И.Д. Тимошина, А.Н. Фомин, Л.С. Борисова
Геохимия органического вещества горючих сланцев Дмитриевского месторождения Кузбасса
DOI 10.47148/0016-7894-2025-5-97-112
Ключевые слова: девон; горючие сланцы; органический углерод; пиролиз; углеводороды-биомаркеры.
Для цитирования: Тимошина И.Д., Фомин А.Н., Борисова Л.С. Геохимия органического вещества горючих сланцев Дмитриевского месторождения Кузбасса // Геология нефти и газа. – 2025. – № 5. – С. 97–112. DOI: 10.47148/0016-7894-2025-5-97-112.
Финансирование: Работа выполнена при поддержке проекта ФНИ № FWZZ-2022-0011.
Изучены девонские горючие сланцы Дмитриевского месторождения Кузнецкого бассейна по обнажению у пос. Сергеевский. Породы содержат кероген типа I (аквагенный озерный) (HI — 570–879 мгУВ/гСорг, δ13Сорг — (−35…−32) ‰, 9,9 % водорода в керогене, nC27/nC17 < 1 и Paq > Pwax в н-алканах, Ts/Tm < 1 в гопанах). Высокие содержания С28 в стеранах характерны для озерного органического вещества. На присутствие террагенной примеси указывают повышенные во многих образцах трициклановый индекс и концентрации некоторых нечетных высокомолекулярных алканов. Примесь наземной растительности зафиксирована также при изучении шлифов. Значительные концентрации стеранов C29 (C29/C27 >> 1) имеют водорослевое происхождение, характерное для протерозоя и прослеживающееся до девона, как и обнаруженный во всех битумоидах ретен. Уникальной особенностью дмитриевских горючих сланцев является очень высокое содержание триароматических стероидов (46,1–92,6 %). Диагенез горючих сланцев происходил в глинистом осадке (в стеранах βα/(αα+ββ) > 3) без избытка серы в придонных водах (в гомогопанах C35/C34 < 1, низкие концентрации дибензотиофенов). По данным углепетрографии (Rovt — 0,50–0,57 %), с которыми согласуются результаты пиролиза, элементного состава керогена и ароматический коэффициент ТАСИ, органическое вещество достигло стадий прото- и раннего мезокатагенеза. Аллохтонные битумоиды, локализованные на северо-востоке обнажения горючих сланцев, имеют некоторые отличия, их материнское органическое вещество накапливалось в карбонатном осадке (низкие содержания диастеранов) бассейна с несколько повышенной соленостью воды (повышены концентрации гаммацерана), с меньшей примесью наземного органического вещества (низкий трициклановый индекс). Эти битумоиды имеют некоторые признаки биодеградации (больше асфальтенов, повышенные отношения Pr/nC17 в ациклических углеводородах). Судя по пиролитическому параметру HI и обилию водорода в керогенах, горючие сланцы Дмитриевского месторождения обладают высоким нафтидогенерационным потенциалом.
Тимошина Ирина Дмитриевна ORCiD Scopus
Кандидат геолого-минералогических наук,
старший научный сотрудник
ФГБУН «Институт нефтегазовой геологии и геофизики
им. А.А. Трофимука СО РАН»,
630090 Новосибирск, пр-кт Коптюга, д. 3
e-mail: TimoshinaID@ipgg.sbras.ru
ResearcherID: AAT-9374-2020
SPIN-код: 164437
Фомин Александр Николаевич ORCiD Scopus
Доктор геолого-минералогических наук,
главный научный сотрудник
ФГБУН «Институт нефтегазовой геологии и геофизики
им. А.А. Трофимука СО РАН»,
630090 Новосибирск, пр-кт Коптюга, д. 3
e-mail: FominAN@ipgg.sbras.ru
ResearcherID: W-2215-2019
SPIN-код: 68499
Борисова Любовь Сергеевна ORCiD Scopus
Доктор геолого-минералогических наук,
ведущий научный сотрудник
ФГБУН «Институт нефтегазовой геологии и геофизики
им. А.А. Трофимука СО РАН»,
630090 Новосибирск, пр-кт Коптюга, д. 3
e-mail: BorisovaLS@ipgg.sbras.ru
ResearcherID: AAT-9411-2020
SPIN-код: 60332
1. Тимошина И.Д., Фомин А.Н. Конторович А.Э. Геохимия органического вещества бурых углей Барзасского месторождения Кузбасса // Геология нефти и газа. – 2024. – № 2. – С. 73–86. DOI: 10.47148/0016-7894-2024-2-73-86.
