Минеральные сферулы — индикаторы специфического флюидного режима рудообразования и нафтидогенеза
Наявність мінеральних сферул (мікро- і наночастинок сферичної та сфероїдної форм) установлена в широкому петрогеодинамічному діапазоні: від метеоритів, кімберлітів, ігнімбритів до різних нафтогазоносних осадових порід. Сферули характеризуються різноманітністю хімічного складу і аномальних особливос...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Геофизический журнал |
|---|---|
| Дата: | 2013 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України
2013
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99349 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Минеральные сферулы — индикаторы специфического флюидного режима рудообразования и нафтидогенеза / А.Е. Лукин // Геофизический журнал. — 2013. — Т. 35, № 6. — С. 10-53. — Бібліогр.: 59 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859987043184017408 |
|---|---|
| author | Лукин, А.Е. |
| author_facet | Лукин, А.Е. |
| citation_txt | Минеральные сферулы — индикаторы специфического флюидного режима рудообразования и нафтидогенеза / А.Е. Лукин // Геофизический журнал. — 2013. — Т. 35, № 6. — С. 10-53. — Бібліогр.: 59 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геофизический журнал |
| description | Наявність мінеральних сферул (мікро- і наночастинок сферичної та сфероїдної форм) установлена в широкому петрогеодинамічному діапазоні: від метеоритів, кімберлітів, ігнімбритів до різних нафтогазоносних осадових порід. Сферули характеризуються різноманітністю хімічного складу і аномальних особливостей речовини, причому особливий інтерес становлять мікросферули тугоплавких речовин (алюмосилікатне, кварцове скло, самородне залізо, золото, вольфрам та ін., різні сульфіди і оксиди) з явними ознаками утворення їх із крапель розплавів в умовах надзвичайно швидкого режиму високошвидкісного загартування. Парадоксальні їх парагенетичні зв’язки: з одного боку, з частинками самородних металів (природних сплавів, інтерметалідів), карбідів, силіцидів та інших глибинних мінеральних фаз, з іншого — з низькотемпературними агрегатами глинистих мінералів, цеолітів та ін. За характером локалізації сферул у природних середовищах доцільно розрізняти їх розсіяний розподіл, зумовлений глобальними факторами (космічний пил, імпактогенез, експлозивний вулканізм), і кумулятивні скупчення у специфічних геологічних умовах (трубки вибуху, експлозивні брекчії, магматогенні рудні родовища, гідротермальні жили, нафтогазоносні колектори). Найскладнішими для розшифрування генезису і водночас найважливішими в теоретичному і прикладному аспектах є скупчення сферул в алмазоносних кімберлітах, гідротермальних рудах і нафтогазоносних колекторах. Походження сферул слід розглядати разом з генезисом їх постійних супутників — частинок самородних металів та інших мінеральних індикаторів (супер)глибинних флюїдів. Вони розсіяні (з утворенням локальних скупчень) у породах крізьформаційних флюїдопровідних систем літосфери, «корені» яких пов’язані із плюмами. Генерація і транспортування зазначених індикаторів зумовлені тими самими механізмами і пов’язані: а) з експлозивними явищами на межі ядро — мантія та процесами плазмової сфероїдизації; б) лікваційною диференціацією рудно-силікатних розплавів у процесі їх піднімання і дегазації; в) кавітацією під час скипання флюїду; г) сублімацією з газу безпосередньо в рудоносному і (або) нафтогазоносному колекторі. Наявність сферул (у парагенезі з мікро- і наночастинками самородних металів, карбідів, силіцидів і т. д.) можна, таким чином, розглядати як показник специфічного флюїдного режиму не лише алмазо- і рудоутворення, а й нафтидогенезу (зі струмінно-інжекційним механізмом формування покладів нафти і газу).
