Представлены результаты газогеохимических исследований углеводородных газов донных осадков Восточно-Сибирского моря. Определены основные изотопно-геохимические показатели сингенетических и эпигенетических углеводородных газов. Установлены взаимосвязи показателей молекулярной массы углеводородной фракции от изотопного состава углерода углеводородных газов различного происхождения.

Восточно-Сибирское море (ВСМ) – самое слабоизученное в газогеохимическом отношении из арктических морей. Месторождения углеводородов на шельфе ВСМ до настоящего времени не обнаружены, однако регион обладает высокими перспективами для поиска залежей нефти и газа. Газогеохимические исследования донных осадков установили наличие аномальных концентраций углеводородных газов (УВГ) и прямые признаки нефтегазоносности шельфа ВСМ [Яшин и Ким, 2010; Шакиров и др., 2013]. Цель нашей работы – определение индивидуальных изотопно-газогеохимических показателей УВГ донных осадков различного генезиса на основе анализа опубликованных данных и полученных в процессе экспедиционных работ материалов. Развитие исследований в этом направлении также важно в климатическом аспекте, так как обнаруженные массированные выбросы метана в регионе ассоциируются с дестабилизацией газовых гидратов вследствие деградации подводной мерзлоты [Шахова и др., 2010; Буров и Гресов, 2011; Shakhova et al., 2015].

Объекты газогеохимических исследований – УВГ донных осадков Новосибирского, Пегтымельского, Айонского, Южно-Чукотского, Северо-Чукотского бассейнов, а также Медвежинское поднятие и взбросо-надвиговая зона поднятий Врангеля–Геральда (рис. 1).

В газогеохимическом комплексе работ использовали два основных метода определения состава УВГ донных осадков: равновесных концентраций [Хахенберг и Шмидт, 1979] и отбора проб в герметические сосуды с последующей вакуумной дегазацией [Руководство…, 1985]. Изотопный состав углерода УВГ определяли на массспектрометрах Finnigan MAT-252, Deltaplus XL, GC Combustion III. Изучение изотопно-газогеохимических показателей УВГ выполнено на 82 донных станциях, осадочных отложений – в 29 скважинах, пробуренных в акваториальной, островной и прибрежной частях ВСМ.

Исследованиями установлено, что по условиям образования и происхождению УВГ донных осадков подразделяются на сингенетические и эпигенетические. К сингенетическим относятся газы, образовавшиеся в результате различных биохимических реакций в процессе деструкции органического вещества непосредственно в донных осадках. Эпигенетические представлены газами, поступающими в донные осадки из подстилающих углегазоносных, нефтегазоносных отложений и магматических образований в результате процесса диффузии и миграции их по зонам разломов.

Молекулярная масса углеводородной фракции (Мув.) сингенетических УВГ донных осадков, представленных в основном метаном, 16.04–16.06 г/моль. Показатели Мув. Эпигенетических (миграционных) УВГ, представленных гомологическим рядом от С1 до С5, 16.09–24.72 г/моль и зависят от типа газоматеринского источника. Сравнительный анализ данных Мув. позволил выделить пять основных групп миграционных УВГ с показателями 16.09–16.34; 16.5–16.7; 17.2–19.0; 20.1–21.5; 23.7–24.7 г/моль. По результатам буровых работ и газогеохимических исследований установлено, что значения Мув. первой группы характерны для УВГ газогидратных, газовых, угольных залежей, второй – магматических образований. Показатели Мув. обеих групп не более 17 г/моль. УВГ третьей группы, по данным [Гресов, 2011; 2012], характерны для газоконденсатных и конденсатногазовых залежей, четвертой и пятой – газонефтяных, нефтегазовых и нефтяных залежей.

Изотопный состав углерода метана сингенетических УВГ донных осадков –72.2...–79.5‰ (в среднем –76.4); эпигенетических – –29.5...–69.0 (в среднем –54.0) [Шакиров и др., 2013; Гресов, 2011; 2012; Гресов и Яцук, 2013; Ривкина и др., 2006]. Наиболее «тяжелыми» значениями (до –29.5‰ VPDB) характеризуется миграционный метан магматических образований Айонского и Южно-Чукотского бассейнов ВСМ. Относительно «легкие» показатели δ¹³С СН₄ характерны для газовых, газогидратных залежей (–56.1...–69.0) и угленосных формаций Айонского, Южно-Чукотского, Северо-Чукотского бассейнов (–45.7...–68.0‰). Промежуточное положение занимает метан конденсатногазовых и газоконденсатных (–41.7...–53.8), газонефтяных и нефтегазовых (–40.2...–53.6) и нефтяных (–40.4...–50.3‰) залежей Новосибирского, Южно-Чукотского и Северо-Чукотского бассейнов. В результате исследований установлена закономерная изменчивость изменения Мув. И изотопного состава δ¹³C метана для каждой из генетических групп УВГ донных осадков шельфа ВСМ (рис. 2).

