georesГеоресурсыGeoresources1608-50431608-5078Georesursy LLC10.18599/grs.2022.2.19geores-146Research ArticleСтатьиРазличия в молекулярном и изотопном составе газов зон фокусированной разгрузки, расположенных в северо западной и юго восточной частях озера БайкалVariations in molecular and isotopes composition of seepage gases in the north western and south eastern parts of lake BaikalВидищеваО. Н.VidishchevaO. N.

Олеся Николаевна Видищева – ведущий инженер кафедры геологии и геохимии горючих ископаемых

119234, Москва, ул. Ленинские горы, д. 1

Olesya N. Vidishcheva – Engineer, Petroleum Geology Department

1, Leninskie gory, Moscow, 119234

vid6877@yandex.ruАхмановГ. Г.AkhmanovG. G.

Григорий Георгиевич Ахманов – кандидат геол.-мин. наук, доцент кафедры геологии и геохимии горючих ископаемых;

ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории «Региональные климатические системы»

299053, Севастополь, ул. Университетская, д. 33

Grigorii G. Akhmanov – PhD (Geology and Mineralogy); Associate Professor, Petroleum Geology Department

Senior Researcher, Laboratory of Regional Climate Systems

1, Leninskie gory, Moscow, 119234

33, Universitetskaya st., Sevastopol, 299053

КислицынаЕ. В.KislitsynaE. V.

Екатерина Валерьевна Кислицына – специалист по моделированию углеводородных систем

117312, Москва, ул. Вавилова, д. 47а

Ekaterina V. Kislitsyna – Expert, Hydrocarbon systems modeling

47a, Vavilova st., Moscow, 117312

МацциниА.MazziniA.

Адриано Маццини – кандидат геол.-мин. наук, ведущий научный сотрудник Центра эволюции Земли и динамики

0316, Осло, Сем Саеландсвей 2А, Блиндерн

Adriano Mazzini – PhD (Geology and Petroleum Geology), Leading Researcher, Centre for Earth Evolution and Dynamics (CEED)

Sem Sælands vei 2A, Blindern, Oslo, 0316, Norway

МальцеваА. Ю.Mal’tsevaA. Yu.

Анна Юрьевна Мальцева – кандидат геол.-мин. наук, научный сотрудник центра добычи углеводородов

143026, Москва, ул. Нобеля, д. 3

Anna Yu. Mal’tseva – PhD (Geology and Mineralogy), Senior Researcher, Center for Hydrocarbon Recovery

3, Nobelya st., Moscow, 143026

ПолудеткинаЕ. Н.PoludetkinaE. N.

Елена Николаевна Полудеткина – кандидат геол.-мин. наук, старший научный сотрудник кафедры геологии и геохимии горючих ископаемых

119234, Москва, ул. Ленинские горы, д. 1

Elena N. Poludetkina – PhD (Geology and Mineralogy), Senior Researcher, Petroleum Geology Department

1, Leninskie gory, Moscow, 119234

БакайЕ. А.BakayE. A.

Елена Андреевна Бакай – кандидат геол.-мин. наук, старший научный сотрудник кафедры геологии и геохимии горючих ископаемых

119234, Москва, ул. Ленинские горы, д. 1

Elena A. Bakay – PhD (Geology and Mineralogy), Senior Researcher, Petroleum Geology Department

1, Leninskie gory, Moscow, 119234

МанькоИ. Э.Man`koI. E.

Ирина Энверовна Манько – специалист кафедры геологии и геохимии горючих ископаемых

119234, Москва, ул. Ленинские горы, д. 1

Irina E. Man`ko – Expert, Petroleum Geology Department

1, Leninskie gory, Moscow, 119234

КоростД. В.KorostD. V.

