научная статья по теме СОСТАВ РАСТВОРИМОГО УГЛЕРОДИСТОГО ВЕЩЕСТВА В ПОРОДАХ АРШАНСКОЙ ТЕКТОНИЧЕСКОЙ ЗОНЫ (ЮГО-ВОСТОЧНАЯ ЧАСТЬ ВОСТОЧНОГО САЯНА) Геология

Текст научной статьи на тему «СОСТАВ РАСТВОРИМОГО УГЛЕРОДИСТОГО ВЕЩЕСТВА В ПОРОДАХ АРШАНСКОЙ ТЕКТОНИЧЕСКОЙ ЗОНЫ (ЮГО-ВОСТОЧНАЯ ЧАСТЬ ВОСТОЧНОГО САЯНА)»

ГЕОХИМИЯ, 2012, № 2, с. 201-209

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

СОСТАВ РАСТВОРИМОГО УГЛЕРОДИСТОГО ВЕЩЕСТВА В ПОРОДАХ АРШАНСКОЙ ТЕКТОНИЧЕСКОЙ ЗОНЫ (юго-восточная часть Восточного Саяна)

© 2012 г. Ю. В. Данилова*, С. Г. Шевченко**, Л. В. Клыба**, Б. С. Данилов*

* Институт земной коры СО РАН, 664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 128; jdan@crust.irk.ru ** Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского СО РАН, 664033, Иркутск, ул. Фаворского, 1; sw_shev@irioch.irk.ru Поступила в редакцию 30.06.2009 г. Принята к печати 29.03.2011 г.

Ключевые слова:растворимое углеродистое вещество, тектонические зоны, углеводороды.

Углеродистая минерализация, в зонах глубинных разломов детально исследуется в течение длительного времени [1—4]. Интерес к этой теме обусловлен тем фактом, что с углеродистым веществом связаны процессы переноса, концентрирования и рассеяния широкого ряда рудных элементов.

Формирование высокоуглеродистых пород в зонах разломов происходит под воздействием глубинных флюидных систем. Углеродсодержа-щие флюиды, мигрируя по сланцеватости текто-нитов, формируют специфические породы с необычно высоким содержанием элементного углерода и широким спектром микроэлементов. Изучение этих своеобразных минеральных образований значительно расширяет существующие представления о процессах углеродизации в земной коре и мантии.

В процессе исследований углеродистого вещества (УВ) в геологических образцах кроме элементного углерода часто обнаруживаются смеси сложных органических соединений, которые с определенной долей вероятности могут свидетельствовать об источнике поступления вещества. Такие соединения служат маркерами биогенного или абиогенного происхождения УВ. К числу маркеров, указывающих на биогенное происхождение сложных углеводородных соединений относят, например, среди алканов — С31, два-и триметил изомеры, среди стеранов — С27Н48, жирные спирты и кислоты с четным числом атомов углерода, разветвленные карбоновые кислоты и их эфиры [5, 6]. Известно, что существенное преобладание алканов с нечетным числом атомов углерода в цепях и высокие концентрации высокомолекулярных н-алканов также указывают на биогенную природу углеродизации [7, 8]. Обнаружение в продуктах эндогенного минералообра-

зования битумов, порфиринов, аминокислот, других сложных органических соединений, ранее считавшихся биогенными, значительно расширило представление о природе их образования [9—13]. По многочисленным данным образование широкой гаммы углеводородов может быть связано с процессами дегазации мантии Земли [14-16].

Изучение продуктов внутриразломного углеродистого метасоматоза в южном складчатом обрамлении Сибирской платформы, проводимое авторами в последние годы, позволило выявить и изучить широкий круг природных соединений углерода эндогенного происхождения. Предпочтение отдавалось минералого-геохимическим исследованиям углеродистых метасоматитов и исследованию состава углерод-углеводородных флюидов [17-21].

В данной статье изложены результаты анализа растворимого углеродистого вещества (РУВ). Растворимые углеводородные соединения установлены в составе углеродсодержащих метасома-титов Аршанской тектонической зоны (юго-восточная часть Восточного Саяна). Рассматривается проблема генезиса углеводородов, в том числе возможность их образования из глубинных высокоуглеродистых флюидных источников. Авторы предлагают вероятные источники и пути миграции представленных в достаточном разнообразии углеводородных соединений. Не исключается также биогенное происхождение присутствующих кислородсодержащих производных: кислот и эфиров.

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СИТУАЦИЯ

Материалом для наших исследований являются углеродсодержащие карбонатные и карбонат-

У//Л Аршанская

тектоническая зона.

Тункинский разлом _I_

- 56°

52°

пические исследования показывают, что углеродистое вещество сосредоточено в трещинах, прослоях, межзерновом пространстве и может иметь флюидное происхождение (рис. 2а, б, в). В зонах интенсивной углеродизации отмечены небольшие (до 5 мм), секущие прожилки новообразованного кальцита, свободные от углеродной примеси (рис. 2г). С продуктивной деятельностью уг-леродсодержащих флюидов, вероятно, стоит связывать повышенные содержания Т1, Сг, N1, Со, Си, гп, Бе, V, ЯЪ, гг, РЗЭ, и, F в углеро-дизированных зонах, новообразование некоторых минералов: фторапатита, рутила и слюды, с примесью ванадия, минералов редких земель, более подробное описание которых, не входит в рамки данной работы.

102°

108°

Рис. 1. Схема участка исследований

но-силикатные породы тектонически проработанного участка, входящего в мощную зону Тун-кинского глубинного разлома, оперяющего по отношению к Главному Саянскому разлому (рис. 1). Тункинский сброс (или разлом), разделяющий структуры Тункинских гольцов и одноименной впадины, относится к структурам, активизировавшимся в кайнозойское время. Породы в зоне разлома разделены многочисленными дислокациями на серии надвинутых пластин, каждая из которых в той или иной степени подвергнута катаклазу, милонитизации и метасоматозу [22].

В пределах изученного района выделяется карбонатная толща, входящая в состав вулканоген-но-карбонатного разреза Толтинской свиты силурийского возраста [22]. Степень метаморфического преобразования пород Толтинской свиты не превышает условий зеленосланцевой фации [23]. Доломиты и известняки образуют переслаивающиеся горизонты мощностью первые десятки метров. Карбонатные породы имеют в большинстве светло-серый цвет, их текстуры разнообразны — от массивной и слоистой до комковато-сгустковой. В уступе Тункинского сброса выделяются участки милонитизации, характеризующиеся аномально высоким содержанием Сэлем и ори-ентированые дискордантно по отношению к вмещающей осадочной толще.

На исследованном фрагменте разлома участки углеродизации представляют собой достаточно мощные 5—10 метров, субвертикальные жилооб-разные тела серого и черного цвета. Эти специфические образования наименее изучены в плане исследования углеродистого материала и природы углеродизации. Максимальное количество дисперсного углеродистого вещества в пределах жильных тел локализовано в участках милонитизации и рассланцевания. Электронно-микроско-

ОТБОР И ПОДГОТОВКА ОБРАЗЦОВ

Изучение РУВ выполнено для углерод-карбонатной породы, слагающей жильное тело в правом борту руч. Бухота (проба 107/95), и углерод-кварцево-карбонатной породы из жильного тела в левом борту руч. Артемьева (проба 316/04). Расстояние между точками отбора материала — 10 км. Район работ является труднодоступным, с резко расчлененным высокогорным рельефом и с высокой степенью залесенности. Кроме того, он значительно, более чем на 200 км, удален от промышленных центров — городов Иркутск, Ангарск и Шелехов. С севера и северо-востока территория ограничена Тункинскими Гольцами и горной цепью Восточного Саяна, с юга закрыта хребтами Хамар-Дабана. Ветра, преобладающие в пределах закрытой Тункинской впадины, не предполагают попадания к местам отбора материала каких-либо продуктов промышленного происхождения. Никаких местных производств в Тункинской долине нет. Таким образом, вероятность попадания в образцы техногенных примесей практически исключена. С целью минимизации биологических загрязнителей у отбираемого для исследования материала удаляли 2—5 см поверхностного слоя, затронутого процессами выветривания. Подготовленные таким образом пробы пород, были раздроблены и растерты в лабораторных условиях до размеров частиц не более 20 мкм.

МЕТОДИКА ЭКСТРАКЦИИ И АНАЛИЗА РУВ

Суммарное содержание углеродистого вещества в пробах определено методом отжига в стационарных условиях в камерной электропечи СНОЛ при температуре 450°С. Полнота окисления контролировалась по суммарному содержанию остаточной золы в пробе методом экспресс-гравиметрии. Метод основан на сожжении в кварцевой трубке при температуре 900—950°С

Рис. 2. (а) — углеродистое вещество в межзерновом пространстве, (б) — углеродистое вещество в трещинах минералов и межзерновом пространстве, (в) — жила углеродистого вещества в карбонатном матриксе, содержащая зерно фтора-патита, (г) — прожилок кальцита, секущий углерод-кварц-карбонатную матрицу. Анализы выполнены на электронном сканирующем микроскопе LEO — 1430 VP с энергодисперсионным анализатором JNCA Energy — 300, г. Улан-Удэ, аналитик Н.С. Карманов.

конкретной навески вещества [24]. Точность метода 0.5%.

Исследования РУВ проводились по стандартной методике выделения и анализа органического вещества в Иркутском институте химии (ИрИХ СО РАН), на базовом оборудовании отделения Байкальского аналитического центра коллективного пользования СО РАН. Растворимое углеродистое вещество экстрагировали из воздушно-сухих навесок рядом растворителей: хлороформ, толуол, смесь этанола и бензола (1 : 2). С целью предотвращения образования вторичных органических соединений в процессе извлечения РУВ использован метод ультразвуковой экстракции в аппарате 8опогех ТК52 при комнатной температуре. Экстракция проводилась ступенчато, по 10 минут, до полного отсутствия в экстракте органических соединений, с последующей отгонкой растворителя. Содержание нерастворимого углеродистого вещества (НУВ) определено по разности общего и РУВ. Количественные характеристики выделенного РУВ приводятся в пересчете на 100 г сухой исходной пробы. С целью исключения возможности привнесения в процессе экстракции органических примесей проведены холостые экстракции каждого растворителя. Все

операции с растворами проводились в стеклянной посуде, что исключало загрязнение фталатами.

Масс-спектры получены на хромато-масс-спектрометре GCMS-QP5050A, хроматографиче-ская колонка SPB-5, длина 60 м, внутренний диаметр 250 мкм, толщина пленки неподвижной фазы 0.25 мкм; температура инжектора 260°С, газ-носитель — гелий, скорость потока 0.7 мл/мин. Температура интерфейса 250°С; масс-анализатор квадрупольный, электронная ионизация, энергия электронов 70 эВ, температура ионного источника 250°С; диапазон измерения детектируемых масс 34—730 Да. Определение структуры соединений проводили с использованием калибровочных смесей эталонных н-алканов и эт

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком