научная статья по теме ИЗУЧЕНИЕ СОСТАВА УГЛЕВОДОРОДНЫХ КОМПОНЕНТОВ ЮЖНО-САХАЛИНСКОГО И ПУГАЧЕВСКОГО ГРЯЗЕВЫХ ВУЛКАНОВ Математика

Текст научной статьи на тему «ИЗУЧЕНИЕ СОСТАВА УГЛЕВОДОРОДНЫХ КОМПОНЕНТОВ ЮЖНО-САХАЛИНСКОГО И ПУГАЧЕВСКОГО ГРЯЗЕВЫХ ВУЛКАНОВ»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2015, том 462, № 1, с. 79-83

ГЕОХИМИЯ

УДК 550.4:551.23

ИЗУЧЕНИЕ СОСТАВА УГЛЕВОДОРОДНЫХ КОМПОНЕНТОВ ЮЖНО-САХАЛИНСКОГО И ПУГАЧЕВСКОГО ГРЯЗЕВЫХ ВУЛКАНОВ © 2015 г. Н. С. Полоник, Р. Б. Шакиров, А. В. Сорочинская, А. И. Обжиров

Представлено академиком РАН Н.П. Лаверовым 19.12.2013 г. Поступило 19.11.2013 г.

БОТ: 10.7868/80869565215130216

Грязевые вулканы — одни из наиболее контрастных и представительных проявлений эндогенных процессов на поверхности Земли [1, 2]. Рассеянное органическое вещество (ОВ), выносимое на поверхность с грязевулканической брекчией, характеризует углеводородную составляющую корней вулканов, которая также изменяется в зависимости от стадии активности вулканов. Один из наиболее дискуссионных вопросов — взаимосвязь качественного состава углеводородов (УВ) грязевых вулканов с нефтеносностью подстилающих пород грязевулканических областей. Исследования углеводородной составляющей продуктов грязевого вулканизма выполняли ранее на подводных грязевых вулканах [3], наземных грязевых вулканах России (Таманский п-ов) [4], Украины (Керченский п-ов) [5], Туркменистана [6], Азербайджана [7], Италии [8], Тайваня [9], но ни разу систематически не проводили на о. Сахалин. В нашем сообщении представлены первые результаты исследования образцов грязевулкани-ческой брекчии Пугачевского (ПГВ) и Южно-Сахалинского грязевых вулканов (ЮСГВ) методом пиролитической газовой хромато-масс-спектро-метрии (ГХМС).

В лаборатории газогеохимии ТОИ ДВО РАН газогеохимическое опробование грязевых вулканов Сахалина проводят с 2001 г. В августе 2001 г. после серии сейсмических толчков интенсивностью 5—7 баллов практически перестала действовать южная и центральная группы грифонов ЮСГВ, но активизировались грифоны северной части и образовались новые [10]. Пробы спонтанных газов и грязевулканической брекчии были отобраны из жерл пассивных грифонов (грифоны "Н", "А") в июле 2001 г. и в период их активизации в августе 2001 г. Эта же группа грифонов, на-

Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской Академии наук, Владивосток E-mail: nikpol@poi.dvo.ru

ходящихся в пассивном состоянии, была опробована в 2007—2008 гг. Четыре пробы были отобраны с ПГВ (рис. 1) в то время, когда основные грифоны находились в пассивном состоянии — в 2001, 2005, 2006 гг.

Средние значения концентраций Сорг в пробах грязевулканической брекчии с ЮСГВ, ПГВ 0.86, 0.96% соответственно. Для проб с ЮСГВ содержание Сорг 0.36—1.24%. Максимальное содержание Сорг найдено в брекчии из активного грифона ЮСГВ, что, по-видимому, связано с дополнительным поступлением глинистого материала, обогащенного ОВ. Содержание Сорг в грязевулканической брекчии ПГВ 0.88—1.00%. Более подробная информация по содержанию Сорг в пробах с ЮСГВ, ПГВ представлена в табл. 1.