Изотопный состав углерода этана эпигенетических УВГ донных осадков ВСМ –17...–31.8‰, в среднем для газовых залежей –31.8, угольных –29.1, газоконденсатных –26.1, газонефтяных –24.6 и нефтяных –17.0‰ VPDB [Шакиров и др., 2013].

Таким образом, по происхождению эпигенетические УВГ донных осадков ВСМ относятся к метаморфическим газам углегазоносных формаций, газовых, газогидратных, газоконденсатных, конденсатногазовых, газонефтяных, нефтегазовых и нефтяных скоплений и залежей. Магматические УВГ присутствуют в осадках на площадях проявления магматизма. Сингенетические УВГ донных осадков, представленные в основном метаном, характеризуются биохимическим и бактериальным генезисом. Установленные межформационные газовые связи углегазоносных и нефтегазоносных отложений определяют формирование в донных осадках УВГ полигенезисного состава. Изложенный материал подтверждает сделанные заключения.

Различные этапы данной работы выполнены при финансовой поддержке Правительства РФ (грант 14 Z50.31.0012) и Российского научного фонда (грант 15–17–20032).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Яшин Д.С., Ким Б.И. Геохимические признаки нефтегазоносности Восточно-Арктического шельфа России // Геология нефти и газа. 2010. № 6. С. 24–35.

2. Шакиров Р.Б., Сорочинская А.В., Обжиров А.И. Геохимические аномалии в осадках Восточно-Сибирского моря // Вестник КРАУНЦ. 2013. № 1. Вып. 21. С. 98–110.

3. Шахова Н.Е., Алексеев В.А., Семилетов И.П. Прогноз эмиссии метана на Восточно-Сибирском шельфе // Доклады РАН. 2010. Т. 430. № 4. С. 533–536.

4. Буров Б.А., Гресов А.И. Влияние залежей углей на процессы деградации многолетнемерзлых пород в шельфовой зоне Арктических морей и выделения метана в водный слой // Доклады РАН. 2011. Т. 440. № 2. С. 242–245.

5. Shakhova N.E., Semiletov I.P., Sergienko V.I., et al. The East Siberian Arctic Shelf: Towards Further Assessment of Permafrost-Related Methane Fluxes and Role of Sea Ice // Phil. Trans. Roy. Soc. A. 2015. Vol. 373. P. 2014.0451.

6. Хахенберг Х., Шмидт А. Газохроматографический анализ равновесной паровой фазы. М.: Мир, 1979. 160 с.

7. Руководство по определению газоносности вмещающих пород при геологоразведочных работах. Ростов н/Д.: ВНИИГРИуголь, 1985. 96 с.

8. Гресов А.И. Геохимическая классификация углеводородных газов угленефтегазоносных бассейнов Востока России // Тихоокеанская геология. 2011. № 2. С. 85–101.

9. Гресов А.И. Метаноресурсная база угольных бассейнов Дальнего Востока и перспективы ее промышленного освоения. Т. II. Углеметановые бассейны Республики Саха (Якутия) и Северо-Востока России. Владивосток: Дальнаука, 2012. 468 с.

10. Гресов А.И., Яцук А.В. Газовая зональность и газоносность многолетнемерзлых отложений угленосных бассейнов Восточной Арктики и прилегающих регионов // Геоэкология. 2013. № 5. С. 387–398.

11. Ривкина Е.М., Краев Г.Н., Кривушин К.В., Лауринавичюс К.С., Федоров-Давыдов Д.Г., Холодов А.Л., Щербакова В.А., Гиличинский Д.А. Метан в вечномерзлых отложениях северо-восточного сектора Арктики // Криосфера Земли. 2006. № 3. С. 23–41.

Ссылка на статью:

Гресов А.И., Шахова Н.Е., Сергиенко В.И., Яцук А.В., Семилетов И.П. Изотопно-геохимические показатели углеводородных газов донных осадков шельфа Восточно-Сибирского моря // Доклады РАН. 2016. Т. 469. № 6. С. 711–713.