Biomarker hydrocarbons in autochthonous and migrated bitumens in Precambrian of the Ust’-Mayskaya-366 well (Siberian platform)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Within the framework of the problem of establishing the biogeochemical features of Precambrian petroleum-derived organic matter (OM) and naphthides generated by it, the distribution of biomarker hydrocarbons in samples from Ust-Mayskaya-366 well of the Aldano-Maya depression of the Siberian platform has been studied at a detailed modern level. In order to correlate OM and assess the effect of migration on biomarker parameters, allochthonous and mixed bitumens (AllB and MB), as well as extracted from the undivided rock open-pore bitumens (OPB) of the Neryuen, Ignikan, Kandyk, Ust-Kirbin (Riphean) and Sardana (Vendian) Formations were studied in comparison with autochthonous bitumen (AutB), of the Neryuen Formation’s oil-source-rock horizon in samples from the Ust-Mayskaya-366 well of the Aldan-Maya depression. Saturated cyclanes and aromatic fraction compounds for this well were analyzed for the first time. Neryuen mudstones are enriched with organic matter (TOC > 1%) accumulated in clays (in steranes βα/(αα + ββ)=0.5), which survived diagenesis in reducing environments without excess H2S (in homohopanes C35/C34=0.4) and thermally transformed within MC2-MC31 (Tmax – 452–465 °C). The maximum in tricyclanes C19–31 in almost all studied samples is C23, as well as in the Neryuen AutB. Even homologues of a number of 3,7-dimethylalkanes present in the Neryuen AutB and Ust-Kirbin MB, as well as those observed in trace amounts in the Neryuen and Ignikan MBs and in the OPBs of the Sardana formation, apparently disperse at migration. 12- and 13-monomethylalkanes are recorded in all bitumens, and they are especially abundant in the Kandyk OPBs – probably these compounds can accumulate during migration. Migrated bitumens differ from AutB by an increase in the proportion of steranes C29 (to C29/nC27 > 2) and the ratio nC27/nC17 (to > 1). A relationship with the bitumen coefficient was found for: Pr/Ph, nC27/nC17, ΣnCi/ΣizoCi in acyclic hydrocarbons, C29/C27 in steranes, C35/C34 in homohopanes, hopane/tricyclane ratios – these parameters are likely subject to migration effects. Probably, the Riphean bitumens have their source mainly in the carbonaceous Neryuen horizon, variations in characteristics are associated with catagenesis and migration processes of accumulation or dispersion of low molecular weight mobile compounds. The OPBs of the Sardana Formation differ from the Riphean ones. The upper 2 bitumens are immature parautochthonous, the rest are probably a mixture of Riphean and Vendian bitumens, which were influenced by the effects of solutions from the located southeast stratiform polymetallic deposits Sardana (about 35 km) and Perevalnoye (about 20 km) with mineralization in the Vendian.

Full Text

Restricted Access

About the authors

I. D. Timoshina

Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS

Author for correspondence.
Email: TimosinaID@ipgg.sbras.ru
Russian Federation, Ak. Koptyuga Ave. 3, Novosibirsk, 630090