2. Тыжнов А.В. Геологический очерк Барзасского района Кузнецкого бассейна // Материалы по геологии Западной Сибири. – Томск. – 1938 – Т. 45. – № 3. – С. 91–131.
3. Котлуков В.В., Ларищев А.А. Горючие сланцы Кузнецкого бассейна и Минусинской котловины. В кн.: Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР.Т. 11: Горючие сланцы СССР (ред. В.А. Котлуков, С.С. Бауков, Э.А. Мустыйги. – М.: Недра. – 1968. – С. 479–491.
4. Грицко Г.И., Каширцев В.А., Кузнецов Б.Н., Кочетков В.Н., Москвин В.И., Пармон В.Н., Старцев А.Н., Федорин В.А. Сапропелиты Барзасского месторождения Кузбасса. – Новосибирск: ИНГГ СО РАН. – 2011. – 126 с.
5. Ларищев А.А. О природе минусинских и барзасских горючих сланцев // Уч. зап. Том. гос. ун-та. – 1947. – № 5. – С. 37–46.
6. Патраков Ю.Ф., Кузнецова Л.В., Анферов Б.А. Дмитриевское месторождение горючих сланцев Кузбасса – перспективы комплексного освоения // Вестник Кузбасского государственного технического университета. – 2016. – № 4. – С. 33–43.
7. Лопатин Н.В., Емец Т.П. Пиролиз в нефтегазовой геохимии. – М.: Наука. – 1987. – 144 с.
8. Борисова Л.С., Фурсенко Е.А., Костырева Е.А., Тимошина И.Д. Комплекс химических и физических методов получения и исследования компонентов органического вещества пород и нафтидов: Учебно-методическое пособие. – Новосибирск: ИПЦ НГУ, 2019. – 84 с.
9. Богородская Л.И., Конторович А.Э., Ларичев А.И. Кероген: Методы изучения, геохимическая интерпретация. – Новосибирск: Гео, 2005. – 254 с.
10. Борисова Л.С., Тимошина И.Д. Геохимия асфальтенов слабозрелого органического вещества // Геохимия. – 2021. – Т. 66. – № 3. – С. 251–261. DOI: 10.31857/S0016752521030031.
11. Борисова Л.С., Тимошина И.Д. Преобразование асфальтенов и керогена в диа- и катагенезе [Электронный ресурс] // Химия нефти и газа: мат-лы XI международной конф-ции, посвященной 50-летию Института химии нефти СО РАН (Томск, 28 сентября–2 октября 2020 г.). – 2020. – С. 81. – https://www.ipc.tsc.ru/conf/11m2020/Conference_materials_2020.pdf (дата обращения 05.03.2025).
12. Ficken K.J., Li B., Swain D.L., Eglinton G. An n-alkane proxy for the sedimentary input of submerged/floating freshwater aquatic macrophytes // Organic geochemistry. – 2000. – V. 31. – P. 745–749. DOI: 10.1016/S0146-6380(00)00081-4.
13. Connan J., Cassou A. Properties of gases and petroleum liquids derived from terrestrial kerogen at various maturation levels // Geochimica et Cosmochimica Acta. – 1980. – Т. 44. – № 1. – С. 1–23.
14. Petеrs K.E., Moldowan J.M. The biomarker guide: interpreting molecular fossils in petroleum and ancient sediments. – New Jersey: Prentice Hall, Englwood Cliffs. – 1993. – 363 p.
15. Zheng Y., Zhou W., Meyers P. A., Xie S. Lipid biomarkers in the Zoigê-Hongyuan peat deposit: indicators of Holocene climate changes in West China // Org. Geochem. – 2007. – Т. 38. – С. 1927–1940. DOI: 10.1016/j.orggeochem.2007.06.012.
16. Coolen M.J.L., Orsi W.D. The transcriptional response of microbial communities in thawing Alaskan permafrost soils // Frontiers in Microbiology. – 2015. – Т.6. – С. 1–14. DOI: 10.3389/fmicb.2015.00197.
