Аминокислоты в недрах: результаты исследования и перспективы изучения

Исследованиями последних лет установлено сохранение аминокислот в литифицированных породах на больших глубинах при высоких палеотемпературах. Просматривается проявление двух разных геохимических процессов в истории аминокислот в недрах. Один происходит в зоне небольших глубин, не более 2—2.5 км от поверхности, другой — на больших глубинах (более 4 км), в зоне повышенных температур и проявления катагенеза, на уровне стадий МК 3 и выше. В первой зоне процессы разрушения и новообразования аминокислот происходят за счет биохимических реакций, в аминокислотном составе сохраняются метки исходного органического вещества. Во второй зоне новообразования аминокислот идут за счет термокаталитических реакций, появляются аномальные содержания одних аминокислот при исчезновении других и повышении явления рацемизации.

Количество и состав аминокислот в породах низких стадий литификации зависят от типа исходного органического вещества и условий его консервации. На основании результатов исследования более 170 природных объектов (глины, сланцы, угли, соли, янтари, илы, раковины современных и древних моллюсков) установлено резкое скачкообразное уменьшение содержаний аминокислот в органическом веществе пород зоны протокатагенеза.

Наименьшие количества аминокислот (в % от Сорг) установлены в бурых и длиннопламенных углях 0.01— 0.2 (рр. Неча, Кожим); в горючих сланцах содержание аминокислот больше — 0.03—1 (рр. Айюва, Удора, Поинга, Ухта); значительные концентрации аминокислот выявлены в раковинах моллюсков — до 1—2 (Buchia sp. J3, р. Айюва; брахиоподы силурийских отложений). Распределение ами нокислот в породах соответствует порядку распределения аминокислот в объектах живой природы: в высших растениях и древесных смолах аминокислот содержится меньше (10—15 % от Сорг), чем в сапропелевых илах (20— 30 % от Сорг, р. Хойла), морских водорослях (20—50 % от Сорг, зеленые водоросли Черного моря и Финского залива) и в раковинах моллюсков (50— 80 % от Сорг, мидии Черного моря).

Групповой и индивидуальный состав аминокислот в различных объектах живой материи неодинаков. В морских объектах (водоросли, раковины, соли) групповое распределение отличается от объектов континентальных образований (растительные остатки, смола сосны и т. д.). В природных объектах с преобладанием гумусовой органики (торфы) при доминировании алифатических аминокислот (40—54 %) возрастает роль кислых (20—32 %) и гидроксильных (>14 %),

Распределение аминокислот в континентальных и морских объектах

снижается роль ароматических аминокислот (<10 %). В морских объектах повышается роль ароматических, снижается содержание гидроксильных и иминосоединений. Породы с гумусовой органикой резко отличаются величинами отношений аминокислот: алифатические/ароматические ( самые высокие ), алифатические/кис-лые ( самые низкие ).

Колебание значений отношений аминокислот отвечает компонентному составу исходного орга

Изменение группового аминокислотного состава малопреобразованных осадочных пород (стадии ПК—МК 1 )

I1 алифатические I______I кислые II гидроксильные I______I ароматические II имино

Групповой состав аминокислот различных генетических типов ОВ

нического вещества. В солях органическое вещество в основном бактериально-водорослевого типа, в углях — витринитового и витринит-инертинитового, в юрских сланцах — бактериально-зоо-фитоплан-ктонного типа с примесью гумусовой компоненты. Поскольку в углях и сланцах состав исходного органического вещества многокомпонентен, то содержание аминокислот зависит от традиционного распределения в ОВ альгинита, смол, лейп- тинита, витринита, инертинита и окисленных нереакционноспособных компонентов.

Анализ распределения аминокислот в различных геологических объектах с низкой степенью преобразования ОВ показал их отличия, которые обусловлены генетическими признаками (типом ОВ) и фациальными условиями его консервации. Долевое участие каждого ингредиента органического вещества определяет аминокислотный состав. Предлагается выделить четыре генетических типа в зависимости от аминокислотного состава. Бактериально-водорослевое ОВ характеризуется минимальным содержанием имино- и практически одинаковым содержанием гидроксильных и ароматических групп аминокислот.

Информация о составе и количестве аминокислот в ОВ литифициро-ванных пород может использоваться при литофациальном анализе. Предлагается дополнительная характеристика различных областей и зон осадконакопления.

Таким образом, аминокислоты в геологических объектах являются метками исходного ОВ, отражая в целом эволюционные изменения органического вещества и условия его захоронения.

Исследования аминокислот планируется продолжить с учетом количественной оценки индивидуального аминокислотного состава в матрице органического вещества и(или) в ее фракциях. Особое внимание будет уделено изучению роли аминокислот при генерации углеводородов.

Исследования выполнены при поддержке РФФИ 08-05-00218а и Программы Президиума РАН № 15