» » Минерагеническая специализация галогенсодержащих бассейнов

Минерагеническая специализация галогенсодержащих бассейнов

Проблема связи между галогенными формациями и разнообразной рудной и нерудной минерализацией была поднята в 60—70-е годы в работах Н.М. Страхова, К. Дэвидсона, А. Ренфро. С.М. Кореневский впервые показал ее значение как важной комплексной минерагенической проблемы. Ныне она приобрела междисциплинарный характер, разрабатывается специалистами не только в области геохимии и минерагении солей, но и во многих других областях геохимических и минерагенических исследований, а также гидрогеохимии, геохимии нефти и газа, Л.Н. Капченко, В.В. Куриленко). Среди полезных компонентов галогенсодержащих бассейнов можно выделить три группы, отражающие и определяющие три стороны их рудно-геохимических особенностей: I — собственно галогенную (соляную, галургическую); II — рудную; III — серную. Распространение компонентов каждой группы в литолого-фациальной структуре галогенных комплексов показано на рис. III.23.
Галогенные компоненты. Группу образуют полезные макро- и микрокомпоненты солей. К числу первых относится подавляющее большинство породообразующих: хлоридные, сульфатные, карбонатные и нитратные минеральные соединения К, Mg, Na и Ca; к числу вторых — элементы-примеси (В, Br, Cs, Rb, Tl, Li, F, реже ряд др.).
Наборы полезных макро- и микрокомпонентов галогенных комплексов определяются их вещественно-геохимическими типами, которые, как показано выше, связаны с характером ландшафтно-фациальных обстановок. Это делает детерминированной и прогнозируемой минерагеническую специализацию галогенных комплексов разных геохимических и литологофациальных типов.
Помимо скоплений ангидрита, гипса и (или) поваренной соли, характерных для всех типов галогенных комплексов, каждый из них имеет свой относительно устойчивый набор полезных макро- и микрокомпонентов. Так, в макротипе калиеносных морских депрессионных формаций, являющемся наиболее промышленно важной группой как по макро-, так и по микрокомпонентам, основной интерес представляют горизонты калийно-магниевых солей. В хлоридно-калисвом типе они стожены сильвином, карналлитом (бассейны Западно-Канадский D2-3, Днепровско-Припятский D3, Амударьинский J3), реже — также бишофитом и тахгидритом (бассейны Конго-Ангольский K1, Южно-Бразильский K1, Корат K2). В сульфатно-калиевом типе, кроме хлоридных, присутствуют промышленные концентрации разнообразных сульфатных калийно-магниевых солей (полигалитовых, кизеритовых, смешанных, типа хартзальца, реже каинитовых, лангбейнитовых) (бассейны Прикаспийский Р,к, Центральноевропейский P2z, Пермский P1-2, Предкарпатский N1). Все калиеносные формации характеризуются и максимальной обогащенностью микрокомпонентами Br, Rb, Cs, Tl и др. Их главные концентрации, иногда достигающие промышленных, заключены в калиеносных частях разреза в виде изоморфной примеси в калийно-магниевых соляных минералах (Rb, Cs, Tl — с К, Br — с Cl). Значительная борокосность солей характерна для формаций сульфатно-калиевого типа, локализуется на участках сульфатных калийно-магниевых солей. В зоне гипергенеза, чаще в кепроках соляных диапиров, формируются залежи остаточных боратов. По обогащенности бором резко выделяются пермские формации, в меньшей мере — неогеновые.
Морские мелководные формации сульфатно-кальциевого макротипа, не содержащие калийно-магниевых солей, характеризуются также и незначительными концентрациями всех перечисленных полезных компонентов.
В макротипе озерно-континентальных формаций пестрого состава каждый геохимический тип содержит свои наборы солей: 1) сульфатно-натриевый — сульфатно-натриевые и сульфатно-магниево-натриевые, сложенные глауберитом, тенардитом, мирабилитом, астраханитом, эпсомитом (бассейны Приаральский N23, Q4; Межгорных впадин Тянь-Шаня N1; Альберта-Дакотский Q4 и др.); 2) карбонатно-натриевый — содовые, обогащенные комплексом разнообразных содовых минералов, иногда включающим в себя давсонитовую минерализацию, ассоциирующую с повышенной битуминозностью пород (бассейны Грин-Ривер, Анатолийские N—Q; Coлтон-Си Q; Кенийские Q4 и др.); 3) нитратный — нитратно-натриевые и калиевые (бассейны Альтиплано и Атакама-Пунийские N2, Q). Характерны повышенные, до промышленных, концентрации микрокомпонентов, чаще всего В, Li, иногда Rb, в содовом типе также W, F, в нитратном I. Озерные соли с промышленными концентрациями микрокомпонентов в твердой и жидкой фазах широко распространены среди неоген-четвертичных и современных (s.str.) отложений, более ограниченно — среди кайнозойских и крайне редки — в разрезах более древних.
