ВведениеВ настоящее время арктический шельф, и Баренцево море в частности, привлекают пристальное внимание научного сообщества и экспертов нефтегазовой отрасли в силу своей стратегической значимости для поиска и освоения ресурсов полезных ископаемых. Нефтегазоносность южной части Баренцевоморского шельфа подтверждена благодаря открытию в ее пределах уникальных и крупных месторождений углеводородов (УВ) (Штокмановское, Лудловское, Северо-Кильдинское и др.). Нефтегазоносность северной части Баренцева моря лишь прогнозируется на основании существующих представлений о ее геологическом строении.Баренцевоморский шельф является одним из наиболее изученных среди морей российской Арктики. Комплексные геолого-геофизические исследования региона, включающие сейсмические, набортные гравиметрические, гидромагнитные, аэромагнитные, акустические исследования, а также донное опробование, проводятся с 70-х годов ХХ столетия. Однако распределение выполненных работ в пределах акватории крайне неравномерно. Большинство исследований приходится на центральную и южную части Баренцева моря. Аналогичная ситуация обстоит и с глубоким бурением. В общей сложности в российском секторе пробурено 34 поисковых скважины, локализованные в центральной и юго-восточной частях моря (Грушевская и др., 2023). Северная часть покрыта только отдельными сейсмическими профилями и редкой регионально-рекогносцировочной сетью геофизических наблюдений, вовсе не охарактеризована параметрическим бурением. Следовательно, прогноз нефтегазоносности бассейна северного сектора Баренцева моря имеет гипотетический характер ввиду отсутствия данных о вещественном составе его осадочного наполнения (Сенин и др., 2020).Для выявления перспективных площадей, на которых могут быть обнаружены месторождения УВ, необходимо проводить дополнительные исследования региона. Результативным прямым способом изучения акватории являются поверхностные геохимические исследования, которые позволяют выявить признаки наличия миграционных УВ в придонных отложениях. К преимуществам метода относятся относительно низкая себестоимость, простота выполнения и возможность получения информации о характеристиках УВ флюидов, мигрирующих из глубинных залежей к поверхности. Применение геохимических нефтегазопоисковых методов базируется на концепции, согласно которой в осадочном чехле над нефтегазовыми скоплениями за счёт диффузионно-фильтрационного переноса флюидов формируются геохимические поля, распространяющиеся вплоть до поверхности и отличающиеся по составу УВ от фоновых полей, содержащих только сингенетичные УВ (Петухов, Старобинец, 1993; Соколова, Абля, 2007; Abrams, 2005). Признаки разгрузки УВ флюидов в пределах нефтегазоносных бассейнов будут наиболее очевидны в зонах активных тектонических дислокаций (преимущественно в бортовых частях депрессий), в зонах выхода коренных отложений на поверхность морского дна, а также над неглубоко залегающими залежами УВ.Целью данной работы является анализ потенциальной нефтегазоносности северного и северо-восточного секторов Баренцева моря на основании результатов комплексного исследования УВ газов и органического вещества (ОВ) приповерхностных осадков. Некоторые результаты изучения ОВ донных осадков северного сектора Баренцева моря были опубликованы авторами ранее (Сигачева и др., 2023). Было установлено, что в пределах северного сектора Баренцевоморского шельфа существуют зоны разгрузки термогенных флюидов. Опираясь на опубликованные данные геохимических исследований пород, слагающих архипелаги Шпицберген и Земля Франца Иосифа, предположена связь мигрировавших в осадки УВ с конкретным источником в разрезе осадочного чехла. Настоящая статья дополняет опубликованные результаты данными изучения газовой фазы осадков северной части Баренцева моря, а также результатами анализа материалов, собранных в пределах северо-восточного сектора. В статье выполнено сравнение двух соседних секторов Баренцевоморского шельфа, отличных по геологическому строению, с учетом активности процессов флюидоразгрузки. На основании полученных данных предложена концептуальная модель флюидоразгрузки в осадочном чехле, учитывающая особенности геологического строения региона.Геологическое строение района исследованийРайон исследований расположен в северной части российского Баренцевоморского шельфа, между архипелагами Новая Земля, Земля Франца-Иосифа и Шпицберген.Баренцевоморский шельф традиционно рассматривается в составе Баренцевской шельфовой плиты (Баренцевская шельфовая плита, 1988). Ввиду отсутствия данных глубокого бурения, геологическое строение региона имеет гипотетический характер. Согласно работе Ступаковой А.В. (2011), район исследований расположен на сочленении трех тектонических элементов первого порядка – Восточно-Баренцевской зоны ступеней, Северо-Баренцевской сверхглубокой депрессии и Северо-Баренцевской зоны поднятий. К структурам второго порядка относятся поднятия Персея, Пинегина и Вернадского, выделяемые в пределах Северо-Баренцевской зоны поднятий, а также Северо-Баренцевская впадина, Альбановско-Горбовский порог в пределах Северо-Баренцевской сверхглубокой депрессии.Осадочный разрез района исследований представлен толщей палеозой-мезозойского возраста, мощность которой достигает 15–18 км в наиболее погруженных частях Северо-Баренцевской впадины. В основании чехла залегают верхнедевонские (франские) накопления. Верхнедевон-пермские отложения имеют преимущественно карбонатный состав, а с позднепермского времени в районе установилось, главным образом, терригенное осадконакопление (Старцева и др., 2017). Триасовые, юрские и меловые отложения, подвергшиеся воздействию эрозионных процессов, местами значительно сокращаются по мощности или полностью отсутствуют в осадочном разрезе (Казанин и др., 2016). Комплекс мезозойских отложений ограничен в кровле поверхностью современного морского дна, рельеф которого сформировался в результате палеогенового аплифта и плиоцен-плейстоценовой ледниковой эрозии (Henriksen et al., 2011; Голованов и др., 2022).