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