Изучение рассеянного органического вещества (РОВ) донных отложений, одного из основных компонентов биогеохимической системы Мирового океана, способствует пониманию долгопериодных (до 10⁸ лет) изменений в глобальном цикле углерода, устанавливая смену биогенных предшественников исходного органического материала и/или свидетельствуя о климатических изменениях, а также дает представление о трендах эволюции древних осадочных толщ [Saliot et al., 1992].

Являясь неотъемлемой частью донных осадков и осадочных пород, РОВ образует с минеральной матрицей прочные комплексы на основе химических и сорбционных связей. Прочно связанное с минеральными частицами РОВ проходит с ними весь путь от зоны иммобилизации до бассейна конечной седиментации, кодируя в своей молекулярной структуре геологическую судьбу осадочного материала, что позволяет выявлять источники его поступления, пути переноса и особенности преобразования в литогенезе.

Необходимым звеном исследований в данном направлении является изучение латеральной изменчивости композиционного состава РОВ, маркирующего потоки морского, определяемого биопродуктивностью, и терригенного осадочного материала и, как следствие, отражающих смену условий осадконакопления. Еще более углубленную геохимическую информацию дает исследование состава РОВ на уровне молекулярных структур (молекулярных маркеров). Реликтовые биомаркеры (алканы, цикланы, арены) наследующие строение углеродного каркаса и особенности стереохимии живой клетки биогенных предшественников служат «биологическими метками», или «хемофоссилиями», и дают информацию для генетических и литофациальных реконструкций [Eglinton & Murphy, 1969; Peters & Moldowan, 1994; Hautevelle et al., 2006].

Целенаправленное изучение органической составляющей донных осадков акваторий было начато в середине 1970-х годов с момента создания НПО «СЕВМОРГЕО», основной задачей которого была оценка минерально-сырьевого потенциала Мирового океана. География районов исследования охватывала как полярные районы Мирового океана, так и экваториальные. В результате был накоплен обширный фактический материал и создана база данных (более 3000 донных станций) по распределению, компонентному и молекулярному составу РОВ донных осадков.

Проведенные исследования позволили составить представление об органогеохимическом фоне донных осадков и его вариациях в зависимости от морфоструктурных и литолого-фациальных условий осадконакопления. Были выявлены основные факторы, контролирующие формирование углеводородного фона донных осадков, разработаны теория геохимии полиароматических углеводородов как неотъемлемой составляющей РОВ донных осадков и осадочных пород и методика диагностики геохимических аномалий экзогенной и эндогенной природы, предложена методология и структура геохимического мониторинга трансрегионального, регионального и локального масштабов.

Исследования в Арктическом регионе посвящены изучению индикаторных функций РОВ в геологических процессах и развиваются по четырем основным направлениям.

1. Изучение региональных и субрегиональных особенностей распределения и генезиса РОВ осадочных отложений Арктического шельфа. В результате изучения материалов, полученных в ходе многочисленных научно-исследовательских российских и международных экспедиций 1991-2005 гг., были выявлены субрегиональные особенности формирования органогеохимического фона донных отложений шельфовых областей Евразийской континентальной окраины, построены цифровые карты распределения основных компонентов ОВ - С_карб, С_орг, гуминовых кислот, битумоидов и углеводородов. На основе корреляции молекулярных маркеров был определен генезис РОВ, выявлен вклад гидробионтной, гумусовой и микробиальной составляющих.

Было установлено, что в юго-западной части Баренцева моря РОВ донных осадков формируется под влиянием сложного седиментационного режима, суммирующего привнос атлантических вод, береговой сток, береговую абразию и аэрозольный поток; РОВ донных отложений северо-западной и северо-восточной частей Баренцева моря генетически связано с углистыми образованиями основных источников сноса осадочного материала - Шпицбергеном и ЗФИ, а осадки центральной части Баренцева моря испытывают влияние эндогенных процессов. Состав РОВ донных осадков Печорского и Карского морей отражает существенное влияние речного стока, оно формируется преимущественно за счет терригенного осадочного материала.

Исследование источников поступления, путей переноса и особенности формирования РОВ донных осадков морей Лаптевых и Восточно-Сибирского показало значительное латеральное распространение осадочного материала речного стока.

2. Разработка методов молекулярной стратиграфии. По материалам донного опробования, осуществленного в ходе высокоширотных экспедиций НЭС «Академик Федоров», АЛ «Россия» (2000, 2005, 2007 гг.) проводилось изучение РОВ кайнозойских отложений евразийского и амеразийского секторов СЛО. В результате была показана ведущая роль терригенного материала в формировании рыхлого осадочного чехла восточной части СЛО. Наиболее ярко эта тенденция выражена для восточной части лаптевоморского шельфа, прослеживаясь в глубоководных осадках котловины Амундсена вплоть до Северного полюса.

