Новые данные о составе органического вещества доманикоидных отложений силура Калининградской области

В ходе работ по апробации различных методов изучения органического вещества (ОВ) при оценке нефтегенерационного потенциала доманикоидных отложений силура Калининградской области (26 образцов керна в интервале глубин 1201—2486 м) нами были установлены: микрокомпонентный состав ОВ, тип керогена и подтипы ОВ, степень катагенетической преобразованности (зрелости) ОВ и качество керогена (см. таблицу) [1]. Качество керогена оценивалось нами по величине водородного индекса в соответствии с классификацией, которую предложили Н. В. Лопатин и Т. П. Емец в 1982 г. Анализ состава НОВ, условий осадконакопления на основе биофа-циальной характеристики органического материала проводился в световом микроскопе «Leica-DM-500» при увеличениях х 100, х 400. При этом образцы, содержащие типично морское сапропелевое ОВ, представленные в основном остатками граптолитов и одноклеточных планктонных водорослей, соотнесены со 14

II типом керогена по классификации Б. Тиссо и Д. Вельте [2]. Принимая во внимание, что в керогенах разных типов сохраняются унаследованные от исходного ОВ структуры, следует отметить особенности керогена II, который на структурно-вещественном уровне в отличие от керогенов I и III типов характеризуется повышенным содержанием гетероатомов (азота, кислорода, серы) за счет вклада в кероген ОВ зоогенного генезиса. На основании комплекси-рования результатов исследований 9 образцов НОВ в световом микроскопе с данными пиролиза по показателям водородного (НI) и кислородного (OI) индексов были выделены три подтипа ОВ [1].

Первый подтип О В (II-1) характеризуется микрокомпонентным составом, в котором преобладают остатки зоопланктона (граптолитов), тогда как остатки фитопланктона занимают подчиненное положение (в основном это планктонные одноклеточные водоросли, отнесенные к празинофитам). Осадкообразова- ние происходило предположительно в восстановительных условиях. Кероген имеет средние и сравнительно высокие значения водородного индекса (245 и 432—495 мгУВ/гСорг) и низкими значениями кислородного индекса (OI — 2—8 мгСО2/г Сорг). Несмотря на определенные признаки деструкции ОВ, характерные для микробиального преобразования ОВ на начальных стадиях литогенеза, качество керогена может быть определено как высокое и среднее (см. таблицу).

Второй подтип ОВ (II-2) представлен преимущественно остатками планктонных празинофитовых водорослей, акритархами, растительным детритом, тогда как зоогенная составляющая незначительна. По ряду признаков (размерность, сохранность, биоценотический состав ОВ, наличие переотложенных остатков и др.) можно предположить, что осадконакопление происходило преимущественно в окислительной обстановке . По пиролитическим показателям этот под-

Характеристика подтипов сапропелевого органического вещества

* Содержание углерода некарбонатного (С _нк ) определялось с помощью экспресс-анализатора на углерод АН 7529.

** Пиролитические данные получены на автоматическом анализаторе Rock-Eval 6 (standart), расчетные показатели приведены с учетом С _нк .

тип ОВ (II-2) в отличие от первого характеризуется, наоборот, низкими значениями водородного индекса (HI < 164—90 мгУВ/Сорг и даже менее 75 мгУВ/Сорг) и высокими значениями кислородного индекса (30

