georesГеоресурсыGeoresources1608-50431608-5078Georesursy LLC10.18599/grs.2025.3.19geores-371Research ArticleГЕОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ И ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯGEOLOGICAL, GEOCHEMICAL AND GEOPHYSICAL RESEARCHГеохимия фенантренов, дибензотиофенов и ароматических стероидов в битумоидах баженовской свиты юго-востока Западной Сибири (Томская область)Geochemistry of phenanthrenes, dibenzothiophenes and aromatic steroids in the Bazhenov formation’s source rock of the south-east of Western Siberia (Tomsk region)https://orcid.org/0009-0003-8531-5457СотничИ. С.SotnichI. S.

Инга Сергеевна Сотнич – кандидат геол.-минерал. наук, старший научный сотрудник

630090, Новосибирск, пр-т акад. Коптюга, д. 3

Inga S. Sotnich – Cand. Sci. (Geology and Mineralogy), Senior Researcher

3, Ak. Koptyug ave., Novosibirsk, 630090

sotnichis@ipgg.sbras.ruКостыреваЕ. А.KostyrevaE. A.

Елена Анатольевна Костырева – кандидат геол.- минерал. наук, старший научный сотрудник

630090, Новосибирск, пр-т акад. Коптюга, д. 3

Elena A. Kostyreva – Cand. Sci. (Geology and Mineralogy), Senior Researcher of the Laboratory of Petroleum Geochemistry

3, Ak. Koptyug ave., Novosibirsk, 630090

kostyrevaea@ipgg.sbras.ruИнститут нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука Сибирского отделения РАНРоссияTrofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics of the Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation202527092025273168178Copyright © Сотнич И.С., Костырева Е.А., 20252025Сотнич И.С., Костырева Е.А.Sotnich I.S., Kostyreva E.A.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/371

В работе представлены результаты изучения ароматических соединений (фенантренов, дибензотиофенов, ароматических стероидов) в битумоидах баженовской свиты Томской области (юго-восток Западной Сибири). Среди соединений фенантренового и дибензотиофенового рядов, помимо голоядерных и монометилзамещенных структур, идентифицированы их ди- и триметилзамещенные гомологи. Сравнительный анализ относительных концентраций основных групп ароматических соединений, рассчитанных двумя способами (с учетом и без учета ди- и триметилфенантренов и дибензотиофенов), показал их идентичность. Установлено, что основным фактором, контролирующим содержание и распределение ароматических соединений, является степень зрелости органического вещества. Наиболее информативные молекулярные показатели зрелости для органического вещества баженовской свиты низких и средних градаций катагенеза (ПК3-МК12) – отношения 4-МДБТ/1-МДБТ, ТАСИ, ТАС/МАС, а также ТМТГФ/1,7,8-ТМФ.

The paper presents the results of studying aromatic compounds (phenanthrenes, dibenzothiophenes, aromatic steroids) in source rock extracts (bitumoids) from the Bazhenov Formation of the Tomsk Region (south-east of Western Siberia, Russia). In addition to holonuclear and monomethyl-substituted structures of the phenanthrene and dibenzothiophene series we also identified their di- and trimethyl-substituted homologues. A comparative analysis of the relative concentrations of the main groups of aromatic compounds calculated by two methods (with and without diand trimethylphenanthrenes and dibenzothiophenes) showed their identity. The main factor controlling the content and distribution of aromatic compounds has been established as the degree of maturity of organic matter. The most informative molecular maturity indices for the Bazhenov Formation’s organic matter whose maturity corresponds to low and medium gradations of catagenesis (PK3-MK12) are the ratios of 4-MDBT/1-MDBT, TASI, TAS/MAS, and TMTGP/1,7,8-TMP.

