Индикаторы бактериального участия в процессах формирования скоплений углеводородов

Чудецкий, Михаил Юрьевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Индикаторы бактериального участия в процессах формирования скоплений углеводородов
ВАК РФ 25.00.12, Геология, поиски и разведка горючих ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Индикаторы бактериального участия в процессах формирования скоплений углеводородов"

И/

На правах рукописи

ЧУДЕЦКИЙ Михаил Юрьевич

ИНДИКАТОРЫ БАКТЕРИАЛЬНОГО УЧАСТИЯ В ПРОЦЕССАХ ФОРМИРОВАНИЯ СКОПЛЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДОВ

Специальность 25.00.12 - Геология, поиски и разведка горючих ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва 2004

Работа выполнена в Лаборатории генезиса углеводородных флюидов и месторождений Института Проблем нефти и газа Российской Академии Наук и Министерства образования РФ

Научный руководитель:

доктор геолого-минералогических наук Б.М. Валяев Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук Ф.С.Ульмасвай (ИПНГ РАН), кандидат геолого-минералогических наук Э.А.Абля (МГУ)

Ведущая организация: Институт экологии и генетики микроорганизмов

Защита состоится « 22 » сентября 2004 г. в 15 ч. 00 мин, на заседании Диссертационного Совета Д.002.076.01 при Институте Проблем нефти и газа РАН и Минобразования РФ по адресу: 117701, г.Москва, ул.Губкина, дом 3, ИПНГРАН

С диссертацией можно ознакомиться у секретаря Диссертационного Совета ИПНГ РАН. Автореферат разослан «./$у> августа 2004 года

Ученый секретарь Диссертационного Совета

УрО РАН

кандидат технических наук

ШИ-Ч

2496*2$

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Исследования деятельности бактерий1 в процессах преобразования

органического вещества (ОВ) насчитывают более столетия, их роль учитывалась и в построениях И.М.Губкина. В послевоенное время большое внимание было уделено развитию микробиологических методов при прогнозе и поисках нефтегазовых месторождений (Г. А.Могилевский, М.В.Иванов, С.И.Кузнецов и др.). В последней четверти прошлого столетия получили развитие экологические аспекты микробиологических исследований, связанных как с 'ликвидацией поверхностных загрязнений нефтью, так и с влиянием на условия разработки (окисление нефти и др.) при использовании интенсивного заводнения 'залежей. На основании многолетних теоретических разработок Института микробиологии РАН и других коллективов начато внедрение в практику ряда методов интенсификации добычи, основанных на эффектах микробиальной деятельности вблизи водонефтяных контактов (Д.А.Каушанский, Т.Н.Назина и др.).

В последние четверть века открытие необычных сообществ организмов на дне океана, связанных с «черными курильщиками» и «холодными» разгрузками углеводородов, обозначило первое обширное проявление глубинной биосферы. Изучение архебактериальных сообществ, процессов анаэробного бактериального окисления метана (А.ЮЛейн и др.), открытие проявлений бактериальной деятельности в глубоких скважинах, пробуренных в различных геологических условиях (от докембрийских щитов до зон субдукции) принесли новые подтверждения грандиозных масштабов распространения и деятельности подземной биосферы. Обозначился глобальный характер бактериальной трансформации и переработки бактериями потоков катагенетических и более глубинных газов (Г.А.Заварзии, А.А.Оборин и др.).

Новые открытия показали, что бактериальная деятельность интенсивнее и многоплановее. Она связана не только с переработкой ОВ, генерацией за его счет биохимического изотопно легкого метана, с биодеградацией существующих (сформировавшихся ранее приповерхностных, на глубинах 0,5-1,5 км) скоплений углеводородов, но столь же эффективно бактериальной переработке и трансформации должны подвергаться углеводородные и углеводородно-водные флюиды на этапе миграции и формирования скоплений углеводородов. В этом направлении до настоящего времени специальные исследования, в сущности, не проводились, хотя их актуальность и большая теоретическая и практическая значимость несомненны. С учетом новых открытий следует ожидать, что при бактериалььой трансформации углеводо-родно-водных флюидов, формирующих скопления углеводородов, в состав последних могут привноситься и соединения, относимые к хемофоссилиям (биомаркерам), источник которых в прежних построениях связывался, в основном, с органическим веществом. В связи с этим возникают новые задачи диагностики хемофоссилий бактериально-флюидного генезиса и оценки их индикаторной значимости при прогнозе и поисках скоплений углеводородов.

За последние четверть века были открыты значительные ресурсы изотопно легкого по углероду и водороду метана в месторождениях газа и газогидратов. По изотопно-

1 Здесь и далее вместо микробиологически строгих названий таксонов «прокариоты и прокариоттеский» используется более традиционные названия «бактерии и бактериальные». В тех случаях, когда называются дробные таксоны, вместо названия «археи» используется «архебактерии», а вместо названия «бактерии» в современном таксономическом смысле - «эубактерии». - • - •

геохимическим критериям такой метан по генезису рассматривается в качестве биохимического (бактериального) - генерированного за счет рассеянного в породах ОВ, но геохимические интерпретации неоднозначны и нередко вступают в противоречие с геологическими построениями. Необходим анализ возникшей коллизии и поиск путей ее преодоления. Таков круг обозначившихся новых вопросов и проблем, связанных с пониманием роли бактериальной деятельности в процессах формирования нефтяных и газовых (включая газогидраты) скоплений.

Цель работы. Основная цель работы состояла в выявлении роли бактериальной деятельности и ее последствий при трансформации углеводородно-водных флюидов, участвующих в процессах формирования скоплений углеводородов. Задачи исследований:

• обоснование бактериальной природы изопреноидных хемофоссилий в составе нефтей;

• обоснование вертикальной зональности состава хемофоссилий в нефтях, связанное с различными бактериальными сообществами, участвующими в генезисе хемофоссилий; построение моделей микробиальной деятельности на различных глубинах в недрах осадочных бассейнов;

• обоснование изотопных особенностей и участия бактерий в генезисе двух типов экстремально изотопно легкого метана.

Научная новизна. Обоснованы новые представления о бактериальной природе двух групп хемофоссилий в составе нефтей. На этой основе построена модель вертикальной зональности состава бактериальных хемофоссилий в нефтях. Выделены два типа экстремально изотопно легкого метана, обоснованы механизмы их бактериального генезиса и реальная роль в формировании нефтегазовых месторождений с изотопно легким метаном. Выявлены индикаторы бактериальных трансформаций углеводородно-водных флюидов, участвующих в формировании нефтегазовых скоплений.

Практическая значимость. Полученные результаты о природе изопреноидных хемофоссилий, их вертикальной зональности в скоплениях углеводородов могут использоваться для уточнения вопросов формирования нефтегазовых месторождений, прогнозе и поисках скоплений углеводородов. Изотопно-геохимические индикаторы бактериальных трансформаций могут использоваться при оценке природы и ресурсов изотопно легкого метана в газовых месторождениях и, особенно, в газогидратах, в которых изотопно легкий метан доминирует.

В работе защищаются следующие положения:

1. Изопреиоидные соединения в составе нефтей не только наследуются из органического вещества высших организмов, по в значительной мере имеют бактериальный генезис, при этом один из важных этапов обогащения нефтей линейными изо-преноиднымн соединениями связан с деятельностью архебактернальных сообществ.

2. На базе представлений о бактериальном генезисе изопреноидных хемофоссилий и питательной (трофической) роли углеводородно-водных флюидов построена новая модель вертикальной зональности состава изопреноидных хемофоссилий в формирующихся скоплениях углеводородов.

3. Генезис двух групп экстремально изотопно легкого метана связан с деятельностью различных бактериальных сообществ на различных питательных субстратах в приповерхностных обстановках, отличающихся по геолого-фациальным и окпслптельно-восстановэтельньш условиям.

Фактическая^>сиова работы, методика исследований. На основании обобщения опубликованных данных выполнен,анализ распространения хемофоссдпий1 (биомаркеров) в неф-( тях, битумах, углеводород!й!х'разгрузках с переоценкой их природы. -Для диагностики хе-

мофоссилий бактериальной природыв рассеянных битумах, органическом веществе пород и в нефтяных залежах использовались также рез)шьтаты.изучения.изотопного состава их углерода и водорода. С помощью схему геохимических карт' с изолиниями концентраций и графиков выявлялись корреляции концентрации изопреноидны*1 хемофоссилий с глубиной, с температурами в пластах, и с расстоянием от водонефтяных контактов в пределах пластов.

Выполнено обобщение и проведена интерпретация изотопно-геохимических данных по газам с метаном разного генезиса в скоплениях и разгрузках углеводородов. Было собрано более тысячи анализов химического и изотопного состава газов по российским и зарубежным регионам, включая данные по изотопному составу водорода и углерода в метане. Эти данные были обработаны с помощью программы 81айзИса 6 по двадцати параметрам: 5|3С, ЗВ, содержание тяжелых углеводородов, глубина залегания, содержание СОг и другим. Двойные диаграммы в координатах 5|3С / 80 метана стали основой разделения углеводородных газов по генезису.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 112 страницах, включая 33 рисунка.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на международных и российских конференциях и симпозиумах: на III Всесоюзном совещании - Дегазация Земли и геотектоника (1991); на I Международной конференции - Геохимическое моделирование и материнские породы нефтегазоносных бассейнов (1995); на III Международной конференции - Новые идеи в науках о Земле (1997); на II, III и VII Международных конференциях - Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа (1998, 1999,2004); на Международном симпозиуме - Углеродсодержащие формации в геологической истории (1998); на XVI симпозиуме по геохимии изотопов в ГЕОХИ РАН в 2001 г.; на конференции памяти академика П.Н.Кропоткина-Дегазация Земли: геодинамика, геофлюиды, нефть и газ в 2002 г.; на Всероссийской конференции - Генезис нефти и газа в 2003 г.

Публикации. Основные материалы диссертации содержатся в 25 печатных работах: 14 научных статьях, 5 из которых написаны без соавторов, и 11 тезисах докладов (8 без соавторов).

Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю, док-<, тору геолого-минералогических наук Б.М.Валяеву, а также выражает глубокую признатель-

ность коллективу лаборатории углеводородных флюидов и месторождений Института проблем нефти и газа за помощь и поддержку при проведении исследований. Благодарен автор ¥ сотрудникам кафедры микробиологии биологического факультета Московского Государст-

венного Университета, чьими советами и консультациями автор неоднократно пользовался.

'Органические молекулы, характерные для определенных видов организмов, называются «биомаркеры», когда такие молекулы переходят в ископаемое состояние, их называют «хелюфоссилии».

Обоснование защищаемых положений.

1. Изопреноидные соединения в составе нейтей не только наследуются из органического вещества высших организмов, но в значительной мере имеют бактериальный генезис, при этом один из важных этапов обогащения нефтей линейными изопреноидными \

соединениями связан с деятельностью архебактериальных сообществ.

Совершенствование изотопно-геохимических методов исследования органического вещества, битуминозных компонентов и нефтей привело к открытию и использованию молеку- | лярных индикаторов для решения теоретических и практических задач в нефтегазовой геологии и геохимии (Н.Б.Вассоевич, А.Э.Конторович, В.А.Кашир^ев, Э.А.Абля, О.К.Баженова, Т.В.Белоконь, Г.Н.Гордадзе, М.В.Дахнова, А.А.Петров, В.А.Чахмахчев, М.Молдован и мн. др.). Исследования глубинной биосферы (К.Реёег$еп и др.) показали, что следы ее деятельности должны проявляться и в процессах миграции и формирования скоплений углеводородов в глубоких горизонтах осадочного разреза. Одной из первоочередных задач, в связи с этим, становится вычленение результатов такого рода деятельности глубинных бактериальных сообществ от процессов в биосфере, связанных с накоплением и преобразованием фотосинтетического органического вещества.