Рассолы, ассоциирующие с каждым из геохимических типов галогенных комплексов (подземные воды, межкристальная и наддонная рапа), также имеют свои специфические особенности, сопоставимые с таковыми у солей (рис. III.23). Это позволяет говорить о наличии единых галогенеодержащих флюидно-породных минерагенических систем. Перспективы промышленного использования разных типов гидроминерального сырья оцениваются достаточно высоко.


Рудные компоненты. Эта группа объединяет руды свинца, цинка, меди, ртути, целестина, барита, флюорита, реже урана, фосфора, марганца и ряда других элементов, основные концентрации которых заключены не в самих галогенных комплексах, а в биохемогенных элементах галогенсодержащих систем, обрамляющих или разделяющих эти комплексы. В существующих классификациях их обычно соотносят с группой стратиформных амагматических месторождений и включают в те или иные типы: 1) медистые песчаники (в красноцветных песчаниках с повышенной углеродистостью и сульфатоносностью); 2) медистые сланцы (в высокоуглеродистых глинисто-кремнисто-карбонатных отложениях); 3) стратиформныс свинцово-цинковые и барит-флюорит-полиметаллическис месторождения (в известково-доломитовых, нередко рифогенных комплексах); 4) месторождения целестина, барита, киновари, флюорита, иногда селлаита, марганца (также преимущественно в известково-доломитовых комплексах, иногда сульфатоносных, часто биогермных); 5) урановые (преимущественно в черносланцсвых образованиях); 6) разнообразные месторождения кепроков соляных куполов. Именно по отношению к представителям рассматриваемой «рудной» группы вопрос об их сопряженности с галогенезом, которая здесь далеко не всегда достаточно отчетливо выражена, служил (и служит) предметом обсуждений, чаще других касавшихся руд меди, свинца, цинка.
Результаты исследования галогенеодержащих породных систем позволяют подойти к анализу оруденения под несколько иным углом зрения, используя в качестве ключевых два взаимосвязанных уже приводившихся положения: оруденение избирательно локализуется в биохемогенных образованиях, а последние являются закономерными элементами единых галогенсодержащих систем. Иначе говоря, концентраторами обсуждаемых типов оруденения выступают не случайные разрозненные образования, а комплекс парагенетически взаимосвязанных биохемогенных элементов, локализующихся вокруг галогенных комплексов, а именно: биогермные постройки разных масштабов, высокоуглеродистые, строматолитовые, доломитовые слои и линзы, а также рассеянные формы этих же образований, рассредоточенные среди известняков, красноцветов и других окологалогенных отложений. Возможность их рассмотрения в составе единых закономерно построенных систем позволяет включить в эти системы и устойчиво контролируемое ими оруденение.
Вопрос о связях оруденения с биохемогенными образованиями не нов. Для разных типов стратиформных руд связи с теми или иными биохемогенными образованиями обсуждались неоднократно. По существу, обозначился целый ряд очень устойчивых парных взаимосвязей, таких как «руда—рифы», «руда—строматолиты», «руда—черные сланцы», «руда—доломиты». Однако как единая система пространственно-генетических связей проблема не рассматривалась. Главную причину мы видим в том, что пока не привлекли к себе должного внимания закономерные взаимосвязи самих перечисленных рудолокализующих биохемогенных образований ни друг с другом, ни с галогенными комплексами. А это, в свою очередь, связано с неразработанностью адекватных генетических моделей, способных объяснить этот парагенезис. Вариант такой модели будет рассмотрен ниже вместе с другими генетическими представлениями.
Если считать биохемогенные и галогенные образования элементами единых целостных биогенно-хемогенных ассоциаций, то и проблему их оруденения также можно выразить через единую систему связей: «руды — биогенно-хемогенные комплексы». Важно, что при этом оруденение становится закономерным элементом упорядоченных галогенсодержащих рудно-породных систем, взаимосвязанным со всеми их членами: и галогенными, и негалогенными. Переход к анализу рудоносности таких породных систем позволяет широко использовать все установленные для них взаимосвязи, тем самым резко расширяя возможности исследования, прогноза и поиска. Особое значение приобретают при этом два обстоятельства: 1) охарактеризованная упорядоченность структуры галогенсодержащих систем при четкости позиции в них каждого из биохемогенных образований; 2) тенденция различных биохемогенных образований к определенной рудной специализации: так, для биогермных и слоисто-доломитовых комплексов характерны разные сочетания руд Pb, Zn, Hg, Ba, F; высокоуглеродистые слои в морских фациях часто содержат комплексные руды Pb, Zn, Cu с богатым спектром других микрокомпонентов, а они же в озерных — руды U; в красноцветных комплексах на участках контрастного сочетания красноцветов с углеродистыми, строматолитовыми, доломитовыми образованиями широко распространены медные руды.
Эти две особенности биохемогенных элементов — упорядоченность распределения и рудная специализация — проявляются в закономерном положении оруденения в структуре (в плане и в разрезе) галогенсодержащих систем (рис. III.23) Латеральная зональность размещения биохемогенных комплексов, контролируемая общей фациальной зональностью и локальными осложнениями дна, определяет и общий план оруденения. Так, для шельфа характерны месторождения Pb и Zn в сочетании с Ba, F, Hg в рифогенных, известково-доломитовых и рассеянных биогермных комплексах (районы Пайн-Пойнт D2-3; Каратау-Тяньшаньский D2—C1; Центральноирландский C1; Силезско-Краковский T2 и др.); для прибрежно-континентальных обстановок — медные руды с разным содержанием сопутствующих элементов, типа медистых песчаников (юг Сибирской платформы C2—O1; восток Русской платформы P2—T1; Атлантическое побережье Африки K1, Амударьинский и Южно-Таджикский бассейны Kjnc и др.); для прибрежно-морских обстановок зоны перехода — комплексные Cu—Pb—Zn-руды в породах промежуточного состава, в частности «медистые сланцы» (месторождения Польши и Германии вдоль окраин Цсхштсйнового бассейна P2Z, содержащие также высокие концентрации Ag, U, Pt, Co и ряда других компонентов). По-видимому, комплексные руды развиты и в наименее изученных подсолсвых высокоуглеродистых образованиях депрессионных участков шельфа и батиали. Их формирующимся современным представителем можно считать металлоносные осадки впадин Красного моря. В континентально-озерных высокоуглеродистых и стромато-литовых образованиях, сопряженных с галогенными комплексами, пока также недостаточно изученных, помимо значительных скоплений руд урана (Грин-Ривер P2), в современных обстановках иногда наблюдается возникновение высоких концентраций W, As, Sr, Pb, Zn, F. В итоге намечается достаточно отчетливая латеральная рудно-фациальная зональность, сопряженная с зональностью биохемогенных образований.
Особенности вертикального размещения биохемогенных образований (уровни их развития в макроцикле, цикличная повторяемость), определяемые строением галогенных макроциклов и разнопорядковой цикличностью формаций, также отчетливо унаследованно проявляются в аналогичных особенностях вертикального распределения оруденения. При этом намечается зависимость между интенсивностью процессов биохемогенеза и рудогенеза, в частности совпадение уровней наиболее масштабного развития тех и других. Так, подгалогенный биохемогенный горизонт — главный уровень развития биохемогенных образований — служит и основным рудолокализующим горизонтом. В полициклических галогенных формациях рудоносные биохемогенные горизонты иногда развиты в подгалогенных частях каждого макроцикла и тогда оруденение тоже имеет полициклический характер [например, три уровня свинцового оруденения, подчиненного трем макроциклам галогенной формации Сумсарского района Срединного Тянь-Шаня, D2Zv—D3f]. В других случаях оруденение сосредоточено лишь в одном-двух макроциклах, при этом чаше — в нижних (Цехштейновый бассейн P2z). Вообще же более обычным является совпадение первых снизу уровней оруденения с началом масштабного галогенеза.