Дмитрий Вячеславович Корост – кандидат геол.- мин. наук, научный сотрудник учебно-научного Центра ЮНЕСКО-МГУ по морской геологии и геофизике

119234, Москва, ул. Ленинские горы, д. 1

Dmitriy V. Korost – PhD (Geology and Mineralogy), Senior Researcher, Petroleum Geology Department

1, Leninskie gory, Moscow, 119234

ХлыстовО. М.KhlystovO. M.

Олег Михайлович Хлыстов – заведующий лабораторией геологии оз. Байкал

664033, Иркутск, ул. улан-Баторская, д. 3

Oleg M. Khlystov – Head of the Laboratory, Geology of the Lake Baikal

Ulan-Batorskaya st., 3, Irkutsk, 664074

Московский государственный университет имени М.В. ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian FederationМосковский государственный университет имени М.В. Ломоносова; Севастопольский государственный университетРоссияLomonosov Moscow State University; Sevastopol State UniversityRussian FederationООО «Бейсип-ГеоТехнологии»РоссияBeicip-FranlabRussian FederationУниверситет ОслоНорвегияUniversity of OsloNorwayСколковский институт науки и технологийРоссияSkolkovo Institute of Science and Technology (Skoltech)Russian FederationМосковский государственный университет им. М.В. ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian FederationЛимнологический институт СО РАНРоссияLimnological Institute of the Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation202214042024242209216Copyright © Видищева О.Н., Ахманов Г.Г., Кислицына Е.В., Маццини А., Мальцева А.Ю., Полудеткина Е.Н., Бакай Е.А., Манько И.Э., Корост Д.В., Хлыстов О.М., 20242024Видищева О.Н., Ахманов Г.Г., Кислицына Е.В., Маццини А., Мальцева А.Ю., Полудеткина Е.Н., Бакай Е.А., Манько И.Э., Корост Д.В., Хлыстов О.М.Vidishcheva O.N., Akhmanov G.G., Kislitsyna E.V., Mazzini A., Mal’tseva A.Y., Poludetkina E.N., Bakay E.A., Man`ko I.E., Korost D.V., Khlystov O.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.geors.ru/jour/article/view/146

В работе рассмотрены результаты газогеохимических исследований донных осадков озера Байкал, и проанализированы перспективы нефтегазоносности Байкальской рифтовой впадины. В основу работы положен материал, собранный в 2014–2019 гг. во время научно-исследовательских экспедиций по Международному проекту Class@Baikal. Молекулярные и изотопные исследования флюидов из донных отложений озера выявили различия в составе газов донных осадков северо-западной и юго-восточной частей озера. Газы донных отложений северо-западной части озера обогащены метаном и характеризуются пониженным содержанием соединений С2+. углерод метана обогащен легким изотопом (δ13C CH4 изменяется от -72,7 до -50,1 ‰ VPDB), а изотопный состав углерода этана варьирует в широких пределах (δ13C C2 H6 от -65 ‰ до -22 ‰VPDB). Газы донных отложений юго-восточной части озера характеризуются повышенным содержанием соединений С2+ и обогащены тяжелым изотопом углерода метана (δ13C CH4 варьирует от -57,2 до -41,0 ‰VPDB). Изотопный состав углерода этана изменяется от -32 до -25 ‰ VPDB. Такие отличия в составе газов, скорее всего, отражают асимметричное строение Байкальской рифтовой впадины и обусловлены особенностями миграции газа в пределах её разных частей. Предполагается более существенный вклад диффузионного механизма в массоперенос в северо-западной части озера, что приводит к обогащению легким изотопом углерода газов и повышению концентрации метана в смеси углеводородных компонентов (молекулярное и изотопное фракционирование) на путях миграции через осадочную толщу от источника генерации к поверхности дна озера. Такое геохимическое фракционирование необходимо учитывать при анализе и интерпретации данных геохимических съемок, направленных на оценку потенциала и характеристик нефтегазоматеринских пород осадочных бассейнов.