Первые находки в нефти и горных породах органических молекул, близких по структуре к биосинтезированным, были сделаны до важнейших микробиологических и биохимических открытий. Естественно, что найденные соединения в основном сближались с аналогичными соединениями из более детально биохимически изученных на тот момент высших организмов.

В диссертации рассмотрены основные типы хемофоссилий из нефтей с позиций их возможного образования: 1) высшими организмами, 2) бактериями, 3) абиогенным синтезом.Из алканов в нефтях обычно преобладают неразветвленные, из изомерных - алканы с метальными группами доминируют над алканами с этильными. Аналогично, среди полициклических цикланов преобладают молекулы с ангулярным сочленением циклов, подобные стера-нам и гопанам, хотя искусственно могут быть синтезированы полишдашгы с самым разнообразным рисунком сочленения циклов. Подобная ограниченность естественного многообразия изомеров, по сравнению с искусственно синтезированными, характерна для всех встречаемых в нефти типов углеводородов.

Чтобы избежать неоднозначности при поиске в химическом составе нефтей признаков, содержащих информацию об их происхождении, в работе основное внимание уделяется молекулам, несущим наибольшее количество таких признаков своего исходного синтеза, которые уменьшают вероятность альтернативных трактовок генезиса этих молекул.

Однозначно установить генетическую природу линейных алканов трудно. Синтез линейных алканов осуществляется как высшими организмами, так и бактериями, как в недрах Земли, так и в метеоритах; поэтому, возможно, никогда не удастся найти такой критерий, кото- 11 рый позволит использовать линейные алканы из нефтей, как хемофоссилии с однозначно трактуемым происхождением.

Наибольшей определенностью происхождения среди других молекул обладают изопрено- •

идные (терпеноидные) хемофоссилии. Происхождение полициклических изопреноидов доказывает не только их уникальная упорядоченная внутримолекулярная структура, но и оптическая активность, а стратиграфическое распространение охватывает интервал от докембрия до

архебактерни

высшие организмы эубактерии экстремально термостойкие

термостойкие к ^ л

слабо термостойкие ПГ- г Кл^ЧАЛчАА^А/ АЛААА/уЛ

N I ^г- • • •,•.•.•■.■.•.и ■ ■ — -. >1 . 4 плазматическая ДП . <7 Ц мембрана —~ — 3? -^клеточная ' ^ Х'Х'Х'Х'Х'Х'Х'Х'Х

.бёе'ки'слдрдднак ■.■■■.■.

Рис. 1. Пути эволюции мембранных липидов у архебактерий, эубактерий и высших организмов - адаптация к повышенным температурам.

Показаны увеличенные фрагменты участка мембраны, выделенного в квадрате.

современности. Их абиогенный синтез без совместного параллельного образование семейства родственных неупорядоченных продуктов очень маловероятен. В отношении происхождения этих хемофоссилий необходимо учитывать следующие обстоятельства. В случае их относительно малого количества в нефти они могут оказаться посторонней примесью, и тогда их происхождение и происхождение содержащей их нефти будут различным.

Первоначально все изопреноиды связывали с высшими растениями. Фитан и пристан считались происходящими от фитола хлорсфилла. Так пентациклические тетратерпаны путем серии превращений выводили из бетулина березовых деревьев. Первыми переинтерпретации подверглись пентацикликлические тетратерпаны. Их структура оказалась значительно ближе к гопаноидным спиртам, присутствующим вместе с липидами в мембранах эубактерий, чем к многообразным тетратерпанам деревьев. Гопаны ныне связывают исключительно с бактериями. Стераны менее характерны для бактерий, но они найдены в цианобактериях, ме-танокисляющих (метанотрофных) бактериях и некоторых других микроорганизмах. Происхождение трициклических тетратерпанов (хейлатанов) из нефтей остается неясным, но подобные соединения могут синтезироваться метангененирующими архебактериями. Как оказалось в ар-хебакгериях содержание фитана много больше, чем в растениях. Линейные тетратерпеноиды, состоящие из двух фитанолов, состыкованных "голова к голове", были обнаружены в мембранах архебактерий. С ними вместе находятся дитерпеновые фитаноловые диэфиры (рис. 1), которые легко могут стать источником фитана, пристана и других ациклических изопреноидов. Особенно типично массовое присутствие дигерпеновых фитаноловых диэфиров для мембран архебактерий метаногенов.

Эубактерии и архебактерии - две очень рано разделившиеся филогенетические ветви эволюции безъядерных организмов. Архебактерии — это обитающие в почве, морских осадках

или воде микроорганизмы, которые часто встречаются в анаэробных условиях. Архебакте-рии могут бьггь мезофилами или термофилами, причем некоторые виды (ультратермофилы, гипертермофилы) способны развиваться при температуре выше 100°С. Вообще архебактери-ям свойственна экстремофилия, то есть способность жить при высоких значениях температур, щелочности, кислотности, в высокоминерализованных соленых растворах. Биоэнергетика архебактерий в основном ограничена простыми низкомолекулярными соединениями, вероятно, из-за неспособности синтезировать активные гидролитические ферменты. Большинство метанобразующих архебактерий способны получать энергию в результате окисления молекулярного водорода, используя в качестве акцептора электронов СОг. В результате этого углекислота восстанавливается с образованием метана. Помимо этого многие метаногены синтезируют метан из формиата, ацетата, диметилсульфида, из вторичных и циклических спиртов.

Термофильные архебактерии характерны для трех местообитаний: континентальных гидротерм, морских подводных гидротерм и подземных геотермальных систем. Наиболее сложны для изучения подземные микробные сообщества. Их исследование затруднено двумя причинами: невозможностью бурения стерильных скважин и вероятным нахождением бактерий в недрах в некультивируемой стадии. Термофильные метаногены часто выделяются из пластовых водонефтяных месторождений, однако по разнообразию видов метаногенов эти месторождения уступают гидротермам. Особенно характерен МеЛапоЬа^епит Легтоашо-IгорЫсит [Е.А.ВопсЬ-ОвпиЯоузкауа е1 а1., 1999]. Вероятно, пока удается выявить только мало* и среднеглубинные сообщества микроорганизмов.

Благодаря работам Г.А.Заварзина [1984, 2003] хорошо известна стадийность переработки (деструкции) биополимеров отмершей биомассы в осадке бактериями. По существу циклы переработки представляют собой конвейер последовательного разложения биополимеров некромассы с учетом вызываемого этим разложением изменения среды и появления в результате разложения газообразных продуктов деструкции, используемых бактериями следующего цикла в качестве элементов питания, в ходе которого складывается своеобразная бактериальная сукцессия. Последовательность стадий определяет развитие архебактерий метаногенов на заключительном, самом глубокопогруженном этапе, а также их питание низкомолекулярными углеродистыми соединениями. В морских отложениях активность архебактерий иногда фиксируется на сотни метров глубже поверхности осадка.

Для реконструкции важно, что тетра- и пентациклические изопреноиды характеризуют эу-бактерии (тетратерпаны, особенно бактериогопан, и реже стераны) и эукариоты (стераны и реже тетратерпаны), а архебактериями липиды такого типа синтезироваться не могут. В наибольших количествах стераны и бактериогопаны содержатся в мембранах клеток и являются регуляторами текучести вещества мембран. При повышенной концентрации этих молекул вязкость мембран увеличивается, что способствует адаптации организмов к повышенным температурам.

Данные по ко.мплексному параллельному изучению свободных углеводородов, в-связанных углеводородов и углеводородов, связанных простой эфирной связью, показали неожиданно большие различия между этими тремя битумоидными фракциями, взятыми из одной породы [Б.ЗсЬоШеп й а1, 1997]. Эти различия объясняют обычно избирательным воздействием реакций сульфирования в диагенезе на исходно однородное вещество. Однако данные по изотопному составу показывают, что в каждую из фракций поступали вещества разной природы. Гомогопаны из фракции связанной с Б по 5|3С на 3-5%о легче, чем гомого-

паны из «свободной» фракции. Вероятнее всего десульфированные фракции углеводородов обогащалась лшгадами, синтезируемыми сульфатвосстанавливающими бактериями на этапе анаэробной переработки органического вещества в осадке. Для сульфатредуцирующих эу-бактерий характерно отношение нечетных к четным алканам у близкое к 1 и присутствие в мембранах бактериогопантетролов (прямых предшественников пентакисгомогопана).

Отличия фракции, получаемой разрушением простых эфиров, от фракции свободных углеводородов еще более резкие: 1) только в этих фракциях преобладают дифитаны, состыкованные по типу «голова к голове», а также дифитаны, осложненные несколькими распределенными по молекуле циклопентанами (такие соединения синтезируются исключительно ар-хебактериями); 2) изотопный состав фитана из фракции разрушения эфиров существенно отличается от изотопного состава фитана из «свободной» и десулъфированной фракций. В этом случае необходимо допускать как минимум два источника фитана. Фитан из «свободной» фракции, возможно, связан с фотосинтезирующими организмами, а фитан из десульфиро-ванной фракции и из фракции разрушения эфиров является либо смесью архебактериального фитана с фотосинтетическим, либо чисто архебакгериальным, образованным одним из видов архебакгерий из верхов зоны метаногенеза. Фитан может происходить как непосредственно из фитаниловых диэфиров глицерина, слагающих мембраны архебактерий, так и из бифита-ниловых тетраэфиров диглицерина путем первоначального образования дифитанов и дальнейшего их расщепления по слабой связи в звеньях, состыкованных по типу «голова к голове». Соотношение ди- и тетраэфиров в мембранах архебактерий разных видов может сильно отличаться. Последовательность смены бактериальных сообществ запечатлевается в различных битумоидных фракциях. Фракция, связанная с серой, отражает этап преобразования эу-бактериями сульфатредукторами сульфата в сульфид. Углеводородная фракция, связанная с простыми эфирами, отражает этап архебактериального метаногенеза при переработке низкомолекулярных углеродистых соединений [9].

Подобные низкомолекулярные углеродистые соединения могут быть привнесены в осадок и потоками углеводородно-водных флюидов из нижележащих отложений. В таких зонах разгрузки флюидов активность архебактерий и соответственно синтез изопреноидов значительно возрастает. Помимо повышенных концентраций Сго, С25, С30 изопреноидов для некоторых зон разгрузки характерно сильное облегчение изотопного состава хемофоссилий по 5|3С и присутствие изопреноида 2,6,11,15-тетраметилгексадекана.

Таким образом, по предлагаемой модели органическое вещество осадочных пород состоит не только из континентального и морского источника, но и последовательно обогащается уже в осадке циклическими изопреноидами эубактериальной природы и ациклическими изопреноидами архебактериального генезиса. Синтез архебактериями и эубактерия-ми резко различных мембранных липидов - надежный индикатор для реконструкции по оставленным отмершими бактериальными сообществами следам (хемофоссилиям) прижизненных особенностей микробиальной экосистемы давно прекратившей свое существование. В тех случаях, когда выявлена архебактериальная принадлежность изопреноидных хемофоссилий, данные об их изотопном составе позволяют реконструировать характер питания микроорганизмов. Изменения изотопного состава углерода в хемофоссилиях отражают степень исчерпания питательных субстратов вне зависимости от того, имеют ли эти субстраты биогенный или абиогенный источник.

2. На базе представлений о бактериальном генезисе изопреноидных хемофоссилий и питательной Строфической) роли углеводородно-водных Флюидов постпоена новая модель вертикальной зональности состава изопреноидных хемофоссилий в Формирующихся скоплениях углеводородов.

Значимость новых теоретических построений выявляется при их использовании для решения задач, имеющих практическую пользу. В этой связи разработка и использование в рамках диссертационного исследования човых методических приемов и новых индикаторов связанных с глубинной бактериальной деятельностью, для познания зональности процессов нефтенакопления, представляется практически ценным.

Хорошо известна типичная особенность многопластовых нефтяных месторождений: в нижних горизонтах преобладают нефти линейноалканового состава (тип А1 - по терминологии A.A. Петрова [Петров и др., 1994]); в средних горизонтах - нефти, обогащенные цепочечными изопреноидами (тип А2); для верхних горизонтов характерны нефти обогащенные нафтснами (Б2) и ароматическими углеводородами (Б1). С позиций катагенетического созревания нефти, образование описанной последовательности труднообъяснимо. A.A. Петровым с соавторами предложена гипотеза о бактериодеградационом механизме образования такой зональности. Однако, следуя этой гипотезе, часто приходится допускать гипотетическую па-леобиодеградацию и последующее погружение палеобиодеградированных пород.

У всех глубинных бактерий сформировалась адаптация к повышенным температурам за счет укрепления мембран специальными липидами. Архебактерии повышают термостойкость мембран, синтезируя длинноцепочечные изопреноидные углеводороды, а в эубактериях для термостойкости мембран синтезируются циклические политерпаны типа бакгериогопанов. Залежи нефти А1, вероятно, формировались при температурах более 200°С, в том случае, когда углеводородный флюид достигал химического равновесия в стерилизованных (безбактериальных) условиях. В этих нефтях могут содержаться микроколичества изопреноидных хемофоссилий (часто с преобладанием стеранов), близких к хемофоссилиям из фонового рассеянного органического вещества, и оригинальный набор псевдохемофоссилий близкий к находимым в углеродистых метеоритах. Оптической активности нефти А1 как правило не имеют.

Менее глубинные нефти А2 со значительным количеством (более процента) цепочечных изопреноидов типа фитана, пристана и их гомологов образуются при формировании месторождений в толщах пород в присутствии архебактерий, потребляющих геофлюид как питательную среду (рис. 2), причем температуры их развития могут быть более 100° С. Цепочечные изопреноиды из мембран этих бактерий оказываются, в результате, в составе нефти. Отношение концентраций летропорфиринов к концентрациям линейных изопреноидных углеводородов в нефтях сходно с отношением концентраций этих соединений в биомассе архебактерий. Существенно, что образование указанных хемофоссилий синхронно с формированием нефтяных залежей, а не является их дальнейшим постгене -ическим преобразованием.

Нефти типа Б2 формируются при температурах доступных для жизнедеятельности эубак-терий (60°С). В этих условиях углеводородные флюиды могут испытывать первую фазу бактериального окисления эу-архебактериальным сообществом. На то, что синтез гопанов происходит непосредственно в залежи, указывает изменение соотношения гопанов и стеранов в пределах одного пласта. Указанная закономерность прослежена для месторождений Харампурского,

Бактериальное сообщество глубинного нефтеокисления 1 анаэробно * . ф^Ф*»*-

аэробно,

микроаэробно

углеводород л окисляющие 2 эуСактерии

бродильные эубактерии

\ прошшат,бутпрзт,

I шгрувлг, этапол,

\ пропадол

- К: сг\ »¡¡ЙЙ1''

сиитрофные

эубактерии

редуцируцирующие эуиаь

мономеры:

жирныо кислоты, спи"- •

эубактерии

ЭО^ 1 НзЭ. со2

Нз.С02, \ формяат. ^^ |

биомасса бактерий, , СОг^кзометаболтггм I

ацетат =£>

формпат. формиат. метанол ацетат

I НО'

Нефть

ч^. . __ _

/Бактериальное сообщество^ переработки биомассы

органическое вещество отмершей биомассы

метаиагенные 1 архебактерии

ОН ОН

СН4.С02

эубактерии гидролитики

мотанокнеляющио

эубактерии

504 Ы^

кероген

сульфгг-

ЛлХ-чЛ/^С1 , I , I 1

кёроген'ОПГП^тЪ^^Г

1 млтаногснныЬ :

-....."—Чип / ■ ■

Бактериальное сообщество — спутник залежеобразования (углекисло-водородный бактериальный фильтр)

анаэробно . СН4.

Тяжелите углеводороды водород и не&ти активные

ниакомолокулйрпьто

архсы

поступающий в залежь геофлюид

Н2Э, со2

супьфшп-редуц пру цирую щи с

архебактерии

Рис.2. Схема вертикальной зональности состава хемофоссилий в многопластовых месторождениях и сообщества бактерий, обогащающих скопления углеводородов изолреноидными хемофоссилиями

Первомайского и Оленьего Западной Сибири [15]. На синтез циклических тетратерпанов указывает и появление оптической активности у нефтей группы Б, при отсутствии оптической активности у нефтей А[, и очень малой у нефтей А2.

Нефти типа Б1 испытывают следующую более глубокую фазу бактериальной трансформации, характеризующуюся потерей (выеданием) "алканов И изоалканов нефтеокисляюпдши бактериями. Изъятие алканов обогащает нефть остающимися в остатке полициклоизопре-ноидами и ароматическими углеводородами. Контакт с атмосферой помимо биоокисления приводит к химическому окислетйо и потере газообразных компонентов. От архебактерий не остается липидных следов, но они присутствуют в качестве спутников эубактерий, потребляющих производимые эубактериями ацетат, водород и углекислый газ с образованием наиболее массового продукта жизнедеятельности архебактерий метаногенов - метана. Бурение со специально маркированным раствором показывает присутствие способных к развитию бактерий в породах, не имевших контактов с поверхностными водами, практически во всех отложениях, доступных для бурения, за исключением пород, прогретых выше температуры закипания воды при давлениях характерных для данной глубины залегания. Следовательно, фактором, ограничивающим развитие бактерий, являются, в основном, питательные вещества, при наличии которых заключенные в породе бактерии переходят из скрытой стадии в жизнедеятельную стадию.

Полностью изолированные нефтяные залежи являются и полностью безжизненными. Для того, чтобы в залежи могло существовать бактериальное сообщество, необходим приток веществ, образующих смесь с термодинамически неравновесным составом. Жизнедеятельность бактерий нуждается в потоке вещества - притоке энергонесущих компонентов и стоке продуктов их переработки. Тектоническая позиция многих месторождений нефти и газа показывает, что глубинные углеводородно-водные потоки, сформировавшие эти месторождения, проникали в залежи с глубин находящихся, как минимум, на несколько километров ниже, чем глубины, на которых расположены залежи. Глубинный углеводородно-водный флюид, переместившийся из условий с высокими температурами и давлениями в условия с более низкими температурами и давлениями, является химически неравновесным и характеризуется распадающимися и перестраивающимися молекулами, которые не могут длительно сохраняться и исчезают либо под воздействием абиогенных процессов, либо при бактериальных преобразованиях.

Для подземных местообитаний можно выделить два типа питания и соответствующие им два основных типа бактериальных сообществ. Эу-архебактериальное сообщество развивается при поступлении окислителей. Окисляя нефтяные углеводороды, эубактерии выделяют ряд низкомолекулярных веществ: смесь четучих жирных кислот, спиртов, водорода и углекислоты. Эта смесь в свою очередь потребляется архебактериями, которые редуцируют ее до метана. Нами показано, что поступление смеси низкомолекулярных веществ вместе с угле-водородо-водным флюидом делает возможным развитие самостоятельного архебактериаль-ного сообщества в подземных резервуарах, природное местообитание такого архебактери-ального сообщества и особенности его жизнедеятельности позволил определить анализ распределения изопреноидных хемофоссилий в скоплениях углеводородов [3]. Вероятно, архебактерий при геофлюидном питании могут использовать весьма широкий круг автотрофно-литотрофных реакций в дополнение к широко известной реакции окисления водорода угле-

кислотой. А.А.Оборин с соавторами называет такое бактериальное сообщество нафтндогене-рирующим углекисло-водородным бактериальным фильтром, но, возможно, биоэнергетика этого сообщества больше связана с неравновесными соединениями углерода, чем с чистым водородом [А.А.Оборин, Л.М.Рубинштейн, 1998, А.А.Оборин и др. 2000; И.М.Михайлов, 1998]. Для жизнедеятельности микроорганизмов важнейшим фактором оказывается термодинамическая неравновесность системы: микроорганизмы, используя свои каталитические возможности, ускоряют химические реакции и быстрее приводят систему к термодинамическому равновесию.

Многопластовые нефтяные месторождения в одних случаях могут иметь четко выраженную полную вертикальную зональность, в других - сокращенную зональность, или не обладать зональностью. Зональность может варьировать в пределах региона в зависимости от мощности осадочного разреза и глубины месторождений, как в Тимано-Печерской области в ряду от Ярегского до Пашнинского месторождений. На наш взгляд это определяется изменением степени изолированности резервуаров и динамикой геофлюидов. Для нижних пластов наиболее вероятно поступление углеводородно-водных флюидов и газов из нижележащих пород. На основе поступающей термодинамически неравновесной смеси, возможно, развитие архебактериального сообщества. В результате происходит образование серии нефтей от типа А1 (без бактериальной активности на этапе заполнения резервуара) до типа А2 (при активном развитии архебактерий на поступающим в залежь углеводородном флюиде). Причем скорость заполнения резервуара и химическая неравновесность флюида будут совместно определять степень активности архебактерий. В случае повторного поступления флюидов в резервуар произойдет и повторная активизация архебактерий.

В средних по глубине пластах может происходить постепенное обновление пластовых вод с привносом новых порций окислов серы, железа или марганца по напластованию пород и развитие на основе образующейся «питательной смеси» олиготрофного эу-архебактериального сообщества. Подобные условия возникают при наличии протяженных во-донефтяных контактов в пологозалегающих пластах или связанных с субгоризонтальными срывами: в таких условиях водообмен облегчается. Совместная жизнедеятельность эубактерий и архебактерий приводит к обогащению нефтей полициклическими изопреноидными алканами - гопанами, а в случае развитии эубактерий метанотрофов и стеранами, поглощению нормальных алканов и приобретению нефтями свойств, характерных для типа Б2, а при количестве окислителей сопоставимых с количеством углеводородов и Б1. Эу- и архебакгерии обогащают нефти новыми порциями циклических изопреноидов и производят деградацию легко перевариваемых углеводородных молекул по мере обновления пластовых вод.

3. Генезис двух групп экстремально изотопно легкого метана связан с деятельностью различных бактериальных сообществ на различных питательных субстратах в приповерхностных обстсновках, отличающихся по геолого-фаииальным и окиспительно-восстановительнъш условиям.

Обобщение данных по глобальным ресурсам углеводородов показывает, что доля изотопно легкого метана превышает 20%. Во многих случаях изотопно легкий метан приурочен к верхним горизонтам многопластовых месторождений. В качестве примера можно привести Уренгой, Ямбургское, Заполярное и другие месторождения на севере Западной Сибири. Такой метан обычно считается биохимическим, образовавшимся в результате переработки бак-

териями захороненного органического вещества в приповерхностных (до глубины несколько сот метров) условиях.