В разрезе осадочного чехла района исследований по результатам изучения сопряженных территорий выделяют четыре потенциальных нефтегазоносных комплекса: верхнепалеозойский, триасовый, юрский и меловой (Галимов и др., 2008). Геохимические исследования кернового и шламового материала, а также битумопроявлений и обнажений горных пород на архипелагах Баренцева моря позволили определить в качестве основных нефтегазогенерирующих толщ глинистые прослои в триасовых и юрских отложениях (Рябухин, Зинин, 1992; Данюшевская, 1995; Захаров и др., 2004; Leith et al., 1993). В триасовом разрезе наилучшими генерационными свойствами обладают нижне- и среднетриасовые глинистые прослои с гумусово-сапропелевым типом ОВ, а также углистые прослои в верхнетриасовой толще (Кирюхина и др., 2012). Для юрских отложений наибольший генерационный потенциал связывают с верхнеюрскими «черными глинами», являющимися аналогом баженовской свиты и обогащенными сапропелевым ОВ (Кирюхина, 2013).Согласно геофизическим данным, глубина залегания потенциальных нефтегазоматеринских толщ (НГМТ) в пределах Северо-Баренцевской сверхглубокой депрессии варьирует в широком диапазоне. В центральной части депрессии нижнетриасовые отложения погружены на 5–13 км, среднетриасовые – на 2,5–5 км, верхнетриасовые – на 2–3,5 км, в то время как глубина погружения верхнеюрских отложений не превышает 2 км (Старцева и др., 2017). ОВ верхнеюрских толщ, вероятно, характеризуется низкой степенью катагенетической преобразованности, не соответствующей главной зоне нефтеобразования (ГЗН) (Никитин и др., 2020; Ульянов и др., 2024). Триасовые потенциальные НГМТ были способны в различной степени генерировать жидкие и газообразные УВ, вплоть до полной реализации своего генерационного потенциала.Бортовые зоны Северо-Баренцевской сверхглубокой депрессии характеризуются меньшими мощностями осадочно-породного чехла, а также значительным количеством тектонических нарушений, по которым возможен активный переток УВ из зон аккумуляции.Различия в геологическом строении центральной и бортовых зон бассейна отражаются на процессах, связанных с функционированием УВ систем – генерацией, миграцией и аккумуляцией УВ флюидов. Северо-Баренцевскую впадину, где наблюдается наибольшая мощность осадочного чехла, следует рассматривать в качестве очага нефтегазообразования. Локальные структурные возвышенности в пределах Северо-Баренцевской зоны поднятий и Восточно-Баренцевской зоны ступеней благоприятны для формирования залежей нефти и газа (Ступакова, 2011; Ступакова и др., 2015).Материалы и методыМатериалом для исследования послужили образцы керна (до 3 метров), пробы газов и битумоидов из донных отложений, отобранные в северо-восточной и северной частях Баренцева моря в ходе трех геолого-геофизических экспедиций (TTR-19, TTR-20 и TTR-23) по программе «Обучение-через-исследование (Training-through-Research)» (Montelli et al., 2023; Montelli et al., 2024). Экспедиции были организованы геологическим факультетом Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова летом 2020, осенью 2021 и летом 2024 гг., соответственно, при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации. Изучение поровых УВ газов осадков выполнено в 693 пробах из 108 станций пробоотбора. Битуминологические исследования выполнены для 659 образцов осадков из тех же 108 станций. Методом пиролиза охарактеризовано 166 образцов осадков из 73 станций. Станции донного пробоотбора характеризуют шесть полигонов исследований, выбранных на основании морфологических особенностей рельефа морского дна в пределах изучаемого района (рис. 1). На банке Персея отобрано 18 кернов, в желобе Седова и на седловине Страхова – по 25 кернов, на банке Ушакова – 9 кернов, Северо-Восточное плато охарактеризовано 17 кернами, Восточно-Баренцевоморская впадина – 14 кернами.Рис. 1. Тектоническая схема Баренцевоморского шельфа (Суслова и др., 2020) с расположением полигонов исследований экспедиций TTR-19, TTR-20 и TTR-23. Места опробования определялись на основании данных многолучевого эхолотирования (МЛЭ), акустического профилирования (АПр) и сейсморазведки сверхвысокого разрешения (ССВР) верхней части осадочного разреза (ВЧР). При выборе в первую очередь учитывали особенности строения верхней части осадочного разреза, которые могли быть сформированы за счёт миграции УВ к поверхности. Опробовались области развития донных воронок типа «pockmark», гляциотектонических форм рельефа, предполагаемые кратеры «гидратного взрыва», участки акустических аномалий в ВЧР типа «яркое пятно», «газовая труба», акустических аномалий типа «газовый факел» в водном столбе (рис. 2). Дополнительно опробовались участки, потенциально благоприятные для миграции термогенных УВ соединений (УВС), – зоны выхода на поверхность дна разывных нарушений и коренных пород. Для определения фоновых распределений УВС в осадках района исследований были отобраны и изучены станции вне зон потенциальной флюидоразгрузки.Рис. 2. Примеры мест геологического опробования на данных геофизических исследований, полученных в экспедициях TTR-19, TTR-20 и TTR-23 в пределах района изучения: А) коренные породы на данных ССВР, подходящие к поверхности морского дна (банка Ушакова); Б) предполагаемые кратеры «гидратного взрыва» на данных МЛЭ (Северо-Восточное плато) (Montelli et al., 2024); В) гляциотектонические пары на данных МЛЭ (Северо-Восточное плато) (Dowdeswell et al., 2021; Montelli et al., 2024); Г) акустическая аномалия типа «газовый факел» на данных АПр (желоб Седова); Д) акустическая аномалия типа «яркое пятно» на данных ССВР (банка Ушакова); Е) донная воронка типа «pockmark» на данных МЛЭ (банка Персея). Керн отбирался с помощью ударной трубы длиной 3,5 м с пластиковыми вкладышами. Вдоль всего полученного керна с интервалом около 20 см немедленно забирались пробы для извлечения газа. Извлечение поровых газов из проб донных илов выполнялось по стандартной методике «Head-space» (Большаков, Егоров, 1987). После этого выполнялось макроописание керна. Образцы для исследования битумоидов осадков, объемом 200–250 мл, отбирались из тех же интервалов, что и пробы газов. Высушивание проб производилось на судне в вытяжных шкафах при комнатной температуре.