Группа гопанов как одна из групп углеводородов-биомаркеров, обнаруженная в нефтях. Специфика их хромато-масс-спектрометрии, структура этой группы углеводородов, методика изучения. Применение гопанов для повышения достоверности прогноза нефтегазоносности.
Аннотация к работе
Биомаркеры используются, чтобы коррелировать нефти друг с другом и с их нефтематеринскими породами, таким образом, углубляется понимание строения резервуаров, путей миграции и возможных подходов при проведении поисково-разведочных работ. Основным стуктурным предшественником гопанов является гопаноидный спирт-бактериогопантетрол (рис.1), имеющий 35 атомов углерода в молекуле, и некоторые другие биогопаноиды, которые в процессе диа-, катагенетической эволюции осадков теряют гидроксильные группы (в случае спиртов) или декарбоксилируются (в случае кислот) и в древних осадках, углях, горючих сланцах и нефтях присутствуют в виде углеводородов гомологического ряда гопана. 17?,21? (н) углеводороды (з) называются моретанами, в то время как все остальные гопанами(2,4,5).[4] Гопаны с более 30 атомами углерода называются гомогопанами, где приставка гомо - касается дополнительных групп метилена в исходной молекуле, гопане. Гораздо более вероятным является расщепление одиночной связи углерод-углерод между позициями 21 и 22 (приводящие к С27 гопану) или расщепление любой из двух других связей углерод-углерод, присоединенных к С22 приводящему к С29 гопану), чем последовательное расщепление двух связей углерод-углерод.Изучение биомаркеров в нефтях черезвычайно важно для познания их генезиса и геохимической истории, для повышения достоверности прогноза нефтегазоносности, т.к. сложные структуры биомаркеров дают подробную информацию относительно их происхождения. Структура этих соединений представляет собой четыре сжатых циклогексиловых кольца, каждое из которых в форме кресла и сжатое циклопентиловое кольцо. Основным стуктурным предшественником гопанов является гопаноидный спирт - бактериогопантетрол, имеющий 35 атомов углерода в молекуле. В нефтях, как правило, присутствуют лишь следы биологических гопанов, а основная масса представлена геогопанами. Сопоставление концентрационного распределения гопанов в нефтях и рассеянном органическом веществе позволяет определить источники образования тех или иных нефтей, также они позволяют определить степень преобразованности нефти, и используются в качестве индикатора оценки окислительно-восстановительной обстановки в седиментогенезе и диагенезе, также с помощью изучения гопанов проводятся палеореконструкции в целях определения некоторых факторов: источники, созревание, биодеградация.
План
Оглавление
Введение
Происхождение гопанов
Структура гопанов
Общие сведения о гопанах
Методика изучения гопанов
Применение гопанов
Заключение
Список литературы
Введение
Целью написания данной курсовой работы является рассмотрение одной из групп углеводородов-биомаркеров - группы гопанов и методики их изучения, в частности хроматомасс-спектрометрии.
Что же такое углеводороды-биомаркеры?
Высокомолекулярные насыщенные углеводороды, обнаруженные в нефтях, унаследовавшие липидную часть живого вещества называются биомаркерами. В составе исходного живого вещества, участвующего в нефтеобразовании, доминирующая роль принадлежит липоидиновым компонентам (липидам и липоидам). В ходе диагенетических и катагенетических преобразований липиды превращаются в насыщенные алкановые и циклоалкановые, а также моно-, ди-, тетрациклические и полициклические ароматические углеводороды.
Биомаркеры используются, чтобы коррелировать нефти друг с другом и с их нефтематеринскими породами, таким образом, углубляется понимание строения резервуаров, путей миграции и возможных подходов при проведении поисково-разведочных работ. Биомаркеры могут использоваться, чтобы оценить степень преобразованности и (или) биодеградации, таким образом, предоставляя важнейшую информацию, необходимую чтобы правильно оценить распределение и продуктивность бассейнов. Биомаркеры дают важнейшую информацию относительно региональных изменений типов нефтей и нефтематеринских пород, контролирующихся генотипом органического вещества и условиями обстановок осадконакопления. Наконец, биомаркеры предоставляют возможность лучше понять кинетику нефтеобразования и теплового режима бассейна. [4]
В составе биомаркеров в наибольших концентрациях встречаются: нормальные алканы, стераны, трициклические и тетрациклические терпаны, гопаны и некоторые другие углеводороды. В настоящее время определено более 600 биомаркеров, наиболее изученными из которых являются стераны, изопренаны и терпаны.