Итоговая картина распределения оруденения в структуре галогенсодержащих систем характеризуется зональностью и цикличностью, наследующими таковые биохемогенных образований. Легко видеть, что пространственные соотношения оруденения с собственно галогенными комплексами разных геохимических и фациальных типов также наследуют специфику фациально-циклических взаимосвязей биохемогенных образований с разнотипными галогенными (рис. III.23).
Серосодержащие компоненты. Эта группа объединяет разнообразные сероносные полезные компоненты, обогащающие галогенсодержащие системы, Прежде всего это — сера самородная и газовая (ныне наиболее промышленно значимые в мировом балансе ресурсов и производства), а также ряд других сернистых соединений (сера нефтей, H2S подземных вод и др.).
Месторождения самородной серы (экзогенная группа) в подавляющем большинстве связаны с галогенными формациями и относятся к одному рудно-формационному типу — серно-кальцитовых руд.
По существующим представлениям о генезисе серных руд, главным процессом, определяющим интенсивное серообразование, является бактериальная сульфатредукция в среде, насыщенной сульфатами и органическим веществом при ограниченном доступе кислорода. Необходимые для рудонакопления условия реализуются в экзогенных обстановках двух типов: в глубинно-гипергенных и в седиментационно-диагенетичсских. В соответствии с этим выделяются две основные генетические модели сернорудного процесса и два отвечающих им генетических типа месторождений: гипергенный (инфильтрационно-метасоматический) и осадочный. По первой наиболее популярной инфильтрационно-метасоматичсской модели предполагается следующий ряд сопряженных геологических процессов: бактериальное восстановление сульфатов галогенных формаций углеводородами «нефтяных» вод с образованиями H2S и CO2, окисление H2S кислородом инфильтрационных вод до элементарной серы, одновременное взаимодействие углекислоты с кальцием пород и совместное осаждение серы и кальцита на месте сульфатов пород. Оптимальные условия для протекания этих процессов возникают в зоне близповерхностного (на глубинах 100—300 м) глубинно-гипергенного преобразования сульфатных пород при активном смешении двух типов вод: восходящих напорных углеводород- и сероводородсодсржащих и нисходящих инфильтрационных кислородсодержащих (рис. III.24, Л). Главным источником серы в рудах служат сульфаты вмещающих пород. Вторая модель осадочного (сингенетического) серонакопления предполагает, что процессы бактериальной сульфатредукции и накопления серно-кальцитового парагенезиса осуществляются в водоемах в условиях сульфатно-карбонатной седиментации и сероводородного заражения. Многие исследователи относят практически все промышленные серно-кальцитовые руды к метасоматическим по сульфатам. Однако в отношении части месторождений, характеризующихся субпластовым типом залежей, в том числе таких крупных, как Предкарпатские, существуют веские доводы в пользу второй, сингенетической, модели.


Помимо названных процессов, по которым серонакопление осуществляется на месте протекания сульфатредукции, оно может происходить и в отрыве от очагов, производящих H2S, и быть следствием его восходящей миграции и окисления до серы в близповерхностных условиях или на поверхности Земли в субаэральных или субаквальных обстановках. Ceронакопление по этим моделям считается весьма ограниченным, хотя и формирует небольшие залежи. По-видимому, разгрузка H2S в седиментационные бассейны может оказывать значительное влияние на серонакопление по второй, седиментационно-диагенетической, модели и формировать таким образом промежуточный генетический тип.
На земном шаре выделены следующие сероносные провинции с месторождениями экзогенной группы (в скобках указаны сероносные области, наиболее крупные по выявленным запасам серы): Средиземноморская (Предкарпатская, Месопотамская, Сицилийская), Мексиканского залива (Галф Кост), Северо-Американская (Пермская), Восточно-Европейская (Средневолжская, Прикаспийская), Среднеазиатская (Амударьинская), Восточно-Сибирская (перспективная на серу), Африкано-Аравийская. Характерно, что все промышленно важные сероносные территории тяготеют к двум современным геодинамически активным поясам сжатия: Альпийско-Гималайскому коллизионному (большинство) и Западно-Тихоокеанскому субдукционному. При этом сероносные области располагаются преимущественно в зонах периколлизионной и перисубдукционной активизации, часто по их периферии (но повсеместно еще в пределах изосейсты 5 баллов).