Молекулярные и изотопные исследования УВ газов донных илов. Компонентный состав газовой фазы был изучен с помощью газовой хроматографии (ГХ) на хроматографе «Хроматэк-Кристалл 5000» (РФ), оснащенном пламенно-ионизационным (ПИД) детектором и детектором по теплопроводности (ДТП). Изотопные исследования углерода метана и углекислого газа осуществлялись на изотопном масс-спектрометре «Delta V Plus» (ThermoFisher Scientific, Германия).Исследование битумоидов. Изучение битумоидов выполнялось поэтапно и включало несколько видов анализов.Валовый люминесцентно-битуминологический анализ (ЛБА) выполнялся по методике В.Н. Флоровской (Флоровская, 1957). В качестве растворителя использовался хлороформ.Пиролитические исследования были выполнены на приборе «Rock-Eval 6 Turbo» компании Vinci Technologies (Франция) по методике, описанной в (Espitalie and Bordenave, 1993).Экстракция ОВ осуществлялась горячим методом в аппаратах Сокслета с определением количественного выхода экстракта (международный стандарт ASTM D5369-93(2008)e1). В качестве растворителя использовался хлороформ. Для удаления элементной серы из хлороформенных экстрактов битумоиды прокапывались через стеклянную колонку, наполненную активированной порошкообразной медью.Для определения группового и фракционного составов ОВ донных отложений в хлороформенных битумоидах предварительно осаждались асфальтены путем многократного растворения мальтенов в гексане до прекращения свечения раствора в УФ лампе. Далее мальтены наносились на хроматографическую колонку с активированным силикагелем. Путем последовательного прокапывания через колонку гексана, толуола и спирто-толуола (1:1), выделялись насыщенная, ароматическая фракции и фракция смол (международный стандарт ASTM D4124).Хромато-масс-спектрометрический (ХМС) анализ насыщенной фракции экстрактов выполнялся на газовом хроматографе «Agilent 8890» (США), соединенном c масс-селективным детектором 5977В с высокоэффективным источником ионизации Inert plus. Газ-носитель ‒ гелий; расход газа-носителя через колонку – 1 cм3/мин, объем вводимой пробы – 1 мм3. Температура испарителя – 290 °С, температура интерфейса – 300 °С. Регистрация хроматограмм проводилась в режиме сканирования по полному ионному току в диапазоне m/z 50÷600, время регистрации диапазона m/z – 0,2 с (положительно заряженные ионы), температура ионного источника – 230 °С, энергия ионизирующих электронов – 70 эВ. Капиллярная колонка 60 м × 0,25 мкм × 0,25 мкм (HP-5ms). Температуру печи ГХ выдерживали на 60 °C 2 минуты, затем повышали со скоростью нагрева 15 °C/мин до 150 °C, далее со скоростью 3 ºC/мин до 310 °C. Конечная температура выдерживалась 40 минут, общее время анализа – 101 минута. Искомые соединения идентифицировались на определенных масс-фрагментах в программном обеспечении Agilent MassHunter. Нормальные и изопреноидные алканы определяются на масс-фрагменте m/z 57, группа терпанов – m/z 191, группа стеранов – m/z 217, 218 и 259.РезультатыЛитологическая характеристика донных отложений. Вскрытые разрезы представлены тремя литостратиграфическими комплексами различного генезиса: плейстоценовыми плотными моренными отложениями глинистого и алевро-глинистого состава с включениями гальки и гравия плотных пород, верхнеплейстоценовыми ледниково-морскими алевро-глинистыми отложениями и голоценовыми морскими преимущественно глинистыми осадками (Сигачева и др., 2023). Моренный комплекс, в силу высокой плотности и низкой проницаемости слагающих его отложений, может служить литологическим барьером на пути миграции УВС к поверхности (Каган, Солодухин, 1971). В пределах изучаемого района комплекс ледниковых отложений развит неравномерно. В восточной части района исследований (Восточно-Баренцевоморская впадина, седловина Страхова, желоб Седова и восточная часть Северо-Восточного плато) комплекс имеет площадное развитие и, вероятно, может экранировать выход глубинных флюидов к поверхности. В западной же части (банки Персея, Ушакова и западная часть Северо-Восточного плато) морены развиты локально, в исследуемых отложениях не встречены, в результате чего миграционные флюиды на многих участках могут практически беспрепятственно перемещаться к поверхности дна.Характеристика УВ газов донных отложений. Изучение УВ состава газовой фазы, выделенной методом «Head-space» из донных осадков, позволило определить концентрации метана и его гомологов в составе газовой фазы и определить изотопный состав отдельных проб. Установлено, что в «фоновых» станциях содержание метана не превышает 5 ppm, в среднем достигая 2–3 ppm. В кернах станций с повышенными концентрациями УВ газов содержание метана варьирует от 5 до 64 ppm и характеризуется увеличением концентраций с глубиной по разрезу («аномальные станции») (рис. 3А). В «аномальных станциях» наблюдаются повышенные концентрации гомологов метана, включая предельные, от 0,6 до 3,7 ppm (Kсух = С1/(Ʃпред. УВ С2-С6) = 2,7 – 36,2), что указывает на наличие в донных отложениях УВ глубинного генезиса. Повышенные концентрации метана обнаружены в кернах 32 станций пробоотбора. «Аномальные» станции расположены в бортовых зонах Северо-Баренцевской сверхглубокой депрессии – на банках Персея (концентрации СН4 достигают 35 ppm), Ушакова (до 63,8 ppm) и седловине Страхова (до 28,3 ppm). Также часть станций с повышенными концентрациями УВ газов в донных отложениях приурочена к центральной части Северо-Баренцевской сверхглубокой депрессии – в пределах желоба Седова (до 26,3 ppm) и Северо-Восточного плато (до 20 ppm).