Органо-геохимическое исследование ОВ грязевых вулканов заключалось в определении содержания Сорг и установлении состава УВ (н-алканов, изопреноидов, ароматических углеводородов) методом пиролитической ГХМС. Анализ проб осуществляли на приборе Shimadzu GCMS-QP2010 Ultra, оснащенном многофункциональным пи-ролизером Multi-Shot Pyrolyser EGA/PY-3030. Разделение компонентов осуществляли на капиллярной колонке Ultra ALLOY-5 M S/HT, газ-носитель — гелий. Продукты термодесорбции вводили в инжектор, нагретый до 280°С (деление потока 1 : 20). Линейная скорость газа-носителя 40 см/с, начальное давление газа 76.1 кПа. Образцы хроматографировали в следующем режиме: изотермически в течение 3 мин при 70° С, при градиенте температуры 70—280°C со скоростью нагрева 5°С/мин, затем изотермически в течение 5 мин при 280°С. Температура ионного источника 250°C, температура интерфейса масс-спектрометра 300°С. Структура органических соединений была подтверждена путем сопоставления полученных масс-спектров с масс-спектрами соединений из библиотеки NIST.

Химические составы рассеянного органического вещества ПГВ, ЮСГВ оказались практиче-

80

ПОЛОНИК и др.

56°

с.ш.

52°

48°

44°

140° в.д. 144°

я 1 •

__— 5

Рис. 1. Карта расположения ЮСГВ, ПГВ и точек опробования. 1 — грязевые вулканы; 2 — выходы природного газа; 3 — контуры активных зон грязевых вулканов без растительности; 4 — газовые подводные факелы; 5 — разломы; 6 — перспективные нефтегазовые структуры.

ски идентичными (рис. 2, 3). Основная группа идентифицированных соединений во всех пробах — н-алканы с числом углеродных атомов от С10—С12 до С29—С31. Концентрационный максимум на кривой распределения н-алканов в области С14—С17. Такой тип кривой распределения УВ наиболее характерен для ОВ морского генезиса, образовавшегося из планктона и водорослей [11]. Для ОВ из ПГВ, ЮСГВ характерно значительное преобладание н-алканов ряда С10—С20 над более тяжелы-

С10 — С20 )

ми гомологами С21—С

31

14.09—19.6

С21— С31)

Помимо н-алканов во всех образцах был обна

ружен ряд изопреноидов регулярного строения: 2,6,10-триметилпентадекан (нор-пристан),

2,6,10-триметилтетрадекан, 2,6,10-триметилтри-декан, 2,6,10-триметилдодекан, 2,6,10-диметил-ундекан. Пристан, фитан — основные изопрено-идные УВ, входящие в состав проб. Соотношение пристан/фитан, традиционно используемое для оценки условий образования и источника ОВ, 0.86 для ЮСГВ, 1 для ПГВ, что указывает на преимущественно слабую восстановительную обстановку диагенеза. Органическое вещество ПГВ, ЮСГВ можно отнести к зрелому типу (ОЕР17-19 = 1, Рг/С17 0.29-0.37, РИ/С18 0.56-0.59) со слабо выраженной степенью биодеградации. Слабая степень

4

ИЗУЧЕНИЕ СОСТАВА УГЛЕВОДОРОДНЫХ КОМПОНЕНТОВ

Таблица 1. Геохимические показатели проб из ПГВ, ЮСГВ

81

Параметры Геохимический показатель

Грязевый вулкан ПГВ (4 образца) ЮСГВ (пассивный, 10 образцов) ЮСГВ (активный, 2 образца)

С ^орг 0 . 88 - 1 0 . 36 - 1.06 0 .87 - 1 .24

0.96 0.86 1 .05

Рг/РИ 0 . 97 - 1.03 1 0 . 78 - 0.9 1 0.86 0 .73 - 0.77 0 .75

Рг/С17 0 . 31 - 0.4 1 0.37 0 .23 - 0.3 6 0.29 0 . 35 - 0.3 9 0 .37

РЬ/С18 0 . 57 - 0.62 0.59 0 . 5- 0 . 7 0. 56 0 . 6 -0 . 66 0 . 63

ОЕР17-19 0 . 92 - 1.07 1 0.93 - 1.05 1 1 .04 - 1 .07 1 .05

С 1 0 С20 ) 7 . 7 -2 1 .1 1 2 .1 - 3 2. 7 1. 7- 2. 1

С21— С31) 14.9 1 9.6 1 . 9

Cíe + 6 Ciy + ClQ + 6ClQ + C21

Примечание. Индексы нечетности ОЕР17 = -- , ОЕР19 ^

4 C16 + 4C18

4C18 + 4C20

биодеградации подтверждается и отсутствием ярко выраженного "горба" нафтеновых УВ в области С14—С20. К минорным алифатическим УВ, идентифицированным в пробах из ПГВ, ЮСГВ, относятся изо-, анте-изомонометилалканы (С12—С18) и представители циклических УВ — октилциклогек-сан, ундецилциклогексан. Доля ароматических УВ невелика. Они представлены преимущественно ал-