органическое веществобитумоидыароматические соединениякатагенезнефтематеринские породыбаженовская свитаверхняя юраЗападная Сибирьorganic matterbitumoids (rock extracts)aromatic compoundscatagenesissource rocksBazhenov formationUpper JurassicWestern SiberiaИсследование выполнено при финансовой поддержке гранта Российского научного фонда № 23-77-01088 (https://rscf.ru/project/23-77-01088/)The study was supported by a grant No 23-77-01088 (https://rscf.ru/project/23-77-01088/).ReferencesБурдельная Н.С., Бушнев Д.А. (2021). Новый показатель зрелости в органическом веществе доманиковых отложений. Геология и геофизика, 62(2), с. 187–196. DOI: 10.15372/GiG2020110Alexander R., Strachan M.G., Kagi R. I., Van Bronswuk W. (1986). Heating rate effects on aromatic maturity indicators. Organic Geochemistry, 10, pp. 997–1003. https://doi.org/10.1016/S0146-6380(86)80038-9Гончаров И.В., Самойленко В.В., Обласов Н.В., Носова С.В. (2004). Молекулярные параметры катагенеза органического вещества пород баженовской свиты Томской области. Геология нефти и газа, 5, с. 53–60.Burdel’naya N.S., Bushnev D.A. (2021). A new indicator of the maturity of organic matter from domanik deposits. Russian Geology and Geophysics, 62(2), pp. 149–156. https://doi.org/10.2113/RGG20194045Гончаров И.В., Самойленко В.В., Носова С.В., Обласов Н.В. (2005). Способ определения зрелых нефтематеринских пород. Патент № 2261438 РФ, МПК7 G 01 N 30/02, G 01 V 9/00. Заявитель и патентообладатель ОАО «ТомскНИПИнефть». № 2004117234/28; заявл. 07.06.2004; опубл. 27.09.05.Cassini F., Gallango O., Talukdar S., Vallejos C., Ehrmann U. (1988). Methylphenanthrene maturity index of marine source rock extracts and crude oils from the Maracaibo Basin. Organic Geochemistry, 1–3, pp. 73–89. https:// doi.org/10.1016/0146-6380(88)90027-7Гончаров И.В., Самойленко В.В., Обласов Н.В., Фадеева С.В. (2013). Катагенез органического вещества пород баженовской свиты юго-востока Западной Сибири (Томская область). Нефтяное хозяйство, 10, с. 32–37.Chakhmakhchev A.V., Chakhmakhchev V.A. (1995). Aromatic sulfur compounds as indicators of the thermal maturity of hydrocarbon systems. Geochemistry, 11, pp. 1656–1669. (In Russ.)Долженко К.В., Фомин А.Н. (2022). Информативность фенантреновых показателей зрелости органического вещества в позднем мезокатагенезе и апокатагенезе (на примере сверхглубокой скважины Средневилюская-27, Восточная Сибирь). Геохимия, 67(1), с. 37–46. https://doi.org/10.31857/S001675252201006XDolzhenko K.V., Fomin A.N. (2022). Informativeness of the phenanthrene indicators of organic matter maturity at late mesocatagenesis and apocatagenesis: an example of material from superdeep hole Srednevilyuiskaya 27 in East Siberia. Geochemistry International, 60(1), pp. 33–42. DOI: 10.1134/S0016702922010062Каширцев В.А., Парфенова Т.М., Головко А.К., Никитенко Б.Л., Зуева И.Н., Чалая О.Н. (2018).Duda J.P., Love G.D., Rogov V.I., Melnik D.S., Blumenberg M., Grazhdankin D.V. (2020). Understanding the geobiology of the terminal Ediacaran Khatyspyt Lagersttte (Arctic Siberia, Russia). Geobiology, 18(6), pp. 643–662. DOI: 10.1111/gbi.12412Биомаркеры-фенантрены в органическом веществе докембрийских и фаненрозойских отложений и в нефтях Сибирской платформы. Геология и геофизика, 59(10), с. 1720–1729. DOI: 10.15372/GiG20181013Eder V.G., Kostyreva E.A., Yurchenko A.Yu., Balushkina N.S., Sotnich I.S., Kozlova E.V., Zamiraylova A.G., Savchenko N.I. (2019). New data on lithology, organic geochemistry and accumulation conditions of the Bazhenov formation in Western Siberia. Georesursy = Georesources, 21(2), pp. 129–142. https://doi.org/10.18599/grs.2019.2.129-142Колесников А.Ю., Найденов О.В., Матвеева И.А. (1991). Реликтовые полициклические ароматические углеводороды как показатели условий генезиса нефтей. Нефтехимия, 31(6), с. 723–736.Eder V.G., Ryzhkova S.V., Dzyuba O.S., Zamirailova A.G. (2022). Lithostratigraphy and Sedimentation Conditions of the Bazhenov Formation (Western Siberia) in the Central, Southeastern, and Northern Regions of Its Occurrence. Stratigraphy and Geological Correlation, 30(5), pp. 334–359. DOI: 10.1134/S0869593822050021Конторович А.