Изотопный состав углерода метана и гомологов указывает на наличие термогенной примеси в составе УВ газов «аномальных» станций. Самый тяжелый изотопный состав углерода был обнаружен в газовой фазе в пределах западной бортовой зоны Северо-Баренцевской сверхглубокой депрессии (банка Персея) – изотопные показатели углерода метана δ13С-СH4 варьируют от –65,33 до –26,11‰, большая часть значений лежит в области от –40,63 до –31,54‰. Согласно диаграмме (Milkov, Etiope, 2018) такие изотопные значения наряду с молекулярным составом могут свидетельствовать об УВ газах, ассоциированных с преимущественно нефтепродуцирующими толщами, находящимися в конце ГЗН (рис. 3Б). Изотопный состав углерода метана из керна ряда других станций указывает на смешение УВ микробной и термогенной природы: для Северо-Восточного плато значения δ13С-СH4 изменяются от –61,10 до –45,14‰, на банке Ушакова – от –75,74 до –54,70 ‰, в пределах седловины Страхова – от –62,03 до –53,97‰, для желоба Седова – от –60,84 до –58,25‰.О термогенной природе газов, отобранных в пределах банки Персея, желоба Седова, Северо-Восточного плато и банки Ушакова, могут говорить высокие значения отношения суммы предельных УВ (С2Н6+С3Н8) к непредельным (С2Н4+С3Н6) (рис. 3В).Рис. 3. Компонентный и изотопный составы газов донных отложений северного и северо-восточного секторов Баренцевоморского шельфа на диаграммах: А) распределение концентрации метана в «аномальных» станциях с глубиной; Б) соотношение δ13C-CH4 и параметра CH4/(C2H6 + C3H8) (Milkov, Etiope, 2018); B) диаграмма соотношения суммарной концентрации УВ газов донных отложений и отношения суммы предельных УВ (С2Н6+С3Н8) к непредельным (С2Н4+С3Н6). Результаты определения изотопного состава углерода гомологов метана для 3-х станций пробоотбора (табл. 1) позволили установить высокую зрелость НГМТ (до МК3-МК4) (Janiga, 2015; Berner et al., 1995) также и в пределах восточного обрамления Северо-Баренцевской депрессии и охарактеризовать газовую фазу как попутную при нефтеобразовании.Табл. 1. Результаты изотопного состава углерода метана и гомологов Таким образом, исследования молекулярного и изотопного состава газов из придонных осадков позволили установить, что в районах «аномальных» станций происходит миграция газообразных УВ флюидов из глубинных залежей на поверхность. При этом можно предполагать существенный прогрев генерирующих толщ, которые достигли высоких (до МК3-МК4) стадий катагенеза.Битуминологические исследования. По результатам валового ЛБА определено, что содержание хлороформенных битумоидов (ХБА) в отложениях варьирует в широком диапазоне от 0,00016 до 0,32%. Подавляющая часть образцов характеризуется концентрациями не более 0,01%. Более высокие концентрации ХБА были зафиксированы в 139 образцах из 67 станций, которые относительно равномерно представляют весь район проведенных исследований. Максимальными концентрациями ХБА (0,08–0,32%) характеризуются образцы с банок Персея, Ушакова и западной части Северо-Восточного плато. Состав битумоидов определяется как преимущественно маслянисто-смолистый. Для некоторых образцов было свойственно повышенное содержание легких битумоидов, что может являться признаком наличия в отложениях миграционных флюидов нефтяного ряда.Пиролитические исследования также позволили охарактеризовать все полигоны исследований и все интервалы опробования по глубине. Согласно полученным результатам, отложения района исследований характеризуются концентрациями общего органического углерода (ТОС) от 0,34 до 3,19% при среднем значении 1,14%. В большинстве образцов TOC не превышал 1,5%. Закономерность вариации ТОС вдоль разрезов разных станций не устанавливается.Общее содержание легких УВ (S1) в опробованных отложениях варьирует от 0,01 до 1,03 мг УВ/г осадка, для большинства образцов значения параметра не превышают 0,4 мг УВ/г осадка. Относительно повышенное УВ насыщение (0,4 мг УВ/г осадка и выше) установлено в отложениях, отобранных на единичных станциях на банке Персея, седловине Страхова, в желобе Седова, в западной части Северо-Восточного плато, а также в Восточно-Баренцевоморской впадине. В этих отложениях могут присутствовать миграционные нефтяные УВ, которые будут испаряться в печи пиролизатора при температурах ниже 300 °С и вносить вклад в формирование пика S1. Однако высокие значения параметра S1 могут фиксироваться и при наличии в отложениях только слабопреобразованного ОВ. Например, на S1 влияют лабильные малоустойчивые соединения в составе сингенетичного ОВ донных отложений (Меленевский и др., 2011). Анализ распределения значений S1 вдоль разрезов показал, что максимальные концентрации УВ приурочены к верхнему интервалу (0–10 см) и уменьшаются с глубиной.Дальнейшие аналитические исследования ОВ донных отложений были сфокусированы на тех станциях, которые по результатам ЛБА и пиролитических исследований обладали признаками наличия миграционных УВ. На это указывали повышенные концентрации ХБА более 0,01%, в составе которых присутствовали легкие битумоиды, а также повышенные концентрации легких УВ более 0,4 мг УВ/г породы, формирующих пик S1. Также для сравнения были выбраны образцы из станций, в которых не было обнаружено признаков повышенного насыщения УВ (в первую очередь большинство станций с седловины Страхова и с Северо-Восточного плато). В общей сложности экстракция битумоидов и их колоночная хроматография были выполнены для 132 образцов из кернов 52 станций (9 кернов с банки Персея, 5 кернов с банки Ушакова, 17 кернов с Северо-Восточного плато, 6 кернов с седловины Страхова, 6 кернов из Восточно-Баренцевоморской впадины и 9 кернов из желоба Седова).Содержание хлороформенных битумоидов, выделенных путем горячей экстракции проб донных осадков, варьирует в широком диапазоне от 0,01 до 3,2 мг/г осадка при среднем значении 0,48 мг/г осадка. Относительно повышенное содержание хлороформенных битумоидов (более 1,0 мг/г осадка) установлено в отдельных образцах осадков с банок Персея и Ушакова, желоба Седова и западной части Северо-Восточного плато. Максимальные значения данного параметра (более 2,0 мг/г осадка) установлены в керне единственной станции из западной части Северо-Восточного плато, где с увеличением глубины происходит резкий рост содержания битумоидов в донных илах. Для остальных опробованных станций характерен тренд уменьшения содержания хлороформенных битумоидов в пробах с глубиной, а наибольшие концентрации хлороформенных битумоидов по разрезу характерны для образцов из приповерхностного интервала кернов большинства станций (0–10 см).