21.03.2021

Обмен эволюционной информацией между углеводородами и силикатами на ранних этапах развития биосферы


В последнее время углеводородные газы и другие нафтиды все чаще обнаруживаются в различных по возрасту и генезису горных породах. Ниже органическое (и живое) вещество вместе с включающими горными породами рассматривается как единая эволюционирующая геохимическая система, между каждой из упомянутых сторон которой осуществляется интенсивный обмен информацией о состоянии и направлении развития их.

В исследованных породах докембрия Приазовского кристаллического массива были обнаружены углеводородные газы, другие нафтиды (табл. 57, рис. 79—81) и графитисто-углистое вещество.
Обмен эволюционной информацией между углеводородами и силикатами на ранних этапах развития биосферы

По соотношению компонентов изученные газы кристаллических пород массива (табл. 58) сходны с газами газовых месторождений, газы графитовых гнейсов — с попутными газами нефтяных месторождений и газами углей и рассеянного органического вещества осадочных пород. Газы зоны активного водообмена наследуют в основном состав, характерный для кристаллических пород, по которым циркулируют анализируемые воды (см. рис. 81).

Своеобразными оказались связи углеродистых соединений докембрийских пород с кислородом минеральных фаз. Согласно кристаллохимическим данным насыщенность кислород-анионами кремнекислородных радикалов убывает от островных силикатов ([SiO4]-) к цепочечным ([SiO3]-), ленточным ([(Al, Si)O2,75]-, листовым [(Al, Si)O2,5]-) и каркасным ([Al, Si) O2]-).

С этими данными согласуются содержания кислорода в минеральных фазах, выраженные в числах кислород-анионов в единице объема их, вычисленных по полным силикатным анализам и плотностям, а также прямые определения кислорода активационными методами, проведенные в лабораториях ВНИИЯГГ.


С кислородосодержанием докембрийских пород тесно связано распределение в них углеродистых соединений. Обедненные кислородом породы (нефелиновые сиениты, граниты, графитовые гнейсы) содержат наиболее восстановленные углеродистые соединения — углеводородные газы (см. табл. 57). Более богатые кислородом породы (рудоносные метасоматиты, габброиды) содержат преимущественно дегидрированные и окисленные (см. рис. 79) углеродистые соединения (битумоиды, графит, углекислый газ, карбонаты). В сосуществующих минералах битуминозные компоненты и другие органические вещества раесеиваются согласно кислородосодержанкю минеральных фаз (см. рис. 78).

Основная масса восстановленного углеродистого вещества в Приазовье сосредоточена в обедненных кислородом (O/Si до 3) лейкократовых графитовых гнейсах (осадочные аналоги — углистые песчано-глинистые отложения). Графит в амфиболитах, мраморах, а также в других богатых кислородом породах (O/Si от 3—3,5 до 4 и более) и в мономинеральных кварцитах, для осадочных аналогов которых (основные вулканиты, пестроцветы, карбонаты и пески кварцевые соответственно) сингенетичная органика не характерна, по нашему мнению, является продуктом метаморфизма более мобильных органических соединений, в частности, нефти. Средние содержания углерода в кварцитах составляют 0,45% (по 8 анализам), в пироксен-плагиоклазовых гнейсах 1,26% (по 38 анализам) и в мраморах 0,56% (по 7 анализам).

Существенно, что по изотопному составу углерод графита альбититов Октябрьского массива (bС13 -2,2/-2,5%) идентичен углероду вмещающих графитовых гнейсов (bС13 -2,00/-3,5%) — по данным В.С. Лебедева и литературным данным. По этим же данным изотопный состав углерода графитов группируется около значений bC13 -2,0%, -2,6%, -3,0%, 2—4,0% и т. д., что отвечает современным углистому веществу, газоконденсатам, нефтям и газам (рис. 82).

Если допустить, что в присутствии воды в тазовой фазе над элементарным углеродом (в нашем случае это графит) появляются метан и углекислый газ: 2С+2Н2O =СН4 + СO2, которые тут же увлекаются флюидом по пути его миграции, то следуетпредполагать, что при метаморфизме углеводородные газы, дегидрируясь СН4+О-=CH2+H2O или СН4+2О-=С+2Н2О и окисляясь СН4+4О-=СО2+2Н2О, образуют жидкие и твердые нафтиды, элементарный углерод, хемогенную и биогенную углекислоту и карбонаты. Мобилизация атомов из минеральных фаз осуществляется путем присоединения протона гидролиза растворами.

При метаморфизме во флюиды уходят те катионы, у которых связи с кислородом были наиболее слабыми. Силикаты последовательно усложняются от островных (оливины и др.) через цепочечные (пироксены), ленточные (амфиболы) и листовые (слюды, глины) к каркасным (кварц, полевые шпаты, фельдшпатоиды). Информация об этих превращениях при помощи механизма матричной репликации, эволюционного катализа передается взаимодействующим с ними (в магматических, гидротермальных или гипергенных процессах) углеводородам. Последние также эволюционируют от простых молекул и радикалов через цепочки, пленочные и другие промежуточные формы к трехмерным органическим молекулам, которые и фиксируются в новообразованных минеральных ассоциациях в виде жидких, твердых нафтидов и других более сложных органических соединений (см. рис. 78, 79).

В соответствии с кристаллохимическими и энергетическими данными, величинами подвижности изотопов и относительным распределением кислорода минеральные фазы и воздействующие на них органические соединения образуют единую саморазвивающуюся каталитическую систему, в которой каждая из сторон выступает в качестве стимулятора эволюции компонентов взаимодействующей с нею части системы. Схематически обмен эволюционной информацией и основные тенденции в изменении системы выглядят следующим образом:

В результате эволюционно-каталитических реакций появились такие совершенные органические комплексы, которые приобрели способность к самовоспроизводству и своими ферментами резко усилили биогенную миграцию атомов.

Уже в протерозое содержание Cорг в осадках (0,5—0,8 вес. %) достигло таких же значений, как и в осадках фанерозоя, а общая масса Сорг в протерозойских метаморфических породах не уступает его количеству в более поздних рыхлых осадках. В протерозое и граниты — метаморфизованные и переплавленные осадки — достигли максимального распространения (рис. 83).

После накопления некоторого минимального количества элементов в продуктах жизнедеятельности в осадочных породах появляются повышенные концентрации сульфидов меди, цинка, свинца (с протерозоя), молибдена (с палеозоя) вплоть до промышленных.

В целом на всем обозримом отрезке геологической истории отчетливо проявлено активное участие углеводородов и других органических веществ (сначала тех, эволюция которых привела к возникновению живых организмов, а потом и биогенных) в литогенезе и рудообразовании.





Яндекс.Метрика