17. Waples D.W., Machihara T.M. Biomarkers for geologists – a practical guide to the application of steranes and triterpanes in petroleum geology // AAPG Methods in explorations. – 1991. — № 9. – The American Association of Petroleum Geologists, Tulsa, Oklahoma, USA. – 91 с.
18. Петров Ал.А. Геохимическая типизация нефтей // Геохимия. – 1994. – № 6. – С. 876–891.
19. Конторович А.Э. Эволюция нафтидогенеза в истории Земли // Геология и геофизика. – 2004. – Т. 45. – № 7. – С. 784–802.
20. Fang R., Littke R., Zieger L., Baniasad A., Li M., Schwarzbauer J. Changes of composition and content of tricyclic terpane, hopane, sterane, and aromatic biomarkers throughout the oil window: A detailed study on maturity parameters of Lower Toarcian Posidonia Shale of the Hils Syncline, NW Germany // Organic Geochemistry. – 2019. – Т. 138. – 103928. DOI: 10.1016/j.orggeochem.2019.103928.
21. Конторович А.Э., Бахтуров С.Ф., Башарин А.К., Беляев С.Ю., Бурштейн Л.М., Конторович А.А., Кринин В.А., Ларичев А.И., Ли Году, Меленевский В.Н., Тимошина И.Д., Фрадкин Г.С., Хоменко А.В. Разновозрастные очаги нафтидообразования и нафтидонакопления на Северо-Азиатском кратоне // Геология и геофизика. – 1999. – Т. 40. – № 11. – С. 1676–1693.
22. Конторович А.Э., Тимошина И.Д. Насыщенные углеводороды-биомаркеры в нефтях и битумонасыщенных породах докембрия Катангской нефтегазоносной области // Геология нефти и газа. – 2009. – № 1. – С. 90–98.
23. Каширцев В.А., Москвин В.И., Фомин А.Н., Чалая О.Н. Терпановые и стерановые углеводороды в углях различных генетических типов Сибири // Геология и геофизика. – 2010. – Т. 51. – № 4. – С. 516–524.
24. Бушнев Д.А., Бурдельная Н.С., Снигиревский С.М., Безносов П.А., Котик О.С., Пронина Н.В., Гринько А.А. Геолого-геохимические особенности верхнедевонских углей Северного Тимана (углепроявление по р. Суле) // Геология и геофизика. – 2024. – Т. 65. – № 1. – С. 516-524. DOI: 10.15372/GiG2023139.
25. Otto A., Simoneit B.R.D. Chemosystematics and diagenesis of terpenoids in fossils and conifer species and sediment from the Eocene Zeitz formation, Saxony Germany // Geochim. Cosmochim. Acta. – 2001. – Т. 64. – С. 3505–3527. DOI:10.1016/S0016-
7037(01)00693-7.
26. Каширцев В.А., Парфенова Т.М., Головко А.К., Никитенко Б.Л., Зуева И.Н., Чалая О.Н. (2018). Биомаркеры-фенантрены в органическом веществе докембрийских и фанерозойских отложений и в нефтях Сибирской платформы // Геология и геофизика. – Т. 59. – № 10. – С.1720–1729. DOI: 10.15372/GiG20181013.
27. Sarmiento M.F.R., Riboulleau A., Vecoli M., Versteegh G.J.M. Occurrence of retene in upper Silurian-Lower-Devonian sediments from North Africa: Origin and implication // Org. Geochem. – 2010. – Т. 41. – P. 302–306. DOI:10.1016/j.orggeochem.2009.10.003.
28. Zhang L., Huang D., Liao Z. High concentration retene and methylrenene in Silurian carbonate of Michigan Basin // Chinese Sci. Bull. – 2001. – V. 44. – P. 2083–2086. DOI: 10.1007/BF02884927.
29. Конторович А.Э., Меленевский В.Н., Иванова Е.Н., Фомин А.Н. Фенантрены, ароматические стераны и дибензотиофены в юрских отложениях Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна и их значение для органической геохимии // Геология и геофизика. – 2004. – Т. 45. – № 7. – С. 873–883.
30. Чахмахчев В.А., Карцев А.А., Прасолов Э.М. Геохимические показатели биогенной природы нафтидов // Геология нефти и газа. – 2005. – № 1. – С. 47–52.
Рубрика: Геохимические исследования