Месторождения газовой серы или сероводородсодержащего газа представляют собой залежи природного углеводородного газа (газоконденсата), содержащего примесь H2S в концентрациях, представляющих промышленный интерес в качестве источника серы. Хотя примесь H2S, даже незначительная, является крайне отрицательной характеристикой газа, а сама сера представляет по сути «принудительный» попутный продукт при разработке газовых залежей, сероводородсодержащие газы ныне являются ведущим источником серы в мировом производстве и первым в России. Концентрации H2S в газе изменяются от следов до десятков процентов, а запасы серы — от долей до многих десятков (иногда сотен) миллионов тонн.
Месторождения газовой серы относятся к одному рудно-формационному типу: они связаны с галогенно-карбонатными комплексами, образованными мощными регионально выдержанными формациями — карбонатной и галогенной, — занимающими смежное вертикальное (реже латеральное) положение. Продуктивными (сероводородоносными) являются карбонатные формации, а собственно рудными — их газоносные участки, чаще всего рифогенные комплексы.
О генезисе и условиях образования месторождений газовой серы имеются различные представления. В качестве источников H2S в газах обсуждаются следующие процессы: 1) восстановление сульфатов пород углеводородами биогенным путем; 2) то же, абиогенным; 3) термокаталитическое разложение сернистых соединений нефтей и органического вещества пород; 4) взаимодействие углеводородов с элементарной серой; 5) глубинно-миграционное поступление H2S.
Предлагаются две схемы образования месторождений. Одна базируется на трех первых процессах и рассматривает формирование месторождений как результат их совместного или избирательного проявления на разных стадиях литогенеза: I — диагенез — ранний катагенез: бактериальная редукция сульфатов в карбонатных осадках с накоплением серы в составе сероорганических соединений и сероводорода, адсорбированного породами и растворенного в водах; II — катагенез (преимущественно мезокатагенез): термокаталитическос разложение сероорганических соединений и возможно абиогенная сульфатредукция; накопление сероводорода в газовой фазе в результате его экстрагирования из пород и вод ретроградной газоконденсатной смесью в ходе ее миграции, формирования газоконденсатных залежей и в самих залежах. Вторая схема формирования месторождений отводит ведущую роль четвертому процессу: взаимодействию жидких углеводородов с элементарной (самородной) серой в объеме залежей с последующим выделением сероводорода в газовую фазу. Предшествующее возникновение самородной серы при этом связывается с древним гипергенезом, осуществившимся в верхах карбонатных формаций до их перекрытия галогенными. Процессы серо-образования в таких условиях химически возможны, но пока не обоснованы геологическими фактами. Следует учитывать вероятность участия в образовании месторождений H2S всех перечисленных процессов с преобладанием того или иного из них в конкретной геологической обстановке.
Районирование серо водородоносных территорий в целом наследует таковое, разработанное для газоносных территорий, но учитывает также ареалы распространения контролирующих галогенных формаций.
В большинстве галогенсодержащих осадочных бассейнов распространены скопления серы как газовой, так и самородной. В одних из них оба типа представлены масштабно (бассейны Амударьинский, Волго-Уральский, Пермский, Мексиканского залива, Месопотамский), в других преобладают залежи серы газовой (бассейны Западно-Канадский, Североморско-Германский, Аквитанский), в третьих — серы самородной (Предкарпатский бассейн).
Факторы, контролирующие размещение месторождений серы самородной и газовой, изучены достаточно хорошо. Региональные закономерности размещения тех и других имеют много общего, в то время как локальные обычно существенно различаются. Приведем их в сопоставлении, подчеркивая черты сходства и различия.
Тектонические условия. Тектоническая позиция месторождений обоих типов определяется сочетанием палеогсодинамических обстановок, благоприятных для формирования продуктивных на серу комплексов, и неогеодинамических, оптимальных для формирования (и сохранения) залежей. Для образования материнских комплексов благоприятны обстановки внутри(меж)континентальных палеорифтогенных систем, краевых прогибов разных генераций, остаточных впадин. Краевые прогибы и остаточные впадины коллизионных поясов особенно важны. С ними связаны крупнейшие скопления серы, сопряженные с галогенными формациями сульфатно-калиевого типа: с пермскими — в обрамлении позднепалсозойского коллизионного пояса (бассейны Прикаспийский, Пермский, Североморско-Германский), с неогеновыми — Альпийско-Гималайского (бассейны Предкарпатский, Средиземноморский). Для формирования залежей оптимальны периферические зоны современных геодинамически активных поясов сжатия. В пределах этих зон месторождения серы газовой располагаются в погруженных частях бассейнов, серы самородной — в относительно приподнятых блоках.