Наиболее простев! Критерием для отличия мигрирующих из залежи нефти и газа углеводородов от приповерхностных (биохимических) газов служит содержание помимо метана гомологов метана. В первых содержание тяжелых углеводородов может достигать нескольких процентов по объему, во вторых - меньше 0,1 % об., а часто - и 0,01 % об.. Накопление данных по изотопии углерода в ме'гане (углеводородах) позволило получить вторую независимую шкалу для определения генезиса метана. По закономерному утяжелению изотопного состава углерода метана в разрезе осадочных отложений обычно выделяются три зоны: 1) биохимической генерации метана (с 813С от -55 %о до -80 %о и легче), 2) термокаталитической генерации метана в связи с генерацией жидких углеводородов -нефти (с S13C от -55 %о до -35 %о), 3) зону генерации глубикно-катагейети'ческих в значительной степени сухих углеводородных газов (с 813С от -35 ?оо до -25 % и более тяжелых). У разных исследователей (Э.М.Гапимов, B.C. Лебедев, Э.М.Прасолов и др.) границы выделяемых по изотопным параметрам в осадочном разрезе генерационных зон нефти и газа из органического вещества осадочных пород на разных стадиях их диагенеза и катагенеза несколько отличались. '

Новые возможности для дифференциации тй генетическим признакам появились с началом использования в практике геохимических работ результатов изучения изотопного состава водорода в метане, в его гомологах' к в нефти [M.Schoell, 1982, 1984; А.Д.Есиков и др., 1975; В.Е.Ерохин, 1980]. Уже первые сводные двойные диаграммы S13C-SD метана позволили М.Шоэллу не просто выделить изотопное поле биохимического (biogenic) метана, но и подразделить его на два типа, связанные с двумя различными обстановками генерации метана из органического вещества: морскими и континентальными (terrestrial). Под обстановками генерации подразумевался в основном тип исходного органического вещества: в морских -сапропелевый, в континентальных - гумусовый.

В последние годы в исследованиях западных специалистов утвердились представления о существовании двух орновных подтипов бактериального метана - «редукционного» и «ферментативного», генерированных за счет органического вещества. На ранней двойной диаграмме [M.Schoell, 1980] для обоих подтипов бактериального метана был характерен легкий изотопный состав метана как по углероду (813С), так и по водороду (6D). В 1финятой ныне интерпретации большего объема изотопных данных один подтип бактерйайьнбго метана (редукционный) на двойной диаграмме 513C/8D характеризуется легким изотойным составом только углерода, другой (ферментативный) — только водорода. При этом аргументация выделения обоих подтипов строится на объяснении факторов, обуславливающих различие только изотопного состава водорода метана в двух подтипах бактериальных газов. Причины различия изотопного состава углерода в метане не раскрываются. Редукционный тип характеризуется не как прежде изотопно легким (813С от -60 до -85%о), а экстремально изотопно легким (813С от -60 до -115%о) составом углерода метана. Ферментативный тип теперь характеризуется не просто изотопно легким (8D от -150 до -250%о), а экстремально изотопно легким составом водорода метана (8D от -250 до —400%о). В ранее выполненных обобщениях

-110 -100 -90 -80 -70 -60 -SO -40 -30 -20

-100 -150

-200

-250

-300 -350

-400

Рис 3. Соотношение изотопного состава водорода (30сн4) метана и изотопного состава углерода (5"Ссн4) метана в различных типах природных газов.

данных по изотопии 513С и 5D метана в нефтегазовых месторождениях [Б.М.Валяев и Г.А.Титков, 1985, 1987] было показано, что изотопно легкий метан может быть полигенным - как глубинным так и трансформационным (за счет глубинных углеводородных флюидов). В последующих публикациях с участием автора [2002] раскрывалось участие микроорганизмов в генезисе трансформационного метана. В диссертации на основании дальнейшего анализа изотопно-геохимических данных рассматриваются вероятные механизмы процессов бактериальной трансформации потоков углеводородных флюидов, формирующих скопления углеводородов в различных условиях.

Двойные изотопные диаграммы 6I3CM /6DM демонстрируют четкое обособление изотопных полей двух типов приповерхностных бактериальных газов (рис. 3). При анализе совокупностей точек фактического материала, на основании которых нами были вьщелены эти изотопные поля, видно, что в основном это - приповерхностные газы болот и дна глубоководных участков морей и океанов. Для метана характерны экстремальные значения 613С„ от -60 до -110% во второй и 5DM от -230 до -370%о в первой группе газов. Однако, даже в мелких скоплениях углеводородов на глубинах до 150 м экстремально легких значений 5ВС„ и, особенно 5DM, не отмечается. На этих глубинах наблюдается утяжеление значений изотопного состава углерода (от -55%о до -85%о) и изотопного состава водорода (от -170%о до -240%») метана. Как правило, газы месторождений с изотопно легким метаном на глубинах от 150 до 1000 м выходят за пределы изотопного поля приповерхностных бактериальных газов и попадают в интервал газов переходных к термогенным и термогенным. Кроме того, в пробах нередко обнаруживаются значительные концентрации гомологов метана (до нескольких процентов). Поэтому М.Шоэлл в своих построениях сразу выделил подтип газов «смешанного гене-

ок

\ " о ' " о о Ч..____о о

'^лчь

Д V

ЗОсн4,

%я

контуры изотопных полой метана

газы глубоководных участков

мирового океана (Ок); газы болот и осадков озер континентов (Кон); \ газы в залежах на глубинах 150-1000 и.

метан в залежах на глубинах (ы): 0.150 150-1000 >1000

мотан в газах: о -болот и осадков озер а -мелководных норой и

прибрежных озер о -глубоководных участков морей и океанов

зиса». После работ МЛЫоэлла модели смешения стали широко использоваться при интерпретации изотопно-геохимических данных, связанных с генезисом нефти и газа. Однако допустить существенное участие бактериального метана в формировании промышленных скоплений с изотопно легким метаном при смешении с термогенным или глубинным метаном трудно. Сколь либо крупных скоплений углеводородов с экстремально изотопно легким метаном ни по 613С, ни по оР не обнаружено. Следовательно, в реальных геологических условиях отсутствуют источники экстремально изотопно легкого метана для процессов и моделей смешения.

В предлагаемой здесь модели образование обоих типов экстремально изотопно легкого метана происходит и за счет бактериального преобразования (трансформации) локализованных потоков глубинных углеводородных флюидов. При образовании экстремально изотопно легкого (по 513С) метана первого типа в океанических осадках, окислительная за счет БО^ трансформация углеводородных флюидов в анаэробных условиях происходит с образованием С02 или НСОз" (СаСОз), что приводит к крайнему облегчению изотопного состава углерода в параллельно образующемся и остаточном метане. При этом редукция сульфата происходит с участием углеводородных флюидов, ацетата, метана и водорода; редукция карбоната с участием Нг имеет ряд ограничений. При образовании же экстремально изотопно легкого (по ЗЭ) метана второго типа в мелководных пресноводных бассейнах суши трансформация состава углеводородных флюидов сопровождается процессами образования гомологов метана и НЬ. Бактериальные трансформации с участием Нг приводят к образованию метана с экстремально изотопно легким составом водорода; изотопный состав углерода метана остается почти неизменным, поскольку фракционирование с образованием больших количеств СОг или НСОз (карбонатов) не происходит.

Оказывается, недостаточно рассматривать процессы генерации и «модификации» углеводородов только в рамках преобразования органического вещества осадочных отложений в процессах диагенеза и катагенеза. В новейших разработках идеи полигенеза используются уже не только при поисках источников углеводородов для формирования газовых, но и нефтегазовых (А.Н.Дмитриевский и др.) месторождений.

Вовлечение в рассмотрение процессов трансформации вторгающихся в осадочный разрез углеводородных флюидов позволяет достичь согласия в интерпретации изотопно геохимических данных с геологическими. В приповерхностных условиях участие бактериальных сообществ в трансформационных процессах способно обеспечить те высокие степени изотопного фракционирования углерода и водорода, при которых за счет различных источников формируются два типа экстремально изотопно легкого либо по 513С, либо по 50 метана.

Очевидно, что тот или иной ответ на вопрос о генезисе изотопно-легкого метана может резко сказаться на оценке перспектив нефтегазоносности и в выборе методик поисков. Изучение всей глубины перерождения облика мигрирующих углеводородов, в котором принимают участие и сообщества эу- и архебактерий, важно как для поисков, так и для оценки источников углеводородов, сформировавших залежи на разных уровнях в осадочном разрезе.

Выводы

1. Установлено участие микроорганизмов (бактериальной деятельности) в обогащении формирующихся нефтегазовых месторождений комплексами специфических органических соединений (хемофоссилий).

2. Ультратермофильные архебактерии благодаря устойчивости к высоким температурам, участвуют в трансформации углеводородно-водных флюидов и генерации различных видов изопреноидных соединений на глубинах до нескольких километров.

3. Выявлена возможность проникновения экстремофильных бактерий в большую часть разрезов многопластовых месторождений, причем в нижних и средних этажах геохимический результат их метаболизма не только деструктивный, но и конструктивный (синтез изопреноидных углеводородов).

4. Показано, что в разрезах .многопластовых месторождений по изопреноидным хемофосси-лиям снизу вверх часто прослеживается последовательная смена былых бактериальных сообществ от глубинных к малоглубинным. Такая смена бактериальных сообществ хронологически обратна, а гипсометрически подобна сукцессии бактериальных сообществ в зоне диагенеза.

5. Установлена связь генерации двух типов экстремально изотопно легкого метана с метаболической деятельностью различных эу-архебактериальных сообществ в приповерхностных обстановках, отличающихся по геолого-фациальным и окислительно-восстановительным условиям.

Список печатных работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Мейтув Г.М., Иванова Т.А., Чудецкий М.Ю. Геохимические исследования при прогнозировании и поисках рудных месторождений // Известия Академии Наук СССР. Серия геологическая. М. 1989, с.89-101

2. Чудецкий М.Ю, Роль процессов глубинной дегазации в формировании толщ, обогащенных органическим веществом // Дегазация Земли и геотектоника. Тезисы докладов III Всесоюзного совещания. Москва, апрель 1991г. М. Наука 1991. с. 120.

3. Валяев Б.М., Чудецкий М.Ю. Природа хемофоссилий и их использование в качестве индикаторов при геохимическом моделировании // Геохимическое моделирование и материнские породы нефтегазоносных бассейнов. I Международная конференция. Тезисы докладов. С-Пб., 1995.. с. 122.

4. Валяев Б.М., Титков Г.А., Чудецкий М.Ю. Новые данные по нестабильности изотопного облика газов грязевых (нефтегазовых) вулканов Западного Предкавказья // XIV Губ-кинские чтения. Развитие идей И.М.Губкина в теории и практике нефтегазового дела. ГАНГ. М, 1996 с.102-103.

5. Валяев Б.М. Титков Г.А., Чудецкий М.Ю. Механизмы и масштабы трансформации продуктов глубинной углеводородной дегазации при формирочании месторождений полезных ископаемых // Новые идеи в науках о Земле. III Международная конференция. Тезисы докладов, М., 1997, МГРИ., с.204-205

6. Чудецкий М.Ю. Вертикальная зональность нефтяных залежей и вещества, потребляемые и выделяемые нефтяными бактериями // Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа. Материалы второй международной конференции. М., 1998, МГУ, с.58-60

7. Валяев Б.М., Леонов CA, Титков Г.А., Чудецкнй М.Ю. Локализованные потоки углеводородов в стратисфере и генезис нефтегазовых месторождений // Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа. Материалы второй международной конференции. М., 1998, МГУ, с.43-45.