Происхождение гопанов
Гопаны достаточно распространены в осадках и нефти, потому что гопаноидные предшественники являются важными компонентами мембран в живых клетках, устойчивыми к биодеградации в течение диагенеза.
Основным стуктурным предшественником гопанов является гопаноидный спирт-бактериогопантетрол (рис.1), имеющий 35 атомов углерода в молекуле, и некоторые другие биогопаноиды, которые в процессе диа-, катагенетической эволюции осадков теряют гидроксильные группы (в случае спиртов) или декарбоксилируются (в случае кислот) и в древних осадках, углях, горючих сланцах и нефтях присутствуют в виде углеводородов гомологического ряда гопана. Гопаны в растениях и грибах достаточно редки. Их обнаружили в некоторых тропических деревьях и травах, а также в папоротниках. У бактерий, синезеленых водорослей и лишайников синтез гопаноидов занимает ведущее место в изопреноидном метаболизме. Они входят в состав клеточных мембран и выполняют функции, подобные растительным и животным стеринам.
Рис.1. Происхождение гопанов в нефти из бактериогопантетрола (1) найденный в липидных мембранах прокариотических организмов. Стереохимия обозначена пустой (а) и черной (в) точками (водород направлен в и из страницы. Соответственно). “биологическая” конфигурация [17? (н), 21? (н), 22r] наложена на бактериогопантетрол, и непосредственно насыщает продукт (2) ферментами живых организмов, неустойчива в течение катагенеза и подвергается изомеризации до “геологических” конфигураций (3,4,5). 17?,21? (н) углеводороды (з) называются моретанами, в то время как все остальные гопанами(2,4,5).[4]
Биологическая конфигурация почти плоская, хотя плойчатость связей углерод-углерод в кольцах приводит к трехмерной форме. Подобно стеролам, бактериогопантетрол является амфипатическим, потому что содержит как полярные, так и неполярные концы (рис.2). Неполярный конец гидрофобен, и таким образом, нелегко связывается с водой или другими полярными растворителями. Полярный конец, однако, является гидрофильным, и легко растворим в воде. В клеточной мембране гидрофобные концы липидов расположены внутрь к центру липидного двойного слоя, и полярные концы обращены к водной среде окружающей клетку или цитоплазму внутри клетки. [4]
Рис.2. Бактериогопантетрол [4].
Плоская конфигурация и амфипатический характер необходимы бактериогопантетролу, чтобы встраиваться в липидную мембранную структуру. Так как это стереохимическое расположение термодинамически неустойчиво, диагенез и катагенез бактериогопантетрола приводят к преобразованию 17? (Н), 21? (Н) предшественников в 17? (Н), 21? (Н)-гопаны и 17? (Н), 21? (Н)-моретаны. [1]
Структура гопанов
Структура цилопентанопергидрохризена - основа гопанов, то есть гопан состоит из четырех сжатых циклогексиловых колец, каждое из которых в форме кресла и сжатого циклопентилового кольца (рис.3).
Рис.3. Структура гопанов [2].
Изопреновые звенья служат основой в структуре (Изопрен (метилбутадиен) - основной структурный блок, состоящий из пяти атомов углерода, который найден во всех биомаркерах). Между изопреновыми звеньями связь в гопанах «голова к хвосту» и именно поэтому они являются регулярными соединениями. Гомологи гопановых углеводородов отличаются всего лишь величиной алкильного заместителя(CH3-С8H17), присоединенной к боковой цепи на Е-кольце. Углеводороды ряда гопана имеют 21 атом углерода в циклах, шесть метильных заместителей в цикле, из которых четыре являются ангулярными. [4]
Общие сведения о гопанах
Собственно говоря, название “гопан” применимо лишь к углеводороду состава С30. Углеводород состава С29 называют норметилгопаном, или адиантаном, состава С27 (отсутствует заместитель при С21)-трисноргопаном. Углеводороды состава С31, С32 и так далее называются соответственно гомогопаном, бисгомогопаном и так далее.