Presence of mineral spherules (micro- and nano-particles of spherical and spheroidal forms) is established over a wide petrogeodynamic range: from meteorites, kimberlites, ignimbrites to different petroliferous sedimentary rocks. They are characterized by the variety of chemical composition and anomalous peculiarities of mineral matter. The spherules of refractory matter (alumosilicate and quarts glasses, native Fe, Au, W, etc., diverse sulphides and oxides) with clear evidence of their formation of melts drops under conditions of their extremely rapid quenchig (high-speed hardening). Their paragenetic ties are paradoxal: on the one hand – with particles of native metals (natural alloys, intermetallides), carbides, silicides and other hypogenetic-abyssal mineral phases and on the other hand — with low-temperature aggregates of clay minerals, zeolites and so on. A distinction needs to be drawn between their dissipated distribution connected with global factors (cosmic dust, impactogenesis, explosive volcanism) and cumulative accumulations in specific geological conditions (diamond explosion pipes, eruption breccias, magmatic ores, hydrothermal veins, petroliferous reservoirs, etc.). The accumulations of spherules in diamond kimberlites, hydrothermal ores and petroliferous reservoirs are the most complicated for their genesis deciphering and, at the same time, the most interesting theoretically and important as a practical matter. This deciphering should be considered together with the nature of their permanent satellites — particles of native metals (and other above-mentioned abyssal phases – indicators of deep fluids). They dissipated (with local accumulations in different deconsolidated rocks of through-formation fluid-conducting systems with their «roots» connected with the plumes. Their generation and transfer are caused by common mechanisms connected with: a) explosive phenomena at the core-mantle boundary; b) liquation differentiation of metalsulphide-silicate melts during their ascending movement and outgasing; c) cavitation during boiling up of fluids; d) sublimation from gaseous phases immediately within ore- and petroliferous reservoirs. So there is reason to believe that the presence of spherules (in paragenesis with micro- and nanoparticles of native metals and other abyssal mineral phases) are the indicators of specific fluid regimes of not only diamonds and ores formation, but also of naphtidogenesis (with jet-injection mechanism of hydrocarbons pools formation).
Присутствие минеральных сферул (микро- и наночастицы сферической и сфероидной формы) установлено в широком петрогеодинамическом диапазоне: от метеоритов, кимберлитов, игнимбритов до различных нефтегазоносных осадочных пород. Они характеризуются разнообразием химического состава и аномальных особенностей вещества, причем особенный интерес имеют микросферулы тугоплавких веществ (алюмосиликатное, кварцевое стекло, самородное железо, золото, вольфрам и др., разнообразные сульфиды и оксиды) с явными признаками образования их из капель расплавов при чрезвычайно быстром режиме высокоскоростной закалки. Парадоксальные их парагенетические связки: с одной стороны - с частями самородных металлов (естественных сплавов, интерметалидов), карбидов, силицидов и других глубинных минеральных фаз, а с другой - с низкотемпературными агрегатами глинистых минералов, цеолита и др. По характеру локализации сферул в естественных средах целесообразно различать их рассеянное распределение, обусловленное глобальными факторами (космическая пыль, импактогенез, эксплозивный вулканизм), и кумулятивные скопления в специфических геологических условиях (трубки взрыва, эксплозивные брекчии, магматогенные рудные месторождения, гидротермальные жилы, нефтегазоносные коллекторы). Наиболее сложными для расшифровки генезиса и, в то же время, важнейшими в теоретическом и прикладном отношении есть скопление сферул в алмазоносных кимберлитах, гидротермальных рудах и нефтегазоносных коллекторах. Их происхождение стоит рассматривать вместе с генезисом их постоянных спутников - частей самородных металлов и других минеральных индикаторов (супер)глубинных флюидов. Они рассеяны (с образованием локальных скоплений) в породах сквозьинформационных флюидопроводящих систем литосферы, "корни" которых связаны с плюмами. Их генерация и транспортировка обусловлены теми же механизмами и связаны с:
а) эксплозивными явлениями на границе ядро-мантия и процессами плазменной сфероидизации;
б) ликвационной дифференциацией рудно-силикатных расплавов в процессе их подъема и дегазации;
в) кавитацией во время вскипания флюида;
г) сублимацией из газа непосредственно в рудоносном и (или) нефтегазоносном коллекторе.
Присутствие сферул (в парагенезе с микро- и наночастицами самородных металлов, карбидов, силицидов и так далее) может, таким образом, рассматриваться как показатель специфического флюидного режима не только алмазо- и рудообразование, но и нафтидогенеза (со струйно-инжекционным механизмом формирования залежей нефти и газа).
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:29:01Z |
| format | Article |
| fulltext |
А. Е. ЛУКИН
10 Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013
УДК 550:549:553.065:553.98
Минеральные сферулы — индикаторы специфического
флюидного режима рудообразования и нафтидогенеза
© А. Е. Лукин, 2013
Институт геологических наук НАН Украины, Киев, Украина
Поступила 2 июля 2013 г.