Э., Меленевский В.Н., Иванова Е.Н., Фомин А.Н. (2004). Фенантрены, ароматические стераны и дибензотиофены в юрских отложениях Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна и их значение для органической геохимии. Геология и геофизика, 45(7), с. 873–883.Fomin A.N. (2011). Catagenesis of organic matter and petroleum potential of Mesozoic and Paleozoic deposits of the West Siberian megabasin. Novosibirsk: IPGG SB RAS, 331 p. (In Russ.)Конторович А.Э., Парфенова Т.М., Иванова Е.Н. (2005). Ароматические углеводороды-биомаркеры и дибензотиофены в битумоидах куонамской свиты (северо-восток Сибирской платформы). Доклады Академии наук, 402(6), с. 804–806.Goncharov I.V., Samoylenko V.V., Nosova S.V., Oblasov N.V. (2005). Patent № 2261438 RF, G 01 N 30/02, G 01 V 9/00. Method for determining mature oil source rocks. Applicant and patentee “TomskNIPIneft”. (In Russ.)Конторович А.Э., Конторович В.А., Рыжкова С.В., Шурыгин Б.Н., Вакуленко Л.Г., Гайдебурова Е.А., Данилова В.П., Казаненков В.А., Ким Н.С., Костырева Е.А., Москвин В.И., Ян П.А. (2013). Палеогеография Западно-Сибирского осадочного бассейна в юрском периоде. Геология и геофизика, 54 (8), с. 972–1012.Goncharov I.V., Samoylenko V.V., Oblasov N.V., Fadeeva S.V. (2013). Organic matter catagenesis of the Bazhenov formation rocks in the southeast of Western Siberia (Tomsk region). Neftyanoe Khozyaystvo, 10, pp. 32–37. (In Russ.)Конторович А.Э., Костырева Е.А., Родякин С.В., Сотнич И.С., Ян П.А. (2018). Геохимия битумоидов баженовской свиты. Геология нефти и газа, 2, с. 79–88. DOI: 10.31087/0016-7894-2018-2-79-88Goncharov I.V., Samoylenko V.V., Oblasov N.V., Nosova S.V. (2004). Molecular parameters of organic matter catagenesis in rocks of the Bazhenov Formation, Tomsk Region. Geologiya nefti i gaza, 5, pp. 53–60. (In Russ.)Конторович, В.А., Беляев С.Ю., Конторович А.Э., Красавчиков В.О., Конторович А.А., Супруненко О.И. (2001). Тектоническое строение и история развития Западно-Сибирской геосинеклизы в мезозое и кайнозое. Геология и геофизика, 42(11–12), с. 1832–1845.Hughes W.B., Holba A.G., Dzou L.I.P. (1995). The ratios of dibenzothiophene to phenanthrene and pristane to phytane as indicators of depositional environment and lithology of petroleum source rocks. Geochimica et Cosmochimica Acta, 59(17), pp. 3581–3598. https://doi.org/10.1016/0016-7037(95)00225-OКонторович В.А., Аюнова Д.В., Захрямина М.О., Калинина Л.М. (2017). История формирования верхнеюрских залежей углеводородов в юго-восточных районах Западной Сибири (на примере ИгольскоТалового месторождения). Геология и геофизика, 58(10), с. 1564–1577. DOI: 10.15372/GiG20171009Kashirtsev V.A., Parfenova T.M., Golovko A.K., Nikitenko B.L., Zueva I.N., Chalaya O.N. (2018). Phenanthrene biomarkers in the organic matter of Precambrian and Phanerozoic deposits and in the oils of the Siberian Platform. Russian Geology and Geophysics, 59(10), pp. 1380–1388. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.rgg.2018.09.013Парфенова Т.М. (2015). Геохимия стеранов и триароматических стероидов битумоидов иниканской свиты кембрия (юго-восток Сибирской платформы). Химия нефти и газа: материалы IX международной конференции, Томск: изд-во ИОА СО РАН, с. 69–73.Kolesnikov A.Yu., Naydenov O.V., Matveeva I.A. (1991). Relict polycyclic aromatic hydrocarbons as indicators of the conditions for the genesis of oils. Petroleum Chemistry, 31(6), pp. 723–736. (In Russ.)Сотнич И.С., Костырева Е.А. (2021). Ароматические соединения в битумоидах баженовской свиты севера Хантейской гемиантеклизы. Георесурсы, 23(1), с. 42–51. DOI: https://doi.org/10.18599/grs.2021.1.4Kontorovich A.E., Kontorovich V.A., Ryzhkova S.V., Shurygin B.N., Vakulenko L.G., Gaideburova E.A., Danilova V.P., Kazanenkov V.A., Kim N.S., Kostyreva E.A., Moskvin V.I., Yan P.A. (2013). Jurassic paleogeography of the West Siberian sedimentary basin. Russian Geology and Geophysics, 54(8), pp. 747–779. DOI: 10.1016/j.rgg.2013.07.002Сотнич И.