Гопаны с 30 и менее атомами углерода имеют ассиметричные центры в С-21 и на всех кольцевых швах (С-5, С-8, С-9, С - 10, С-13, С-14, С-17, и С-18). Гопаны с более 30 атомами углерода называются гомогопанами, где приставка гомо - касается дополнительных групп метилена в исходной молекуле, гопане. Обычные гомогопаны имеют расширенную боковую цепочку с дополнительным центром в С22 который приводит к двум пикам для каждого гомолога (22R и 22S) на масс-спектограммах этих соединений.
Пара С27 - гопанов (17?Н-22,29,30-трисноргопан и 18?Н-22,29,30-триноргопан) обычно называют Tm и Ts (соответственно). Считается, что Tm-гопан-биологически образованная структура; Ts-гопан - образовался из него либо посредством диагенетических, либо термальных процессов, или же посредством тех и других.
Гораздо более вероятным является расщепление одиночной связи углерод-углерод между позициями 21 и 22 (приводящие к С27 гопану) или расщепление любой из двух других связей углерод-углерод, присоединенных к С22 приводящему к С29 гопану), чем последовательное расщепление двух связей углерод-углерод.
В стереохимическом плане в гопановых углеводородах наиболее стабильной частью является правая часть молекулы, а именно хиральные центры у С17 и С22 атомов. Гопаны состоят из трех стереоизомерных рядов, а именно: 17?(Н),21?(Н), 17?(Н),21?(Н), 17?(Н),21?(Н)-гопанов. Соединения в ряду ?? называются моретанами. (рис. 1)
Обозначения альфа (?) и бета (?) указывают, что водородные атомы ниже или выше плоскости колец.
Существуют два основных типа гопанов: 17?Н, 21?Н - нефтяной и 17?Н, 21?Н - биологический. В нефтях, как правило, присутствуют лишь следы гопанов, имеющих “биологическую” конфигурацию. Главная масса гопанов представлена углеводородами 17?,21? ряда. Биогопаны как весьма неустойчивые соединения найдены лишь в торфе, бурых углях, молодых сланцах и рассеянном органическом веществе начальных этапов катагенеза.
Итак, в биогопане сочленение циклов А/В, В/С и С/D - транс, тогда как в геологических гопанах динамически неустойчивое транс-сочленение циклов D/E меняется на более устойчивое - цис. (Сочленение циклов С/D транс - в биогопане и цис - в нефтяном гопане.) Именно изза термической неустойчивости транс-сочленения D/E и заслонения связей 21-22 и 17-16 (цис-ориентация замещающего радикала) соединения ряда ?? (биологические гопаны) обнаруживают в нефтях в очень небольших количествах. Гопаны С28 ?? редки или отсутствуют в нефтях, так как их образование требует расщепления не одной, а двух связей углерод-углерод, присоединенных к С22 в С35 в гопаноидном предшественнике.
Следует также отметить, что биогопаны имеют более высокую температуру кипения и на хроматомасс-фрагментограммах иллюстрируются значительно позднее стереоизомерных им нефтяных гопанов (например, биогопан состава С30 иллюстрируется в области нефтяного гопана С31).
Различные конфигурации гопанов хорошо заметно в их масс-спектрах. Главным направлением распада гопанов под влиянием электронного удара является разрыв связи 8-14 с образованием двух фрагментов - постоянного А (m/z=191) и переменного (то есть зависящего от молекулярной массы исходного углеводорода) - Б (m/z=149(С27), 163(С28), 177(С29), 191(С30), 205(С31), 219(С32), 233(С33), 247(С34) и так далее.). Кроме того, для гопанов характерными являются молекулярные массы:370, 384, 398, 412, 426, 440 и так далее.
Для нефтяных (17?) гопанов фрагмент А более интенсивен, чем фрагмент Б. Для биогопанов (17?), напротив, интенсивность фрагмента Б выше, чем интенсивность фрагмента А.
Для углеводородов ряда гопана состава С31 и выше, то есть в тех случаях, когда атом С-22 становится хиральным, возможно существование двух эпимеров, отличающихся R- или S-конфигурацией хирильного центра С-22, в исходных биогопанах состава С31 и выше атом С-22 имеет строго определенную R-конфигурацию. В то же время переход к нефтяным гопанам, кроме уже отмечавшейся эпимеризации С-17, сопровождается эпимеризацией центра С-22, что проявляется в ряде дублетных пиков, характерных для хроматограмм смеси нефтяных гопанов. Следует отметить несколько большую устойчивость эпимера с S-конфигурацией. В условиях равновесия, а также в нефтях соотношение 22S- и 22R-эпимеров обычно равно 1.2-1.4. Изомеры, различающиеся конфигурацией С22, несколько напоминают по- свойствам аналогичные эпимеры стеранов, различающихся конфигурацией углеродного атома С20, особенно в ??-диастеранах. [4]
Говорить о биодеградации нефти мы можем если при m/z=177 наблюдается присутствие углеводородов гомологического ряда 25-норгопанов. Например, при биодеградации гопан С28 мы видим как 25,30-бисноргопан, а гопан С29 как 25-НОРГОПАНС29.
Методика изучения гопанов
В 1950-1970 годах были заложены основы современной теории нафтидогенеза, охватывающие как геологические, так и химические стороны этого процесса. Считается, что основная масса углеводородов, образующих скопления нефти и газа, формируется на стадии катагенеза, но их количество и состав в значительной степени предопределены особенностями исходной биомассы, количеством и характером превращений органического вещества в диагенезе. Многие углеводороды и близкородственные им соединения, обнаруженные в нефтях, наследуют структуру молекул липидной части живого вещества, а промежуточные продукты их биогеохимических превращений наблюдаются в органическом веществе современных осадков.
Ранее состав и распределение углеводородов-биомаркеров изучался методом газожидкостной хроматографии.
В настоящее время ведущую роль в изучении состава и распределения биометок нефтей, играет метод хроматомасс-спектрометрии. Типичный хроматомасс-спектрометр, используемый для анализов биометок, состоит из газового хроматографа последовательно соединенного с масс-спектрометром. Изучаемая жидкость вводится в газовый хроматограф, где различные составляющие его компоненты разделяются в соответствии со скоростями их перемещения через газово-хроматографическую колонку. Разделение насыщенных углеводородов производится в соответствии с молекулярным весом и летучести компонентов. Разделенные компоненты смеси покидают друг за другом газовый хроматограф и попадают в масс-спектрометрическую ионизационную камеру, где они анализируются в той же последовательности. Далее каждый компонент, попадающий в масс-спектрометр, бомбардируется пучком электронов высокой энергии, ионизирующих молекулы путем выбивания одного электрона (рисунок 4 [2]).
Молекулы и фрагментарные ионы, полученные этим способом, различаются по массе, в большинстве своем имеют одинаковый заряд 1. И только благодаря этому их различию в отношениях молекулярной массы к заряду, вызванных отличием масс, они могут быть разделены в магнитном поле или квадрополе. После чего разделенные ионы подходят к детектору ионного захвата, где относительное количество массы каждого иона записывается. Полная запись содержания и масс всех ионов, образованных из начальных компонент, называется их масс спектром. Собственно масс-спектр изображает зависимость интенсивности сигнала (ордината) от сооотношения массы к заряду (m/z, абцисса) для различных заряженных продуктов, образовавшихся при распаде вещества. Постольку поскольку заряд z обычно равен единице, отношение m/z в действительности отвечает массе иона. Различные классы фрагментарных биомаркеров имеют характерные для каждого из них пути в масс-спектрометре, зависящие от их молекулярной структуры. Фактически, в ХМ-МС вначале получают хроматограмму полного ионного тока (как в газожидкостной хроматографии). Затем с помощью квадрупольного масспектрометра возможно разделение этого полного ионного тока на фрагменты определенной массы.
