Злобин, А. А.

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University

106ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДРРАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЦИНКА, МЕДИ И НИКЕЛЯ В ОСАДОЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ВЕРХНЕЙ ЮРЫ ЗАПАДНОЙ И СРЕДНЕЙ СИБИРИА.А. ЗлобинНаучный руководитель профессор В.И. МосквинНациональный исследовательский Новосибирский государственный университет, г. Новосибирск, РоссияВ задачу исследования входил поиск геохимических критериев для определения ареалов расселения водорослей в верхнеюрском осадочном бассейне с целью выявления вклада их различных таксономических групп в образование нефтематеринских отложений. Палеоэкологические реконструкции, выполненные автором ранее, позволили установить взаимосвязь минеральных форм цинка, брома и других элементов с первичными биогенными комплексами [4]. Предполагается, что кероген из отложений, обогащенных Br, Zn, Fe и S, генетически связан с обитавшими в морской акватории красными водорослями рода Polysiphonia из семейства Rhodomelaceae. Особенности их строения, вероятно, могут способствовать сохранению и консервации органического вещества, заключённого в клетках, под плотными слизистыми оболочками, которые сложены пектиновыми и гемицеллюлозными компонентами, нередко с известковой примесью.Поэтому для оценки возможного вклада биомассы красных водорослей в процесс нефтеобразования дальнейшие исследования были ориентированы на определение коррелятивных связей между содержанием в глинистых осадках Br, Zn и концентрацией органического углерода (Сорг.). Предполагалось, что изучение распределения этих элементов по площади бассейна создаст основу для оконтуривания ареалов расселения водорослей рода Polysiphonia. на определённый временной срез. Однако сбор фактического материала (геохимических данных) для решения поставленной задачи выявил ряд проблем.Во-первых, анализы на содержание брома в юрских осадках ранее не проводились. Этот элемент определялся только при исследованиях минерализации и химического состава подземных вод. В работе И.А. Лагуновой и Л.Н. Капченко проведена типизация гидро- и газогеохимических условий нефтегазоносных зон в молодых осадочных бассейнах [6]. Среди гидрогазогеохимических показателей бром, цинк, медь и никель в повышенных концентрациях отмечаются только в средней зоне нефтегазоносности (глубины от 2 до 5 км), с которой связаны нефтяные, нефтегазовые, газонефтяные месторождения. Соли брома в значительной степени подвержены процессам вымывания из осадка на стадиях седиментогенеза, раннего диагенеза и растворения в пластовых водах при катагенетических изменениях.Во-вторых, в многочисленных опубликованных работах приводятся содержания разного набора микроэлементов, в составе которых Zn встречается нечасто. Кроме того, не всегда в этих же пробах определена концентрация Сорг.В-третьих, при расчёте коэффициентов корреляции содержаний различных элементов в породе нельзя пользоваться источниками, в которых указаны только минимальные, максимальные, средние значения, или величины грубо округлены (например, 124 до 120 г/т и т.д.). Корректность расчётов соотношений микроэлементов возрастает, если сравниваются данные, полученные одним и тем же методом. Учитывая изложенные обстоятельства, автором и руководителем исследований было принято решение об изучении распределения Cu, Ni и других металлов, также концентрируемых современными красными водорослями.Накопление микроэлементов (Zn, Cu, Co) в живых организмах происходит благодаря образованию молекул-лигандов или смешанных комплексов, где металлы служат мостиками, соединяющими различные группы в белках и липидах, в аминокислотах и сахарах, липидах и металлоферментах и т.д. [8]. Ионы металлов связываются лигандами в комплексы, в основном, через серу, азот и кислород. В отличие от них микроэлементы ксенобиотики (Ni, Cd, Pb) непосредственно не участвуют в процессах метаболизма, но способны оказывать негативное влияние на биохимические реакции в клетке [1]. По данным Е.А. Бойченко медь входит в состав пластоцианина (клеточного белка), а никель накапливается в полярных липидах [2].Разные виды красных водорослей избирательно накапливают тяжёлые металлы. В целом, полезные из них медь и цинк концентрируются более интенсивно, чем канцерогены - Ni, Cd, Pb. Результаты экспериментов, опубликованные О.А. Беленикиной, показали, что порядок аккумуляции микроэлементов в одной среде обитания неодинаков даже у представителей одного рода. Один вид полисифонии накапливает Zn-Cu-Ni-Pb-Co-Cd (в порядке убывания), другой – Ni-Zn-Cu-Pb-Co-Cd [1].Для решения задачи автором были составлены четыре выборки по разным фациальным районам (ФР) Сибири, в которые вошли данные по содержанию Zn, Cu, Ni и Сорг., полученные методами атомно-абсорбционного и масс-спектрометрического (ИСП-МС) анализов, а также определения концентрации органического углерода на экспресс-анализаторе АН-7529.