Флюидодинамика месторождений полезных ископаемых Возникновение геологии

Флюидодинамика месторождений полезных ископаемых

Возникновение геологии полезных ископаемых приходится на вторую половину ХУIII века и связано, в первую очередь, с такими именами, как М. В. Ломоносов (1750, 1763) и Д. Геттон (1795). Уже эти ученые высказывали идеи об общности механизмов рудои нефтеобразования, связанных с взаимодействием эндогенных и экзогенных сил и процессов. Развитие взглядов на формирование и размещение рудных и углеводородных полезных ископаемых пошло по двум независимым и практически не пересекающимся путям. Это можно объяснить тремя парадоксами:

Первый заключается параллельности их развития, который обусловлен тремя обстоятельствами: различиями в физическом состоянии (флюидное нефти и газа, твердое у рудных полезных ископаемых); характером залегания, а также методическими приемами, используемыми при их разведке (глубокое бурение и сейсморазведка на нефть и газ; геокартирование, мелкое бурение и горные выработки на рудные полезные ископаемые).

Второй парадокс развития связан с общностью развития науки, заключающийся в борьбе двух как бы взаимоисключающих, противостоящих другу подходов. В рудной геологии это борьба плутонистов и нептунистов, прекрасно описанная в книге В. И. Смирнова (1987). В геологии нефти и газа это противоборство, так называемых, органиков и неоргаников (Н. Б. Вассоевич, 1986). Другими словами, как в рудной, так и в нефтегазовой геологии стремление познать истину проходило в противопоставлении двух начал, в основе которых были положены примат или эндогенный энергии, или внешней экзогенной.

Первый заключается параллельности их развития, который обусловлен тремя обстоятельствами: различиями в физическом состоянии (флюидное нефти и газа, твердое у рудных полезных ископаемых); характером залегания, а также методическими приемами, используемыми при их разведке (глубокое бурение и сейсморазведка на нефть и газ; геокартирование, мелкое бурение и горные выработки на рудные полезные ископаемые).

Третий парадокс развития учений о нефти и рудах заключен в терминологической общности описания процессов рудо- и нефтеобразования, возникшей вне какой-либо зависимости друг от друга. Так, в рудном ряду используются такие понятия, как рудный расплав, рудная магма, инфильтрационные растворы, магматический очаг, газово-жидкий раствор, магматическая сфера, рудосфера. В нефтегазовой геологии употребляются: углеводородный раствор, углеводородные флюиды, нефтегазовый очаг, очаг углеводородообразования, углеводородная сфера.

В верхней части осадочного разреза флюиды представлены водноуглеводородными компонентами, в нижней водно-углекислыми, эвапоритовыми, рудными. Составной частью вертикальных флюидных потоков являются нефть и газ, генерируемые очагами , представляющих собой погруженные части нефтегазоматеринских отложений, попавшие в зоны температур от 1000 С и больше

С раннего катархея происходит абиогенный круговорот углерода, связанный с эндогенными поликонденсационными процессами и обусловленный постоянной дегазацией земных недр. Потоки газов (СО 2, СО, СН 4, Н 20, Н 2, N 2, Не и др. ) обеспечивают синтез тяжелых углеродистых продуктов уплотнения (ПУ): керитов, битумов, асфальтитов, шунгитов, антраксолитов, алмаза, графита и карбина (чаоита). Наряду с тяжелыми ПУ, происходит абиогенный синтез легких углеводородов нефти и газа.

В карбонатных толщах, слагающих краевые фации бассейнов, в тесной ассоциации с керитами и антраксолитами локализуются крупные стратиформные свинцово-цинковые месторождения, приуроченные к рифтовым структурам. Во флишоидных, аспидных и молассоидных формациях образуются золотосульфидные руды. На границах бассейнов в ассоциации с битумами среди известняков в песчаниках, алевролитах и мергелях формируются месторождения меди. В этой позиции возникают также осадочные катагенетические залежи железа и марганца.

Флюидодинамические системы совместного рудо- и нефтеобразования реализуются в осадочных бассейнах. В процессе восходящей фильтрации вод из вмещающих пород выщелачиваются рудные элементы: Pb-Zn, Си, Fe, U, Мо и др. ; На разных гипсометрических уровнях происходит отделение потоков, сначала углеводородов, а затем рудных компонентов. В центральных и бортовых частях бассейнов формируются нефтяные и газовые, а по периферии ореолы рудных месторождений.

Кимберлиты и лампроиты действительно глубинные породы, но возникли они из железистых пелагических осадков раннего протерозоя: кимберлиты из богатых карбонатами осадков тропического пояса Земли, а лампроиты − из глинистых осадков бореальных и полярных зон Земли. Отсюда следует вывод, что углерод, фосфор, азот, большинство литофильных элементов (Li, B, F, Cl, K, Ti, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Cs, Ba, Ta, Pb, Th, U), вода и другие флюиды в алмазоносных породах не мантийного, а первично осадочного т. е. экзогенного происхождения. Об этом же свидетельствуют высокие концентрации и спектры редкоземельных элементов, отношения калий/натрий, торий/уран, изотопы водорода, кислорода, серы и стронция в кимберлитах и лампроитах, а также газово-жидкие включения в алмазах (H 2 O; H 2; CH 4; CO 2; CO; N 2; Ar; C 2 H 4 и даже спирт C 2 H 5 OH), и сдвиги изотопных отношений углерода в кристаллах алмазов, явно несущие на себе биогенные метки.

Рис. 4. Условия затягивания тяжелых (железистых) осадков по раннепротерозойским зонам поддвига плит на большие глубины (до 250 км) под архейские континенты и области формирования расплавов глубинных пород

Рис. 5. Глубинно-температурные условия выплавления: I - щелочноультраосновных, II - карбнатитовых и III - кимберлитовых магм; горизонтальная штриховка – область формирования щелочноультраосновных и карбонатитовых пород; горизонтально-вертикальная штриховка – наиболее вероятные условия формирования алмазов по рассматриваемой модели