Для отдельного хромотографического пика, вымывающегося из колонки, обычно снимают несколько полных масс-спектров (от трех до десяти). Для этого необходимо очень быстрое сканирование масс (за время от 0.1 до нескольких секунд) и запись их в цифровом виде на компьютер одновременно с фиксацией времени удерживания соединений. В зависимости от количества соединений, введенных в хроматограф, количество сканирований может быть очень большим и достигать нескольких тысяч. Впоследствии возможна компьютерная обработка полученных данных, то есть получение масс спектров для любого пика хроматограммы. Кроме того, компьютерная обработка масс-спектров позволяет различать индивидуальные соединения, имеющие близкие времена удерживания и элюирующиеся на газовой хроматограмме в виде единого пика. Компьютерная обработка также позволяет просканировать всю хроматограмму по определенным фрагментным или молекулярным ионам и получить так называемые масс-фрагментограммы или масс-хроматограммы. Это бывает полезно, если есть необходимость проследить распределение индивидуальных соединений какого-либо гомологического ряда или соединений, обладающих близким структурным строением. Так, например, тритерпановые хорошо иллюстрируются масс-фрагментограммой по - m/z 191. [2]
Хроматомасс-спектрометрические исследования насыщенных углеводородов проводились на системе, включающей газовый хроматограф 6890, имеющий интерфейс с высокоэффективным масс-селективным детектором Agilent 5973N. Хроматограф снабжен кварцевой капиллярной колонкой длиной 30м, а диаметром 0,25 мм, импрегнированной фазой HP-5MS. В качестве газа-носителя служил гелий со скоростью потока 1мл/мин. Температура испарителя 300°С. Ввод пробы проводился без деления потока. Изометрическая ‘”площадка” длительностью 4 мин. Программирование подъема температуры осуществлялось от 100°С до 290°С со скоростью 4°С в мин с последующей изотермой в течение 20 мин. Ионизирующее напряжение источника-70EV, температура источника - 230°С. Идентификация соединений осуществлялась по временам удерживания, которые могут меняться в зависимости от условий съемки, путем сравнения полученных масс-фрагментограмм с уже имеющимися спекторами в библиотеке системы и опубликованными данными.
При компьютерной обработке хроматограмм очень полезно проводить их реконструкции по наиболее характерному для гопанов фрагментарному иону с m/e 191. Схема распада гопана под воздействием электронного удара представлена на рис.5.
Рис.5. Схема распада гопана под воздействием электронного удара [2].
На распечатанной масс-фрагментограмме можно идентифицировать пики гопанов, стеранов или терпанов по аналогии пользуясь типовой масс-фрагментограммой с пронумерованными пиками и таблицей идентификации пиков. Обрабатываемая и типовая масс-фрагментограммы сравниваются и на первой пронумеровываются пики, на тех же позициях, как на типовой. Высоты пиков измеряются линейкой, для этого проводятся базовые линии, проведенных от вершины пика до пересечения с базовой линией параллельно оси игрек. Типовая масс-хроматограмма терпанов и идентификация пиков представлены на рис.6.
Рис.6. Типовая масс-хроматограмма терпанов [2].
Как пример использования методики хромато-массспектрометрии я приведу лабораторную работу, по идентификации, измерении и расчету содержаний терпанов (m/z 191) (Рис.7).
Результаты были занесены в рабочие таблицы (Табл.1, Табл.2, Табл.3, Табл.4, Табл.5, Табл.6, Табл.7) и был произведен расчет концентраций. Исходя из полученных данных можно сделать вывод о том, что ОВ-незрелое (Ts/Tm<1), но так как мы не видим ярко выраженных биогопанов и рассмотрев отношение изомеров 22S/22R (изомеры 22S встречаются в больших концентрациях), можно сделать вывод, что мы находимся в начале стадии нефтегазообразования (не ниже МК1, начале МК2). Относительно генотипа ОВ сказать точно мы не можем, но так как С35<С34 можно предположить, что ОВ континентального происхождения. Преобладает гопан С30, доля гопанов приблизительно 81%, трицикланов мало (из них преобладают С19 и С20), что тоже говорит о континентальном генезисе, но для полной характеристики нужно рассмотреть также стераны, геологию региона и так далее.