С., Костырева Е.А., Родякин С.В., Рыжкова С.В., Конторович А.Э. (2023). Дифференциация битумоидов баженовской свиты Северо-Сургутского района в ходе генерации и миграции. Геология и геофизика, 64(12), с. 1732–1741. DOI: 10.15372/GiG2023145Kontorovich A.E., Kostyreva E.A., Rodyakin S.V., Sotnich I.S., Yan P.A. (2018). Geochemistry of Bazhenov Formation bitumoids. Geologiya nefti i gaza, 2, pp.79–88. (In Russ.) DOI: 10.31087/0016-7894-2018-2-79-88Сотнич И.С., Костырева Е.А. (2024). Особенности распределения фенантренов в аквагенном органическом веществе баженовской свиты Западной Сибири. Нефтегазовая геология. Теория и практика, 19(2), с. 1–19. https://www.ngtp.ru/rub/2024/9_2024.htmlKontorovich A.E., Melenevskiy V.N., Ivanova E.N., Fomin A.N. (2004). Phenanthrenes, aromatic steranes and dibenzothiophenes in Jurassic deposits of the West Siberian oil and gas basin and their importance for organic geochemistry. Russian Geology and Geophysics, 45(7), pp. 873–883.Фомин А.Н. (2011). Катагенез органического вещества и нефтегазоносность мезозойских и палеозойских отложений Западно-Сибирского мегабассейна. Новосибирск: ИНГГ СО РАН, 331 с.Kontorovich A.E., Parfenova T.M., Ivanova E.N. (2005). Aromatic biomarker-hydrocarbons and dibenzothiophenes in bitumens of the Kuonamka Formation northeastern Siberian platform. Doklady earth sciences, 403(5), pp. 754–756.Чахмахчев А.В., Чахмахчев В.А. (1995). Ароматические сернистые соединения как показатели термической зрелости углеводородных систем. Геохимия, 11, с. 1656–1669.Kontorovich V.A., Ayunova D.V., Zakhryamina M.O., Kalinina L.M. (2017). History of Upper Jurassic reservoirs in southeastern West Siberia (case study of Igol’sko-Talovoe oilfield). Russian Geology and Geophysics, 58, pp. 1240–1250. http://dx.doi.org/10.1016/j.rgg.2016.07.008Эдер В.Г., Костырева Е.А., Юрченко А.Ю., Балушкина Н.С., Сотнич И.С., Козлова Е.В., Замирайлова А.Г., Савченко Н.И. (2019). Новые данные о литологии, органической геохимии и условиях формирования баженовской свиты Западной Сибири. Георесурсы, 21(2), с. 129–142. https://doi.org/10.18599/grs.2019.2.129-142Kontorovich, V.A., Belyaev S.Yu., Kontorovich A.E., Krasavchikov V.O., Kontorovich A.A., Suprunenko O.I. (2001). Tectonic structure and development history of the West Siberian geosyneclise in the Mesozoic and Cenozoic. Russian Geology and Geophysics, 42(11–12), pp. 1832–1845. (In Russ.)Эдер В.Г., Рыжкова С.В., Дзюба О.С., Замирайлова А.Г. (2022). Литостратиграфия и обстановки седиментации баженовской свиты (Западная Сибирь) в центральном, юго-восточном и северных районах её распространения. Стратиграфия. Геологическая корреляция, 30(5), с. 46–74. DOI: 10.31857/S0869592X22050027Li M., Wang T.-G., Shi Sh., Liu K., Ellis G. S. (2014). Benzo[b] naphthothiophenes and alkyl dibenzothiophenes: Molecular tracers for oil migration distances. Marine and Petroleum Geology, 57, pp. 403–417. https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2014.06.012Alexander R., Strachan M.G., Kagi R. I., Van Bronswuk W. (1986). Heating rate effects on aromatic maturity indicators. Organic Geochemistry, 10, pp. 997–1003. https://doi.org/10.1016/S0146-6380(86)80038-9Parfenova T.M. (2015). Geochemistry of steranes and triaromatic steroids of bitumoids of the Inican formation of the Cambrian (southeast of the Siberian platform). Chemistry of Oil and Gas: the IX International Conference, Russia, Tomsk, pp. 69–73. (In Russ.)Cassini F., Gallango O., Talukdar S., Vallejos C., Ehrmann U. (1988). Methylphenanthrene maturity index of marine source rock extracts and crude oils from the Maracaibo Basin. Organic Geochemistry, 1–3, pp. 73–89. https://doi.org/10.1016/0146-6380(88)90027-7Radke M., Willsch H., Leuthaeuser D., Teichmuller M. (1982). Aromatic components of coal: relation of distribution pattern to rank. Geochimica et