Сравнительное изучение четвертичных отложений восточноарктической континентальной окраины и поднятия Менделеева выявило их принципиальное различие. Было показано, что геохимические параметры РОВ последних не типичны для современных донных отложений и, скорее, характерны для глубоко преобразованных осадочных пород.

Комплекс полученных данных позволяет заключить, что в формировании состава плейстоцен-голоценовых отложений осевой части поднятия Менделеева значительную роль играют древние осадочные породы, содержащие генетически однородное и глубоко преобразованное ОВ, достигшее уровня мезокатагенеза.

- Разработка субаквалъных методов геохимического поиска и прогноза углеводородных залежей. Геохимические методы поиска и прогноза углеводородных залежей основаны на свойстве углеводородных систем формировать литогеохимические аномалии не только в экранах резервуаров, в осадочном чехле над резервуарами, но и в подпочвенных осадочных отложениях и приземном воздушном слое. В субаквальных условиях - это поверхностные донные осадки и придонные воды.

Сравнительный анализ состава и распределения углеводородов в донных осадках Баренцева и Печорского морей показал, что миграционный поток УВ из продуктивных горизонтов является важным фактором формирования локального геохимического фона. При этом его специфика во многом определятся природой углеводородной залежи (нефтяной, газоконденсатной, газовой), что может служить в качестве поискового признака.

- Геохимическое картирование и геоэкология. Изучение антропогенного влияния, в том числе и катастрофического, на морские экосистемы базируется зачастую на прямом определении содержаний (или концентраций) загрязняющих веществ, а широко применяемая до сих пор методология экологических исследований не учитывает существование естественного углеводородного геохимического фона. Между тем, установлено, что обнаружение в осадках широкого спектра углеводородов, например, полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), даже в значительных количествах, не является прямым свидетельством антропогенного воздействия на акваторию [Yunker et al., 1993].

Разработка теоретических основ геохимии ПАУ и обобщение обширного фактического материала позволили составить представление о существовании в донных осадках акваторий устойчивого геохимического фона полиаренов, формирующегося еще на стадии седиментогенеза. Было установлено, что композиционный состав ПАУ определяется суммированием различных потоков вещества (эндогенного, экзогенного), вне зависимости от генезиса - природного или техногенного. Построены цифровые карты, отражающие латеральное распределение полиаренов различного происхождения (пирогенного, нафтидогенного, биогенного) в донных осадках арктических морей и проведена идентификация основных источников их поступления (природных, техногенных). Обобщение результатов явилось составной частью международного отчета «АМАР Oil and РАН Assessment Report» (2007).

Полученная информация легла в основу решения целого ряда практических задач, в том числе для оценки последствий Усинского нефтяного разлива на акваторию Печорской губы, при проведении геоэкологического картографирования мелководья Западно-Арктического шельфа (Кандалакшский залив, Чешская губа, шельф о-ва Колгуев, Обская губа).

Литература

1. Saliot A., Laureillard J., Scribe P., Sicre M.A. Evolutionary trends in the lipid biomarker approach for investigating the biogeochemistry of organic matter in the marine environment // Marine Chemistry. 1992. № 39. P. 235-248.

2. Eglinton G., Murphy M.T.J. Organic Geochemistry: method and results. Berlin : Springer, 1969. 828 p.

3. Peters K., Moldowan J. The biomarker guide. Interpreting Molecular Fossils in petroleum and ancient sediments. New Jersey , 1994. 364 p.

4. Hautevelle Y., Michels R., Malartre F., Trouiller A. Vascular plant biomarkers as proxies for paleoflora and paleoclimatic changes at the Dogger/Malm transition of the Paris Basin (France) // Org. Geochem. 2006. V. 37. P. 610-625.

5. Yunker M.B., MacDonald R.W. et al. Alkane, terpane and polycyclyc aromatic hydrocarbon geochemistry of the Mackenzie River and Mackenzie shelf: Riverine contributions to Beaufort Sea coastal sediment // Geochim. Cosmochim. Acta. 1993. V. 57. P. 3041-3061.

Ссылка на статью:

Петрова В.И. Органическое вещество донных отложений евразийской континентальной окраины: обзор фактических материалов и возможности геологической интерпретации. Геология полярных областей Земли. Материалы XLII Тектонического совещания. Том 2, 2009, с. 108-112.