Таким образом, предварительный анализ показал, что тремя методами устанавливаются повышенные содержания УВС на банке Персея и западной части Северо-Восточного плато. По результатам отдельных исследований выделяются также банка Ушакова, станции на седловине Страхова и желобе Седова. Фактически, комплекс исследований позволил показать УВ насыщение керна придонных отложений. Для доказательства миграционной природы УВ необходимо было изучить молекулярный состав флюидов из станций с предположительно миграционным веществом и сравнить его с составом сингенетичных УВ фоновых станций.Хромато-масс-спектрометрические исследования. Исследование молекулярного состава ОВ осадков ХМС анализом было сосредоточено в первую очередь на образцах, в которых были определены повышенное насыщение и облегчённый состав ОВ. Чтобы учесть влияние биологического фона на миграционную компоненту, предположительно присутствующую в образцах, выбранных по данным предварительных исследований, были проанализированы также образцы из станций, где признаки флюидоразгрузки не были обнаружены (10 образцов, из которых 3 отобраны с Северо-Восточного плато, 3 – с банки Ушакова и 2 – с седловины Страхова). В общей сложности коллекция образцов экстрактов донных отложений включала 100 образцов, характеризующих отложения, отобранные из кернов 52 станций.В насыщенной фракции экстрактов были изучены распределения ряда н-алканов, изопреноиды (пристан и фитан), три- и тетрациклические терпаны, гопаны геологического и биологического строения, гопены и соединения стеранового ряда.Состав н-алканов. Во всех экстрактах обнаружена гомологическая серия н-алканов с длиной цепи от С12 до С40. Н-алканы состава С12-С17 в большинстве экстрактов присутствуют в следовых количествах (рис. 4А). Относительно повышенный вклад низкомолекулярных н-алканов С16-С17 установлен в единичных экстрактах из образцов восточной части Северо-Восточного плато, Восточно-Баренцевоморской впадины и седловины Страхова (рис. 4Б). Характер распределения н-алканов анализируемых экстрактов позволяет предположить наличие двух групп отложений, различных по генезису ОВ.Рис. 4. Примеры распределения н-алканов в экстрактах осадков северной и северо-восточной частей Баренцева моря: А – желоб Седова; Б – восточная часть Северо-Восточного плато; В и Д – западная часть Северо-Восточного плато; Г и Е – банка Персея (см. пояснения в тексте). В первой группе наблюдается распределение н-алканов, свойственное для незрелого ОВ современных осадков. Для него характерно преобладание нечетных н-алканов над четными в высокомолекулярной области (≥ C23). При этом в низкомолекулярной области (≤ C20), напротив, преобладают четные гомологи (рис. 4А, 4Б). Индекс CPI в экстрактах первой группы варьирует от 1,76 до 4,19 при среднем значении 2,93, что также характеризует низкую преобразованность ОВ экстрактов данной группы.К группе с незрелым ОВ также были отнесены экстракты осадков приповерхностного интервала (0–10 см) кернов, отобранных в западной части района исследований (банки Персея, Ушакова и западная часть Северо-Восточного плато). В них были отмечены повышенные концентрации высокомолекулярных н-алканов состава С34-С40 со слабовыраженной четностью (рис. 4В, 4Г). Такой характер распределения н-алканов, вероятно, отражает активность микробных сообществ (Elias et al., 1997; Пошибаева, 2015; Гаретова и др., 2018).Для экстрактов, отнесенных ко второй группе, свойственно «нефтяное» распределение н-алканов, не характерное для современных отложений. Оно выражается в виде относительно сглаженной кривой, что обычно наблюдается в нефтях и конденсатах (Тиссо, Вельте, 1981). Такие экстракты были получены для проб из трех станций на банке Персея и одной станции в западной части Северо-Восточного плато. В одном экстракте из пробы со станции на банке Персея полностью отсутствует нечетность в высокомолекулярной области (рис. 4Е). Для остальных проб из второй группы установлена слабовыраженная нечетность в области С25-С35, характерная для незрелого ОВ (рис. 4Д). Вероятно, такие экстракты представляют собой смесь современного для осадков района исследований ОВ и катагенетически зрелых миграционных УВ флюидов. Индекс CPI в экстрактах второй группы изменяется в диапазоне 0,98–1,39. Максимум приходится на гомологи из области С20-С24. Эпигенетичные флюиды, обнаруженные в пределах банки Персея и Северо-Восточного плато, схожи по характеру распределения н-алканов между собой, что может указывать на единый источник миграции УВ в осадочном выполнении бассейна района исследований.Биомаркерные параметры термической зрелости исходного ОВ. Отличие эпигенетичных (миграционных) УВС от сингенетичных («местных») наиболее явно должно выражаться в показателях зрелости материнского ОВ. Акцент в анализе был сделан на параметры зрелости, которые свидетельствуют о протекании глубинных процессов и, тем самым, являются критериями миграции УВ к поверхности и флюидоразгрузки. Тем не менее, отличительным признаком может быть и наличие биомаркерных параметров, свидетельствующих о других, не современных, обстановках формирования отложений, другой природе ОВ, отличной от нынешней. В работе сравнение экстрактов делалось на основании комплексного анализа различных биомаркерных параметров.Среди УВ терпанового ряда в экстрактах из донных отложений северной и северо-восточной частей Баренцева моря обнаружены три- и тетрациклические терпаны, геологические и биологические гопаны, а также непредельные гопены. В экстрактах из осадков станций, где ни одно из проведенных исследований не показало признаков флюидоразгрузки, распределение терпанов имеет облик, характерный для слабопреобразованного ОВ. Такой вывод можно сделать на основании высоких относительных концентраций биологических гопанов, моретанов и гопенов, которые суммарно существенно превышают концентрации геологических (нефтяных) гопанов (рис. 5А).