The paper presents results of gas-geochemical studies of bottom sediments and petroleum potential assessment of Baikal Rift Basin. During the expeditions of the Class@Baikal project in 2014–2019, gases from the Lake Baikal bottom sediments were analyzed. The results showed a clear difference in chemical and isotopic composition of the seeping gases collected in the northwestern and southeastern parts of the lake. The seepage released from northwest part were relatively enriched by methane and had a low concentration of C2+ compounds. The seepage gases had relatively lighter carbon isotopes composition of CH4 (from -72,7 to -50,1 ‰ VPDB) and the high variability of δ13C in C2 H6 (from -65 to -22 ‰ VPDB). The gases released from southeastern part of the lake had an increase in C2+ compounds and had relatively lighter carbon isotopes composition of methane (from –57,2 to –41,0 ‰ VPDB). The carbon isotopes composition of ethane varies from -32 to -25 ‰ VPDB. Asymmetric structure of the Baikal rift basin and various processes of gas migration within it might cause the variations. Diffusive process led to the lighter carbon isotopes composition of the seepage gases from the northwestern part of lake and the gas molecular composition enrichment by methane. Such molecular and isotopic fractionations caused by geochemical processes helps to understand the migration of gas from source rocks to the earth’s surface. Similar geochemical indicators of fractionation should be taken into consideration when assessing oil and gas source rocks and basin potential from gas geochemical studies data.