Формационно-литологические и стратиграфические особенности. Приуроченность к мощным галогенно-карбонатным комплексам является наиболее общей особенностью размещения месторождений обоих типов. В разрезе комплексов залежи серы самородной находятся в галогенных формациях, серы газовой — в карбонатных. Положение тех и других в значительной мере контролируется их контактом.
Наиболее значительные концентрации серы связаны с галогенными формациями калиеносных типов, особенно часто с сульфатно-калиевыми. Для самородной серы такая связь проявлена не всегда отчетливо. Так, в Предкарпатском и Средневолжском бассейнах сероносность непосредственно подчинена формациям некалиеносным (галититовым), однако ниже по разрезу в близком стратиграфическом интервале находятся мощнейшие калиеносные формации, обе сульфатно-калиевого типа (N1-2 в Предкарпатском бассейне, P1k в Предуральско-Прикаспийском). Ряд других крупнейших бассейнов мира (Пермский, Сицилийский) связан непосредственно с формациями сульфатно-калиевого типа. В контурах галогенных формаций (в плане) месторождения серы газовой располагаются преимущественно в зонах распространения их калиеносных градаций, серы самородной — сульфатно-кальциевых. Отсутствие солей в последних определяется либо фациальным выклиниванием, либо гипергенным уничтожением.
Для карбонатных формаций характерно региональное распространение, значительные мощности, широкое развитие органогенных построек, в том числе рифогенных комплексов, ограниченное количество терригенных пород. Для месторождений газовой серы связь с рифогенными комплексами и зонами их распространения проявлена широко и ярко. Особое значение для них имеют рифогенно-карбонатные тела типа карбонатных платформ, рифовые массивы и комплексы, входящие в состав этих тел или образующие самостоятельные протяженные полосовидные зоны в обрамлении палеоподнятий, отвечающие барьерно-рифовым зонам, мегаатоллам. Для серы самородной также намечается тяготение к органогенным комплексам. Так, к склонам рифогенных массивов приурочены залежи Амударьинского, Пермского, Месопотамского и ряда других бассейнов. Характерно, что эти рифогенные массивы представляют собой былые нефтегазоносные сероводородоносные структуры, расположенные в тектонически разрушенных близповерхностных частях бассейнов, в более глубоких зонах которых аналогичные рифогенные комплексы и в настоящее время вмещают залежи сернистых углеводородов.
В сероносных комплексах обоих типов прослежен ряд сходных вторичных преобразований пород, затрагивающих сульфатные составляющие (ангидрит, гипс) и сопровождающихся замещением сульфатов кальцитом с высвобождением восстановленной серы, которая и участвует затем в накоплении сероводорода или элементарной серы. Существенно при этом сходство изотопных характеристик (S, С, О) взаимодействующих минеральных и флюидных соединений.
В стратиграфическом распределении серы самородной и газовой имеется ряд общих максимумов, подчиненных максимумам галогенеза (D2-3, P1-2, T3—J1, J3, N1), следовавшим за эпохами интенсивного карбонатонакопления или (и) предшествовавшим им. Наибольшее совпадение и наибольшие запасы серы характерны для пермского и неогенового максимумов.
В каждом бассейне скопления серы обоих типов локализуются на одном, реже двух-трех стратиграфических уровнях, выдерживающихся по всей площади бассейна или большей его части. Нередко залежи серы самородной находятся в относительно более молодых карбонатно-галогенных образованиях.
Условия нефтегазоносиости. Для месторождений серы обоих типов обычна приуроченность к крупным нефтегазоносным бассейнам с региональной нефтегазоносностью вмещающих комплексов. В контурах бассейнов оба типа месторождений четко разобщены: основные концентрации серы газовой находятся в зонах мощного газонакопления, серы самородной — на участках тектоно-эрозионного разрушения залежей углеводородов в зоне глубинного гипергенеза.
