Микровключенные газы

МИКРОВКЛЮЧЁННЫЕ ГАЗЫ (а. microoccluded gases; н. mikroeingeschlossene Gaze; ф. gaz microoeelus; и. gasos de microintercalacion) — микропорции газа, герметизированные внутри кристаллов, а также в межзерновых пустотах минералов и пород. Размеры микровключений от нескольких миллиметров до нескольких микрометров; состав: CO2, Н2, CO, N2, Н2S, F, He, Ar, CH4 и др. Микровключенные газы присутствуют в минералах интрузивных, эффузивных и метаморфических пород, в минералах гидротермального и осадочного генезиса. В породообразующих минералах они располагаются по направлениям спайности, по зонам роста, а также по многочисленным трещинам или в виде скоплений внутри кристаллических зёрен.

Микровключенные газы подразделяют на две основные группы: сингенетические — захваченные из расплава в процессе кристаллизации; эпигенетические — попавшие в микротрещины кристалла или межзерновое пространство и загерметизированные вновь поступившими порциями минерального вещества. Образование микровключений углеводородных газов трактуется неоднозначно. По мнению одних исследователей, углеводородные газы образовались в результате неорганического синтеза из простейших газообразных компонентов (Н2, CO2, Н2О) как в глубинных условиях, так и вследствие гидротермального процесса. Сторонники органического происхождения углеводородов считают, что эти газы привнесены в породы из окружающих нефтегазоносных толщ.

Микровключенные газы являются источником генетической информации. Насыщенность ими пород и минералов, состав микровключений отражают характер процессов и физико-химических условий минералообразования. По результатам исследования изотопного состава водорода, углерода и кислорода микровключенных газов судят об источниках и степени глубинности минералообразующих веществ.

Реклама



Для исследования микровключенных газов применяют масс-спектрометрические (см. Масс-спектрометрия) и хроматографические (см. Газоадсорбционная хроматография) анализы. Газы из сравнительно крупных включений после извлечения с помощью микроманипуляторов вносят в специальные жидкости-поглотители (различные для разных газов) и по изменению объёма газового пузырька судят о составе и количестве газа.

Вокруг рудных тел при их формировании во вмещающих породах образуются зоны микровключений разной интенсивности насыщения газами (например, CO2). Выявление таких зон используется для поисков рудных тел и месторождений, не выходящих на поверхность (гидротермальные месторождения W, Mo, Au; пегматитовые месторождения слюды). Отдельные газы ассоциируются с месторождениями определённых металлов. Иногда обильность газонасыщения в породах вызывает необходимость осуществления дополнительных мер по обеспечению безопасности при проведении горнопроходческих работ.

Микровключенные газы содержатся почти во всех соляных породах: аккумулируются в самих кристаллах (внутрикристаллические газы) или в пустотах между кристаллами (межкристаллические газы). Сумма внутрикристаллических и межкристаллических газов соответствует объёму микровключенных газов соляной породы. Газы могут находиться в кристаллах совместно с рассолами. Межкристаллические газы могут выделяться при механическом разрушении соляных пород, внутрикристаллические — практически только при их растворении. Давление газа в кристаллических пустотах колеблется от 1 до 20 МПа. Наибольшие количества микровключенных газов характерны для выбросоопасных участков соляной породы.

О природе газоносности соляных месторождений единого мнения нет. Большинство исследователей связывают образование природных газов в соляных породах с разложением органических остатков, накапливавшихся в солеродных бассейнах. Имеются также данные о связи газоносности калийных месторождений с нефтяной и с вулканической деятельностью. Состав микровключенных газов различен по месторождениям, но практически во всех случаях их обязательными компонентами являются N2, Н2, CO2, CH4; содержатся также О2, тяжёлые углеводороды, инертные газы, Н2S. Абсолютно преобладающим является азот. Средневзвешенные количества микровключенных газов для различных соляных пород на месторождениях CCCP составляют: для карналлита 81,3 мл/кг, для сильвинита 79,0 мл/кг, для каменной соли с включениями сильвинита 46,5 мл/кг, для каменной соли 31,9 мл/кг. В соляных породах микровключенные газы распределены в виде отдельных пятен в локализованных областях массива.

Для иных рудных месторождений основная форма содержания газа в массиве горных породсвободная, а для угольных месторождений — в основном связанная (газы находятся в сорбированном состоянии) и свободная (газовые скопления). О составе газов угольных месторождений см. Газовыделение, Газовая защита, Газовая съёмка.