ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ЗЕМНОЙ КОРЫ – РЕЗУЛЬТАТ ДЕГАЗАЦИИ ЗЕМЛИ. М.В.Багдасарова (к отчету 2008) Проблема дегазации Земли, обсуждение которой начато более тридцати лет назад по инициативе академика П.Н.Кропоткина, внесла много нового в представления геологов и геофизиков о строении и развитии Земли как планеты. Появились новые аргументы и факты, свидетельствующие о постоянно идущем процессе выхода газов разного состава, воды и магматических расплавов по системам глубинных разломов, дренирующих земную кору и мантию. Изучением глубинного строения планеты геофизическими методами установлено сложное расположение плотностных и сейсмических неоднородностей в пределах мантии Земли, позволившие предполагать существенное влияние флюидных систем, разгружающихся из околоядерного пространства к поверхности по сети глубинных разломов (Н.И.Павленкова,2004). Изучение динамики Земли как планеты (вращения вокруг своей оси, во взаимодействии Земли, Солнца, Луны и других планет) позволили рассчитать неизбежные напряжения, возникающие при этих движениях и следствия в тектоносфере, закономерно меняющие лик Земли. Вслед за М.В. Стовасом (1963), впервые обратившем внимание на тектонические эффекты от неравномерного вращения Земли, эти наблюдения развиваются Ю.Н. Авсюком (1996,2001) и нашли в наше время признание многих исследователей. Появилось много новых данных, подтверждающих широкое распространение процессов углеводородной дегазации Земли. В этом отношении пионерскими работами являются многолетние исследования Г.И.Войтова, собравшего огромный эмпирический материал по химизму и объемам выходов углеводородных и других природных газов на древних и молодых платформах, краевых прогибах, горных сооружениях, на суше и акваториях (Войтов 1970-2003). Им были выявлены и даны оценки субвертикальных потоков природных газов (в первую очередь – углеродистых) с единицы поверхности в различных геоструктурных зонах Земли. Так, например, оценка поступлений метана и водорода в рифтовых зонах только Тихого океана (в пересчете на год) составляет: водорода – 1,3 .109м3, а метана – 1,6.108м3 (Войтов,1984). Наиболее впечатляющими и очевидными являются процессы дегазации глубинных сфер Земли при вулканических событиях, которые наблюдаются и в современную эпоху на континентах и в акваториях. Не вызывает сомнения, что иенно вулканизм сформировал земную кору, гидросферу и атмосферу Земли. Естественно полагать, что вода, занимающая ныне 2/3 поверхности Земли, накопилась постепенно. Как показали исследования геологов, океанизация Земли – расширение океанов, особенно быстро происходило начиная с мезозоя и продолжается в настоящее время (Орленок, 2004, и др.). При излиянии базальтов в зонах срединно-океанических хребтов и разрастания дна, здесь развита мощная поствулканическая гидротермальная деятельность. По данным океанологов в рифтовых зонах океанов ежегодно выносится не менее 4х109м3 магмы, 3х109 т пепла и более 108т ювенильной воды. (Лисицын и др.1979) Океанский рифтовый вулканизм был известен и до массового изучения дна океанов в тех немногих местах, где срединно-океанические хребты поднимались над уровнем моря, образуя острова. Особенно полно изучен этот процесс в Исландии, где геодезическими работами было установлено, что расширение острова за счет внедрений магматических тел составляет около 400 км и продолжалось, согласно расчетам, 14-15 млн. лет (Х.Раст, 1977). Острова Ян-Майен, Азорские о-ва. Тристан-да-Кунья, Гоф и Буве так же располагаются на срединно-океанических хребтах и имеют аналогичное с Исландией строение. Интересно, что изучение химизма поствулканических гидротермальных систем этого типа в Исландии выявило присутствие потока различных углеводородных соединений в составе газов (Ю.И.Пиковский и др, 2000?), а изучение современными геофизическими методами глубинного строения этой зоны показало присутствие мощного плюма, формирующегося с глубины 300 км и влияющего на скорость прохождения сейсмических волн. (Foulger G.R., и др.2000) Все вулканические события, приведшие к формированию островов, отражают незначительную часть тех вулканических и поствулканических гидротермальных проявлений, которые протекают под водой и широко известны теперь как «черные» и «белые» курильщики, потухшие и действующие гидротермальные трубы и другие проявления поствулканической гидротермальной деятельности. Помимо лав и твердых продуктов при извержении вулканов в атмосферу выбрасывается огромное количество газов, среди которых большую часть составляет вода. Обобщая результаты изучения флюидных систем при современном наземном вулканизме и поствулканических гидротермах (Е.Е.Мархинин, Ярмолюк М.В., Набоко С.И. и др.) было установлено, что во время извержений первым выделяется водород, соединения углерода и серы. Хорошо растворимые в магме галоидные газы относительно преобладают в более поздних фумарольных выделениях и отщепляются в поверхностных условиях при остывании лавовых потоков. С расплавами основного ряда преимущественно связаны восстановленные газы с относительно высоким содержанием Н2СО, СН4, и Н2. В вулканических эманациях андезитовых и липаритовых вулканов преобладают окисленные газы (Н2О, СО2, SO2) и газы, определяющие сильную кислотную среду (HF, HCl). Кроме того, состав газов зависит от стадии развития вулканов и времени и места отделения летучих компонентов газа от магматических расплавов. На лавовых озерах ряда вулканов высокотемпературный вулканический газ выделяется равномерно и непрерывно в течение значительных интервалов времени. Этот газ находится в равновесии с лавовым расплавом, и его состав