озеро Байкалконтинентальный рифтогенезгазовая геохимиянефтяные системыметановые сипыгазовые гидратыLake Baikalcontinental riftinggas geochemistrymethane seepsОрганизация и проведение экспедиционных работ проекта Class@Baikal финансируются за счет средств геологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, международного проекта Норвежского Исследовательского совета HOTMUD (проект № 288299), ЛИН СО РАН (проект №121032300223-1) и спонсорской поддержки ооо «ЦМИ МГУ». Анализ собранного материала частично выполнен в рамках стратегического проекта №3 Программы Приоритет-2030 СЕВГУ.The Class@Baikal program and its expeditions were supported by the Geological Faculty of Lomonosov Moscow State University, the Research Council of Norway (NFR) through the HOTMUD project (no. 288299), LIN SB RAS (project no. 121032300223-1) and by Marine Research Center of Lomonosov Moscow State University. Collected data analysis was, in part, carried out within the program ‘Prioritet-2030’ of Sevastopol State University (strategic project no. 3).ReferencesАхманов Г.Г., Хлыстов О.М., Соловьева М.А и др. (2018). Открытие новой гидратоносной структуры на дне оз. Байкал. Вестник Московского университета. Серия 4. Геология, 5, c. 111–116. https://doi.org/10.33623/0579-9406-2018-5-111-116Akhmanov G.G., Khlystov O.M., Solovyeva M.A. et al. (2018). Newly discovered hydrate-bearing structure in Lake Baikal. Moscow University Geology Bulletin, 73(6), pp. 582–587. https://doi.org/10.3103/S0145875218060029Большаков А.М., Егоров, А. В. (1987). Об использовании методики фазово-равновесной дегазации при газометрических исследованиях. Океанология, 27(5), c. 861–862.Bolshakov A.M., Egorov A.V. (1987). On the use of the technique of phase-equilibrium degassing in gasometric studies. Okeanologiya, 27(5), pp. 861–862. (In Russ.)Вассоевич Н.Б. (1967). Теория осадочно-миграционного происхождения нефти (исторический обзор и современное состояние). Изв. АН СССР. Сер. Геол, 11, c. 135–156.Etiope G., Feyzullayev A., Milkov A.V., et al. (2009). Evidence of subsurface anaerobic biodegradation of hydrocarbons and potential secondary methanogenesis in terrestrial mud volcanoes. Marine and Petroleum Geology, 26(9), pp. 1692–1703. https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2008.03.001Видищева О.Н., Ахманов Г.Г., Соловьева М.А. и др. (2021). особенности разгрузки углеводородных газов вдоль разлома Гидратный (озеро Байкал). Вестник Московского университета. Серия 4: Геология, 3, c. 3–16. https://doi.org/10.33623/0579-9406-2021-3-3-16Faber E., Gerling P., Dumke I. (1988). Gaseous hydrocarbons of unknown origin found while drilling. Organic Geochemistry, 13(4-6), pp. 875–879. https://doi.org/10.1016/0146-6380(88)90240-9Габриэлянц Г.А. (2003). Геология нефтяных и газовых месторождений. М: Недра, 65 c.Gabrielyants G.A. (2003). Geology of oil and gas fields. Moscow: Nedra, 65. (In Russ.)Галазий Г.И. (1993). Байкал: Атлас. М: Изд-во Федеральной службы геодезии и картографии россии.Galaziy G.I. (1993). Baykal: Atlas. Moscow: Federal Service for Geodesy and Cartography of Russia. (In Russ.)Галимов Э.М. (1989). Источники и механизмы образования углеводородных газов в осадочных породах. Геохимия, 2, c. 163–180.Galimov E. M. (1988). Sources and mechanisms of formation of gaseous hydrocarbons in sedimentary rocks. Chemical Geology, 71(1–3), pp. 77–95. https://doi.org/10.1016/0009-2541(88)90107-6Гольмшток А.Я., Дучков А.Д., Хатчинсон Д.р. и др. (1997). Оценки теплового потока на озере Байкал по сейсмическим данным о нижней границе слоя газовых гидратов. Геология и геофизика, 38(10), c. 1677–1691.Golmshtok A.Y., Duchkov A.D., Hutchinson D.R. et al. (1997). Estimation of heat flow on Baikal from seismic data on the lower boundary of the gas hydrate layer. Geologiya i geofizika, 38(10), pp. 1677–1691. (In Russ.)Исаев В.П. (2013). Иркутская нефть. Известия Иркутского государственного университета. Серия: Науки о Земле, 1, c. 80–90.Hachikubo A., Minami H., Yamashita S. et al. (2020). Characteristics of hydrate-bound gas retrieved at the Kedr mud volcano (southern Lake Baikal). Scientific reports, 10(1), pp. 1–12. https://doi.org/10.1038/s41598-020-71410-2Исидоров В.