Некоторые особенности режима летучих
компонентов в щелочных породах Украины и Кольского полуострова
Высокое содержание углеводородных газов в щелочных породах Кольского полуострова вызвало интерес к щелочным комплексам Украины. Представительная коллекция из 8 щелочных и субщелочных массивов Украины (140 проб) и 2 массивов Кольского полуострова (90 проб) была исследована газохроматографическим анализом по оригинальной методике. Использование специально сконструированной криоловушки позволило из одной навески на одном сорбенте определять практически все самые распространенные летучие компоненты минералов, а ступенчатый отбор продуктов пиролиза - проследить динамику газовыделения с повышением температуры от 50 до 850оС. В итоге для каждой пробы получено по 4 порции пиролизного газа, которые характеризуют состав летучих компонентов, удерживаемых в минералах с разной силой, - от адсорбированных молекулярных газов и компонентов флюидных включений до химически связанных в минерале групп и комплексов с летучими элементами. Из большого числа летучих соединений, образующихся при пиролизе минералов, только Н2О, СО2, СО, СН4 и Н2 обнаружены в продуктах пиролиза любого минерала и почти во всех температурных интервалах.
Применение данной методики подтвердило высокое содержание СН4 в фояитах, хибинитах, уртитах, лявочорритах Хибинского и Ловозерского массивов, в среднем 21╠14 мкл/г, и неравномерное распределение его по разрезу. Для фояитов, нефелиновых сиенитов, карбонатитов, мальинитов, мариуполитов с украинских массивов получены сравнительно стабильные, но невысокие содержания СН4 √ 2╠1,6 мкл/г. Максимум его выделения смещен к 500-650оС, тогда как максимальное выделение метана из хибинских пород происходит ниже 450 и даже при 250оС, что свидетельствует о разном источнике углеводородов в породах изучаемых комплексов. Если в минералах Хибин метан содержится в закрытых или полузакрытых порах, то минералы щелочных пород Украины содержат преимущественно химически связанный метан, в виде метильных групп. Только единичные пробы из украинских массивов показали более высокие содержания метана.
Отличаются указанные комплексы содержанием также других летучих компонентов, особенно СО2 и Н2О. Для сравнения использованы соотношения СО2/СО и Н2О/Н2, как величины, зависящие от состава минерала, а не его содержания в породе. Породы Кольского полуострова выделяются самыми низкими значениями СО2/СО, практически независимо от того, какие порции пиролизного газа мы сравниваем. По этому показателю эти породы сопоставимы только с дайковым комплексом грорудитов девонского возраста на Украинском щите (Приазовье). Средние значения СО2/СО для остальных массивов Украины в 2-4 раза больше, максимальные значения зафиксированы для Черниговского карбонатитового массива. Некоторые сопоставления позволяют сделать вывод, что этот показатель отражает глубину формирования комплексов.
По показателю Н2О/Н2 , наоборот, самые высокие значения характерны для комплекса щелочных пород Хибинского и Ловозерского массивов. Только немного отличаются от них породы Покрово-Киреевского и Антоновского массивов, вдвое √ Проскуровского, Черниговского, вчетверо - Октябрьского, Малотерсянского. Самая большая разница по Н2О/Н2, на порядок и более, отмечена между щелочными и субщелочными породами (Яструбецкий и Азовский массивы), так что очевидна зависимость этого показателя от химической специфики пород. С другой стороны, величина Н2О/Н2 связана обратной зависимостью с температурными условиями формирования пород - доля воды в продуктах пиролиза минералов закономерно повышается по мере снижения температуры их образования.
Проведенные исследования уверили нас в том, что состав летучих компонентов в минералах не является случайным или регламентированным только минеральным составом. Подвижные газовые компоненты наиболее чутко реагируют на изменение термодинамических параметров среды и отражают условия формирования пород. Отметим, что исследованные щелочные массивы Украинского щита характеризуются небольшими размерами, большинство из них имеет протерозойский возраст (1,8-2,1 млрд. лет), тогда как Хибинский и Ловозерский представляют собой палеозойские плутоны. Возможно, что выявленные различия в составе летучих компонентов в щелочных породах Кольского полуострова и Украинского щита обусловлены, при прочих равных условиях, большим эрозионным срезом массивов УЩ, в целом более глубинными условиями их кристаллизации.
Работа выполнена при финансовой поддержке ИНТАС (проект ╧01-244 ).