Глубинный цикл углерода и формирование абиогенных углеводородов

Abstract

Актуальность. Выявление механизмов метаморфической трансформации углерода в конвергентных и дивергентных областях Земли, оценка масштабов глубинного переноса и влияние на процессы генерации абиогенных углеводородов в зонах тектонической разгрузки являются одними из наиболее актуальных задач современной геологии. Цель исследования заключается в описании процессов многостадийного и полициклического преобразования и переноса углерода в коре и мантии. Затянутые в зонах поддвига плит осадки разрушаются, трансформируются и преобразуются метаморфическими процессами. Часть вновь сформированных углеродистых соединений переносится конвективными течениями мантии в рифтовые зоны срединно-океанических хребтов, выносятся на поверхность, разлагаются в присутствии воды и образуют широкий спектр углеводородов и углекислого газа. Там они снова отлагаются на морском дне в виде осадков, образуя карбонатные и углеродсодержащие структурно-вещественные комплексы. Результаты. Определено, что проявление многоступенчатого механизма физико-химических преобразований в коромантийных областях Земли приводит к тому, что биогенные углеводородные соединения приобретают черты абиогенного происхождения. Выявленный коромантийный цикл углерода является частью глобального процесса циклического переноса углерода из атмосферы в мантию и обратно. Масштабы его проявления, скорее всего, не столь широки, а многочисленные мелкие (мм и доли мм) частицы экзогенного вещества и рассеянного углерода, затянутые в зоны поддвига плит, образуют устойчивый геохимический шлейф коровой направленности в мантии, распространяющийся в плоскости перемещения конвективных потоков. Косвенно о масштабе проявления данного процесса можно судить по объемам дегазации углеводородных и углекислого газов, а также водорода в рифтовых системах земной коры. При этом количество генерируемых углеводородных газов глубинного происхождения не могут формировать крупных газовых и нефтегазовых месторождений, т. к. значительная их часть переносится в атмосферу. Лишь некоторое количество соединений может отлагаться в океанических осадках и формировать в них залежи газогидратов.

The relevance. Identification of mechanisms of carbon metamorphic transformation in convergent and divergent regions of the Earth, assessment of the scale of deep transport and the transfer on the generation of abiogenic hydrocarbons in tectonic discharge zones are some of the most urgent problems of modern geology. The aim of the research is to describe multi-stage and polycyclic carbon transformation and transfer in the crust and mantle. Sedimentary rocks covered in subductions zones are destroyed and transformed by metamorphic processes. Some of the newly formed carbon compounds are transferred by convective flows of the mantle to the rift zones of mid-ocean ridges, brought to the surface, decomposed in the presence of water and form a wide range of hydrocarbons and carbon dioxide. There, they are again deposited on the sea floor in the form of sediments forming carbonate and carbon/containing structural/material complexes. Result. It is determined that the manifestation of a multi-stage mechanism of physicochemical transformations in crust-mantle areas of the Earth leads to occurrence of features of abiogenic origin in biogenic hydrocarbons. The identified crust-mantle carbon cycle is a part of a global process of carbon cyclic transport from the atmosphere into the mantle and back. The scale of its manifestation, most likely, is not so large. Numerous small (mm and fractions of mm) particles of exogenous matter and dispersed carbon pulled in plate subduction zones form a stable geochemical train of the crustal trend in the mantle spreading along the surface of convection flows motion. It is possible to judge indirectly the scale of this process manifestation by degassing amount of hydrocarbon and carbon dioxide gases and hydrogen in Earth's crust rift systems. In this case the amount of generated depth/origin hydrocarbon gases cannot form large gas and oil and gas fields as their significant part is released in the atmosphere. Only a small amount of compounds may be deposited in oceanic sediments and form gas hydrate accumulations in them.