Термобарические, гидрогеологические, микробиологические, палеогеоморфологические особенности обстановок серонакоплен и я. Большинство показателей обстановок, благоприятных для накопления серы самородной или газовой, существенно различаются. Типичные параметры обстановок сероводородонакопления: значительные глубины (от 1,5—2 до 4—5 км и более); гидрогеологическая и нефтегазовая закрытость недр; значительные пластовые давления (20—30 МПа и более) и температуры или палеотемпературы (от 50—80 до 140—150 °C и более); затрудненный и главным образом весьма затрудненный водообмен; рассолы преобладающе хлор-кальциевого типа; отсутствие микроорганизмов; повышенные концентрации растворенного H2S (до 1 г/л, иногда более) и сульфат-иона (до 3—6 г/л). Параметры обстановок накопления самородной серы (инфильтрационно-метасоматического типа) определяются их приуроченностью к очагам масштабного внедрения (разгрузки) напорных сероводородсодержащих углеводородно-рассольных потоков в зону глубинного гипергенеза, их смешения с кислородсодержащими потоками вод поверхностного питания и совместного взаимодействия с сульфатными составляющими пород. Характерные гидрохимические показатели зоны смешения и серообразования: высокая сульфатность, повышенные содержания H2S, обогащснность органическим веществом, значительные перепады величин Eh (от -150 до +125 мВ), присутствие и высокая активность микроорганизмов круговорота серы. Для серных залежей типична приуроченность к бортовым частим глубоких погребенных палеоврезов плиоцен-четвертичных долин и к сопряженным с ними карстово-эрозионным палеосистсмам, дренировавшим два встречных потока и определившим высокую интенсивность и значительный вертикальный размах оруденения.
В целом на фоне общности главных региональных закономерностей размещения месторождений серы газовой и самородной многие их локальные показатели резко различаются, нередко являясь взаимоисключающими. В итоге можно сказать, что эти два типа месторождений серы представляют единую контрастно-сопряженную пару.
Сера самородная и газовая являются яркими, но лишь частными представителями большого комплекса серосодержащих соединений, устойчиво сопряженных с галогенсодержащими бассейнами. Это — и «твердые» сульфатные компоненты пород (сульфаты Ca, Mg, К, Na), включающие подавляющую часть всего количества серы; и повышенные концентрации сероводорода и сульфат-иона в подземных водах; и, наконец, повышенная сернистость углеводородов всех типов (нефтей, конденсатов, рассеянного органического вещества пород и т. п.). Все вместе они образуют сложные комплексные высокоинтенсивные аномалии серы — породные, геохимические, рудные. Для всех такого рода аномалий характерно широкое площадное распространение, высокие концентрации и многообразие фазовых и валентных форм серы при высокой активности и подвижности ряда из них.
Распространение всех серных аномалий в плане и в разрезе в целом контролируется контурами галогенных формаций, причем наиболее крупных аномалий — калиеносными их типами. Вопрос о совпадении глобальных геохимических аномалий серы и калия в стратисфере требует специального исследования. В пределах аномалий распределение серосодержащих образований носит упорядоченный характер, определяясь сочетанием седиментационной зональности галогенных формаций и наложенной зональности эпигенетических процессов, в свою очередь подчиненной стадиальности литогенеза. От внутренних погруженных частей бассейнов, отвечающих обстановкам катагенеза, изолированности недр с соленосными (часто калиеносными) типами разрезов, прослеживается зональная смена минерагенических форм серы и ее месторождений в последовательности: сера газовая>сера нефтей и попутных газов>сера самородная. Зональность принципиально аналогичного характера прослеживается и в связи с солянокупольными образованиями: с глубоко-залегающими соляными поднятиями чаще связаны залежи газовой серы, а с вторичными сульфатно-карбонатными кепроками — высокосернистые нефти, попутные газы и самородная сера.
По времени все значительные аномалии серы (так же как и максимумы серы самородной и газовой, о чем уже упоминалось выше) совпадают с максимумами галогенеза как в целом, так и отдельно с главными пиками сульфато-, соле- и калиенакопления. При этом все эти пики довольно отчетливо коррелируются, с одной стороны, с эпохами важнейших геодинамических перестроек (с главными фазами тектогенеза), а с другой — с рядом глобальных биотических и геохимических «событий», в том числе изотопно-геохимических, касающихся изотопного состава серы и ряда сопряженных элементов (С, О, Sr), причем как существенно биогенных, так и «мантийных». Эти данные указывают на вероятную взаимосвязь между возникновением серно-галогенных аномалий и сопряженными всплесками биогенной активности и эндогенной разгрузки недр.