8. Чудецкий М.Ю. Бактерии в нефтяных залежах, хемофоссшгаи и геохимические типы нефтей // Углеродсодержащие формации в геологической истории. Международный симпозиум. Петрозаводск, 199S с.62-63.

9. Чудецкнй М.Ю. Интерпретация природы микробиальных хемофоссилий с привлечением данных по изотопному составу углерода.// Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа. Материалы третьей международной конференции. М. Изд-во МГУ, 1999, с.280-281

10. Валяев Б.М., Леонов С.А., Гринченко Ю.И. Титков. Г.А. Чудецкий М.Ю. Углеродно-гелиевая изотопно-геохимическая система в расшифровке генезиса скоплений углеводородов // XV Губкинские чтения, 3-4 мая 1999, М., ГАНГ. Секция: геология

11. Чудецкий М.Ю. Источники поступления фитана в морские осадки по данным об изотопном составе фитана из осадочных пород И Геология морей и океанов. Тезисы докладов XIII Международной школы морской геологии. М., 1999, ИО РАН, с.305-306.

12. Валяев Б.М., Г.А.Титков, Чудецкий М.Ю. Новые данные о потоках углеводородов и нестабильных резервуарах углерода под дном Мирового океана // Геология морей и океанов. Тезисы докладов XIII Международной школы морской геолопш. М., 1999, ИО РАН, с. 124-125.

13. Chudetskiy М. Methane vents and reconstruction communities of methanotrophic bacterium.// VI International conference on gas in marine sediments. 2000.St. Peterburg., P.16-17

14. Валяев Б.М., Титков Г.А., Чудецкий М.Ю. О роли бактериальных (биохимических) процессов в генезисе скоплений углеводородов // Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа. Материалы пятой международной конференции. М., 2001, МГУ, с.79-80.

15. Чудецкий М.Ю. Микробиальный генезис изопреноидных хемофоссилий - ключ к расшифровке полигенности и вертикальной зональности нефтей.// Сб. ИПНГ РАН "Дегазация Земли и генезис углеводородных флюидов и месторождений", М. «ГЕОС», 2002. с.152-170.

16. Валяев Б.М., Титков Г.А., Чудецкий М.Ю. О генезисе изотопно-легкого метана в скоплениях углеводородов // Сб. ИПНГ РАН "Дегазация Земли и генезис углеводородных флюидов и месторождений" М. «ГЕОС», 2002. с.108-134.

17. Чудецкий М.Ю. Жизненные циклы архебактерий и распределение хемофоссилий в органическом веществе в недрах Земли // Сб. ИПНГ РАН "Дегазация Земли и генезис углеводородных флюидов и месторождений", М. «ГЕОС», 2002. с.135-151.

18. Levitan М., Chudetskiy М, Kolesov G. Chemical characteristics of main lithofacies based on instrumental neutron-activation analysis data. // Berichte zur Polarforschung. N. 419.2002. P.101-111.

19. Валяев Б.М., Чудецкий М.Ю. Дегазация — жизнь — нефть II Дегазация Земли: геодинамика, геофлюиды, нефть и газ. Материалы международной конференции памяти П.Н.Кропоткина. М. «ГЕОС». 2002. с. 74-76

20. Чудецкий М.Ю. Флюидно-бактериальная модель жизнедеятельности микробиальных сообществ в нефтяных залежах // Дегазация Земли: геодинамика, геофлюиды, нефть и газ. Материалы международной конференции памяти П.Н.Кропоткина М. «ГЕОС». 2002. с.442-445

21. Валяев Б.М., Чудецкий М.Ю. Распространение и механизмы образования двух типов экстремально изотопно легкого метана // Геодинамика и нефтегазоносные структуры Чер-

номорско-Каспийского региона. Тезисы докладов VI международной конференции "Крым-2002". Симферополь. 2002. с. 35-36.

22. Чудецкий МЛО. Три этажа подземной биосферы и соответствующие им три типа тафо-ценоза хемофоссилий в нефтях.// Генезис нефти и газа. М. «ГЕОС». 2003. с. 383-385.

23. Валяев Б.М., Ерохин. В.Е., Титков Г.А., Чудецкий М.Ю. Новые данные к изотопно-геохимической характеристике газов грязевых вулканов // Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа. Материалы седьмой международной конференции. М., 2004, МГУ, с.99-100.

24. Валяев Б.М., Титков Г.А., Чудецкий М.Ю. Геологические условия распространения и природа двух типов экстремально изотопно легкого (6|3С, 5Э) метана // Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа. Материалы седьмой международной конференции. М.. 2004, МГУ, с.101-102.

25. Чудецкий М.Ю., Крупская В.В. Подобие между глинистыми минералами и нуклеиновыми кислотами.// Биокосные взаимодействия: жизнь и камень. С-Пб. 2004. с. 81-84.

Соискатель

М.Ю.Чудецкий

РНБ Русский фонд

20014 14798

^ -Ч- ^ \

/о.. 1

17 тщ-

Отпечатано на ризографе вОНТИГЕОХИРАН Тираж 150 экз.

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Чудецкий, Михаил Юрьевич

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ХЕМОФОССИЛИИ (БИОМАРКЕРЫ) В СОСТАВЕ НЕФТЕЙ И РАССЕЯННОГО

ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА.

Глава 2. ЭУ- И АРХЕБАКТЕРИАЛЬНЫЕ СООБЩЕСТВА НА РАЗГРУЗКАХ И В РАЗРЕЗАХ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД

2.1. Реконструкция микробиальных сообществ по хемофоссилиям

2.2. Предпосылки проникновение микроорганизмов на большие глубины в недра Земли

Глава 3. УЧАСТИЕ АРХЕ- И ЭУБАКТЕРИЙ В ГЕНЕЗИСЕ УГЛЕВОДОРОДНЫХ СКОПЛЕНИЙ И ФОРМИРОВАНИИ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ЗОНАЛЬНОСТИ СОСТАВА

НЕФТЕЙ.

Глава 4. РОЛЬ БАКТЕРИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СКОПЛЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДОВ С ИЗОТОПНО-ЛЕГКИМ ПО 513С И ПО 5D МЕТАНОМ.

4.1. Изотопно легкий метан в традиционных трактовках его биохимического генезиса.

4.2. Модели формирования природных скоплений углеводородов с изотопно-легким (513С / 5D) метаном.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Индикаторы бактериального участия в процессах формирования скоплений углеводородов"

Исследование деятельности бактерий1 в нефтяных залежах имеет более чем полувековую историю. Современные данные о бактериальных сообществах показывают широкий набор видов бактерий, активно живущих в глубоких нефтяных резервуарах. Особенно активно бактериальные сообщества развиваются на водонефтяных контактах. Однако, это одно из немногих подземных местообитаний, где возможно изучение микроорганизмов прямыми методами. Изучение микроорганизмов в большинстве других подземных местообитаниях пока вынужденно опираться на косвенные геохимические признаки о бактериальном участии в процессах, протекающих в недрах Земли.

Изучение разгрузок флюидов на дне океана, концентрации метана в атмосфере и включениях во льдах Антарктиды и Гренландии, выполненное в последние 20 лет, принесло неожиданные результаты. Выяснилось, что масштабы поступления глубинного метана в воды океана и атмосферу сопоставимы с масштабами поступления в эти резервуары глубинной углекислоты. Как оказалось, специфические сообщества жизни существуют не только на гидротермальных (горячих) разгрузках углекислоты (черные курильщики срединно-океанических хребтов), но и на холодных (cold seeps) разгрузках углеводородов в пределах пассивных и активных континентальных окраин, включая и глубоководные участки. Подобного рода углеводородные разгрузки могут приводить к созданию аноксидных обстановок, охватывающие крупные изолированные от океана морские бассейны (пример -современное Черное море). Соответствующие эпизоды геологической истории сопровождаются формированием осадков, аномально обогащенных разнородным органическим веществом, битумами и углеводородными газами. Ведущую роль в обогащении осадков органическим веществом при этом играет бактериальная биомасса, бактериальными по природе оказываются в этом органическом веществе

1 Здесь и далее вместо микробиологически строгих названий таксонов «прокариоты и прокариотический» используется более традиционные названия «бактерии и бактериальные». В тех случаях, когда называются дробные таксоны, вместо названия «археи» используется «архебактерии», а вместо названия «бактерии» в современном таксономическом смысле - «эубактерии». и хемофоссилии2 - биомаркеры.

За последнее десятилетие выяснилось, что масштабы и темпы накопления метана в газогидратах, а также крайне неравномерное распространение скоплений последних на окраинах континентов, включая глубоководные участки, трудно увязать с традиционными представлениями о преимущественно генезисе метана в газогидратах за счет биохимической переработки органического вещества морских осадков. Таким образом назрела необходимость переоценки индикаторной роли изотопно-геохимических данных, в особенности в отношении природы изотопно легкого метана, по данным изотопии углерода (513С) и водорода (8D) в метане.

Возросшее количество исследований, посвященных проявлениям специфической жизни в глубинной биосфере, охватывающей не только глубокие недра осадочных бассейнов, но и щитов, глубоководных континентальных (океанических) окраин, в особенности зон субдукции, нарастает. Становится ясно, что и формирование скоплений нефти и газа на разных глубинах, также сопровождалось крупномасштабной трансформацией углеводородных флюидов, включая их биохимическую трансформацию на пути миграции и водонефтяных контактах.

По большому счету, назрела необходимость пересмотра природы толщ, аномально обогащенных органическим веществом и битумами, ранее относимых к категории «нефтематеринских». Однако задача данной работы более ограничена и направлена на пересмотр природы хемофоссилий - биомаркеров нефтегазовых месторождений, с целью выявления процессов обогащения нефти биомаркерами в результате бактериальной трансформации углеводородных флюидов в потоках, формирующих нефтегазовые скопления. Как представляется, такого рода процессы пока мало изучены и их роль недооценивается; соответственно, значимость процессов привноса в нефть биомаркеров в результате преобразования их предшественников в составе фотосинтетического органического вещества (ОВ) - переоценивается.

2Органические молекулы характерные для определенных видов организмов называются «биомаркеры», когда такие молекулы переходят в ископаемое состояние, их называют «хемофоссилии».

Исследования бактериального участия в генезисе нефти и газа было, прежде всего, стимулировано запросами и практикой поисков. Широко известно использование метан окисляющих бактерий в нефтегазопоисковой геомикробиологии [Могилевский, 197 9; Оборин, Стадник, 1996]. За последнее десятилетие предложен и апробирован ряд методов использования бактерий для повышения нефтеотдачи [Назина, 2000] . Полученные результаты о жизнедеятельности бактерий абсолютно надежны, однако большинство данных относится к нефтеокисляющим сообществам бактерий, а бескислородные биоценозы бактерий менее изучены. Исследователи, занимающиеся изучением подземных бактерий классическими микробиологическими методами, требующими выделения живых бактерий в накопительные культуры и дальнейшего лабораторного культивирования, отмечают, что далеко не все микроорганизмы реально присутствующие в залежи, можно выделить в культуру применяемыми методами [Иванов, 2002]. Аборигенные нефтезалежные бактерии часто отличаются трудно предсказуемыми требованиями к среде, и обычно имеют весьма малые скорости роста. В пробах взятых из скважин с больших глубин всегда первыми проявляются не аборигенные бактерии, а те, что попадают в резервуары с поверхности. Для успешного выделения неизвестных глубинных бактерий в лабораторно разводимых культурах, нужны целенаправленные поиски, которые неизбежно должны предваряться поиском следов жизнедеятельности микроорганизмов по косвенным признакам.