Третий подтип ОВ (II-3) имеет переходные характеристики от первого ко второму подтипу ОВ, он представлен в различных соотношениях как остатками граптолитовой фауны, так и планктонными водорослями, акритархами. Его формирование происходило предположительно в морских сравнительно мелководных обстановках, где условия изменялись со слабо восстановительных на окислительные. Анализ распределения образцов выделенных подтипов на аналоге диаграммы Ван-Кревелена на основе пиролитических данных метода RockEval (в координатах HI и OI) демонстрирует определенное сходство с областями распределения, характерными для керогенов I, II и III типов (см. рисунок). Отметим, что анало- гичные данные были получены при изучении сапропелевого ОВ из силурийских и девонских отложений Тимано-Печорской НГП, причем та часть сапропелевого ОВ, которая соотносилась с III типом керогена, была названа «псевдогумусовым» ОВ [3]. Следует предположить, что в процессе катагенеза, когда «уходят» липидно-липоидные компоненты, в керогене, изначально представленном остатками морских организмов и водорослями, сохраняется морфологически определяемая и наиболее устойчивая часть, которую по структурно-вещественным особенностям правильнее называть «безлипидной» частью керогена II типа. Последняя представляет собой смесь хитиносодержащих компонентов, водорослевой целлюлозы, остатков полисахаридных фрагментов гликопротеидов, благодаря чему и имеет сходные характеристики с керогеном III типа. Сходство пиролитических и атомных показателей керогенов разных типов хорошо известно и не вызывает сомнений при высоких градациях катагенеза, когда все особенности керогенов разных типов выравниваются. Однако уровни изменения ОВ в процессе катагенеза, при которых изначально разные типы керогена приобретают сходные пиролитические характеристики еще в зоне нефтяного окна, до сих пор не рассматривались. При этом оказалось, что определяющее влияние на подобные изменения керогена оказывают резко окислительные и резко восстановительные условия. Так, изначально богатый гетероатомами кероген подтипа II-1, формирование которого происходило в восстановительных условиях, обеднен кислородом уже на стадии диагенеза, в результате чего может приобретать в процессе катагенеза черты сходства (по высоким значениям HI и низким значениям OI) с керогеном первого типа ОВ. Кероген подтипа II-2 образуется из ОВ, подвергавшегося на начальных стадиях литогенеза процессам окисления и обогащенного при этом кислородом. В процессе катагенеза после потери липидно-липоидных компонентов данный подтип керогена может иметь сходные признаки с керогеном III типа (по высоким значениям OI и низким значениям HI), в том числе и за счет лучше сохранившихся структур водораслевых целлюлоз, близких к строению целлюлозных компонентов высших ра-15

HI мг/г

ф скв. Южно-Приморская-2:

а — кембрий, б — нижний силур, в — верхний силур

Q скв. Южно-Калининградская-1:

а — нижний силур, б — верхний силур

О скв. Малиновская-2, нижний силур ф скв. Северо-Мамоновская-3, нижний силур

О скв. Восточная-1, нижний силур

,-' ■ области распостранения подтипов керогена

^/ направленность процесса преобразования керогена

Распределение образцов керогена из силурийских отложений на диаграмме Ван-Кревелена

стений. Для определения возможности образования из керогена II типа в процессе катагенеза «безли-пидного» керогена, приобретающего «псевдогумусовый» облик, очень важно правильно оценивать степень катагенетической преобразованности ОВ. Сравнительно высокая преобразованность керогена (на уровне нефтяного окна) является контролирующим фактором для НОВ как керогена II типа, поскольку в случае отнесения сапропелевого НОВ к III типу керогена, ОВ по полученным пиролитическим данным оценивается как «незрелое», что более подробно рассмотрено в нашей ранней публикации [1].

Детальное определение зрелости ОВ по количественным характеристикам спектральных особенностей ИК-спектров (значениям относительной интенсивности характеристических полос) проводилось

ИК-спектроскопическим методом [4] для четырех образцов (см. таблицу). Полученные данные показали: степень катагенетической преобразованности ОВ нижнесилурийских отложений оценивается на уровне градаций МК22, МК2—МК3, МК3— МК4, что отвечает зоне нефтяного окна и предполагает существенное преобразование липидных компонентов.

Таким образом, на основании выделенных трех подтипов ОВ была установлена зависимость качества керогена не только от исходного состава ОВ и степени его катаге-нетической преобразованности, но также и от окислительно-восстановительных условий осадконакопления. Недоучет исходного состава ОВ, его зрелости и условий формирования керогена может привести к ошибочным выводам. Так, например, несмотря на повышенное содержание некарбонатного углерода (Снк 0.4— 2 %), качество керогена может быть низким и средним из-за преобразования ОВ еще в начале литогенеза, что важно учитывать при прогнозной оценке нефтегазоносности отложений силура Калининградской области.