ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2012, том 444, № 3, с. 279-282
= ГЕОЛОГИЯ =
УДК 55+551.242.3.553.067
НАФТАГЕНЕЗ И ФОРМИРОВАНИЕ ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ (НА ПРИМЕРЕ ЗАПАДНО-СИБИРСКОЙ ПЛИТЫ)
© 2012 г. Член-корреспондент РАН К. К. Золоев, В. А. Коротеев, член-корреспондент РАН Д. А. Додин
Поступило 30.12.2011 г.
В сообщении рассматриваются вопросы происхождения жидких и газообразных углеводородов и формирования в симбиозе с ними некоторых твердых полезных ископаемых при процессах нафтаге-неза. В выдвинутой Д.И. Менделеевым (1877 г.) гипотезе неорганического происхождения нефти образование углеводородов рассматривается им в связи с воздействием воды на карбиды железа и никеля, предположительно присутствующих в глубоких недрах Земли [3, т. 1, с. 305]. В начале XX века В.И. Вернадский указал на тесную связь нефте- и рудообразования. А.Д. Щеглов обратил внимание на связь рудных месторождений с газо-во-нефтяными и рудного вещества с битумами. Д.И. Горжевский [4] многие годы плодотворно исследовал парагенезисы разных генетических типов рудных месторождений и углеводородов.
Формирование углеводородов и твердых полезных ископаемых (ТПИ) рассматривается [6—8, 10, 11] в виде единой хемогенно-энергетической системы совместно с их релаксацией в земной коре. Последняя происходит в глубинных разломах, где главную роль играют альпинотипные офиоли-ты. При их гидратации образуются серпентины, магнетит, вода и свободный кислород — гидротермальная (флюидная) часть упомянутой единой системы. Метан, проникая из мантии по тем же разломам в кору и вступая в реакции с кислородом, частично образует углерод, выделяя также воду (СН4 + О2 = С + Н2О) — вторую углеродную часть той же флюидной системы. Углерод концентрируется в окружающих породах в виде алмаза (при высоких давлениях), графита, совместно с метаном и другими элементами (германием, гаф-
Уральская геологосъемочная экспедиция, Екатеринбург
Институт геологии и геохимии
Уральского отделения Российской Академии наук,
Екатеринбург
Всероссийский научно-исследовательский институт
океанологии,
Санкт-Петербург
нием и др.) в бурых и каменных углях, других твердых каустобиолитах и т.п. Модель совместного формирования углеводородов и ТПИ (сульфидов, других руд, металлов и ряда неметаллов, производных нефти) предложена К.К. Золоевым [6, 7] и предполагает синтез продуктов указанной выше дегазации верхней мантии в виде сернистых солей сероводородной кислоты (Н28) в комплексе с углеводородными радикалами согласно известной формуле Я—8—Я1 [3, т. 2, с. 287], где 8 — сера мантийная, Я и Я1 — углеводородные радикалы мантийные. В нефти, газах и битумах соответственно возникают высокие концентрации Бе, V, N1, Си, Мо, Щ, и, лантаноидов и других элементов, образующих сульфиды, сульфосоли, благородные, редкие и редкоземельные металлы.
Изучение парагенезисов рудных сульфуро-фильных металлов [12] показывает, что связь с жидкими и газообразными углеводородами отмечается в современном формировании рудообразо-вания в океанах и окраинных морях. Колчеданное рудообразование в них, например, сопряжено с развитием углеводородных струй, которые генерируются с вовлечением в процессы углерода и в какой-то мере совместно участвуют в развитии нефтеобразования. Геохимия вмещающих их углеродистых пород изучена в работе [5]. Там подчеркивается, что наряду с ураном рассматриваемые породы обогащены на 1—2 порядка относительно кларка для верхней коры Т1, V, Мп, N1, Си, Zn, Аз, 8е, У, Мо, А§, Сё, Сз, ЯЕЕ, 8с. Этот набор металлов является по [5] типоморфным практически для всех черносланцевых (углеродистых) формаций подвижных поясов и, в частности, Уральской минерагенической провинции [8].
Нашими исследованиями установлено [6—8], что для черносланцевых пород, как и образований современных океанов и морей (курильщиков), характерны наносферульные проявления перечисленных выше металлов, включая группу благородных элементов (золото, МПГ), которые, как ранее показано [2], широко проявлены в этих структурах в самороднометальной форме на ато-
280
ЗОЛОЕВ и др.
марном, молекулярном и минеральном уровнях. Этому, очевидно, способствуют высокое содержание кислорода, возникающее при серпентини-зации офиолитов и формировании глубинных флюидов, находящихся в основании курильщиков, а также дисульфидная сульфуризация по [12], способствующие генерации углеводородов. Последние сорбируют как все металлы и неметаллы, так и битумы и другие нафтоминералы, что и составляет фундаментальную основу новой парадигмы формирования комплексных рудных полей как продуктов дегазации верхней мантии Земли в виде сернистых соединений в комплексе с углеводородными радикалами по вышеприведенной нами формуле. При этом, по Н.С. Борт-никову, все это, вероятно, происходит путем разбавления в сфере рудоотложения высококонцентрированного флюида (возможно, выше 30 мас. % NaCl + KCl) слабоминерализованным флюидом, иногда контрастным по химическому и изотопному составам [6], как в САХ. При проникновении в такие флюиды бактерий формируются геле-во-коллоидные коагуляты, характерные для многих полезных ископаемых [1, 9].
Такие железисто-кремнистые и железисто-магнезиальные образования, например, конечные продукты гелево-коллоидных коагулятов колчеданно-сульфидных, медно-никелевых, железорудных джеспелитового (железистые кварциты) и скарново-магнетитового типов, а также зо-лотоплатиновых и многочисленных асбестовых месторождений составляют обычно четкую и часто встречающуюся в природе пару (а, вернее, тройню) симбиоза существенно рудных и силикатных с углеводородами парагенезисов этих месторождений. При отсутствии нефтегазовых месторождений необходимый метан для образования сульфосолей может вовлекаться в симбиоз за счет дегазации каменных углей (например, для месторождений железных руд Курской магнитной аномалии, Донбасса и Кривого Рога Украины) или других каустобиолитов (горючих сланцев, торфов и др.). Аналогичные объекты симбиоза месторождений нефти с другими ТПИ имеются в России и за рубежом.
Природный хризотил-асбест по составу слоистый водный силикат магния Mg6[Si4O10] • (ОН)8 состоит из одного или нескольких двухслойных пакетов, в которых один слой кислородный, а другой — гидроокись магния (бруситовый) [13]. Поскольку размеры кислородной сетки по сравнению с бруситовой меньшие, серпентиновый лист сворачивается и волокна асбеста соответственно становятся трубчатыми с частицами сер-пентинового листа, свернутого в виде коаксиальных цилиндров с внешним диаметром трубок до (150-1000) • 10-10 мкм.
Студневидные гели кремнезема при "старении" (термин Н.Р. Аюповой и др. [1], имеющих,
по-видимому, в виду последовательный ряд — коллоиды, золи, гели), дают начало образованиям со сплошной скрытокристаллической структурой (халцедон, кремни, опал, крокидолит, "тигровый глаз", "кошачий глаз" и т.д.). Во многих отраслях промышленности широко используются трубчатые свойства волокна асбестов для изготовления изделий, применяемых в условиях высоких давлений, а также в агрессивных щелочных, кислотных и огнеупорных средах [13, с. 255]. На более поздних этапах литогенеза в рудном поле, например Бабарыкинского колчеданного оруденения, наблюдалась собирательная перекристаллизация минералов с появлением относительно крупных хорошо ограненных кристаллов андрадита, гематита и кварца [1, с. 129, 130]. Вместе с тем в госса-
нитах (в отличие от джасперитов1, сложенных, как и на других колчеданных месторождениях Урала, высокими содержаниями породообразующих компонентов и специфичных элементов цветных металлов — скв. 5864, 5890) отмечаются локальные скопления трубообразных образований, диаметром 10 мкм. В ассоциации с ними часто фиксируются спутанно-волокнистые нитевидные образования (нами — К. К. Золоевым, — они названы ленточными) гематит-кварцевого состава, в которых при больших увеличениях просматриваются длинные цепочки из бактериальных комочков. Эти структуры бактериального состава по [1, с. 130] "обволакивают или проникают внутрь обломковидных обособлений гематит-кварцевого состава" (см. рис. 1).
В местах скоплений гематит-кварцевых обособлений указанными авторами наблюдались ячейки, в разной степени подвергшиеся влиянию бактерий. Главная роль бактерий в процессах формирования железисто-кремнистых осадков заключалась, вероятно, в образовании микрочастиц Si-Al-Fe-геля. Отмеченные Н.Р. Аюповой с коллегами бактериоморфные структуры во многих железисто-кремнистых породах Бабарыкин-ского рудного поля могут также свидетельствовать о концентрировании церия в морской воде посредством бактериального окисления [14].
Волокнистость амфибол-асбестов обусловлена наличием в их кристаллической структуре ам-фиболовых кремнекислородных поясов. В отличие от хризотил-асбеста она образована двумя кремнекислородными цепочками, связанными между собой ионами магния, кальция, натрия, изоморфно замещающимися ионами железа или алюминия. Выделяется группа амфибол-асбестов,
1 В цитируемой статье "джеспилиты", знакомый термин согласно тому I "Геологический словарь". М., 1973. Изд-во Недра, 486 с., переименован в "джаспериты", этимологически не соответствующий своему значению (jasper — яшма — ничего не значащий термин для железистых кварцитов, тем более насыщенных повышенным содержанием металлов цветных руд).
НАФТАГЕНЕЗ И ФОРМИРОВАНИЕ ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
281
Рис. 1. Биоморфные структуры в железисто-кремнистых образованиях Бабарыкинского рудного поля (по Н.Р. Аюпо-вой и др. [1]). а — скопления трубчатых организмов; б — деталь рисунка а; в — ниточные бактериоморфные структуры; г — деталь рис. в.
по химическому составу составляющая: антофиллит-асбест (М§,Ре)7[814011]2 • (ОН)2, амозит-ас-бест Бе7[814011]2 • (ОН)2, режекит-асбест Na5(Мg,Fe)10[Si16O44] • (ОН)4, родусит- и крокидо-лит-асбесты Na4(Мg,Fe)6 Бе4[8116044] • (ОН)4. Перечисленные минералы имеют высокое содержание летучих элементов и значительно активизируют рудообразующие флюиды в объектах парагенезиса (симбиоза).
Месторождения антофиллит- и хризотил-асбестов, играющих часто главную роль в симбиозе с рудными месторождениями, размещаются в
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.