Рис.7.Изучаемая масс-хроматограмма.
Таблица 1.
Таблица 2.
Таблица 3.
Таблица 4.
Таблица 5.
Таблица 6.
Таблица 7.
Применение гопанов
Сопоставление концентрационного распределение гопанов в нефтях и в РОВ (в битумоидах) позволяет определить источники образования тех или иных нефтей.
В качестве индикатора оценки окислительно-восстановительной обстановки в седиментогенезе и диагенезе используется относительное распределение гомогопанов С31-С35. Соотношение гомогопанов C35/(C31-C35) называют гомогопановый индекс. Относительно высокие концентрации гомогопана С35 указывают на морские условия седиментогенеза и восстановительные условия диагенеза. Относительно низкие концентрации С35 - на субокислительные или слабовосстановительные условия.
Еще один показатель условий образования - соотношение С34/С35. По данным В.А. Каширцева в нефтях морских фаций в ряду гомогопанов С34С35. [7]
Об информативности такого показателя, как соотношение С27 норметилгопана (адиантана) к гопану, нет единого мнения. О.А. Арефьев считает, что в нефтях терригенно-карбонатного комплекса величина соотношения адиантан/гопан ниже, чем в нефтях галогено-карбонатного (0,6 и 0,9 соответственно). По его данным для пермских нефтей Восточной Сибири, генерированных материнским веществом континентально-болотных фаций, характерно равное соотношение адиантана и гопана. По соотношению концентраций гопанов С27 и С30 четкой диагностики типов ОВ осуществить не удается, но замечено, что в морских анаэробных обстановках он, как правило, имеет значение ниже 0,5, а значения этого показателя, большее, чем 0,8 встречаются только в неморском ОВ.
Гопаны также используются для оценки степени катагенетических преобразований в ОВ и нефтях, так как в них не происходит перестройки основного углеродного скелета под воздействием температуры. С ростом катагенетической превращенности ОВ в гопанах происходит стереохимическая изомеризация, которая приводит к появлению пространственных изомеров с цис-сочленением колец C/D, трансориентацией алифатического радикала у С-17, и стереоизомеров, с цис-сочленением колец D/E и эпимеров с S-конфигурацией у хирального центра С-22. С учетом этого, для оценки степени катагенетического созревания ОВ используются показатели: 1) Соотношение гопанов 17?,21?/17?,21?, то есть процент новообразованных нефтяных гопанов.
2) Соотношение гопанов 22S/(22R 22S). Стереохимическая перестройка гопанов, приводящая к увеличению S-конфигурации по отношению к R, активизируется со стадии MK1 (мезокатагенеза), достигая на этаже "нефтяного окна" термодинамического равновесия. В нормально зрелых нефтях, как правило, соотношение S/R в С32 составляет 60/40. Стереохимические перестройки этого типа наиболее четко проявляются в гомогопанах С30-С33.
3) Соотношение 17?,21?-моретанов С29 С30 и 17?,21?-гопанов С29 С30. Оно уменьшается с увеличением термической зрелости и достигает 0,05 (равновесный уровень) в сильнопреобразованных нефтях.
Кроме того, очень широко, для оценки степени катагенетической превращенности нефтей используется соотношение Ts/Tm. Пара С27 - гопанов (17?(Н)-22,29,30-трисноргопан и 18?(Н)-22,29,30-триноргопан) обычно называют Tm и Ts(соответственно). Считается, что Tm гопан - биологически образованная структура, а Ts гопан образовался из Tm либо посредством диагенетических, либо термальных процессов, или же посредством тех и других. Таким образом, соотношение Ts/Tm увеличивается с повышением зрелости, и в главной зоне нефтеобразования составляет 1, а на поздних стадиях катагенеза - 5-10. Но в последнее время появился ряд работ, где показаны значительные вариации этого показателя при близкой степени зрелости нефтей, что указывает на влияние в изменении этого соотношения не столько термальных условий преобразования, сколько лито-фациальных условий осадконакопления.