Первую выборку составили материалы по скважинам Пурпейско-Васюганского ФР (из центральной части Западной Сибири (ЗС)). В неё вошли результаты анализов образцов из верхнеюрских отложений, в которых, по мнению исследователей, в составе исходного органического вещества (ОВ) преобладала аквагенная составляющая [3]. Вторая выборка сделана по данным изучения отложений из разрезов скважин Тазо-Хетского ФР (Приенисейская часть ЗС), в которых в поздней юре накапливалось органическое вещество смешанного – аквагенно-террагенного типа [5]. Третья выборка составлена из материалов по скважинам Гыданского ФР (север Средней Сибири), где в составе исходного ОВ также предполагается наличие двух составляющих. Четвёртая – включает результаты анализов образцов из верхнеюрских отложений Ямало-Тюменского ФР (Приуральская 107СЕКЦИЯ 2. МИНЕРАЛОГИЯ, ГЕОХИМИЯ И ПЕТРОГРАФИЯчасть ЗС), в которых преобладает террагенный тип ОВ. Наиболее характерные распределения Zn, Cu, Ni и Сорг. по разрезам в каждой из четырёх выборок представлены на рис. 1, где концентрации металлов приведены в г/т, а содержание Сорг в процентах, увеличенных в 10 раз для наглядности графиков.Самые высокие содержания элементов, превышающие кларковые значения в несколько раз, установлены в разрезах первой выборки. Коэффициенты корреляции между ними варьируют от 0,79 до 0,90, что указывает на высокую степень взаимосвязи. По мнению Е.А. Предтеченской и др. верхнеюрские глинистые и карбонатно-глинистые отложения, материалы по которым составили первый массив данных, сформировались в пределах подводных поднятий в центральных частях морского бассейна [7]. Во второй выборке значимая коррелятивная величина наблюдается только между Cu и Ni, коэффициент с Сорг. составляет в среднем около 0,40. Алевритоглинистые осадки, микроэлементный состав которых был проанализирован во втором массиве, формировались в дельтовых, наиболее удалённых от берега обстановках. Поэтому, если предполагать, что Cu и Ni связаны с ОВ аквагенного типа, то нарушение коррелятивной связи между ними и Сорг. объясняется примесью гумусового (террагенного) вещества, поступающего с континента. Возможно, по величине корреляции, также можно судить о вкладе в состав исходного ОВ аквагенного и гумусового материала, в данном случае 40 и 60%, соответственно. В третьей выборке значимый коэффициент корреляции наблюдается только между Ni и Сорг. На диаграммах отмечаются участки с обратной зависимостью, где содержание Cu возрастает, а количество Сорг. снижается и наоборот. По этой причине коррелятивная величина несколько ниже значимой. Уменьшение количества Cu характерно для пород, содержащих гипс. Вероятно, в раннем диагенезе в результате биохемогенных преобразований часть Cu из захороненной водорослевой массы могла связываться с сульфат-ионом с образованием хорошо растворимого соединения и вымываться аналогично солям Br. В четвёртом массиве данных значимый коэффициент корреляции наблюдается между Cu и Сорг.Считается, что в верхнеюрских глинистых породах Приуральской части ЗС преобладает террагенное ОВ. Для сравнения автор выполнил аналогичный статистический анализ для континентальных осадков нижней и средней юры этого района, который показал полное отсутствие коррелятивных связей между рассматриваемыми элементами. Поэтому предполагается, что исходное ОВ в отложениях, проанализированных в четвёртой выборке, имеет аквагенный генезис. Оно слагалось из остатков гидробионтов, способных концентрировать Cu, тела этих организмов подобно асцидиям состояли из клетчатки, аналогично континентальной растительности [4].Таким образом, распределение повышенных концентраций Zn, Cu и Ni в верхнеюрских отложениях может использоваться как геохимический индикатор ареалов расселения красных водорослей.Рис. Распределение Zn, Cu, Ni и Сорг. в разрезах верхней юры Западной и Средней Сибири (концентрации металлов приведены в г/т, содержание Сорг. в процентах, увеличенных в 10 раз)Литература1. Беленикина О.А. Красные водоросли в системе биомониторинга сублиторали Чёрного моря: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. – М., 2005.2. Бойченко Е.А. Факторы взаимодействия соединений металлов в эволюции растений // Изв. АН СССР. – 1984. – № 3. – С. 403–409.3. Занин Ю.Н., Замирайлова А.Г., Эдер В.Г. Некоторые аспекты формирования баженовской свиты в центральных районах Западно-Сибирского осадочного бассейна // Литосфера. – 2005. – № 4. – С. 118–135.4. Злобин А.А., Москвин В.И., Злобина О.Н. Палеоэкологические реконструкции в верхнеюрском осадочном бассейне Западной и Средней Сибири по результатам лито-биохимических и спектральных методов исследования // Геология и минерально-сырьевые ресурсы Сибири. – 2016. – №4. – С. 29–40.5. Ким Н.С., Родченко А.П. Органическая геохимия и нефтегазогенерационный потенциал юрских и меловых отложений Енисей-Хатангского регионального прогиба // Геология и геофизика. – 2013. – Т.54(8). – С. 1236–1252.6. Лагунова И.А., Капченко Л.Н. Гидрогеохимические закономерности размещения зон нефтегазонакопления в пределах молодых платформ // Геология нефти и газа. – 1981. – № 2. – С. 42–47.7. Предтеченская Е.А., Кроль Л.А., Гурари Ф.Г., Сапьяник В.В. О генезисе карбонатов в составе баженовской свиты центральных и юго-восточных районов Западно-Сибирской плиты // Литосфера. – 2006. – № 4. – С. 131–148.8. Саенко Г.Н. Металлы и галогены в морских организмах. – М.: Наука, 1992. – 200 с.

Распределение цинка, меди и никеля в осадочных отложениях верхней юры Западной и Средней Сибири

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University