килбензолами с длинными (С4—Сю) алкильными цепями, нафталином, этилнафталинами, ди-, три-метилнафталинами. Среди полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) доминирует природный ароматический углеводород фенантрен, а также его моно- и диметилпроизводные. Диагностированы также индивидуальные ароматические УВ, более характерные для нефтей: бифе-нил, дифенилметан, флуорен, флуорантрен.

Время удерживания, мин

Рис. 2. Типичная масс-хроматограмма по полному ионному току образца грязевулканической брекчии из ЮСГВ (пассивный). N — нафталин, Р — фенантрен, А — антрацен, Рг — пристан, РИ — фитан, 1 — 2,6,10-триметилундекан, 2 — 2,6,10-триметилдодекан, 3 — 2,6,10-триметилтридекан, 4 — 2,6,10-триметилтетрадекан, 5 — 2,6,10-триметилпентаде-кан.

82

ПОЛОНИК и др.

С12 С'3

Рг

РЬ

21 С22 С

25 С26 С28 С29 С30 С

30 С31

Время удерживания, мин

Рис. 3. Типичная масс-хроматограмма по полному ионному току образца грязевулканической брекчии из ПГВ. Усл. обозначения см. на рис. 2.

13

о о

н в и

о

н е

н

н и я а н

л ч

в

и

о

о £

о

С,6 С1

"■.'.'■ ■-■■■.-Л

Лл/

Рг

А

РЬ

20 С С23 С

С21 С22

С25 С26 С27 С28 С29

Время удерживания, мин

Рис. 4. Типичная масс-хроматограмма по полному ионному току образца грязевулканической брекчии из ЮСГВ (активный). Усл. обозначения см. на рис. 2.

Для образцов, отобранных непосредственно после извержения ЮСГВ, характерно бимодальное распределение н-алканов, концентрационные максимумы приходятся на области С14—С17, С22—С25 (рис. 4). Несмотря на увеличение доли н-алканов С22—С25, преобладающими алифатическими соединениями по-прежнему остаются

С10 С20 )

н-алканы ряда С10—С

--20

= 1.1

С21 С31)

Остальные геохимические показатели после извержения изменились незначительно. По нашему мнению, повышение доли высококипящих н-ал-канов (С21—С31) в пробах связано с активизацией грязевого вулкана, при которой усиливается поступление сопочных вод и вынос данных УВ.

В ходе работы было установлено, что органическое вещество ПГВ, ЮСГВ, представленное

преимущественно н-алканами, изопреноидами, ароматическими соединениями, обладает близкими геохимическими параметрами. Это объясняется принадлежностью обоих грязевых вулканов к одной флюидо-динамической системе — центрально-сахалинскому разлому. Мы предполагаем, что УВ, обнаруженные в грязевых вулканах Сахалина, образовались из ОВ морского генезиса в условиях слабо восстановительной обстановки. Органическое вещество — зрелое, нефтеподобное, со слабо выраженной степенью биодеградации. В пассивном состоянии в составе ОВ грязевых вулканов преобладают н-алканы ряда С10—С20. После активизации вулкана (извержения) содержание ОВ в грязевулканической брекчии повышается, увеличивается также и доля высококипящих н-алканов ряда С21—С30.

С

16

С

15

С

17

С

18

14

С

19

С

20

С

С

18

15

С

С

11

19

С

14

С

12

С

10

С

13

С

30

С

31

ИЗУЧЕНИЕ СОСТАВА УГЛЕВОДОРОДНЫХ КОМПОНЕНТОВ

83

Исследование выполнено при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, соглашение 8319 "Нетрадиционные ресурсы метана Дальнего Востока России: распределение, генезис, промышленное значение, экология" и гранта ДВО РАН (12-III-A-07-139).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ершов В.В., Шакиров Р.Б., Обжиров А.И. // ДАН. 2011. Т. 440. № 2. С. 256-261.

2. Шакиров Р.Б., Сырбу Н.С. // Геоэкология. 2012. № 4. С. 344-353.

3. Ogihara S., Matsumoto R., Chen Y. // J. Geochem.

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Математика»