А. (1985). Органическая химия атмосферы. Химия. Ленингр. отд-ние. 264 с.Hutchinson D.R., Golmshtok A.J., Zonenshain L.P. et al. (1992). Depositional and tectonic framework of the rift basins of Lake Baikal from multichannel seismic data. Geology, 20(7), pp. 589–592. https://doi.org/10.1130/0091-7613Калмычков Г.В., Егоров А.В., Кузьмин М.И., Хлыстов О.М. (2006). Генетические типы метана озера Байкал. Доклады академии наук, 411(5), c. 672–675. https://doi.org/10.1134/S1028334X06090285Isaev V.P. (2013). Oil of Irkutsk. Izvestiya Irkutskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya Nauki o Zemle = The Bulletin of Irkutsk State University. Series Earth Sciences, 1, pp. 80–90. (In Russ.)Калмычков Г.В., Покровский Б.Г., Хачикубо А., Хлыстов О.М. (2017). Геохимические характеристики метана из осадков подводной возвышенности Посольская Банка (озеро Байкал). Литология и полезные ископаемые, 2, c. 121–129. https://doi.org/10.7868/S0024497X17020057Isidorov V.A. (1985). Organic chemistry of the atmosphere. Leningrad. (In Russ.)Калмычков Г. В., Егоров А. В., Хачикубо А., Хлыстов О. М. (2019). Углеводородные газы подводного нефтегазового проявления Горевой утес (оз. Байкал, россия). Геология и геофизика, 60(10), c. 1488–1495. DOI: 10.15372/GiG2019110Kalmychkov G.V., Egorov A.V., Kuz’min M.I., Khlystov о.М. (2006). Genetic types of methane from Lake Baikal. Dokl. Earth Sc., 411, pp. 1462–1465. https://doi.org/10.1134/S1028334X06090285Конторович А.Э., Каширцев В.А., Москвин В.И. и др. (2007). Нефтегазоноcноcть отложений озеpа Байкал. Геология и геофизика, 48(12), c. 1346–1357.Kalmychkov G.V., Pokrovsky B.G., Hachikubo A., Khlystov O.M. (2017) Geochemical characteristics of methane from sediments of the underwater high Posolskaya Bank (Lake Baikal). Lithol Miner Resour., 52, pp. 102–110. https://doi.org/10.1134/S0024490217020055Логачев Н.А. (2003). История и геодинамика Байкальского рифта. Геология и геофизика, 44(5), c. 391–406.Kalmychkov G.V., Egorov A.V., Hachikubo A., Khlystov о.М. (2019). Hydrocarbon Gases of the Gorevoi Utes Underwater Oil-Gas Seep (Lake Baikal, Russia). Russian Geology and Geophysics, 60(10), pp. 1188–1194. https://doi.org/10.15372/RGG2019110Мац В.Д. (2015). Байкальский рифт: плиоцен (миоцен)- четвертичный эпизод или продукт длительного развития с позднего мела под воздействием различных тектонических факторов. Обзор представлений. Геодинамика и тектонофизика, 6(4), c. 467–489. http://dx.doi.org/10.5800/GT-2015-6-4-0190Khain V.E. (2005). Baikal Rift System. Great Russian Encyclopedia. Ed. Yu.S. Osipov. Moscow, 662 p. (In Russ.)Старобинец И.С., Петухов А.В., Зубайраев С.Л. (1993). Основы теории геохимических полей углеводородных скоплений. М: Недра.Khlystov O.M., Zemskaya T.I., Sitnikova T.Y. et al. (2009). Bottom bituminous constructions and biota inhabiting them according to investigation of Lake Baikal with the Mir submersible. Doklady Earth Sciences, 429(1), p. 1333. https://doi.org/10.1134/S1028334X09080200Хаин В.Е. (2005). Байкальская рифтовая система. Большая российская энциклопедия. Гл. ред. Ю. с. осипов. Москва, 662 c.Khlystov O., Khabuev A.V., Minami H., et al. (2018). Gas hydrates in Lake Baikal. Limnology and Freshwater Biology, 1, pp. 66–70. https://doi.org/10.31951/2658-3518-2018-A-1-66Хлыстов О.М., Земская Т.И., Ситникова Т.Я. и др. (2009). Донные битумные постройки и населяющая их биота по данным обследования озера Байкал с глубоководных обитаемых аппаратов “МИр”. Доклады Академии наук, 428(5), c. 682–685. https://doi.org/10.1134/S1028334X09080200Khlystov O.M., Poort J., Mazzini A. et al. (2019). Shallow-rooted mud volcanism in Lake Baikal. Marine and Petroleum Geology, 102, pp. 580–589. https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2019.01.005Etiope G., Feyzullayev A., Milkov A. V., et al. (2009). Evidence of subsurface anaerobic biodegradation of hydrocarbons and potential secondary methanogenesis in terrestrial mud volcanoes. Marine and Petroleum Geology, 26(9), pp. 1692–1703. https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2008.03.001Kontorovich A.E., Kashirtsev V.A., Moskvin V.I. et al. (2007). Petroleum potential of Baikal deposits. Russian geology and geophysics, 48(12), pp. 1046–1053. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2007.11.004Faber E., Gerling P., Dumke I. (1988). Gaseous hydrocarbons of unknown origin found while drilling. Organic Geochemistry, 13(4-6), pp. 875–879. https://doi.org/10.1016/0146-6380(88)90240-9Logachev N.A. (2003). History and geodynamics of the Baikal rift. Geologiya i Geofizika, 44(5), pp. 391–406 (373–387). (In Russ.)Hachikubo A., Minami H., Yamashita S. et al. (2020). Characteristics of hydrate-bound gas retrieved at the Kedr mud volcano (southern Lake Baikal). Scientific reports, 10(1), pp. 1–12. https://doi.org/10.1038/s41598-020-71410-2Mats V.D. (2015). The Baikal rift: Pliocene (Miocene) – Quaternary episode or product of extended development since the Late Cretaceous under various tectonic factors. A review. Geodynamics & Tectonophysics, 6(4), pp. 467–490. https://doi.org/10.5800/GT-2015-6-4-0190Hutchinson D.R., Golmshtok A.J., Zonenshain L.P. et al. (1992). Depositional and tectonic framework of the rift basins of Lake Baikal from multichannel seismic data. Geology, 20(7), pp. 589–592. https://doi.org/10.1130/0091-7613Mats V.D., Khlystov O.M., De Batist M. et al. (2000). Evolution of the Academician Ridge Accommodation Zone in the central part of the Baikal Rift, from high-resolution reflection seismic profiling and geological field investigations. International Journal of Earth Sciences, 89(2), pp. 229–250. https://doi.org/10.1007/s005310000094Khlystov O., Khabuev A.V., Minami H., et al. (2018). Gas hydrates in Lake Baikal. Limnology and Freshwater Biology, 1, pp. 66–70. https://doi.org/10.31951/2658-3518-2018-A-1-66Milkov A.V., Etiope G. (2005). Global methane emission through mud volcanoes and its past and present impact on the Earth’s climate–a comment. International Journal of Earth Sciences, 94(3), pp. 490–492. https://doi.org/10.1007/s00531-005-0480-5Khlystov O.M., Poort J., Mazzini A. et al. (2019). Shallow-rooted mud volcanism in Lake Baikal. Marine and Petroleum Geology, 102, pp. 580–589. https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2019.01.005Milkov A.V., Etiope G. (2018). Revised genetic diagrams for natural gases based on a global dataset of> 20,000 samples. Organic Geochemistry, 125, pp. 109–120. https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2018.09.002Mats V.D., Khlystov O.M., De Batist M. et al. (2000). Evolution of the Academician Ridge Accommodation Zone in the central part of the Baikal Rift, from high-resolution reflection seismic profiling and geological field investigations. International Journal of Earth Sciences, 89(2), pp. 229–250. https://doi.org/10.1007/s005310000094Starobinets I.S., Petukhov A.V., Zubayraev S.L. (1993). Fundamentals of the theory of geochemical fields of hydrocarbon accumulations. Moscow: Nedra. (In Russ.)Milkov A.V., Etiope G. (2005). Global methane emission through mud volcanoes and its past and present impact on the Earth’s climate–a comment. International Journal of Earth Sciences, 94(3), pp. 490–492. https://doi.org/10.1007/s00531-005-0480-5Vassoevich N.B. (1967). Theory of sedimentary-migration origin of oil (historical review and current state). Izv. AN SSSR. Ser. Geol, 11, pp. 135–156. (In Russ.)Milkov A.V., Etiope G. (2018). Revised genetic diagrams for natural gases based on a global dataset of> 20,000 samples. Organic Geochemistry, 125, pp. 109–120. https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2018.09.002Vidishcheva O.N., Akhmanov G.G., Solovyeva M.A. et al. (2021). Hydrocarbon Gas Seepage along the Gydratny Fault (Lake Baikal). Moscow University Geology Bulletin, 76(4), pp. 353–365. https://doi.org/10.3103/S0145875221040116Whiticar M.J. (1994). Correlation of Natural Gases with Their Sources. https://doi.org/10.1306/M60585C16Whiticar M.J. (1994). Correlation of Natural Gases with Their Sources. https://doi.org/10.1306/M60585C16

The authors declare that there are no conflicts of interest present.