Среди гопаноидов состава С27 в экстрактах идентифицированы изомеры Ts (18α(H)-22,29,30-триснорнеогопан), Tm (17α(H)-22,29,30-трисноргопан), а также изомеры с термически нестабильной конфигурацией – Tβ (17β(Н)-22,29,30-трисноргопан) и гопен Te (17α(H)-22,29,30-трисноргоп-(17,21)-ен) (рис. 5). Наличие последних двух соединений также свидетельствует о низкой степени зрелости ОВ, характерной для современных осадков (Гринько и др., 2020). Как правило, при созревании ОВ происходит увеличение отношения Ts/Tm и полностью исчезают Te и Tβ. В большинстве экстрактов изомер Ts содержится в следовых количествах, а изомеры Tm и Tβ явно доминируют над ним (рис. 6). Необходимо отметить, что на фоне увеличения концентраций Ts происходит рост концентраций Tm. Трисноргопановый индекс Ts/(Ts+Tm), который имеет важное значение при оценке термической зрелости ОВ, в экстрактах из осадков с банки Персея, желоба Седова и Северо-Восточного плато достигает величин 0,3–0,61 (рис. 7), что указывает на значительный вклад катагенетически преобразованного (начало – середина ГЗН) ОВ (Peters et al., 2005) в составе донных отложений вышеперечисленных районов.Также в молекулярном составе экстрактов осадков был идентифицирован гопан состава С28 – 17α(H),21β(H)-28,30-бисноргопан (рис. 5), редко встречающийся в нефтях и ОВ горных пород и осадков. Вопрос о его происхождении – дискуссионный. Считается, что 28,30-бисноргопан образуется в результате деятельности специфических бактерий на ранних стадиях преобразования ОВ, обитающих в бескислородных обстановках (Peters et. al., 2005). В то же время существуют предположения, что высокие концентрации данного УВ могут отражать низкую термическую зрелость ОВ. В анализируемых осадках относительные концентрации 28,30-бисноргопана велики и зачастую превышают концентрации гопана состава С30. Максимальные значения отношения Н28αβ/ Н30αβ состава достигают 8–16 в экстрактах из осадков восточной части Восточно-Баренцевоморского плато.Рис. 5. Примеры масс-фрагментограмм тритерпеноидов (m/z 191) а) в образце с незрелым ОВ (банка Ушакова) и б) в образце с катагенетически зрелыми УВ (банка Персея): Ts – 18α(H)-22,29,30-триснорнеогопан; Те – 17α(H)-22,29,30-трисноргоп-(17,21)-ен; Tm – 17α(H)-22,29,30-трисноргопан; Tβ – 17β(Н)-22,29,30-трисноргопан; H28αβ – 17α(H), 21β(H)-28,30-бисноргопан; С29:13(18)-ene – С29 неогоп-13(18)-ен; H29αβ – 17α(H), 21β(H)-30-норгопан; H29Ts – 18α(H)-30-норнеогопан; 30d – 15α-метил-17α(H)-27-норгопан (диагопан); С30:17(21)-ene – C30 гоп-17(21)-ен; Н29βα – 17β(Н), 21α(Н)-30-норгопан (норморетан); H30αβ – 17α(Н), 21β(Н) C30 гопан; С30:13(18)-ene – С30 неогоп-13(18)-ен; Н29ββ – 17β(Н),21β(Н)-30-норгопан; Н30βα – 17β(H), 21α(H)-гопан (моретан); С31:17(21)-ene – C31 гоп-17(21)-ен; Н31βα – 17β(H), 21α(H)-гомогопан; Н32βα – 17β(H), 21α(H)-бисгомогопан; Н31ββ – 17β(H), 21β(H)-гомогопан; Н32ββ – 17β(H), 21β(H)-бисгомогопан; H31S и H31R – C31 17α(Н), 21β(Н) гомогопаны 22S и 22R эпимеры соответственно; H32S и H32R – C32 17α(Н), 21β(Н) бисгомогопаны 22S и 22R эпимеры соответственно; H33S и H33R – C33 17α(Н), 21β(Н) трисгомогопаны 22S и 22R эпимеры соответственно; H34S и H34R – тетракисгомогопаны 22S и 22R эпимеры соответственно; H35S и H35R – пентакисгомогопаны 22S и 22R эпимеры соответственно. Рис. 6. Состав гопаноидов состава С27 в экстрактах донных осадков. В ОВ осадков района исследований было установлено наличие гомогопанов состава С31-С33. Гомологи состава С34 присутствовали не во всех экстрактах. Еще реже, в следовых количествах, встречались гомогопаны состава С35. Отношения эпимеров S- и R-гомогопанов состава С31 и С32 используются для оценки зрелости ОВ пород на начальных этапах катагенеза. Значения параметра, равные 0,57–0,62, соответствуют равновесным и указывают на вхождение ОВ в зону «нефтяного окна» (Петров, 1984). Рассчитанный для экстрактов из донных отложений коэффициент 22S/ (22S+22R)C31 не достигает границы равновесия ОВ. Его значения варьируют от 0,07 до 0,43 при среднем 0,23. Наибольшими величинами данного отношения (≥ 0,4) характеризуются экстракты из осадков с банки Персея и из желоба Седова. Аналогичное соотношение эпимеров гомогопанов состава С32 было рассчитано для единичных экстрактов, в молекулярном составе которых отсутствовал диплоптен (С30 гоп-22(29)-ен). Диплоптен элюируется практически одновременно с S-эпимером гомогопана С32, что затрудняет определение относительных концентраций последнего. В экстрактах, где диплоптен отсутствовал, коэффициент 22S/(22S+22R)C32 изменяется от 0,18 до 0,49 при среднем 0,35. Повышенные значения (≥ 0,4) наблюдались в экстрактах из донных отложений на банках Персея, Ушакова и на восточной части Северо-Восточного плато.УВ стеранового ряда в экстрактах из осадков представлены биологическими стеранами ααα-конфигурации, геологическими стеранами αββ-конфигурации, а также перегруппированными стеранами (или диастеранами) – αβα-конфигурации. В исследованных экстрактах преобладают биологические стераны. Значения параметра bb/ (aa+bb)C29 для большинства образцов не превышают 0,4. Лишь в одном образце, с банки Персея, относительная концентрация геологических стеранов больше концентрации биологических стеранов (bb/(aa+bb)C29 = 0,51). В целом, повышенные значения данного параметра (≥ 0,4) установлены в экстрактах из осадков с банки Персея, Северо-Восточного плато, с седловины Страхова, из Восточно-Баренцевоморской впадине и желоба Седова (рис. 7). Величины другого стеранового параметра aa20S/ (S+R)C29, который также применим для оценки зрелости ОВ, в экстрактах варьируют от 0,04 до 0,39 при среднем значении 0,17. При переходе от незрелого ОВ к слабопреобразованному значение этого параметра возрастает до 0,25, а на стадиях мезокатагенеза МК2-МК3 достигает равновесных значений 0,5–0,55 (Соколова, Абля, 2007). Следовательно, преобразованность ОВ большинства проанализированных экстрактов – низкая, соответствующая диагенезу – протокатагенезу.Относительно высокие значения параметра aa20S/(S+R)C29 (≥ 0,25) установлены в экстрактах из осадков с банки Персея, Северо-Восточного плато, из Восточно-Баренцевоморской впадины и желоба Седова (рис. 7).