существенно не меняется, что свидетельствует о постоянном потоке газов через магму. Наблюдения современных вулканических извержений и их газовой составляющей позволяют предполагать, что вынос магматических газов происходит вместе с поднимающейся магматической колонной из нижних горизонтов коры, и возможно, верхней мантии с глубины 20-30 км. Количество глубинных газов, разгружающихся при вулканических событиях различно от 1-2% веса от общей массы продуктов извержения до 20-30% от общего объема. Главным компонентов газов является вода. Содержание последней связано с составом магмы и глубинных пород. Максимальное количество летучих (главным образом, воды) свойственно андезитовым и более кислым вулканическим образованиям. Вода образуется из газовой смеси глубинного потока при взаимодействии водорода и кислорода по мере продвижения их к поверхности. Обращает на себя внимание то, что этот процесс сопровождается большим выходом энергии – взрывами. Так, смеси водорода и кислорода взрываются с тепловым эффектом 486.103Дж, смеси метана и кислорода взрываются с тепловым эффектом 804.103Дж, а присутствие серы повышает взрывной эффект до 1122.103Дж. Естественно, что взрывные процессы отражаются в геологической среде в виде землетрясений. Это предположение подтверждается тем, что подавляющее количества эпицентров землетрясений сосредоточено на глубинах 20-30 км, где по термобарическим параметрам происходит массовое формирование воды в глубинных флюидных системах, которые потом участвуют в проявлениях поствулканической гидротермальной деятельности. По наблюдениям за извержением вулканов можно утверждать, что генерация летучих в магматических камерах не связана с кристаллизацией расплава. Накопление флюидов происходит не за счет «осушения» нижележащих магматических масс, а в результате постоянного притока летучих сквозь корневые зоны вулканов, что согласуется с представлениями академика Д.С.Коржинского о сквозьмагматических флюидах, играющих определяющую роль в процессах метасоматоза и рудообразования, и отражает постоянно идущие процессы дегазации Земли (Ярмолюк, 1982) Много сенсационных открытий было сделано при наблюдениях за извержениями вулкана Толбачик на Камчатке в 1975-76 гг. В газах этого вулкана были установлены как водород, так и углеводородные соединения, вплоть до аминокислот. Появилась концепция об участии в эндогенных процессах элементоорганических соединений (Р.М.Слободской, 1981), которые являются основными переносчиками рудных элементов из глубин мантии к поверхности. Экспериментальные исследования показали, что в напряженных термобарических условиях эти соединения являются газами, что подтверждает эту концепцию. Наблюдения за Толбачинским извержением послужило основанием для пересмотра и переоценки роли углерода и водорода в глубинных процессах, которые в дальнейшем были развиты в работах Ф.А.Летникова и других сотрудников Института Земной коры в Иркутске. Изучался флюидный режим образования различных изверженных пород от архейских до четвертичных. Оказалось, что флюидная фаза пород характеризовалась разными соотношениями С-О-Н-N-S. Появилась возможность охарактеризовать эволюцию флюидного режима эндогенных процессов в истории Земли (Летников,1984). Сопоставление мольных количеств С и Н во флюидах показало, что от архея до палеозоя во флюидах из всех типов пород происходило увеличение соотношения Н/С. Таким образом, ранние этапы развития Земли характеризовались интенсивным выносом углерода на ее поверхность. Накопление углерода в экзосфере Земли явилось благоприятным фактором для развития здесь жизни. Следовательно, появление и развитие жизни на Земле обусловлено спецификой флюидного режима эндогенных процессов. Эволюция вулканизма в истории Земли меняла облик планеты, формировала литосферу, гидросферу и атмосферу Земли. Вулканические события отразились в специфике осадконакопления и размещении полезных ископаемых. Этот процесс продолжается и в настоящее время. Изучение формы Земли и ее изменения, проведенные со спутников, подтвердили расширение Земли и позволили предложить альтернативу тектоники плит – теорию расширяющейся Земли с увеличением ее массы, которая использует последние достижения физики и астрофизики (И.О.Ярковский, 1912, БлиновВ.Ф.,1988,2007,Carey S.W.,1976, Нейман В.Б. 1962 и др.). Этой теории не противоречит и геологические данные, свидетельствующие об океанизации Земли, которая началась с юрского времени и продолжается сегодня. Увеличение воды в океанах и расширение затопленного водой пространства фиксируется по геодезическим наблюдениям . Изучение осадочных комплексов и фундамента разных нефтегазоносных регионов показали широкое развитие гидротермальных поствулканических процессов в формировании коллекторов нефтяных и газовых залежей. Емкостное пространство коллекторов нефти и газа является, как правило, вторичным и образовано, обычно, при растворении цемента и обломочных зерен пород. Особенно очевидны воздействия поствулканических гидротермальных растворов на карбонатные разности осадочных пород и кристаллические образования фундамента. Связь нефтегазовых и рудных месторождений с глубинными разломами, продолжающими развиваться и в настоящее время, а также с разгрузками современных гидротермальных систем, свидетельствуют о молодом возрасте углеводородных скоплений, постоянно идущем процессе дегазации глубинных сфер Земли (Багдасарова 1997, 2006 и др.) и пополнения залежей углеводородов. Современные процессы разгрузок гидротермальных систем по проницаемым зонам позволяют использовать геофизические и геохимические параметры этих флюидных потоков в прогностических целях.