Различия в молекулярном и изотопном составе газов зон фокусированной разгрузки, расположенных в северо западной и юго восточной частях озера Байкал

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.

1. Ахманов 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/10.33623/0579-9406-2018-5-111-116

2. Большаков А.М., Егоров, А. В. (1987). Об использовании методики фазово-равновесной дегазации при газометрических исследованиях. Океанология, 27(5), c. 861–862.

3. Вассоевич Н.Б. (1967). Теория осадочно-миграционного происхождения нефти (исторический обзор и современное состояние). Изв. АН СССР. Сер. Геол, 11, c. 135–156.

4. Видищева 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/10.33623/0579-9406-2021-3-3-16

5. Габриэлянц Г.А. (2003). Геология нефтяных и газовых месторождений. М: Недра, 65 c.

6. Галазий Г.И. (1993). Байкал: Атлас. М: Изд-во Федеральной службы геодезии и картографии россии.

7. Галимов Э.М. (1989). Источники и механизмы образования углеводородных газов в осадочных породах. Геохимия, 2, c. 163–180.

8. Гольмшток 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.

9. Исаев В.П. (2013). Иркутская нефть. Известия Иркутского государственного университета. Серия: Науки о Земле, 1, c. 80–90.

10. Исидоров В.А. (1985). Органическая химия атмосферы. Химия. Ленингр. отд-ние. 264 с.

11. Калмычков 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/S1028334X06090285

12. 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/S0024497X17020057

13. 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/GiG2019110

14. Конторович А.Э., Каширцев В.А., Москвин В.И. и др. (2007). Нефтегазоноcноcть отложений озеpа Байкал. Геология и геофизика, 48(12), c. 1346–1357.

15. Логачев Н.А. (2003). История и геодинамика Байкальского рифта. Геология и геофизика, 44(5), c. 391–406.

16. Мац 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-2015-6-4-0190

17. Старобинец И.С., Петухов А.В., Зубайраев С.Л. (1993). Основы теории геохимических полей углеводородных скоплений. М: Недра.

18. Хаин В.Е. (2005). Байкальская рифтовая система. Большая российская энциклопедия. Гл. ред. Ю. с. осипов. Москва, 662 c.

19. Хлыстов 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/S1028334X09080200

20. 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.2008.03.001

21. Faber 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)90240-9

22. 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/s41598-020-71410-2

23. 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/10.1130/0091-7613

24. 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-1-66

25. Khlystov 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.2019.01.005

26. Mats 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/s005310000094

27. 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/s00531-005-0480-5

28. 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.2018.09.002

29. Whiticar M.J. (1994). Correlation of Natural Gases with Their Sources. https://doi.org/10.1306/M60585C16