Так, по данным Филпа, Рюлькеттера и Марзи высокие значения соотношения Ts/Tm характерны для нефтей из карбонатных пород, по Робинсону величины этого показателя велики для континентальных нефтей. По мнению Молдована величина этого соотношения контролируется окислительно-восстановительным потенциалом. Значения отношения Ts/Tm увеличиваются при наличии глинистых минералов (катализаторов) в породах, гиперсолености вод, низких значениях Eh и уменьшаются при более высоких значениях PH среды осадконакопления. Таким образом, применение этого показателя для оценки степени зрелости нефтей желательно проводить только для групп нефтей, генерированных в единых фациальных условиях. [6]
Вывод
гопан углеводород спектрометрия
Изучение биомаркеров в нефтях черезвычайно важно для познания их генезиса и геохимической истории, для повышения достоверности прогноза нефтегазоносности, т.к. сложные структуры биомаркеров дают подробную информацию относительно их происхождения.
В данной курсовой работе была рассмотрена группа гопанов. Структура этих соединений представляет собой четыре сжатых циклогексиловых кольца, каждое из которых в форме кресла и сжатое циклопентиловое кольцо. Основным стуктурным предшественником гопанов является гопаноидный спирт - бактериогопантетрол, имеющий 35 атомов углерода в молекуле. Существуют два основных типа гопанов: 17?Н, 21?Н - нефтяной и 17?Н, 21?Н - биологический, а также ряд соединений 17?(Н),21?(Н), которые называются моретанами. (рис. 1)
В нефтях, как правило, присутствуют лишь следы биологических гопанов, а основная масса представлена геогопанами.
Также был раскрыт актуальный сейчас метод хромато-масспектрометрии, приведена типовая хроматограмма и таблица с идентификацией пиков. Для оценки степени катагенетической превращенности нефтей используется соотношение Ts/Tm. Для определения генотипа ОВ мы должны использовать полученные показатели и отношения в совокупности с другими геологическими показателями и геологией региона. Например, показатель условий образования - соотношение С34/С35. В нефтях морских фаций в ряду гомогопанов С34С35. Или, например, относительно высокие концентрации гомогопана С35 указывают на морские условия седиментогенеза и восстановительные условия диагенеза, а относительно низкие концентрации С35 - на субокислительные или слабовосстановительные условия.
Гопаны применяются для решения очень многих задач, например для корреляции систем нефть-нефть или для системы нефть-материнские породы. Сопоставление концентрационного распределения гопанов в нефтях и рассеянном органическом веществе позволяет определить источники образования тех или иных нефтей, также они позволяют определить степень преобразованности нефти, и используются в качестве индикатора оценки окислительно-восстановительной обстановки в седиментогенезе и диагенезе, также с помощью изучения гопанов проводятся палеореконструкции в целях определения некоторых факторов: источники, созревание, биодеградация. Относительное распределение гопанов рассматривается как характерный “отпечаток пальцев” нефтей региона и поэтому представляет интерес сводка этих данных по различным месторождениям земного шара.
Отдельно взятый показатель не дает достоверной информации о перспективах нефтегазоносности и продуктивности региона, нужно рассматривать в совокупности все геохимические показатели и учитывать геологию этого региона.
Список литературы
1. В.А. Каширцев, Р.П. Филп, Дж. Аллен, А. Гальвес-Синибальди, И.Н. Зуева, О.Н. Чалая, И.Н. Андреев “Биодеградация биомаркеров в природных битумах Оленекского поднятия” 1993
2. Методическое руководство по хромато-масспектрометрии
3. Б. Тиссо, Д.Вельте “Образование и распространение нефти” Москва, “Мир”, 1981
4. Peters K.E., Moldowan J.M. The biomarker guide. - Prentice Hall: Englewood Cliffs. New Jersy, 1993, 353p
5. Семинары по предмету “Введение в геохимию нефти и газа”
6. Костырева Е.А. Геохимия и генезис палеозойских нефтей юго-востока Западной Сибири // Новосибирск: Изд-во СО РАН. Филиал "Гео", 2005, 183 с
7. Каширцев В.А. Органическая геохимия нафтидов востока Сибирской платформы. Якутск: СО РАН, ЯФ, 2003. - 160 с.