Газы метаморфических и магматических пород

14.2.1. Газы метаморфических пород

Газы метаморфических пород характеризуются чрезвычайно разнооб­разным составом. На флюидный режим метаморфизма оказывают влияние два типа развития метаморфических процессов:

· метаморфизм, осуществляе­мый за счет флюидов и исходного субстрата самой породы при повышении (или снижении) температуры и давления,

· метаморфизм с массопереносом из глубинного эндогенного источника, когда привносимые флюидами из нижних горизонтов коры или мантии калий, кремний, алюминий, натрий производят интенсивную гранитизацию огромных блоков коры или же формируют региональные метасоматиты.

Представление о флюидном режиме метаморфизма можно получить, изучая газы газово-жидких включений метаморфических пород. Эти газы, постоянно присутствующие в толщах горных пород на разных глубинах, в процессе кристаллизации герметично изолированные в теле минерала, на­именее всего загрязнены газами окружающей среды и отражают состав флюида, взаимодействующего с породой. Считается, что наиболее досто­верные данные о газовом составе минералообразующей среды метаморфи­ческих пород получают при механическом разрушении минералов.

Для органической геохимии наибольший интерес представляют газы параметаморфических пород, т. е. пород первичного осадочного происхож­дения.

При изучении метаморфизма осадочных пород Тахталыкской гряды А. П. Семеновым было установлено, что одной из отличительных черт флюида является повышенное содержание Н2 и СН4, соответственно 1,1—4,4 и 0,004—0,02 см3 /кг, которое автор связывает с первичным обогащением пород органикой.

При валовом изучении пород, возможно, извлекаются газы не только флюидальной среды метаморфизма, но и захороненные с осадочной толщей.

Изучен состав газовой фазы типично метаморфического минерала — граната северной части хр. Шеклтона в Антарктиде [Прасолов Э. М., 1985 г.].

Исследовались две группы образцов:

· одна из зоны экстремально глубинных условий метаморфизма, соответствующей фации альмандиновых амфиболитов высоких давлений (р > 1000 МПа, Т > 700°С);

· другая — из зоны, в которой условия метаморфизма отвечают фации альмандиновых амфиболитов пониженных давлений (р= 400-600 МПа, Т- 550-600°С).

При рассмотрении результатов измерений следует прежде всего отметить повсе­местное присутствие метана; его максимальная концентрация 83%, причем содержание углеводородных газов в образцах из зоны наиболее глубоко метаморфизованных пород намного выше. Вторым важным фактором является наличие гомологов метана (С₂Н₆ и др.). Их отношение с метаном в боль­шинстве образцов (0,01÷0,02) близко к таковому в газовых месторождениях. Заслуживает внимания также обнаружение свободного кислорода в некоторых образцах менее метаморфизованных пород.

Различие в содержании углеводородных газов двух зон может быть связано с более жесткими условиями метаморфизма в одной зоне или большей концентрацией углерода (вероятно, органического происхождения).

Другой причиной, приведшей к различию облика газов двух зон, может быть разный состав газов флюидальной системы, инъецированный при метаморфизме с больших глубин. Исследованное отношение изотопов гелия в этих породах ( ³Не/⁴Не = 3÷20).10^-8) свидетельствует в пользу корового происхождения УВГ. Количество метана до 90% отмеча­лось также во включениях флюидов параметаморфических пород Р. Крулином и Р. Д. Шилингом.

Вообще количество метана в метаморфических породах соизмеримо с таковым в осадочных, а в некоторых случаях даже выше. Максимальным содержанием метана характеризуются кварцевые жилы биотитовых и гранат-биотитовых гнейсов Печенгской структуры — 40 см³/кг.

График взаимосвязи углеродсодержащих газов и С_Орг (рис. 14.1) по­казывает, что существует общий тренд зависимости количества углеродсо­держащих газов от содержания С_Орг в породе. Линия связи располагается под углом 45°, что свидетельствует о линейной связи содержаний углерод­содержащих газов и Сорг. Наличие корреляционной связи указывает на то, что источником углеродсодержащих газов является органический углерод

Рис. 14.1. Содержание азота, водорода, углеродсодержащих газов в микровключениях мета­морфических пород срединного ТяиьгШаня (1, 3, 4—Тахталыкская гряда; 2— хр. Кок-Ийрим-Тоо), Памира - 5, в), Антарктиды (7, 8).

1—8 — при температуре, ⁰С, и давлении, МПа: 7—480 и 250—300, 2, 3— 480—540 и 250—300 4 — 570-590 и 330-380, 5—480—640 и 400, в- 640 И 500-750, 7-550-600 и 400—600, 8-700 и 1000.

пород, хотя количество углеродсодержащих газов зависит от условий метаморфизма и близко к количеству газов закрытых пор осадочных пород

(βсн₄ = (4÷50).10^-3 вес.%).

Для диагностики метаморфических газов важно представление об их изотопном составе, но пока таких данных немного.