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.]

Порода		Состав газа, об.%
	н2	СН4	С02	N2
Кимберлиты неизмененные Измененный кимберлит		Следы

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)

Порода	Состав газов, об.%	Общий объем, см^3/кг
Н2	СН4	С2Н6	С3Н8	СО2
Дуниты	42,75	59,16	0,85	0,07	0,14	14,06
Гарцбургиты	67,59	31,28	0,73	0,24	0,16	12,31
Верлиты	64,75	32,47	1,02	0,78	0,98	5,39
Пироксениты	24,29	63,88	7,96	0,20	3,67	4,90
Серпентиниты	79,24	5,66	-	-	15,09	0,53
Габброиды	85,45	14,18	-	-	0,37	5,36

Таблица 14.4

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

Состав газа, об.%	Суммар­ный объем, см /кг	Количес- тво анализов
Н2	СН4	С2Н6	с3н8	СО2
17,47 48,12	77,34 51,20	4,15 0,49	0,17 0,19	0,87 -	5,78 20,80

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.])

Порода	Состав газа, %-об.	Количество газа, см^3/кг
Н2	СН4	С2Н6	С3Н8	N2	CO	CO2
Перидотит			Следы	Следы				0,74
Олевиновый пироксенит			_»_	_»_				0,58
Пироксенит			_»_	_»_				0,43

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.])

Интрузия, породы	Cостав газа, об.%	Количе- ство газа см3/кг
Не	Н2	N2	CH4	C2H6	C3H8	CO2
Верхнеталнахская:
габбро-диориты	0,3							2,0
габбро-долериты безоливиновые	0,3							1,7
оливинсодержащие	0,3							1,8
оливиновые	0,2							1,9
пикритовые	1,0							4,0
такситовые								2,5
лейкогаббро								7,0
сульфидные руды	0,5							5,0
Боотаккагская:
габбро-долериты безоливиновые								1,2
оливинсодержащие					о			1,3
оливиновые								1,0
пикритовые								1,8
такситовые								1.6
Нижнефокинская:
габбро-долериты оливиновые	3,0							1,2
трактолитовые	0,6				0,4	0,3		1,3
пикритовые	0,1				0,6	0,5		3,4
пегматоидные габбро								5,7
Таблица 14.8 Состав газов щелочных пород агпаитовой серии (по И.А. Петерсилье и В. А. Припачкину [1979])
Массив, породы	Состав газа, об.%	Количество, см^3/кг
Не	Н2	N2	CH4	C2H6	C3H8	CO2
Хибинский:
ийолит-уртиты	0,39	4,37	2,76	86,10	3,51	0,27	2,60	19,21
хибиниты-трахитоидные	0,07	1,10	1,00	94,81	2,87	0,14		42,38
Иллимауссакский:
мауанты	—	5,17	—	82,86	10,15	1,79	0,03	58,64
Среднетатарский:
нефелиновые сиениты	—	4,28	—	91,84	2,14	0,06	1,69	17,77

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.])

Породы	Состав газа, об.%	Количество газа, см^3/кг
Н2	N2	СН4	СО2
Кварцевые диориты					2,1
Диориты					1.8
Габрро-диориты					1,7
Граниты					2,0

Дата добавления: 2014-01-07