Рис. 7. Графики соотношения параметров зрелости ОВ в экстрактах осадков: А) трисноргопанового коэффициента Ts/(Ts+Tm) и доли геологических гопанов среди общего содержания гопаноидов состава С29-С30 (геологических, биологических гопанов, моретанов и гопенов); Б) стерановых коэффициентов bb/(aa+bb)C29 и aa20S/(S+R)C29. Тренд линии зрелости приведён согласно работе по Peters et al. (2005). Также в экстрактах идентифицированы трициклические терпаны – хейлантаны, представленные гомологической серией t19-t29, среди которых, как правило, преобладает хейлантан t23. Гомологи t19-t20 и t28-t29 присутствуют не повсеместно. В большинстве экстрактов содержание хейлантанов низкое – пики индивидуальных соединений плохо проявлены на масс-фрагментограммах. Параметр три/пента (t23/H30αβ), как правило, не превышает значения 0,2. Однако в ряде образцов он достигает значений 0,3–0,71. Отношение трициклических терпанов к пентациклическим широко применяется в качестве параметра зрелости ОВ (Peters, Moldowan, 1993). Также содержание хейлантанов может сильно зависеть и от типа исходного ОВ. Трициклические терпаны t19 и t20 маркируют вклад высшей растительности, а t21-t29 – преимущественно вклад морских и озерных эукариот, прокариот (Peters et al., 2005; Конторович, Костырева, 2015). Для исследуемых экстрактов явной зависимости параметра три/пента от других общепринятых параметров зрелости (например, Ts/Ts+Tm) не наблюдается. Для проанализированных экстрактов наблюдается прямая зависимость отношения t23/ H30αβ от стеранового коэффициента С27/С29, отражающего тип исходного ОВ (рис. 8). Следовательно, можно сделать вывод, что повышенные концентрации хейлантанов в отдельных образцах свидетельствуют о большем вкладе аквагенной биомассы в состав исходного ОВ, а не о повышенной зрелости ОВ.Рис. 8. График соотношения терпанового коэффициента три/пента (отношение трициклического терпана t23 к пентациклическому терпану H30αβ) и стеранового коэффициента С27/С29, отражающего тип исходного ОВ. Таким образом, анализ молекулярного состава ОВ донных отложений показал, что в пределах района исследований находятся зоны разгрузки катагенетически зрелых УВ. Экстракты из донных отложений, опробованных в таких зонах, представляют собой смесь сингенетичного ОВ и эпигенетичных УВ. Они обладают характеристиками как первого, так и второго компонентов смеси. Если доля миграционных УВ в донных отложениях превышает долю сингенетичных УВ, то биомаркерный состав смеси будет близок к биомаркерному составу миграционной компоненты и, следовательно, к биомаркерному составу ОВ материнских толщ. В случае, если эпигенетичные УВ находятся в донных отложениях в следовых количествах по сравнению с сингенетичной УВ компонентой, можно говорить об отсутствии влияния миграции на состав УВ в исследуемом осадке. Т.к. распределения УВ биомаркеров «местного» ОВ накладываются на распределения, характерные для термогенных флюидов, и «занижают» степень зрелости смеси, необходим нестандартный подход к ее оценке. Использование общепринятых граничных значений биомаркерных параметров зрелости ОВ в данном случае оказывается некорректным.Разграничение значений биомаркерных параметров зрелости, определяющих генезис УВ в донных отложениях – сингенетичный либо эпигенетичный, проводилось на основании статистического анализа значений конкретного параметра. В работе использовались диаграммы размаха (или «ящики с усами»). В качестве значений, определяющих наличие существенной доли миграционных УВ в экстрактах донных отложений, были приняты значения, лежащие в диапазоне от верхнего квартиля до максимального значения выборки, т.е. 25% наиболее высоких значений всей выборки. Значения, не превышающие медиану, интерпретировались как характерные для сингеничного ОВ (рис. 9).Рис. 9. Максимальные, минимальные, средние и медианные значения терпановых и стерановых биомаркерных параметров зрелости ОВ, рассчитанных для экстрактов донных осадков района исследований. Цвет ячеек, определяющий генезис УВС в донных отложениях: красный – сингенетичное ОВ, желтый – смесь преимущественно сингенетичного ОВ и миграционных УВ в следовых количествах, зелёный – смесь сингенетичного ОВ и существенной доли миграционных УВ. Районы исследования: ЖС – желоб Седова, ВБВ – Восточно-Баренцевоморская впадина, СС – седловина Страхова, БП – банка Персея, БУ – банка Ушакова, СВП – Северо-Восточное плато; n – количество образцов. Биомаркерные параметры: геогопаны (Н29+Н30), % – содержание геологических гопанов состава С29 и С30 относительно общего содержания гопаноидов (биологических гопанов, моретанов, геологических гопанов и гопенов) состава С29 и С30; Ts, % – содержание трисноргопана Ts относительно общего содержания гопаноидов состава С27 (Ts, Tm, Те и Tβ); Ts/(Ts+Tm) – трисноргопановый индекс; Н30/М30 – отношение геологического гопана H30αβ к моретану H30βα; Н29/ М29 – отношение геологического гопана H29αβ к моретану H29βα; Н29Ts/H29 – отношение норнеогопана Н29Ts к геологическому гопану H29αβ; 30d/Н30 – отношение диагопана к к геологическому гопану H30αβ; 22S/(22S+22R)C31 – отношение 22S/ (S+R) гомогопанов состава С31; 22S/(22S+22R)C32 – отношение 22S/(S+R) гомогопанов состава С32; bb/(aa+bb)C29 – отношение αββ/ (ααα+αββ) стеранов состава С29; aa20S/(S+R)C29 – отношение 20S/(S+R) регулярных стеранов состава С29; диа/регС27 – отношение диастеранов к регулярным состава С27; К2зр – отношение αββ/(αββ + αR) стеранов состава С29. Далее, при выборе образцов, характеризующихся повышенными значениями совокупности рассматриваемых в работе биомаркерных параметров зрелости, и, следовательно, имеющих в составе миграционные УВ флюиды, использовалась бальная система ранжирования образцов. Сперва для образца по каждому отдельному биомаркерному параметру присваивались баллы согласно следующей схеме: «сингенетичное ОВ» – «–1 балл»; «смесь преимущественно сингенетичного ОВ и миграционных УВ в следовых количествах» – «0 баллов»; «смесь преимущественно миграционных УВ и сингенетичного ОВ в следовых количествах» – «1 балл». Баллы суммировались. Все образцы, у которых суммарное число баллов было положительное, были определены как содержащие преимущественно миграционные УВ в составе экстрактов (рис. 10).Рис. 10. График распределения суммарных баллов «аномалийности», рассчитанных по биомаркерным параметрам зрелости ОВ для образцов экстрактов донных осадков района исследований. Отрицательное количество баллов соответствует «фону», положительное – «аномалии». Наибольшее количество образцов донных отложений, молекулярный состав ОВ которых обладает сходствами с нефтяным в силу вероятного присутствия катагенетически зрелых УВ флюидов, было отобрано на банке Персея и в желобе Седова. Единичные интервалы отложений, ОВ которых обладает повышенной степенью зрелости, были встречены в разрезах кернов станций из Восточно-Баренцевоморской впадины, с Северо-Восточного плато и с банки Ушакова. Можно предполагать, что на банке Персея и в желобе Седова могли находиться или находятся в настоящее время залежи УВ в глубинных резервуарах, а также присутствуют пути миграции, по которым осуществляется флюидоразгрузка. Вероятно, на банке Персея происходит активный флюидоперенос, признаки которого были зафиксированы также в виде донных воронок типа «pockmark». Единичные признаки флюидоразгрузки отмечены и для других объектов.Биомаркерные параметры обстановок накопления и типа исходного ОВ. С целью охарактеризовать источник миграции УВ флюидов в приповерхностную часть осадочного разреза были проанализированы биомаркерные параметры экстрактов из осадков с повышенной зрелостью ОВ, отражающие его генезис. Согласно соотношению регулярных стеранов состава С27-С29 (С27/ С29 от 0,52 до 1,37; С28/С29 от 0,37 до 0,97), УВ были сгенерированы ОВ смешанного генезиса с различной долей гумусового ОВ, накапливающегося в обстановках от открытого моря до прибрежно-морских (Huang, Meinschein, 1979). Параметр Pr/Ph в экстрактах не превышает 1 при среднем значении 0,22, что указывает на восстановительную среду накопления исходного ОВ (Peters et al., 2005). В экстрактах донных осадков параметр t26/t25 варьирует от 0,29 до 0,5, свидетельствуя о морских условиях седиментации (Соболева, 2010). Высокие величины отношения адиантана к гопану (Н29/Н30) характерны для карбонатных нефтегазогенерирующих толщ, а низкие – для глинистых пород (Zumberge, 1984; Connan et al., 1986; Ten Haven et al.,1988; Peters, Moldowan, 1993). В исследуемых экстрактах величины данного отношения варьируют от 0,35 до 0,74 при среднем 0,58, что свидетельствует о доминировании глинистой составляющей в отложениях, вмещающих исходное для экстрактов ОВ. Повышенные значения (0,64–0,74) были отмечены в экстрактах из осадков с Северо-Восточного плато, из желоба Седова и Восточно-Баренцевоморской впадины, что может свидетельствовать о некоторой доле карбонатной составляющей в толщах, генерирующих УВ. Подчиненную роль карбонатных минералов в литологическом составе материнских пород подтверждают высокие значения отношения трициклических терпанов t24 и t23, которые варьируют от 0,48 до 0,90 (среднее – 0,60) (Peters et al., 2005).Миграция УВ в пределах северной части Баренцевоморского бассейнаВыявленные в ходе экспедиционных работ и лабораторных исследований зоны разгрузки УВ флюидов пространственно приурочены к западной, восточной и северной перифериям Северо-Баренцевской депрессии.По результатам комплексных геохимических исследований донных отложений удалось достоверно выявить разгрузку жидких УВ флюидов в пределах районов банки Персея и желоба Седова. По своей тектонической позиции район банки Персея может быть отнесен к зоне перехода Северо-Баренцевских поднятий в западный борт Северо-Баренцевской сверхглубокой депрессии (рис. 1). Желоб Седова приурочен к зоне, где, вероятно, мощность осадочного выполнения сокращается на восточном борту этой депрессии. Согласно существующим геологическим представлениям, именно в бортовые зоны впадины происходит миграция УВ флюидов (Ступакова и др., 2015). Данный процесс обусловлен наличием региональных наклонов пластов, способствующих латеральной миграции УВ, а также развитой сетью разрывных нарушений, обеспечивающих вертикальную разгрузку флюидов.Наличие аномалий в составе газовой фазы донных отложений в районах банки Ушакова и Северо-Восточного плато объясняется активным флюидопереносом по зонам разуплотнения, сформированным, вероятно, в ответ на неоген-четвертичное воздымание прилегающей территории архипелага Земля Франца Иосифа в ходе новейших тектонических движений или за счет гляциоизостазии.Выявленные закономерности имеют важное значение для оценки нефтегазоносного потенциала региона и могут быть опорой при планировании дальнейших геолого-разведочных работ.ЗаключениеПроведенные исследования УВ флюидов донных отложений Баренцева моря позволили определить их основные характеристики и сделать предположения об их природе и путях миграции. Установлено, что:• Донные осадки характеризуются низкими концентрациями УВ газов. По соотношению (С2H6+С3H8)/(С2H4+С3H6) и результатам изотопных исследований определена термогенная природа газов, разгружающихся в районах западного (банка Персея) и восточного (желоб Седова) бортов Северо-Баренцевской сверхглубокой депрессии.• Наибольшее флюидонасыщение донных отложений по данным пиролиза и экстракции было выявлено в районах западного борта Северо-Баренцевской сверхглубокой депрессии (банки Персея и Ушакова), а также на ее восточном борту (желоб Седова).• Доминирующую роль в образовании миграционных УВ бассейна по результатам хромато-масс-спектрометрии преимущественно играют глинистые толщи со смешанным гумусово-сапропелевым ОВ. Значения биомаркерных коэффициентов зрелости с учётом вклада современного ОВ указывают на высокий уровень термической преобразованности материнского ОВ миграционных УВ, соответствующий, предположительно, середине ГЗН.• Идентифицированная разгрузка жидких УВ флюидов в районах банки Персея и желоба Седова свидетельствует о наличии в Северо-Баренцевоморском регионе нефтяных залежей. Газовые залежи возможны в районах банки Ушакова и Северо-Восточного плато.