Cosmochimica Acta, 46, pp. 1831–1848. https://doi.org/10.1016/0016-7037(82)90122-3Duda J.P., Love G.D., Rogov V.I., Melnik D.S., Blumenberg M., Grazhdankin D.V. (2020). Understanding the geobiology of the terminal Ediacaran Khatyspyt Lagersttte (Arctic Siberia, Russia). Geobiology, 18(6), pp. 643–662. DOI: 10.1111/gbi.12412Radke M. (1988). Application of aromatic compounds as maturity indicators in source rocks and crude oils. Marine and Petroleum Geology, 5, pp. 224–236. https://doi.org/10.1016/0264-8172(88)90003-7Hughes W.B., Holba A.G., Dzou L.I.P. (1995). The ratios of dibenzothiophene to phenanthrene and pristane to phytane as indicators of depositional environment and lithology of petroleum source rocks. Geochimica et Cosmochimica Acta, 59(17), pp. 3581–3598. https://doi.org/10.1016/0016-7037(95)00225-ORadke M., Welte D.H., Willsch H. (1986). Maturity parameters based on aromatic hydrocarbons: Influence of the organic matter type. Organic Geochemistry, 10 (1–3), pp. 51–63. https://doi.org/10.1016/0146-6380(86)90008-2Li M., Wang T.-G., Shi Sh., Liu K., Ellis G. S. (2014). Benzo[b] naphthothiophenes and alkyl dibenzothiophenes: Molecular tracers for oil migration distances. Marine and Petroleum Geology, 57, pp. 403–417. https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2014.06.012Sсhou L., Myhr M.B. (1988). Sulfur aromatic compounds as maturity parameters. Organic Geochemistry, 13, pp. 61–66. https://doi.org/10.1016/0146-6380(88)90025-3Radke M., Willsch H., Leuthaeuser D., Teichmuller M. (1982). Aromatic components of coal: relation of distribution pattern to rank. Geochimica et Cosmochimica Acta, 46, pp. 1831–1848. https://doi.org/10.1016/0016-7037(82)90122-3Sotnich I.S., Kostyreva E.A. (2021). Aromatic compounds in bitumoids of the Bazhenov Formation in the North of the Khantey hemiantheclise. Georesursy = Georesources, 23(1), pp. 42–51. https://doi.org/10.18599/grs.2021.1.4Radke M. (1988). Application of aromatic compounds as maturity indicators in source rocks and crude oils. Marine and Petroleum Geology, 5, pp. 224–236. https://doi.org/10.1016/0264-8172(88)90003-7Sotnich I.S., Kostyreva E.A. (2024). Features of phenanthrenes distribution in marine organic matter of the Bazhenov Formation in Western Siberia. Neftegazovaya Geologiya. Teoriya I Praktika, 19(2), pp. 1–19. (In Russ.) https://www.ngtp.ru/rub/2024/9_2024.htmlRadke M., Welte D.H., Willsch H. (1986). Maturity parameters based on aromatic hydrocarbons: Influence of the organic matter type. Organic Geochemistry, 10 (1–3), pp. 51–63. https://doi.org/10.1016/0146-6380(86)90008-2Sotnich I.S., Kostyreva E.A., Rodyakin S.V., Ryzhkova S.V., Kontorovich A.E. (2023). Differentiation of the Bazhenov Formation Bitumoids in the North-Surgut Region during Generation and Migration. Russian Geology and Geophysics, 64(12), pp. 1443–1450. doi: 10.2113/RGG20234627Sсhou L., Myhr M.B. (1988). Sulfur aromatic compounds as maturity parameters. Organic Geochemistry, 13, pp. 61–66. https://doi.org/10.1016/0146-6380(88)90025-3Szczerba M., Rospondek M.J. (2010). Controls on distributions of methylphenanthrenes in sedimentary rock extracts: Critical evaluation of existing geochemical data from molecular modelling. Organic Geochemistry, 41, pp. 1297–1311. https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2010.09.009Szczerba M., Rospondek M.J. (2010). Controls on distributions of methylphenanthrenes in sedimentary rock extracts: Critical evaluation of existing geochemical data from molecular modelling. Organic Geochemistry, 41, pp. 1297–1311. https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2010.09.009Szczerba M., Rospondek M.J. (2010). Controls on distributions of methylphenanthrenes in sedimentary rock extracts: Critical evaluation of existing geochemical data from molecular modelling. Organic Geochemistry, 41, pp. 1297–1311. https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2010.09.009

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