Распределение стабильных изотопов Н, О и С в природных водах района Тазовского нефтегазокондексатного месторождения (Ямало-Ненецкий автономный округ)

Abstract

Актуальность. Исследование изотопного состава воды и растворенных веществ позволяет определить не только их генезис, но и процессы фракционирования, происходящие в системе «вода-порода-газ- органическое вещество» с течением времени, т. е. по мере прохождения различных этапов эволюции состава вод. Интерес к подземным водам арктических регионов Западной Сибири дополнительно связан с широким распространением здесь на глубинах пластовых вод нефтяных отложений и возможным влиянием на состав приповерхностных вод процессов криогенной метаморфизации. Цель: изучить и сопоставить изотопный состав кислорода, водорода и углерода в природных водах Ямало-Ненецкого автономного округа для выделения условных изотопных маркеров, а также для возможности проследить эволюцию изотопного состава вод вдоль вертикального разреза в районе Тазовского нефтегазоконденсатного месторождения. Объекты: поверхностные (речные, почвенные и озерные), подземные воды зоны активного водообмена Ямало-Ненецкого автономного округа и пластовые воды нефтегазоносных отложений Тазовского месторождения. Методы. Исследование изотопного состава кислорода, водорода вод, а также углерода водорастворенной углекислоты проводилось в ЦКП Многоэлементных и изотопных исследований СО РАН (г. Новосибирск) с помощью прибора Isotope Ratio Mass Spectrometer FinniganTM MAT 253, снабженного приставками пробоподготовки H/Device и GasBench II. Результаты и выводы. Приведены данные по изотопному составу кислорода, водорода и водорастворенного углерода для природных вод Ямало-Ненецкого автономного округа. Определены характерные тренды изменения изотопного состава вод и растворенной углекислоты для различных водных объектов. Показано, что поверхностные и подземные воды активного водообмена по изотопному составу (δD и δ18О) являются инфильтрационными. По мере движения вод вниз по разрезу, с увеличением времени взаимодействия в системе «вода-порода» и повышением температур среды изотопный состав значительно утяжеляется с уклоном от глобальной линии метеорных вод вправо. Составлена схема эволюции изотопного состава водорастворенного углерода в регионе согласно полученным и некоторым литературным данным. Несмотря на широкий диапазон значений δ13C от -30,4 до 23,6 ‰, в регионе, по-видимому, присутствуют только два источника углекислоты: биогенный и атмосферный, при этом для подземных вод превалирующим является биогенный.

Relevance. The study of isotopic composition of water and dissolved substances makes it possible to determine not only their genesis, but also the fractionation processes occurring in the "water-rock-gas-organic matter" system over time, i. e. as different stages of the evolution of water composition pass through. Interest in the groundwater of the Arctic regions of Western Siberia is additionally associated with the widespread occurrence of oil deposits at the depths of formation waters and the possible influence of cryogenic metamorphization processes on composition of near-surface waters. Aim. To study and compare the isotopic composition of oxygen, hydrogen and carbon in natural waters of the Yamalo-Nenets autonomous region to identify conditional isotopic markers, as well as to be able to trace the evolution of the isotopic composition of waters along a vertical section in the area of the Taz oil and gas condensate field. Objects. Surface (river, soil and lake), underground waters of the active water exchange zone of the Yamalo-Nenets autonomous region and formation waters of oil and gas deposits of the Taz field. Methods. The study of the isotopic composition of oxygen, hydrogen, and carbon of waterdissolved carbon dioxide was carried out in the Research Equipment Sharing Center at the Institute of Geology and Mineralogy SB RAS using Isotope Ratio Mass Spectrometer FinniganTM MAT 253 equipped with H/Device and GasBench II for sample preparation. Results and conclusions. The paper introduces the data on isotopic composition of O, H and C for natural waters of the Yamalo-Nenets autonomous region. The authors have determined the characteristic trends in changes in the isotopic composition of water and dissolved carbon dioxide for various water bodies. Surface and underground waters with active water exchange in terms of isotopic composition (δD and δ18О) are infiltration. As water moves down the section, with an increase in the time of interaction of the "water-rock" system and increase in temperatures, the isotopic composition becomes significantly heavier with a slope from the GMWL to the right. The authors compiled the diagram of the evolution of water-dissolved carbon isotopic composition in the region according to the obtained and some literature data. Despite the wide range of δ13C values from -30.4 to 23.6 ‰, there are, obviously, only two sources of carbon dioxide in the region: biogenic and atmospheric, with biogenic being predominant for groundwater.