Такие исследования включают несколько независимых направлений. Изучение окаменевших остатков морфологически сходных с бактериями нитчатого и округлого облика, привело к выводам о тотальном распространении микроорганизмов во всех доступных для изучения горных породах, включая метеориты и центральные части интрузивов. Однако по находкам таких микроокаменелостей невозможно судить ни о систематической принадлежности организмов, ни о том, относятся они к бактериям древних поверхностных сообществ, или же это остатки бактерий из более молодых подземных сообществ.

Другое направление исследования подземных бактериальных сообществ основывается на изучении изотопного состава углерода и серы, включая выявление роли бактериальных процессов в трансформации углеводородных флюидов при формировании нефтегазовых скоплениях. Эти методы могут быть нацелены на направленные поиски именно глубоких подземных бактерий. Учет процесса фракционирования изотопов углерода бактериями позволил Т.Стивенсу и Дж.Мак-Кинли доказать активную жизнедеятельность бактерий карбонат редукторов в базальтовых породах в массиве Колумбия Ривер [Stevens, McKinley, 1995] . Эти выводы были первоначально основаны на утяжелении изотопного состав углерода бикарбоната в указанных породах, и в дальнейшем позволили перейти к непосредственному выделению бактерий в культуры и лабораторному их изучению. А.А.Оборин используя данные по изменению с глубиной изотопного состава углерода в метане, построил глобальную модель деятельности водород потребляющих бактерий карбонат редукторов. По аналогии с углеводород окисляющим бактериальным фильтром, который расположен в верхней части аэробной зоны литосферы и основная функция которого заключается в окислении (деструкции) газообразных углеводородных газов метанового ряда, А.А.Обориным было предложено ввести понятие углекисло-водородного метанового фильтра. Этот фильтр расположен глубже в биогенной анаэробной зоне и основная его функция (в отличие от верхнего бактериального фильтра) заключается в синтезе органических веществ, в том числе углеводородов. Процесс накопления органического вещества микроорганизмами на подземных фильтрах и преобразования бактериального вещества в углеводороды А.А.Оборин предложил называть нафтидобиозом.

Еще один подход к изучению деятельности микроорганизмов в резервуарах нефтяных месторождений был предложен И.М.Михайловым. Он реконструировал деятельность прокариот относящихся к порядку Metanobacteriales по взаимосогласованным изменениям свойств нефти в залежах и изменениям химического состава окружающих нефть пластовым водам. Для большого количества месторождений Тимано-Печерской нефтегазоносной провинции на основе такой реконструкции И.М.Михайловым был предложен механизм образования тяжелых углеводородов из углеводородных газов.

Параллельно с этими исследованиями М.Уитикаром и М.Шоэллем, В.Е.Ерохиным и др. выполнено широкое изучение изотопного состава водорода и углерода в углеводородных газах. Одним из результатов этих исследований был вывод о том, что экстремальные значения изотопного состава углеводородов по водороду и углероду связаны с деятельностью разнородных бактериальных сообществ.

Последнее десятилетие ознаменовалось значительными открытиями в микробиологии. Для изучения бактерий в нефтяных залежах наиболее актуальными были два новых положения: 1 — способность бактерий к активной жизнедеятельности при температурах более 100° С, и 2 — разделение всего мира бактерий на две неродственные группы архебактерий и эубактерий, резко различающимися в том числе и синтезируемыми ими липидами, а следовательно и теми хемофоссилиями, которые могут от них оставаться. Эти построения позволяют по новому интерпретировать большой объем накопившихся данных о хемофоссилиях из нефтяных месторождений.

В представленной работе развиваются идеи о роли бактериальной деятельности в трансформации углеводородных флюидов, основываясь на данных по изотопному составу углерода и водорода в углеводородных газах с одной стороны, и по изотопному составу углерода в различных изопреноидных хемофоссилиях, с другой. Полученные выводы позволили построить целостную и многоаспектную картину жизнедеятельности бактерий в залежах, заражения залежей бактериями и последовательной смены бактериальных сообществ в процессе исчерпания пищевых ресурсов. Ценность подобного исследования для поисков и разведки нефтяных и газовых месторождений в том, что особое внимание в ней уделено не окисляющим нефть микроорганизмам, а бактериям, продуцирующим липиды в процессе формирования залежей. Для микробиологии эта работа может предложить методику предварительного поиска еще неизвестных глубинных микроорганизмов для культивирования по оставляемым ими непосредственно в углеводородных залежах липидным следам.

Об актуальности тематики исследований.

Исследования деятельности бактерий в процессах преобразования органического вещества (ОВ) насчитывают более столетия, их роль учитывалась и в построениях И.М.Губкина. В послевоенное время большое внимание было уделено развитию микробиологических методов при прогнозе и поисках нефтегазовых месторождений (М.В.Иванов, Г.А.Могилевский С.И.Кузнецов, и др.). В последней четверти прошлого столетия получили развитие экологические аспекты микробиологических исследований, связанных как с ликвидацией поверхностных загрязнений нефтью, так и с влиянием на условия разработки (окисление нефти и др.) при использовании интенсивного заводнения залежей. На основании многолетних теоретических разработок Института микробиологии РАН и других коллективов начато внедрение в практику ряда методов интенсификации добычи, основанных на эффектах микробиальной деятельности вблизи водонефтяных контактов (Д.А.Каушанский, Т.Н.Назина и др.).

В последние четверть века открытие необычных сообществ организмов на дне океана, связанных с «черными курильщиками» и «холодными» разгрузками углеводородов, обозначило первое обширное проявление глубинной биосферы. Изучение архебактериальных сообществ, процессов анаэробного бактериального окисления метана, открытие проявлений бактериальной деятельности в глубоких скважинах, пробуренных в различных геологических условиях (от докембрийских щитов до зон субдукции) - принесли новые подтверждения грандиозных масштабов распространения и деятельности подземной биосферы. Обозначился глобальный характер бактериальной трансформации, переработки бактериями потоков катагенетических и более глубинных газов (Г.А.Заварзин, А.А.Оборин и др.).

Новые открытия показали, что бактериальная деятельность интенсивнее и многоплановее, связана не только с переработкой ОВ, генерацией за его счет биохимического изотопно легкого метана, с биодеградацией существующих (сформировавшихся ранее приповерхностных, на глубинах 0,5-1,5 км) скоплений углеводородов.

Столь же эффективно бактериальной переработке, трансформации должны подвергаться углеводородные и углеводородно-водные флюиды на этапе формирования скоплений углеводородов. В этом направлении до настоящего времени исследования, в сущности, не проводились, хотя их актуальность и большая теоретическая и практическая значимость несомненны. С учетом новых открытий следует ожидать, что при бактериальной трансформации углеводородно-водных флюидов, формирующих скопления углеводородов, в состав последних могут привноситься и соединения, относимые к хемофоссилиям (биомаркерам), источник которых в прежних построениях связывался, в основном, с органическим веществом. Возникают новые задачи диагностики хемофоссилий бактериально-флюидного генезиса, оценки их индикаторной значимости при прогнозе и поисках скоплений углеводородов.

Возросла важность изучения бактериальной деятельности в подземных резервуарах углеводородных месторождений и в связи с внедрением в практику разработки месторождений закачки газов. Особенно важно изучение архебактерий, жизнедеятельность которых неразрывно связанна с переработкой и генерацией метана, углекислоты, водорода и окиси углерода. Закачки газов в месторождения должны вызывать активизацию жизнедеятельности таких бактерий.

За последние четверть века были открыты гигантские ресурсы изотопно легкого по углероду и водороду метана в месторождениях газа и газогидратов. По изотопно-геохимическим критериям такой метан по генезису рассматривается в качестве биохимического (бактериального) - генерированного за счет рассеянного в породах ОВ, но геохимические интерпретации неоднозначны и нередко вступают в противоречие с геологическими построениями. Необходим анализ возникшей коллизии и поиск путей ее преодоления. Таков круг обозначившихся новых вопросов и проблем, связанных с пониманием роли бактериальной деятельности в процессах формирования нефтяных и газовых (включая газогидраты) скоплений.

Цель работы.

Основная цель работы состояла в выявлении роли бактериальной деятельности и ее последствий при трансформации углеводородно-водных флюидов, участвующих в процессах формирования скоплений углеводородов.

Задачи исследований:

• обоснование бактериальной природы изопреноидных хемофоссилии в составе нефтей;

Научная новизна.

В работе предлагаются новые взгляды на бактериальную природу ряда биомаркеров в нефтях. Показана возможность нетрадиционных подходов к интерпретации данных по изотопии СН4, природе биомаркеров, связанных не только с генерацией углеводородов из рассеянного органического вещества, но, в значительной мере, с бактериальной переработкой потоков мигрирующих углеводородов, участвующих в формировании и переформировании залежей.

Практическая значимость.

Полученные результаты о природе изопреноидных хемофоссилий, их вертикальной зональности в скоплениях углеводородов могут использоваться для уточнения вопросов формирования нефтегазовых месторождений, прогнозе и поисках скоплений углеводородов. Изотопно-геохимические индикаторы бактериальных трансформаций могут использоваться при оценке природы и ресурсов изотопно легкого метана в газовых месторождениях и, особенно, в газогидратах, в которых изотопно легкий метан доминирует.

Фактическая основа работы, методика исследований.

На основании обобщения опубликованных данных выполнен анализ распространения хемофоссилий (биомаркеров) в нефтях, битумах, углеводородных разгрузках с переоценкой их природы. Для диагностики хемофоссилий бактериальной природы в рассеянных битумах, органическом веществе пород и в нефтяных залежах использовались, также, результаты изучения изотопного состава их углерода и водорода. С помощью схем, геохимических карт с изолиниями концентраций и графиков выявлялись закономерности с использованием данных по изменениям в концентрациях изопреноидных хемофоссилий по глубине, по температуре в пластах, и в пределах пластов по расстоянию от водонефтяного контакта.

Выполнено обобщение и интерпретация изотопно-геохимических данных по газам с метаном разного генезиса в скоплениях и разгрузках углеводородов. Было собрано более тысячи анализов химического и изотопного состава газов по российским и зарубежным регионам, включая данные по изотопному составу водорода и углерода в метане. Эти данные были обработаны с помощью программы Statistica б по двадцати параметрам, таким как 513С и 5D, содержание тяжелых углеводородов, глубина залегания, содержание С02, и другим. Двойные диаграммы в координатах 513С / 5D метана стали основой разделения углеводородных газов по генезису.

Объем и структура работы.

Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 112 страницах, содержит 33 рисунка, список литературы содержит 112 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геология, поиски и разведка горючих ископаемых", Чудецкий, Михаил Юрьевич

Выводы по четвертой главе:

1) Метан природных приповерхностных биохимически генерированных газов характеризуется экстремально легкими значениями изотопного состава, либо углерода, либо водорода метана;

2} в скоплениях углеводородов с изотопно-легким метаном значения 813С и 8D характеризуются достаточно узким диапазоном, примыкающим вплотную к изотопным полям термокаталитических газов, по сравнению с таковыми в болотах и иловых газах;

3) при наличии свидетельств участия бактериальных процессов в образовании скоплений углеводородов с изотопно-легким метаном необходимо анализировать . возможные механизмы участия бактерий в преобразовании, трансформации углеводородов при их миграции и аккумуляции в скопления.

Заключение

Обобщенная модель бактериальной деятельности по трансформации потоков углеводородных флюидов представлена на рисунке 33.

