Геохимические особенности органического вещества донных осадков в морях Восточной Арктики

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………………………………….. 4

1. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ……………………………………. 11

2. СОВРЕМЕННЫЕ ДОННЫЕ ОСАДКИ АРКТИЧЕСКИХ МОРЕЙ 17

2.1. Основные источники органического вещества донных осадков в
арктических морях……………………………………………………………………………….. 17

2.2. Роль биомаркеров в исследованиях органического вещества
донных осадков …………………………………………………………………………………….. 26
2.2.1. Углеводородные биомаркеры …………………………………………………… 26

2.3. Углеводородные газы в донных осадках …………………………………….. 35
2.3.1. Диагенетические и катагенетические процессы как источники
углеводородных газов ………………………………………………………………………….. 35
2.3.2. Газовые гидраты ………………………………………………………………………. 41
2.3.3. Влияние вторичных процессов на изотопный состав метана ……… 43

3. РАЙОН ИССЛЕДОВАНИЙ……………………………………………………………. 47

3.1. Море Лаптевых ……………………………………………………………………………. 48
3.1.1. Физико-географическое положение ………………………………………….. 48
3.1.2. Особенности геолого-тектонического строения ………………………… 50
3.1.3. Гидрологические и гидрохимические характеристики ………………. 51

3.2. Восточно-Сибирское море ……………………………………………………………. 53
3.2.1. Физико-географическое положение ………………………………………….. 53
3.2.2. Особенности геолого-тектонического строения ………………………… 54
3.2.3. Гидрологические и гидрохимические характеристики ………………. 56

3.3. Очаги фокусированной разгрузки флюидов в морях Восточной
Арктики ………………………………………………………………………………………………… 59

4. ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, МЕТОДОЛОГИЯ И МЕТОДЫ
РАБОТ ………………………………………………………………………………………………….. 62

5. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ДОННЫХ ОСАДКОВ МОРЕЙ
ВОСТОЧНОЙ АРКТИКИ ……………………………………………………………………. 70
5.1. Литология донных осадков и распределение органического
углерода ………………………………………………………………………………………………… 70

5.2. Молекулярный и изотопный состав органического вещества
донных осадков (северный полигон моря Лаптевых) …………………………. 80
5.2.1. Литологическая характеристика осадков и содержание
органического углерода ……………………………………………………………………….. 80
5.2.2. Пиролитический анализ по технологии Rock-Eval …………………….. 84
5.2.3. Изотопный состав органического углерода……………………………….. 88
5.2.4. Молекулярный состав органического вещества ………………………… 90

5.3. Молекулярный состав органического вещества донных осадков
(авандельта реки Лена) ………………………………………………………………………. 105

5.4. Изотопный состав газовой компоненты донных осадков …………. 112

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………………………………….. 118

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ………………………………………………………………….. 120

Установление взаимосвязи содержания органического вещества с
литологической структурой вмещающих донных осадков позволило уточнить
некоторые особенности его распределения на шельфе моря Лаптевых и Восточно-
Сибирского моря. При повсеместной выдержанности дисперсной структуры
осадков на внешнем шельфе отчетливо выделяются две азональные области
песчаных осадков – к северу от Новосибирских островов и в северной части моря
Лаптевых, при этом последняя пространственно совпадает с зоной
документированной активной разгрузки газовых флюидов. Данный
представительный полигон был выбран для проведения детальных геохимических
исследований органического вещества донных осадков.
Среднее содержание Сорг в зоне разгрузки газовых флюидов составляет 0,68
%, при этом распределение содержания Сорг, вероятно, обусловлено влиянием
сноса термоабразионного материала с близлежащих Новосибирских островов и
экспортом терригенных осадков стоком реки Лена. Молекулярный состав Сорг в
упомянутом районе указывает на преобладание терригенного вклада, что также
подтверждается пиролитическими исследованиями. При этом изотопный состав
Сорг маркирует смешанный генезис органического углерода.
На станциях, где непосредственно отмечена активная газовая разгрузка,
отмечается увеличение относительного содержания гопаноидов, функционально
коррелирующего с долей пелитовой фракции во вмещающих осадках. Подобная
зависимость может свидетельствовать о развитии колоний метанотрофов в
газовыводящих точках. Обнаружение бифенила в ряде образцов вкупе с
преобладанием в их составе низкомолекулярных н-алканов позволяет
предположить вклад зрелого органического вещества, что может быть
обусловлено миграцией нефтяных углеводородов по газовыводящим каналам или
связано с размывом и переотложением обломочного материала нефтеносных
осадочных толщ, вышедших на дневную поверхность в береговой зоне.
Проведенные исследования молекулярного состава в разрезе современных
осадков, отобранных в районе Быковского полуострова, указывают на
определяющий вклад высшей наземной растительности в формирование
органической компоненты. Распределение н-алканов характеризуется
доминированием высокомолекулярных нечетных гомологов. Результаты
пиролитического анализа образцов указывают на резкую смену фациальных
обстановок, что выражается в значительных изменениях содержания Сорг с
глубиной.
Изотопный состав углерода метана, извлечённого из поверхностных донных
осадков в исследуемом регионе, изменяется в широких пределах от -65 до -103 ‰,
а изотопный состав водорода метана – в диапазоне от -200 до 350 ‰, что
позволяет относить флюид преимущественно к области газов бактериального
происхождения. Можно предположить, что источником микробиального метана в
исследуемом районе являются дестабилизированные газгидратные залежи. Тем не
менее, широкий разброс значений δ13С и δD указывает на возможность смешения
флюидов различного генезиса.