Семинар "Геохимия щелочных пород" 

школы "Щелочной магматизм Земли"-2008

Роль органического вещества в эволюции гидротермалитов Ловозёрского и Хибинского массивов.

Ермолаева В.Н.*, Чуканов Н.В.**, Пеков И.В.***

* ГЕОХИ РАН, Москва; ** ИПХФ РАН, Черноголовка; *** МГУ, Москва

 

Для магматических образований Хибинского и Ловозёрского агпаитовых массивов характерно присутствие углерода в виде СО, СО2, в меньшей степени СH4, C2H6 в cоставе газовых включений в минералах (Нивин, 1985; Когарко и др., 1968). Наши ИК-спектроскопические данные также подтверждают это (рис. 1). В качестве возможных механизмов возникновения метана на магматической стадии рассматривались реакции углерода с водородом по схеме С + 2Н2 СН4 (Петерсилье, 1964), или монооксида углерода с водой по схеме 4СО + 2Н2О СН4 + 3СО2 (Кравцов, 1961), или же диоксида углерода с водородом по схеме СО2 + 4Н2 СН4 + 2H2O (Berndt et al., 1996).

Fig1

Рис. 1. ИК-спектры пород и минералов из Ловозёрского массива: фойяитов (1 и 2), уссингита (3 и 4) и виллиомита (5). Полированные пластинки.

 

 

Дальнейшая эволюция углеродсодержащих веществ идёт в сторону их полимеризации (образования из метана и/или СО сложных органических соединений), а также преобразования алифатических углеводородов в ароматические и их частичное окисление. В пегматитах Хибинского и Ловозёрского агпаитовых массивов встречаются практически все типы твёрдых, жидких и газообразных углеродистых соединений, а также графит и аморфный углерод (Нивин, 1985; Флоровская и др., 1968; Петерсилье, 1964).

Нами в пегматитах Хибин и Ловозера обнаружены алифатические и ароматические углеводороды и их кислородсодержащие производные, причём для Хибинского массива более характерны макроскопические (до нескольких см) скопления ароматических органических веществ (ОВ) с микроскопическими включениями минеральных фаз, а в пегматитах Ловозёрского массива ароматические органические вещества чаще всего встречаются в форме микровключений в индивидах минералов тория и REE. В обоих массивах в ассоциации с ароматическими ОВ всегда обнаруживаются Ti-, Nb- и Zr-силикаты с микропористыми цеолитоподобными структурами. Часто скопления ОВ нарастают непосредственно на агрегаты этих минералов (рис. 2), что, по аналогии с имеющимися экспериментальными данными (Чуканов и др., 2004), позволяет предположить каталитическую роль гетерокаркасных цеолитоподобных Ti-, Nb- и Zr-силикатов в образовании и окислении битуминозных веществ в щелочных гидротермалитах.

Ma7_min_063

Рис. 2. Нарастание битума на кристалл пятенкоита-(Y) Na5(Y,REE)TiSi6O18*6H2O,

г. Кукисвумчорр, Хибинский массив.

Фото Н. Пековой.

Минералы тория, урана и редкоземельных элементов также обнаруживают тесную связь с ароматическими органическими соединениями, причём наиболее крупные скопления этих минералов возникают именно в участках с высоким содержанием ОВ. Нами встречены макрообособления органических веществ с включениями торита, стисиита (рис 3), а также микровключения и оторочки ОВ на зёрнах карнасуртита-(Се) (Ce,La,Th)(Ti,Nb)(Al,Fe3+)(Si,P)2O7(OH)4×3H2O, беловита-(Се) Sr3Na(Ce,La)(PO4)3(F,OH), натрий-ториевого силиката (Na,K)4Th3[Si8(O,OH)24]×nH2O и других минералах Th и REE (рис. 4). По данным ИК-спектроскопии, включения ОВ в минералах Th и REE характеризуются высокими содержаниями ароматической составляющей (рис. 5).

Fig7a

7c

Рис. 3. Включения торита (г. Апатитовая, Хибины) в крупном обособлении ОВ, обогащённого окисленными ароматическими соединениями.

Рис. 4. Оторочка, содержащая ОВ (серое) вокруг зерна натрий-ториевого силиката (г. Кедыкверпахк, Ловозеро)

ИКСLov(bezvill)

Рис. 5. ИК-спектры минералов Th из гидротермалитов Ловозёрского массива:

1.  Na,Ti,Th-силикат

2. Na,Th-силикат

3. Торит

4. Фосфат тория

Учитывая низкую подвижность Ti, Nb, Zr, REE и Th в гидротермальных условиях в отсутствие комплексообразователей, можно заключить, что в качестве агентов, способствовавших их переносу и концентрированию в гидротермальных условиях, выступали органические соединения. Таким образом, на гидротермальной стадии развития агпаитовых пегматитов микропористые Ti-, Nb- и Zr-силикаты катализируют процессы образования битуминозных веществ, которые, являясь комплексообразователями для ряда редких элементов, в свою очередь способствуют их концентрированию и формированию в виде собственных минеральных фаз.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект ╧ 06-05-64024-а).

 

Литература

Нивин В.А. Состав и распределение газовой фазы в породах Ловозёрского месторождения // Геология рудн. месторождений. 1985. Т. 27. ╧ 3. С.79-83.

Когарко Л.Н., Костольяни Ч., Рябчиков И.Д. Геохимия восстановленного флюида щелочных магм // Геохимия. 1968. ╧ 12. С. 1688-1695.

Петерсилье И.А. Геология и геохимия природных газов и дисперсных битумов некоторых геологических формаций Кольского полуострова. М.-Л.: Наука, 1964. 171 c.

Кравцов А.И. Газоносность Хибинских апатитовых месторождений // В кн.: Вопросы геологии, минералогии и петрографии Хибинских тундр. М.-Л.: Изд. АН СССР, 1961. С. 77-88.

Berndt M.E., Allen D.E., Seyfried W.E. Reduction of CO2 during serpentinization of olivine at 300oC and 500 b // Geology. 1996. V. 24. P. 351-354.

Флоровская В.Н., Зезин Р.Б., Овчинникова Л.И. и др. Диагностика органических веществ в горных породах и минералах магматического и гидротермального происхождения. М.: Наука, 1968. 250 с.

Чуканов Н.В., Пеков И.В., Расцветаева Р.К. Кристаллохимия, свойства и синтез микропористых силикатов, содержащих переходные элементы // Успехи химии. 2004. Т. 73. ╧ 3. С. 227-246.

 


зеркало на сайте "Все о геологии"