Основными выводами по диссертации являются:

4. В разрезах многопластовых месторождений по изопреноидным хемофоссилиям снизу вверх может прослеживаться последовательная смена бактериальных сообществ - от глубинных ( от 150°С и более гипертермофильных-архебактериальных до 65°С — ультратермофильных-архебактериальных) к малоглубинным (мезотермофильных — от 40 до 65°С — зу-, архебактериальных). Такая смена бактериальных сообществ (сукцессия) хронологически обратна, а гипсометрически подобна сукцессии бактериальных сообществ в зоне диагенеза.

5. Установлена связь генерации двух типов экстремально изотопно легкого метана с метаболической деятельностью различных зу-архебактериальных сообществ в приповерхностных обстановках, отличающихся по геолого-фациальным и окислительно-восстановительным условиям. органическое вещество

С02 v^pdfeH ^пп^ОЛ^ГЛ^Г1^^ нефтьДрТШ^о

ПОТОКИ углеводородно-водных флюидов потоки биогенных и потребляемых бактериями газов нефть PJP-Я сухой газ легкая нефть, жирные газы, конденсат эубактерии архебактерии образование и .i- поступление в породы хемофоссилий переход архебактерий в устойчивую к экстремальным температурам анабиотическую форму зона где архебактерии способны к активной жизнедеятельности зона где архебактерии могут существовать в анабиотической форме погружение архебактерий вместе с осадочными породами

VjUvy перемещение архебактерий вместе с осадочными породами тектоническими силами постепенное поднятие архебактерий вместе с осадочными породами перенос архебактерий пластовыми водами и возвращение в нижнюю зону морского осадка

Рис. 33 Схема жизненых циклов, путей распространения архебактерий и их симбиозы с эубактериями в чехле осадочных пород

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Чудецкий, Михаил Юрьевич, Москва

1. Абля Э.А. Геохимические парадигмы и некоторые вопросы нефте-образования // Генезис нефти и газа. М. «ГЕОС». 2003. с. 3-5.

2. Арефьев О.А., Забродина М.Н., Норенкова И.К. и др. Биологическая деградация нефтей// Изв. АН СССР, сер. Геол., 1978, №9.

3. Арефьев О.А., Забродина М.Н., Русинова Г.В., Петров Ал.А. Биомаркеры нефтей Волго-Уральской нефтегазоносной провинции//Нефтехимия, 1994, т. 34, №6.

4. Алексеев Ф.А., Войтов Г.И., Лебедев B.C., Несмелова З.Н. Метан. -М.: Недра, 1987.- 310с.

5. Баженова O.K. , Лейн А.Ю. , Геохимические доказательства биогенной природы углеводородов гидротермальных образований стединно-атлантического хребта // Генезис нефти и газа. М.: ГЕОС, 2003 С.29-31.

6. Баженова O.K. Генезис нефти актуальная проблема нефтяной геологии //Современные проблемы геологии нефти и газа. М.: Научный мир, 20 01.

7. Белоконь Т.В. Распределение и состав металлопорфиринов нефтей и нефтематеринских пород нефтегазовых бассейнов мира // Геология, методы поисков, разведки и оценки месторождений топливно-энергетического сырья. М. МГП "Геоинформмарк" 1992, 68 с.

8. Вайнштейн М.Б., Кудряшова Е.Б. О нанобактериях. Микробиология, 2000, т.69, №2,. с.163-174

9. Валяев Б.М. Геодинамические аспекты глубинной углеводороднойдегазации. Автореф. дисс. . доктора геол.-мин. наук, М. : ГИН АН СССР, 1987. 32 с.

10. Валяев Б.М.Изотопное обоснование глубинного генезисауглеводородов. Дегазация Земли и геотектоника. Тезисы докладов II Всесоюзного совещания. Москва, февр., 1985 г., М.: Наука, 1985. с.83-88.

11. Валяев Б.М. Углеводородная дегазация Земли: масштабы и роль внефтегазонакоплении // Геология нефти и газа. 1994. № 9. С.38-42.

12. Валяев Б.М., Титков Г.А. К генезису метана в природных газах (по изотопному составу углерода и водорода) // Докл. АН СССР. 1985. Т.281. № 1. С.146-150.

13. Валяев Б.М. , Титков Г.А., Чудецкий М.Ю. О генезисе изотопно-легкого метана в скоплениях углеводородов // Сб. ИПНГ РАН "Дегазация Земли и генезис углеводородных флюидов и месторождений" М. «ГЕОС», 2002. с.108-134.

14. Галимов Э.М. Изотопы углерода в нефтегазовой геологии. М.: Недра, 1973. 384 с.

15. Гордадзе Г.Н. Термолиз органического вещества в нефтегазопоисковойгеохимии. М.:ИГиРГИ, 2002, 336 с.

16. Гордадзе Г.Н., Иванов В.Ф., Матвеева И.А. Закономерности изменения УВ-состава нефтей в зависимости от пластовой температуры их залегания // Геология нефти и газа, 2000, №6 стр. 31-38.

17. Громов Б.В. Удивительный мир архей // Соросовский Образовательный Журнал.1997.№4, стр. 23-26.

18. Данилова В.П. Аквабитумоиды Западно-Сибирского НГБ, какдоказательство реальности первичной миграции нефти // Генезис нефти и газа. М. «ГЕОС». 2003. с. 432-433.

19. Дахнова М.В. , Жеглова Т.П., Пайзанская И.Л. Геохимия сераорганических соединений и ее роль в прогнозе нефтегазоносности//Обзорная информация Министерства природных ресурсов Российской Федерации М.:Геоинформмарк. 2000, 51 с.

20. Дмитриевский А.Н. Полигенез нефти и газа // Генезис нефти и газа. М. «ГЕОС». 2003. с. 104-105.

21. Еляков Г.Б., Стоник В.А., Стероиды морских организмов. М. Наука, 1988, 208с.

22. Ерохин В.Е. Дейтерий в газах, нефтях и в некоторых нефтегазовых месторождениях страны в связи с вопросами генезиса углеводородов. Автореф. дисс. . кандидата геол.-мин. наук. М.: ВНИИЯГГ, 1980. 20 с.

23. Есиков А.Д., Ерохин В.Е., Лебедев B.C., Черникова Н.С.

24. Методические указания по прецизионному масс-спектрометрическому методу определения изотопного состава водорода и углерода. М.: ВНИЯГГ, 1975. 115 с.

25. Заварзин Г.А., Колотилова Н.Н. Введение в природоведческую микробиологию: Учебное пособие. Книжный дом «Университет», М. 2001.256 с.

26. Иванов М.В. Наземная микробиология и стратегия поисков жизни на Марсе// "Природа" №2, 2002, с5-13

27. Карцев А.А. Основы геохимии нефти и газа. М. Недра.1978, 279 е. 20

28. Каширцев В.А. Органическая геохимия нафтидов востока Сибирской платформы. Якутск: ЯФ Изд-ва СЩ РАН, 2003, 160с.

29. Конторович А.Э., Стасова О.Ф. Типы нефтей осадочной оболочки Земли // Геология и геофизика, 1978, № 8.

30. Лебедев B.C., Горбаянок О.В. , Иванов Д.В. и др. Биохимические процессы образования и скопления биогаза на свалках бытовых отходов // Экология. 1993. № 4. С.323-334.

31. Лейн А.Ю., Пименов H.B., Русанов Ш.И., Иванов М.В. Геохимические последствия микробиологических процессов на северо-западном шельфе Черного моря. Геохимия 1997. №10, С.54-65.

32. Лейн А.Ю. , Пименов H.B., Саввичев А. С., Павлова Г. А. , Вогт П., Богданов Ю.А. Сагалевич A.M. , Иванов М.В. Метан как источник органического вещества и углекислоты на холодном сипе в Норвежском море. Геохимия 2000. №3, С.153-164.

33. Лобье Л. Оазисы на дне океана. JI. Гидрометеоиздат J7. 1990, 156с.

34. Маргелис Л. Роль симбиоза в эволюции клетки. М.:Мир,1983, стр. 74.

35. Мейтув Г.М., Иванова Т.А., Чудецкий М.Ю. Геохимические исследования при прогнозировании и поисках рудныхместорождений.// Известия Академии Наук СССР. Серия геологическая. М. 1989. с.89-101

36. Михайлов И.М. Залежи нефти и газа продукт жизнедеятельности колоний анаэробных организмов. Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений, 1998. №1, с.11-18.

37. Михайлов И.М., Яковлев Б.И., Матвеев М.Г. Роль глубинных флюидов : Тез. докл. III Всесоюз. совещ. «Дегазация Земли и геотектоника», М.: Наука, 1991., С.179-180.

38. Михайлов И.М. , Матвеев М.Г., Яковлев Б.И. Микробиологическая ассимиляция глубинных газов в балансе углерода: Тез. докл. III Всесоюз. совещ. по геохимии углерода, М., 1991., Т. 1, с.65-66.

39. Михайлов И.М. Тайна нефтегазовых кладов// Потенциал №4, 1999, С.30-39.

40. Могилевский Г.А. Применение микроорганизмов при поисках разведке и эксплуатации нефтяных, газовых и угольных месторождений. М.: ОНТИТЭИмикробиопром, 1979, 56с.

41. Назина Т.Н. Микроорганизмы нефтяных пластов и использование их в биотехнологии повышения нефтеотдачи. Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук. М. : 2000, 67 с.

42. Назина Т.Н., Розонова Е.П. Термофильные сульфатвосстанавливающие бактерии из нефтяных пластов // Микробиология 1978. Т. 47

43. Оборин А.А. Биосинтез углеводородов микрофлорой природныхэкосистем.// Критерии оценки нефтегазоносности ниже промышленно освоенных глубин и определение приоритетных направлений геологоразведочных работ: Пермь, 2001, с. 389-400.

44. Оборин А.А. Подземная биосфера и ее геохимическая деятельность // Глубинное строение литосферы и нетрадиционное использование недр Земли. Киев. 1996, с.41.

45. Оборин А.А. , Рубинштейн JI.M. Геохимическая деятельность имикробное разнообразие подземной биосферы. Тез. докл. Меж. конф. Проблемы загрязнения окружающей среды. М.: 1998, стр.52-53.

46. Оборин А.А. , Стадник Е.В. Нефтегазопоисковая геомикробиология Екатеринбург, 1996. 408 с.

47. Определитель бактерий Берджи./под ред. Дж. Хоулта, Н. Крига, П. Снита, Дж. Стейли, С. Уилльямса,- М.: Мир, 1997.

48. Петров Ал.А. Каталитическая изомеризация углеводородов. М.: Изд-во АН СССР, 1960.

49. Петров Ал.А. Химия нафтенов. М.: Наука, 1971.

50. Петров Ал.А. Химия алканов. М.: Наука, 1974.

51. Петров Ал.А. Углеводороды нефти. М.: Наука, 1984.

52. Петров Ал.А. Стереохимия углеводородов нефти. М.: Наука, 1986.

53. Петров Ал.А. Геохимическая типизация нефтей // Геохимия, №6, 1994.

54. Петров Ал.А., Абрютина Н.Н. Изопреноидные углеводороды нефти//

55. Успехи химии, 1989, т. 58.