References

  1. Борисова Л. С., Фурсенко Е. А., Костырева Е. А., Тимошина И. Д. (2019) Комплекс химических и физических методов получения и исследования компонентов органического вещества пород и нафтидов: учебно-методическое пособие. Новосибирск: ИПЦ НГУ, 84 с.
  2. Бушнев Д. А. (1999) Основы геохимической интерпретации данных по составу и распределению индивидуальных органических соединений в нефтях и осадочных породах. Сыктывкар: Институт геологии Коми НЦ УРО РАН, 48 с.
  3. Виноградова Т. Л., Чахмахчев В. А., Агафонова З. Г., Якубсон З. В. (2001) Углеводородные и гетероатомные соединения – показатели термической зрелости органического вещества пород и нафтидов. Геология нефти и газа. (6), 49–55.
  4. Галямов А. Л., Волков А. В., Мурашов К. Ю., Сидорова Н. В., Кузнецова Т. П. (2020) Перспективы выявления месторождений миссисипского типа на Северо-Востоке России. Литосфера. 20 (2), 254–270. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2020-20-2-254-270.
  5. Каширцев В. А., Советов Ю. К., Костырева Е. А., Меленевский В. Н., Кучкина А. Ю. (2009) Новый гомологический ряд молекул-биометок из вендских отложений Бирюсинского Присаянья. Геология и геофизика. 50 (6), 698–702.
  6. Каширцев В. А., Долженко К. В., Фомин А. Н., Конторович А. Э., Шевченко Н. П. (2017) Углеводородный состав битумоидов террагенного органического вещества больших глубин (зоны апокатагенеза). Геология и геофизика. 58 (6), 869–879. doi: 10.15372/GiG20170604
  7. Каширцев В. А., Дзюба О. С., Никитенко Б. Л., Костырева Е. А., Иванова И. К., Шевченко Н. П. (2021) Геохимия высокомолекулярных диметилалканов. Геология и геофизика. 62 (8), 1056–1068. doi: 10.15372/GiG2021108
  8. Ким Н. С., Родченко А. П. (2016) Гопановые углеводороды в битумоидах мезозойских отложений западной части Енисей-Хатангского регионального прогиба. Геология и геофизика. 57 (4), 758–770. https://doi.org/10.15372/GiG20160408
  9. Конторович А. Э., Бахтуров С. Ф., Башарин А. К., Беляев С. Ю., Бурштейн Л. М., Конторович А. А., Кринин В. А., Ларичев А. И., Ли Году, Меленевский В. Н., Тимошина И. Д., Фрадкин Г. С., Хоменко А. В. (1999) Разновозрастные очаги нафтидообразования и нафтидонакопления на Северо-Азиатском кратоне. Геология и геофизика. 40 (11), 1676–1693.
  10. Конторович А. Э., Верховская Н. А., Тимошина И. Д., Фомичев А. С. (1986) Изотопный состав углерода рассеянного органического вещества и битумоидов и некоторые спорные вопросы теории образования нефти. Геология и геофизика. (5), 3–12.
  11. Конторович А. Э., Тимошина И. Д. (2009). Насыщенные углеводороды-биомаркеры в нефтях и битумонасыщенных породах докембрия Катангской нефтегазоносной области. Геология нефти и газа. (1), 90–98.
  12. Конторович А. Э., Меленевский В. Н., Иванова Е. Н., Фомин А. Н. (2004) Фенантрены, ароматические стераны и дибензтиофены в юрских отложениях Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна и их значение для органической геохимии. Геология и геофизика. 5 (7), 873–883.
  13. Конторович А. Э., Парфенова Т. М., Иванова Е. Н. (2005) Ароматические углеводороды-биомаркеры и дибензотиофены в битумоидах куонамской свиты (северо-восток Сибирской платформы). ДАН. 402 (6), 804–806.
  14. Парфенова Т. М., Суслова Е. А. (2019) Новые сведения о геохимии рассеянного органического вещества пород неопротерозоя на юго-востоке Сибирской платформы. Новые идеи в геологии нефти и газа: Материалы международной научно-практической конференции. М.: Перо, 363–367.
  15. Петров А. А. (1984) Углеводороды нефти. М.: Наука, 264 с.
  16. Петров Ал.А. (1994) Геохимическая типизация нефтей. Геохимия. (6), 876–891.
  17. Решения Всесоюзного стратиграфического совещания по докембрию, палеозою и четвертичной системе Средней Сибири. (1983) Ч. 1 (Верхний докембрий, нижний палеозой). (Ред. В. Е. Савицкий, В. И. Краснов, В. В. Хоментовский). Новосибирск, 215 с.
  18. Соболев П. Н., Шиганова О. В., Дыхан С. В., Ахмедова А. Р. (2017) Новые данные о перспективах нефтегазоносности Алдано-Майской впадины. Геология и геофизика. 58 (3–4), 643–656. https://doi.org/10.15372/GiG20170325
  19. Тимошина И. Д., Болдушевская Л. Н. (2020) Геохимия органического вещества неопротерозоя на юго-востоке Сибирской платформы. Георесурсы. 22 (4), 41–54. https://doi.org/10.18599/grs.2020.4.41-54
  20. Тиссо Б., Вельте Д. (1981) Образование и распространение нефти. М.: Мир, 502 c.
  21. Фомин А. М., Константинова Л. Н., Губин И. А., Моисеев С. А. (2022) Результаты корреляции протерозойско-фанерозойских разрезов глубоких скважин и нефтегазоносные комплексы Алдано-Майской потенциально нефтегазоносной области. Нефтегазовая геология. Теория и практика. 17 (3), 1–20. http://www.ngtp.ru/rub/2022/29_2022.html
  22. Хоментовский В. В. (2005) Актуальные вопросы стратиграфии неопротерозоя в сибирском гипостратотипе рифея. Геология и геофизика. 46 (5), 529–545.
  23. Чахмахчев А. В., Виноградова T. Л., Агафонова З. Г., Гордадзе Т. И., Чахмахчев В. А. (1995) Бензотиофены – высокомолекулярные показатели катагенеза углеводородных систем. Геология нефти и газа. (7), 32–37.
  24. Brocks J. J., Buick R., Summons R. E., Logan G. A. (2003) A reconstruction of Archean biological diversity based on molecular fossils from the 2.78 to 2.45 billion-year-old Mount Bruce Supergroup, Hamersley Basin, Western Australia. Geochimica & Cosmochimica Acta. 67 (22), 4321–4335. https://doi.org/10.1016/S0016-7037(03)00209-6
  25. Fang R., Littke R., Zieger L., Baniasad A., Li M., Schwarzbauer J. (2019) Changes of composition and content of tricyclic terpane, hopane, sterane, and aromatic biomarkers throughout the oil window: A detailed study on maturity parameters of Lower Toarcian Posidonia Shale of the Hils Syncline, NW Germany. Org. Geochem. 138 (103928). https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2019.103928
  26. Huang W.-Y., Meinschein W. G. (1979) Sterols as ecological indicators. Geochim. Cosmochim. Acta. 43 (5), 739–745. https://doi.org/10.1016/0016-7037(79)90257-6
  27. Peters K. E., Moldowan J. M. (1993) The biomarker Guide: Interpreting molecular fossils in petroleum and ancient sediments. New Jersey: Prentis Hall, Englewood Cliffs, 363 p.
  28. Peters K. E., Walters C. C., Moldowan J. M. (2007) The biomarker guide. Cambridge University Press, 1155 p.
  29. Radke M., Welte D. H., Willsch H. (1991) Distribution of alkylated aromatic hydrocarbons and dibenzothiophenes in rocks of the Upper Rhine Graben. Chemical Geology. 93 (3–4), 325–341. https://doi.org/10.1016/0009-2541(91)90122-8
  30. Sсhou L., Myhr M. B. (1988) Sulfur aromatic compounds as maturity parameters. Org. Geochem. 13, 61–66. https://doi.org/10.1016/0146-6380(88)90025-3

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Pyrolytic characteristics of organic matter of the Neryuen suite of the Ust-Mayskaya-366 well: 1 – direction of changes in HI and Tmax values ​​during catagenesis, 2 – lines limiting the maximum values ​​of the hydrogen index for three types of organic matter (I – aquatic lacustrine, II – aquatic marine, III – terrestrial), 3 – Rovt isolines limiting the main zone of oil formation; numbers in italics correspond to sample numbers in Table 1.

Download (120KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Total ion current chromatogram (TIC) and mass fragmentograms of terpanes at m/z 71 and m/z 127 in autochthonous bitumen from sample No. 19 of the Neryuen Formation (17–31 – peaks of n-alkanes, Pr and Ph – pristane and phytane, 3.7(24)–3.7(32) – peaks of 3-,7-dimethylalkanes).

Download (205KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Trigonogram of steranes (environments are shown according to (Huang, Meinschein, 1979; Fang et al., 2019)) in Precambrian bitumen from the Ust-Mayskaya-366 well (1 – Neryuen Formation, 2 – Ignikan Formation, 3 – Kandyk Formation, 4 – Ust-Kirbin Formation, 5 – Sardan Formation) sample numbers in italics correspond to the tables.

Download (126KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Mass fragmentogram of terpanes at m/z 191 in the Neryuen autochthonous bitumen (No. 19) and Sardanian open-pore bitumen (Nos. 1, 5): 1, 2, 3 – tricyclanes C19, C20, C23, 4 and 5 – trisnorneohopane (Ts) and trisnorhopane (Tm) C27, 6 – adianthane C29, 7–17α-diahopane, 8 – hopane C30, 9, 10, 11, 12, 13 – pairs of homohopanes C31, C32, C33, C34, C35, 14 – homohopene (?).

Download (163KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Dependence of the characteristics of hydrocarbon biomarkers (parameters are deciphered in Tables 2 and 3) on the bitumen coefficient β in allochthonous (1) and mixed (2) bitumen in comparison with the autochthonous Neryuen No. 19 well Ust-Mayskaya-366 (other symbols in Fig. 3).

Download (447KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Interrelation of characteristics of saturated hydrocarbon biomarkers (Table 2) in bitumen from the Ust-Mayskaya-366 well (symbols in Fig. 3).

Download (290KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. The relationship between the concentrations of aromatic compounds (Table 3) and the parameters of saturated acyclic hydrocarbons (Table 2) in the Riphean and Vendian bitumen of the Ust-Mayskaya-366 well (symbols in Fig. 3).

Download (351KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. The relationship of some parameters of the aromatic fraction (Table 3) with the parameters of saturated cyclic hydrocarbons (Table 2) in the Riphean and Vendian bitumen of the Ust-Mayskaya-366 well (symbols in Fig. 3).

Download (293KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Correlation of catagenetic parameters of the aromatic fraction (Table 3) with parameters of saturated hydrocarbons (Table 2) in Riphean and Vendian bitumen of the Ust-Mayskaya-366 well (legends in Fig. 3).

Download (348KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».