Ученые из Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН исследовали состав древних горных пород и остатков микроорганизмов на севере Якутии, чтобы выяснить, можно ли найти в этой области нефть или газ.
Схема района исследования и точек отбора проб в устье реки Бискеебит; показаны основные геологические подразделения и разломные структуры (красный треугольник — положение разреза)
В основе исследования находятся образцы горных пород, которые ученые отобрали из геологического обнажения древней осадочной последовательности вендского периода (более 500 миллионов лет назад) — средней подсвиты хараютэхской свиты. Образцы взяли в районе Чекуровской антиклинали на севере Якутии — в зоне сочленения Сибирской платформы и Верхоянской складчатой области, недалеко от побережья моря Лаптевых. Это одна из наиболее слабоизученных территорий Восточной Сибири, где давно ведутся споры о возможности существования залежей нефти и газа.
Сначала исследователи измерили, сколько в породах сохранилось органического, некарбонатного, углерода, то есть остатков древней жизни. Сейчас содержание такого углерода достигает 2,6 %. В обычных карбонатных породах (например, в известняках) его концентрации, как правило, на порядок меньше — всего 0,2 %. Но, как рассказывает научный сотрудник ИНГГ СО РАН кандидат геолого-минералогических наук Дмитрий Сергеевич Мельник, полагаться на эти цифры стоит с осторожностью: «Изученные нами породы сильно преобразованы как в катагенезе, так и под влиянием магматизма, поэтому современное содержание органического углерода в них существенно снижено. Изначально это были толщи, обогащенные органикой, и этого органического вещества было достаточно для генерации промышленных скоплений нефти и газа». Поясним, что под катагенезом подразумевается степень преобразования органики под действием температуры и давления.
Чтобы выяснить, чем именно было образовано древнее органическое вещество, ученые использовали различные физико-химические методы. Особое внимание было уделено изучению органических молекул-отпечатков. Это такие вещества, которые сохраняются в осадочной летописи от живых организмов, живших сотни миллионов лет назад. Проанализировав состав и распределение этих молекул, а также соотношение изотопов углерода, исследователи получили однозначный ответ: основным источником органического вещества были бактерии и водоросли, а осадки накапливались в типовом морском бассейне с нормальной соленостью. Такой тип органического вещества — классический материал для образования нефти.
Следующим этапом ученые оценили, насколько сильно изменилось органическое вещество под землей за миллионы лет. Для этого использовали комплекс независимых методов, чтобы получить самые точные результаты. Прежде всего, исследователи ориентировались на результаты пиролиза — это нагрев породы без кислорода, моделирующий природное созревание органики в породах и отражающий степень ее реального преобразования на сегодняшний день. Детально исследовали состав и распределение углеводородов-биомаркеров (молекулярных отпечатков) и их различных изомеров. Комплексный анализ данных показал, что органическое вещество находится в начале глубинной зоны газообразования. Это значит, что породы уже прошли главную зону нефтеобразования и генерировали жидкую нефть, но еще не дошли до самой последней стадии, когда органика разрушается окончательно.
Особое внимание в исследовании ученые уделили магматизму. В том месте, где брали образцы, есть мощный слой, около 60 метров, образовавшийся из расплавленной горной породы — диабазов. Это внедрение раскаленной магмы в осадочную толщу произошло еще в кембрийском периоде (около 540 миллионов лет назад). Дмитрий Мельник объясняет это так: «Земная кора состоит из литосферных плит, находящихся в постоянном движении. В зонах субдукции, где одна плита погружается под другую, возникают вулканы и высокотемпературные процессы. Из глубин поднимается раскаленная магма, которая внедряется в толщу осадочных пород. По геологическим меркам этот процесс протекает быстро и приводит к термическому разрушению органического вещества. Вместо того чтобы со временем преобразоваться в углеводороды (нефть и газ), органика окисляется до углекислого газа и воды. Таким образом, потенциал породы выступать в роли нефтематеринской полностью утрачивается». В породах, находящихся в непосредственной близости с этим магматическим телом, сохранилась лишь остаточная органика. Верхняя часть изученного разреза потеряла свой нефтегазоматеринский потенциал уже в самом начале палеозойской эры, а нижняя часть реализовала его в полной мере.
Геологи дают четкий прогноз. В древних породах на севере Предверхоянского прогиба можно рассчитывать на густую, вязкую нефть и твердые битумы (похожие на асфальт). Причем эти битумы образовались из той самой органики, которую изучали ученые. Присутствие залежей газа и легких нефтей маловероятно, учитывая сложную геологическую историю региона, в том числе внедрение магматических тел в осадочную толщу. Но есть и хорошие новости. Результаты исследования подсказывают, куда стоит двигаться дальше и где бурить новые скважины. Дмитрий Мельник поделился: «Геолог должен быть всегда оптимистом. Мы надеемся, что севернее и северо-восточнее, ближе к Лено-Анабарскому прогибу и шельфу Карского моря, осадочные отложения меньше пострадали от магматизма. Там есть и нефтематеринские породы хорошего качества, и породы, которые могут накапливать нефть (коллекторы), и так называемые флюдоупоры — породы, через которые нефть и газ не могут пройти. Так что там можно ожидать залежи легкой нефти, газа, газоконденсата».
Исследование напрямую связано с освоением Российской Арктики. Как отмечает ученый, «перед российской наукой стоит задача освоить арктические территории и наши геохимические исследования — это часть региональных геологоразведочных работ в пределах слабоизученных районов». Без таких данных любое бурение было бы практически вслепую. Результаты исследования позволяют снизить риски и не бурить там, где заведомо пусто.
Анастасия Шамова, Диана Антонова, студентки отделения журналистики Гуманитарного института НГУ
Изображение предоставлено исследователем
Источник: «Наука в Сибири» (https://www.sbras.info/articles/nauka-dlya-obschestva/uchenye-vyyasnili-kak-drevniy-magmatizm-povliyal-na)