К оглавлению

Изменение изотопного состава серы нефтей СССР по стратиграфическому разрезу

В настоящее время в геологию нефти все шире внедряются методы исследований, основанные на изучении ядер элементов, составляющих нефть и природные газы. Одним из наиболее интересных элементов в этом отношении является сера и соотношение в ней стабильных изотопов S³² и S³⁴.

Группа американских ученых во главе с X. Тодом [4, 5] на данных по Канаде и США показала, что нефти и газы одновозрастных отложений имеют близкий или идентичный состав, в то время как по разрезу от одного горизонта к другому соотношение изотопов серы меняется достаточно резко.

Для сопоставлений используется величина а, измерение которой возможно с достаточно большой точностью на современных масс-спектрометрах.

В США и Канаде нефти из древних отложений имеют более тяжелый изотопный состав серы, чем нефти из молодых пород. Так, в нефтях силура и ордовика в США (Тексас) в среднем величина а составляет +7,6‰, та же величина для месторождений Канады +8,4‰. Для нефтей девона эта величина колеблется от +10,1‰ до + 15,5‰, для миссисипских нефтей - от +1,3‰ до +6,8‰, для нижнемеловых от +5,7‰ до +7,5‰ и, наконец, для верхнемеловых нефтей от -1,0‰ до -5,2‰.

Нашими исследованиями во ВНИГНИ (Химическая подготовка образцов SO₂ для определений изотопного состава на масс-спектрометре производилась М.Н. Чурмантеевой, масс-спектрометрические определения Р.М. Кондратьевым. В качестве стандарта принят продажный гипс с отношением S³²/S³⁴, равным 22,2.) устанавливается аналогичный характер изменения изотопного состава серы в нефтях Советского Союза, для которых также имеется тенденция облегчения изотопного состава серы с уменьшением возраста вмещающих отложений (см. таблицу) от девона до отложений мезозоя.

Хотя строгой прямолинейной закономерности нет, но изменение от мезозойских нефтей до девонских включительно видно очень четко. Исключение составляет каменноугольная нефть, которая на 3 ‰ тяжелее девонских.

Таким образом, если не наблюдается возрастных изменений изотопного состава серы, которые могли бы служить непосредственно для определения возраста нефти, то, несомненно, наблюдается фракционирование изотопов во времени. Эти изменения изотопного состава серы в нефти соответствуют изменениям изотопного состава серы в сульфидах земной коры, отмеченными А.П. Виноградовым [1, 2] и X. Тодом [4, 5].

Общая направленность в закономерных изменениях соотношения изотопов серы в нефтях и осадочных сульфидах заставляет обратить внимание на общность природных процессов, обусловливающих это явление. Наиболее логично в этом случае предположить единый источник серы для нефтей и сульфидов из сульфатов вод соответствующих древних бассейнов.

На рисунке изменения изотопного состава серы нефтей по разрезу сопоставлены с изменениями удельного веса нефтей, содержанием в попутном газе тяжелой фракции, взяты из работы коллектива авторов [3]. Как видно из графика, изменения по разрезу всех этих параметров совершенно закономерны и, по-видимому, взаимно обусловлены.

Имеющиеся данные по изотопным соотношениям серы в нефтях не позволяют генетически связывать между собой нефти различного возраста, если, конечно, придерживаться взглядов о первичном характере сернистых соединений в изученных нефтях.

Не отрицая в принципе возможность вторичного осернения нефтей, можно отметить, что в рассматриваемых случаях этот процесс маловероятен, так как он не смог бы привести к закономерным изменениям в изотопном составе серы нефтей по разрезу и отмеченному X. Тодом постоянству по стратиграфическим горизонтам.

Приведенного материала по нефтям СССР безусловно недостаточно для категорических выводов, но уже имеющиеся данные интересны и позволяют рекомендовать внедрение в геологию нефти методов изотопного анализа.

ЛИТЕРАТУРА

1. Виноградов А.П., Чупахин М.С., Гриненко В.А., Трофимов А.В. Изотопный состав серы в связи с вопросом о возрасте пиритов осадочного генезиса. Геохимия, № 1, изд. АН СССР, 1956.

2. Виноградов А.П., Чупахин М.С., Гриненко В.А. Изотопные отношения S³²/S³⁴ в сульфидах. Геохимия, № 4, изд. АН СССР, 1956.

3. Максимов С.П., Бременко Н.А., Жуховицкий А.А., Туркельтауб Н.М., Ботнева Т.А., Ланкина Р.Г. Закономерности изменения состава попутных газов по стратиграфическому разрезу. Геология нефти и газа, 1959, № 1.

4. Thode Н. G. Macnamara and Collins С. В. Natural variantins in the isotopic content of sulfur and their significance cov. g. Research, vol. 27, R, No. 41, 1949.

5. Thode H. G., Monster Jan a. Dunford H. B. Sulfur isotope im Petroleum and Associated material. Bulleten of the American Association of Petroleum geologists, vol. 42, No. 11, Nov. 1958.

ВНИГНИ

Таблица Изменение изотопного состава серы нефтей по стратиграфическому разрезу

Возраст пород	Содержание общей серы в нефти, %	Изотопный состав серы в нефти а, ‰
Мезозойский		-7.5
Верхнепермский (Калиновская свита)	3,8
Нижнепермский (кунгурский ярус)	1,81	-1,6
Каменноугольный (сталиногорский горизонт)	1,24	+6,1
Девонский (пашийские слои)	3,6	+ 3,7

Рисунок Закономерности изменения по стратиграфическому разрезу нефтей, попутных газов, битумов и изотопного состава серы нефти.