56. Петров Ал.А., Абрютина Н.Н., Арефьев О.А., Воробьева Н.С.,

57. Забродина М.Н., Колесников А.Ю. , Матвеева И.А., Пунанов В.Г., Русинова Г.В. Биомаркеры и геохимическая типизация нефтей. — Проблемы происхождения нефти и газа. М.:Наука. 1994, стр.54-87

58. Плешивцева Э.К., Головко А.К. Состав и распределение стеранов и гопанов в нефтях многопластовых месторождений.//Органическая геохимия нефтепроизводящих пород Западной Сибири. Новосибирск. Изд-во СО РАН. 1999, с. 235-240.

59. Прасолов Э.М. Изотопная геохимия и происхождение природных газов. Л.: Недра, 1990. 283 с.

60. Светличный В.А., Соколова Т.Г., Герхард М., Заварзин Г.А. Новая группа анаэробных термофильных карбонидобактерий, выделяющих кислород// Докл. АН СССР, 1990, т.314, №3, С. 742-744

61. Серебреникова О.В., Мозжелина Т.К. Порфирины в нефтях // Проблемы химии нефти. Новосибирск: Наука, 1992. стр. 264-274

62. Сидоренко С.А., Постникова И.Е. Биолитогенные процессы и их роль в нефтегазовом потенциале докембрия // Геология нефти и газа. 1997, №1, С.4-10.

63. Слободкин А.И., Заварзина Д.Г., Соколова Т.Г., Бонч-Осмоловская Е.А. Диссимиляционное восстановление неорганических акцепторов электронов термофильными анаэробными прокариотами.// Микробиология, 1999, том 68, №5, с. 600-622.

64. Урисон К., Албрехт П., Ромер М. Микробное происхождение горючих ископаемых //В мире науки. 1984, №10, стр. 18-26.

65. Чахмахчев. А.В.Геохимия процесса миграции углеводородных систем. М. 1983, 231с. М. 1983, 231с.

66. Чудецкий М.Ю. Бактерии в нефтяных залежах, хемофоссилии и геохимические типы нефтей.//Углеводородные формации в геологической истории. Петрозаводск. 1998, стр.62-63.

67. Чудецкий М.Ю. Микробиальный генезис изопреноидных хемофоссилийключ к расшифровке полигенности и вертикальной зональности нефтей.// Сб. ИПНГ РАН "Дегазация Земли и генезис углеводородных флюидов и месторождений", М. «ГЕОС», 2002. с.152-170.

68. Чудецкий М.Ю. Жизненные циклы архебактерий и распределение хемофоссилий в органическом веществе в недрах Земли / / Сб. ИПНГ РАН "Дегазация Земли и генезис углеводородных флюидов и месторождений", М. «ГЕОС», 2002. с.135-151.

69. Шилов А.Е. Шульпин Г.Б. Парафиновые углеводороды реагируют с комплексами металлов.//Природа.1985 №8, стр.23.

70. Baross J.A., Deming J.W. Growth of "black smoker" bacteria at temperatures of at least 250°C// Nature, 1983. pp. 423-426.

71. Bonch-Osmolovskaya E.A.,Chernyh N.A., Miroshnichenko M.L.,

72. Slobodkin A.I., Sokolova T.G., Nazina T.N., Hippe H., C.Jeanthon.

73. Thermophilic and hyhtrthermophilic bacteria and archaea from deep subsurface oil reservoir of Western Siberia. In abstract of 4th International Symposium on Subsurface Microbiology, 22-27

74. Aug., 1999. Colorado. Pp. 57-58.

75. Borowski W.S., Paull Ch.K., Ussier III W. Global and local variations of interstitial sulfate gradients in deep-water, continental margin sediments: Sensitivity to underlying methane and gas hydrates // Marine geology, 1999. V159, pp.131-154

76. Brault M., Simoneit B.R.T, Marty Y.C., Saliot A. Hydrocarbons in waters and particulate material from hydrothermal environments at the East Pacific Rise, 13° N. Org.Geochem., 1988, vol.12, pp.209-219.

77. Brault M., Simoneit B.R.T. Mild hidrotermal alternation ofimmature organic matter in sediments from the Bransfield Strait Antarctica. Appl.Geochem., 1990, vol.5, pp.149-158.

78. Brekke Tr., Lonne O., Ohm E.S. Light hydrocarbon gases in shallow sediments in the northern North Sea // Marine geology. 1997. V.137. P.81-108.

79. Fuex A.N. Experimental evidence against an appreciable isotope fractionation of methane during migration. In: Advances in organic geochemistry Douglas A.G., Maxwell J.R. (eds). Oxford: Pergamon, 1980. P.725-732.

80. Galimov E.M., Kvenvolden K.A. Concentrations and carbon isotopic compositions of CH4 and C02 in gas from sediments of the Blake Outer Ridge // Initial Reports. Deep Sea Drilling Project. 1983. V. 76. P.403-407.

81. James А.Т., Burns B.J. Microbial alteration of subsurface natural gas accumulations // Bulletin AAPG, 1984. V.68. N8. pp.957-960.

82. Jones W.J and G.U. Holzer. The polar and neutral lipid composition of Methanosphaera stadmanae. Syst.Appl.Microbiol. 1991. V. 14 pp. 130-134.

83. Kawka O.E., Simoneit B.R.T. Hydrothermal pyrolysis of organic matter in Guaymas Basin. 1. Comparison of hydrocarbons in subsurfase sediments and seabed petroleums. Org. Geochem., 1994, vol.22, pp.947-979.

84. Haridon S., Reusenbach A.-L., Glenat P., Prieur D., Jeanthon C. Hot subterranean biosphere in a continental oil reservoirs // Nature. 1995. V. 377 pp.223-224.

85. Machel H.G., Foght J. Products and depth limits of microbial activity in petroliferous subsurface seltings// Microbialsediments, Springer-Verlag Berlin Heidelberg , 2000, pp. 105-120

86. Michaelis W., Albreght P. Molecular fossils of archaebacteria in kerogen.- Naturwissenchafien, 1979, vol. 66, pp. 420-421.

87. Milner C.W.D., Rogers M.A., Evans C.R. Petroleum transformation in reservoirs J J Journal of Geochemical Exploration. 1977. V.7. P.101-107.

88. Nakai N., Yoshida Y., Ando N. Isotope studies on oil and natural gas fields in Japan // Chikyukagaku. 1974. V.7/8. P.87-98.

89. Nazina T.N., Ivanova A.E., Borzenkov I.A., Belyaev S.S., Ivanov M.V. Occurrence and geochemical activity of microorganisms in high-temperature water-flooded oil fields of Kazakhstan and Western Siberia // Geomicrobiology. 1995. V.13.N.3, pp.181-192.

90. Oremland R.S., Miller L.G. Biogeochemistry of natural gases in three alkaline, permanently stratified (meromictic) lakes. The future of energy gases. US geological survey professional paper. 1993. N 1570. pp.439-452.

91. Ourisson G., Albrecht P., Rohmer M. The hopanoids: Paleochemistry and biochemistry of a group of natural products.- Pure Appl. Chem., 1979, vol. 51, pp. 709-729.

92. Peters K.E. Petroleum triciclic terpanes: predictedphysicochemical behavior from molecular mechanics calculations // Organic Geochemistry. 2000. V. 31, pp.497-507.

93. Peters K.E., Moldowan J.M. The biomarker Guide Interpreting Molecular Fossils in Petroleum and Ancient Sediments.- Prents Hall. -Englewood.- New Jersey 07632, 1993.P.728-731 метаногены

94. Prince C. Roger, et al. 17a(H),21b(H)-Hopane as a conservedinternal marker for estimating the biodegradation of crude oil. Environ.Sci.Technol., Vol.28, No.l, 1994. pp 142-145.

95. Quirke M.M., Wardroper A.M.K., Wheatley R.E., Maxwell J.R.

96. Extended hopanoids in peat environments. Chem. Geol., 1984, vol. 42, pp. 25-43.

97. Rice D.D. Biogenic gas: controls, habitats, and resourcepotential. The future of energy gases. US geological survey professional paper. 1993. N 1570. P.583-606.

98. Schoell M, Wasserstoff und Kohlenstoffisotope in organischen Substanzen, Erdolen und Erdgasen. Geologisches Jahrbuch. Reine D // Mineralogie, Petrographie, Geochemie, Lagerstattenkunde. Hannover, 1984. Heft 67. 164 s.

99. Schoell M. Multiple origins of methane in the Earth // Chemical Geology. 1988. V. 71. P.1-10.

100. Schoell M. The hydrogen and carbon isotopic composition of methane from natural gases of varione origins // Geochimica at Cosmochimica Acta. 1980. V.44. N5. pp.649-661.

101. Schouten S., Schoell M., Rijpstra I. C.W., Jaap S. Sinningne

102. Damste, Jan W. de Leeuw. A molecular stable carbon isotope study of organic matter in immature Miocene Monterey sediments, Pismo basin. Geochim. Cosmochim. Acta 61, 10, 2065-2082. 1997.

103. Simoneit B.R.T.(1) Petroleum generation an easy and widespreadprocess in hydrothermal systems : an overview. — Appl .Geochem. , 1990, vol.5, pp.3-15.

104. Simoneit B.R.T.(2) Hydrocarbon associated with hydrothermalminerals, vent waters and talus on the East Pacific Rise and mid-Atlantic Ridge. Appl.Geochem., 1990, vol.5, pp.115-124.

105. Sofer Z. Stable carbon isotope composition of crude oils:application to source depositional environments and petroleum alteration // Bull. Amer. Assoc. Petrol. Geol., 1984, v.68, N 1, p.31 pp.2302-2307

106. Stetter K.O., Huber R., Bloch E., Kurr M., Eden R.D.,Fielder M., Cash. H., Vance I. Hyperthermophilic archae are thriving in deep North sea and Alaskan oil reservoirs // Nature. 1993. V.365.pp.743-754

107. Stetter K.O. Hyperthermophilic procaryotes// FEMS Microbiology Reviews, 18. 2001, pp.149-158

108. Sweeney R.E. Petroleum related hydrocarbon seepage in a recent North Sea sediment// Chemical Geology. 1988 V.74, pp 53-64.

109. Trent J.D., Gabrielsen M., Jensen В., Neuhard J., Olsen J.

110. Acquired termotolerance and heart shock proteins in termophiles from the three phylogenetic domains. J. Bacterid V.176 , pp.6148-6152

111. Tyiel V. et al. Molecular signals for anaerobic methane oxidation in Black Sea seep carbonates and a microbial mat. Marine Chemistry, vol. 73, 2001, pp.97-112

112. Waldron S., Lansdrown J.V., Scott E.M. et al. The global influence of the hydrogen isotope composition of water on that of bacteriogenic methane from shallow freshwater environments // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1999. V.63. N. 15. P.2237-2245.

113. Waples D.W., Machihara T. Biomarkers for Geologists A Practical to the Application of Steranes and Triterpanes in Petroleum Geology // The American Association of Petroleum Geologists. - Tulsa, Orlahoma, U.S.A. 74101, 1991.

114. Whiticar M.J. Carbon and hydrogen isotope systematics of bacterial formation and oxidation of methane // Chemical geology. 1999. V.161. P.291-314.

115. Whiticar M.J., Faber E., Schoell M. Biogenic methane formation in marine and freshwater environments: C02 reduction vs. acetate fermentation isotope evidence // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1986. V.50. P.693-709.

116. Zehuder A. J. В., Brock T.D. Methane formation and methane oxidation by methanogenic bacteria // J. Bacterid, 1979 #39. P. 181-192

Информация о работе

Чудецкий, Михаил Юрьевич
кандидата геолого-минералогических наук
Москва, 2004
ВАК 25.00.12

Диссертация

Индикаторы бактериального участия в процессах формирования скоплений углеводородов - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы