных гор поднятия Менделеева (Северный Ледовитый океан) и континентальной окраины Восточно-Сибирского моря // Проблемы Арктики и Антарктики. 2013. № 4 (98). С. 43–56.

Кабаньков В.Я., Андреева И.А., Иванов В.Н. О происхождении донных осадков, поднятых на геотраверсе «Арктика-2000» в Северном Ледовитом океане (район поднятия Менделеева) // ДАН. 2004. Т. 399. № 2. С. 224–226.

Кабаньков В.Я., Андреева И.А., Крупская В.В. и др. Новые данные о составе и происхождении донных осадков южной части поднятия Менделеева (Северный Ледовитый океан) // ДАН. 2008. Т. 419. № 5. С. 653–655.

Каширцев В.А., Гайдук В.В., Зуева И.Н. Геохимия биомаркеров и катагенез органического вещества меловых и кайнозойских отложений Индигиро-Зырянского прогиба (Северо-Восточная Якутия) // Геология и геофизика. 2012. Т. 53. № 8. С. 1027–1039.

Константинова Н.П., Черкашёв Г.А., Новиков Г.В. и др. Железомарганцевые корки поднятия Менделеева: особенности состава и формирования // Арктика: экология и экономика. 2016. № 3 (23). С. 16–28.

Конторович А.Э., Каширцев В.А., Данилова В.П. и др. Молекулы-биомаркеры в ископаемом органическом веществе и нафтидах докембрийских и фанерозойских пород Сибири. СПб.: ВНИГРИ, 2009. 108 с.

Нарышкин Г.Д. Орографическая карта Арктического бассейна (ГУНиО). СПб.: ВНИИОкеангеология, 1995.

Пахалко А.Г., Крылов А.А., Миролюбова Е.С. и др. Первые находки плейстоценовых аутигенных карбонатных корок (АКК) на поднятии Менделеева, Северный Ледовитый океан / V Международная конференция молодых ученых и специалистов памяти академика А. П. Карпинского. Тезисы докладов. СПб.: ВСЕГЕИ, 2017. С. 102–103.

Петрова В.И., Батова Г.И., Куршева А.В. Молекулярная геохимия триасовых пород северо-восточной части Баренцева моря: влияние тектонических и магматических процессов // Геология и геофизика. 2017. Т. 58. № 3–4. С. 398–409.

Петрова В.И., Батова Г.И., Куршева А.В., Литвиненко И.В. Геохимия органического вещества донных отложений центрально-арктических поднятий Северного Ледовитого океана // Геология и геофизика. 2010. Т. 51. № 1. С. 113–125.

Рекант П.В., Миролюбова Е.С., Андреева И.А., Смирнова Л.С. Сравнительный анализ минеральных ассоциаций донных отложений прилаптевоморского сегмента хребта Ломоносова и поднятия Менделеева как один из критериев оценки источников обломочного материала // Проблемы Арктики и Антарктики. 2013. № 4 (98). С. 79–95.

Рекант П.В., Петров О.В., Кашубин С.Н. и др. История формирования осадочного чехла глубоководной части Арктического бассейна по данным сейсмических исследований МОВ ОГТ // Региональная геология и металлогения. 2015. № 64. С. 11–27.

Романкевич E.A. Геохимия органического вещества в океане. M.: Наука, 1977. 256 с.

Талденкова Е.Е., Николаев С.Д., Степанова А.Ю. и др. Стратиграфия и палеогеография Амеразийского бассейна Арктики в неоплейстоцене по литологическим и палеонтологическим данным // Вестник Московского университета. Серия 5. География. 2016. № 6. С. 3–17.

Фомин A.Н. Катагенез органического вещества и нефтегазоносности мезозойских и палеозойских отложений западно-сибирского мегабассейна. Новосибирск: ИНГГ СО РАН, 2011. 332 с.

Bastow T.P., Singh R.K., van Aarssen B.G.K. et al. 2-Methylretene in sedimentary material: a new higher plant biomarker // Organic Geochemistry. 2001. Vol. 32. I. 10. P. 1211–1217.

Bruvoll V., Kristoffersen Y., Coakley B. J. et al. The nature of the acoustic basement on Mendeleev and northwestern Alpha ridges, Arctic Ocean // Tectonophysics. 2012. Vol. 514–517. P. 123–145.

Peters K., Walters C., Moldowan J. The biomarker guide. Cambridge University Press, 2004. 364 p.

Gusev E., Rekant P., Kaminsky V. et al. Morphology of seamounts at the Mendeleev Rise, Arctic Ocean // Polar Research. 2017. Vol. 36. 1298901.

Petrova V., Batova G., Litvinenko I., Morgunova I. Organic matter in the Lomonosov Ridge Holocene-Pleistocene bottom sediments - biomarkers record. Book of Abstract / 26th International Meeting on Organic Geochemistry (IMOG). 2013. Vol. 2. P. 275–276.

Radke M. Application of aromatic compounds as maturity indicators in source rocks and crude oils // Marine and Petroleum Geology. 1988. Vol. 5. P. 224–236.

Stein R., Matthiessen J., Niessen F. et al. Towards a better (litho-) stratigraphy and reconstruction of Quaternary paleoenvironment in the Amerasian Basin (Arctic Ocean) // Polarforschung. 2009. Vol. 79 (2). P. 97–121.

Yamamoto М., Okino T., Sugisaki S., Sakamoto T. Late Pleistocene changes in terrestrial biomarkers in sediments from the central Arctic Ocean // Organic geochemistry. 2008. Vol. 39. I. 6. P. 754–763.

Yamamoto M., Polyak L. Changes in terrestrial organic matter input to the Mendeleev Ridge, Arctic Ocean during the Late Quaternary // Global and Planetary Change. 2009. Vol. 68. P. 30–37.

Ссылка на статью:

Петрова В.И., Батова Г.И., Куршева А.В., Литвиненко И.В., Моргунова И.П. Углеводородные молекулярные маркеры как индикаторы особенностей позднекайнозойского осадконакопления на Амеразийской континентальной окраине Северного Ледовитого океана // 70 лет в Арктике, Антарктике и Мировом океане. Сборник научных трудов (под ред. В.Д. Каминского, Г.П. Аветисова, В.Л. Иванова). СПб.: ВНИИОкеангеология, 2018. C. 315-326.