Газы магматических пород

Для характеристики всех типов магматических пород использованы данные хроматографических и масспектральных анализов газов, извлеченных путем механического измельчения пород в вакууме. При таком подходе искажения состава газа, заключенного в породе, минимальны, т. е. данные анализа наиболее адекватно отражают состав газовой фазы породы в современном ее состоянии.

Мантийные ксенолиты.В качестве примера состава газов собственно мантийных пород выбраны анализы крупных неизмененных включений гра­натовых и гранат-шпинелевых перидотитов и эклогитов из кимберлитовых трубок «Обнаженная» и «Мир» и жилы «Великан» .

Из этих данных вытекает, что для мантийных пород характерна невысокая газонасыщенность, значительное преобладание водорода и низкие, содержания метана; С₂Н₆ и С₃Н₈ зафиксированы в количествах 0,0002-0,0005 см³/кг породы.

Рис. 14.1. Зависимость углеродсодержащих газов (УВГ) и Сорг в параметаморфических поро­дах Тянь-Шаня (1) и Средней Азии и Казахстана (2).

по сравнению с ними газонасыщенностью, меньшей ролью Н₂ и большей — СО₂ и N₂ (табл.14.2). Кимберлиты, подвергшиеся эпигенетическим преоб­разованиям, отличаются значительно меньшей, по сравнению с неизменен­ными, газонасыщенностью.

Таблица 14.2

Состав газов кимберлитов (по данным Б. Г. Лутца и др. [1976 г.]

Интрузивные породы.Породы базит-гипербазитовых ком­плексов. В качестве примера можно привести данные по альпинотипным гипербазитам Анадырско-Корякской и Олюторско-Камчатскои складчатых систем и ассоциирующим с ними габброидам (табл. 14.3 и 14.4).

Таблица 14.3

Состав и содержание газов в гипербазитах и габброидах (Агафонов, 1973; 1976)

Таблица 14.4

Сравнение средних содержаний газов в дунитах Анадырско-Корякской и Олюторско-Камчатскои складчатых систем (по Л. В. Агафонову [1976 г.])

Из приведенных данных следует:

1) общий объем газов и роль вос­становленных газов в гипербазитах закономерно снижается от дунитов к серпентинитам;

2) роль углекислоты в гипербазитах закономерно возрастает от дунитов к серпентинитам.

Многократными анализами различных образцов одной и той же пробы авторами показано, что распределение Н2 и СН4 в породах равномерное, а СО2 — напротив,

Таблица 14.5

Содержание газов в минералах гипербазитов и габброидов (по Л. В. Агафонову [1976 г.])

неоднородное. Однако вывод авторов об равномерности распределения восстановленных газов справедлив только для однотипных пород одного региона.

Анализ мономинеральных фракций из этих пород показывает, что содержание газов в минералах снижается от высокотемпературных к низ­котемпературным, т. е. ранние по времени выделения минералы захватывают значительно большие количества газов. Эти данные говорят об интенсивной дегазации ультраосновных — основных расплавов гипербазитовых комплексов в процессе их кристаллизации, в основном происходит потеря Н₂.

Расслоенные базит-гипербазитовые массивы. В литературе приводятся данные по составу газовой фазы пород Мончегорского плутона (табл. 14.6). Во всех породах отмечено присутствие гелия около 0,003 см³/кг и С₂Н₆ и С₃Н₈ до 0,001 см³/кг. В них прослеживается та же тенденция, что и в породах альпинотипных гипербазитов — газонасыщенность законо­мерно снижается от наиболее ранних перидотитов к поздним пироксенитам. В этом же ряду снижается роль Н₂ и повышается роль СН₄ и N₂.

Для исследования эволюции состава газов во времени И. А. Петерсилье с соавторами были отобраны и проанализированы пробы газов из разве-

Таблица 14.6

Состав газов в породах Мончегорского плутона (по И. А. Петерсилье и др. [1970 г.])

дочных скважин. Наибольший дебит этих скважин — 100—200 см³/мин. Состав газов, поступающих из разных скважин, примерно одинаков, хотя для скважин, прошедших более «свежие» породы, характерны более высокие концентрации Не и Н₂.

Обращают на себя внимание высокие по сравнению с газами пород концентрации УВ и гелия и низкие — водорода. Изотопный состав углерода

(углеводородных газов) меняется от —4,6 до —6,0 ‰ σ¹³С.

Породы интрузий трапповой формации. Состав газов в по­родах трапповых интрузий был изучен по оригинальной методике, основанной на измельчении проб в вакууме с последующим масспектрометрическим анализом. В результате проведенных исследований выявлено, что трапповые интрузии отличаются большой пестротой состава газовой фазы. Выявлены три различных варианта составов: СН₄—N₂—Н₂ (преобладает водород); N₂—СН₄ (преобладает метан) и N₂ (табл. 14.7). Анализ геологических условий их локализации, особенностей петрогенезиса и процессов рудообразования позволяет говорить о зависимости состава газовой фазы неиз­мененных пород от всех этих факторов. Для всех трапповых интрузий характерно обогащение Н₂ и Не прикровельных частей интрузии, в интрузиях с существенно водородным составом газовой фазы — наиболее ранних пикритовых габбро-долеритов. При длительной эволюции расплавов в наи­более поздних породах — лейкократовых габбро и такситовых габбро-долеритах — газовая фаза окисляется и содержание СО₂ достигает 32 об.%. Отсутствие окисленных флюидов говорит о сравнительно непродолжительной эволюции расплава.

Щелочные породы.Исследование газовой фазы пород щелочных комплексов показало, что они делятся на две группы. К первой относятся щелочные породы агпаитовой серии, которые были изучены на примере Хибинского, Среднетатарского и Иллимауссакского массивов. Для них ха­рактерна весьма высокая газонасыщенность, резкое преобладание СН₄ и высокие содержания С₂Н₆ и С₃Н₈ в газовой фазе (табл. 14.8).

Несмотря на резкое преобладание СН₄, в породах Хибинского массива все же прослеживается тенденция, аналогичная базитам и ультрабазитам — снижение роли Н₂ и повышение роли СН₄ в ряду от ранних пород к поздним. Однако эволюция газонасыщенности пород здесь противоположна: от ранних к поздним она резко увеличивается.

Ко второй группе относятся породы щелочных массивов, в ходе формирования которых происходит смена состава газов от существенно водородных до существенно метановых, и массивы, в которых преобладает Н₂ во всех породах.

Таблица 14.7

Состав газов основных пород трапповой формации (по С. С, Неручеву [1987 г.])

Средние и кислые породы.Для неизмененных эпимагматическими процессами средних пород характерна восстановленная газовая фаза, прикровельные породы обогащены Н₂, вниз по разрезу нарастает содержание более низкотемпературного газа — СН₄ (табл. 14.9). В гранитах, ассоции­рующих со средними породами и базитами, газовая фаза существенно окислена, хотя и восстановленные газы играют в них большую роль.

Таблица 14.9

Состав газов средних и кислых интрузивных пород (по С. С. Неручеву [1988 г.])