Среди всех максимумов галогенеза к числу наиболее значительных принадлежат пермский и миоценовый. Галогенные формации обоих этих возрастных интервалов распространены чрезвычайно широко, имеют гигантские масштабы и выделяются «аномальным» составом: их общей особенностью является сульфатно-калиевый тип галогенеза — тип, практически не имеющий сколько-нибудь значительных, сопоставимых по масштабу аналогов в других стратиграфических подразделениях, благодаря чему сульфатно-калиевый тип галогенеза нередко считается специфической чертой пермского и неогенового периодов. Эти же формации (и периоды) контролируют распространение большинства месторождений газовой и самородной серы, в том числе всех уникальных по масштабу. В целом, с пермским и миоценовым периодами связаны два крупнейших в геологической истории Земли серно-галогенных максимума: как по количеству серы, солей, калия, так и по разнообразию форм их проявления. Выделяются эти два периода и максимальной интенсивностью других геохимических и биогенных событий, в частности максимальной бороносностью, крупнейшими аномалиями изотопного состава серы и других элементов.
Общей специфической чертой рассматриваемых пермских и миоценовых серно-галогенных аномалий является, как уже упоминалось, их палеогеодинамичсская позиция: положение в пределах периферических зон двух разновозрастных коллизионных поясов и связь с активными завершающими фазами их эволюции. Пермские бассейны приурочены к герцинскому поясу, возникшему при замыкании палеозойского океана Палеотетис и спаявшему позднепалеозойскую Пангею, миоценовые — к неогеновому Альпийско-Гималайскому, возникшему при замыкании мезозойско-кайнозойского Тетиса. Характерно при этом унаследованное положение второго по отношению к первому и унаследованность многих его геохимических особенностей и прежде всего чрезвычайно высокой и разнообразной сероносности.
Итак, галогенсодержащие бассейны контролируют распределение в осадочных толщах целой системы взаимосвязанных серосодержащих звеньев, которые вместе формируют крупнейшие комплексные аномалии серы. Последние, в свою очередь, можно рассматривать как элемент единых серно-галогенных аномалий стратисферы.
Литогенетическая стадиальность формирования полезных компонентов (рис. III.24). Для всех трех рассмотренных групп она тесно связана с онтогенезом самих галогенсодержащих систем: I — с их зарождением; II — со становлением и трансформацией; III — с разрушением и регенерацией. Накопление основной массы элементов (вещества) всех трех групп является сингалогенным, происходит в седиментогенезе — раннем диагенезе, а их частичная перегруппировка, некоторый дополнительный привнос вещества и окончательное формирование залежей — в катагенезе и гипергенезе. У галогенных макро- и микрокомпонентов I группы в катагенезе происходит лишь некоторое переформирование седиментационно-диагенстических концентраций, а в гипергенезе — образование определенных типов остаточных скоплений. У рудных компонентов II группы в катагенезе осуществляется становление залежей с некоторым дополнительным привносом вещества, вплоть до образования отдельных новых скоплений. Для серы газовой основное значение имеют катагенетические, главным образом позднекатагенетические, процессы, тесно сопряженные с формированием залежей углеводородов; для серы самородной — частично седиментационно-диагенетические и в большей мере глубинно-гипергенные, связанные с разрушением залежей сернистых углеводородов при их взаимодействии с сульфатами пород.
Один из общих выводов проведенного анализа минерагенических особенностей галогенсодержащих бассейнов состоит в том, что полезные компоненты всех трех групп составляют закономерные звенья галогенсодержащих систем, подчинены особенностям их внутреннего строения, занимают определенные места в их структуре и связаны с определенными стадиями их геодинамического и литогенетического развития. А это открывает возможности для использования при исследовании полезных компонентов всего комплекса закономерностей, раскрытых для галогенсодержащих объектов в целом, а также методик их фациального, стадиального, геодинамического и генетического анализа.

title-icon Подобные новости