Представлено членом редколлегии В. И. Старостенко
Наявність мінеральних сферул (мікро- і наночастинок сферичної та сфероїдної форм)
установлена в широкому петрогеодинамічному діапазоні: від метеоритів, кімберлітів, ігнімб-
ритів до різних нафтогазоносних осадових порід. Сферули характеризуються різноманітністю
хімічного складу і аномальних особливостей речовини, причому особливий інтерес становлять
мікросферули тугоплавких речовин (алюмосилікатне, кварцове скло, самородне залізо, золото,
вольфрам та ін., різні сульфіди і оксиди) з явними ознаками утворення їх із крапель розплавів
в умовах надзвичайно швидкого режиму високошвидкісного загартування. Парадоксальні їх
парагенетичні зв’язки: з одного боку, з частинками самородних металів (природних сплавів,
інтерметалідів), карбідів, силіцидів та інших глибинних мінеральних фаз, з іншого — з низь-
котемпературними агрегатами глинистих мінералів, цеолітів та ін. За характером локалізації
сферул у природних середовищах доцільно розрізняти їх розсіяний розподіл, зумовлений
глобальними факторами (космічний пил, імпактогенез, експлозивний вулканізм), і кумулятивні
скупчення у специфічних геологічних умовах (трубки вибуху, експлозивні брекчії, магмато-
генні рудні родовища, гідротермальні жили, нафтогазоносні колектори). Найскладнішими
для розшифрування генезису і водночас найважливішими в теоретичному і прикладному
аспектах є скупчення сферул в алмазоносних кімберлітах, гідротермальних рудах і нафтога-
зоносних колекторах. Походження сферул слід розглядати разом з генезисом їх постійних
супутників — частинок самородних металів та інших мінеральних індикаторів (супер)гли-
бинних флюїдів. Вони розсіяні (з утворенням локальних скупчень) у породах крізьформа-
ційних флюїдопровідних систем літосфери, «корені» яких пов’язані із плюмами. Генерація
і транспортування зазначених індикаторів зумовлені тими самими механізмами і пов’язані:
а) з експлозивними явищами на межі ядро — мантія та процесами плазмової сфероїдизації;
б) лікваційною диференціацією рудно-силікатних розплавів у процесі їх піднімання і дегазації;
в) кавітацією під час скипання флюїду; г) сублімацією з газу безпосередньо в рудоносному і
(або) нафтогазоносному колекторі. Наявність сферул (у парагенезі з мікро- і наночастинками
самородних металів, карбідів, силіцидів і т. д.) можна, таким чином, розглядати як показник
специфічного флюїдного режиму не лише алмазо- і рудоутворення, а й нафтидогенезу (зі
струмінно-інжекційним механізмом формування покладів нафти і газу).
Presence of mineral spherules (micro- and nano-particles of spherical and spheroidal forms) is
established over a wide petrogeodynamic range: from meteorites, kimberlites, ignimbrites to differ-
ent petroliferous sedimentary rocks. They are characterized by the variety of chemical composition
and anomalous peculiarities of mineral matter. The spherules of refractory matter (alumosilicate
and quarts glasses, native Fe, Au, W, etc., diverse sulphides and oxides) with clear evidence of
their formation of melts drops under conditions of their extremely rapid quenchig (high-speed
hardening). Their paragenetic ties are paradoxal: on the one hand – with particles of native metals
(natural alloys, intermetallides), carbides, silicides and other hypogenetic-abyssal mineral phases
and on the other hand — with low-temperature aggregates of clay minerals, zeolites and so on. A
distinction needs to be drawn between their dissipated distribution connected with global factors
(cosmic dust, impactogenesis, explosive volcanism) and cumulative accumulations in specific geo-
logical conditions (diamond explosion pipes, eruption breccias, magmatic ores, hydrothermal veins,
petroliferous reservoirs, etc.). The accumulations of spherules in diamond kimberlites, hydrothermal
ores and petroliferous reservoirs are the most complicated for their genesis deciphering and, at the
same time, the most interesting theoretically and important as a practical matter. This deciphering
should be considered together with the nature of their permanent satellites — particles of native
metals (and other above-mentioned abyssal phases – indicators of deep fluids). They dissipated
(with local accumulations in different deconsolidated rocks of through-formation fluid-conducting
МИНЕРАЛЬНЫЕ СФЕРУЛЫ — ИНДИКАТОРЫ СПЕЦИФИЧЕСКОГО ФЛЮИДНОГО...
Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013 11
Введение. Природные мезо-, микро- и на-
носферические минеральные образования
различного состава давно привлекают внима-
ние исследователей своей необычной формой
и строением, специфическими особенностями
минералогии и геохимии, парагенетическими
связями (самородные металлы, карбиды, сили-
циды и др.). В отечественной и англоязычной
литературе термины «сферулы», «глобули»,
«шарики» используются как синонимы. При
этом следует учесть, что термин «глобули»
(globule) широко употребляется в микропа-
леонтологии, в частности, для обозначения
репродуктивной структуры харовых водо-
рослей [Толковый…, 1977], а термин «шари-
ки», употребляемый и в настоящей статье,
носит несколько сленговый характер. Следу-
ет учитывать их морфологическое (афанито-
вая, концентрически-зональная, радиально-
лучистая структуры и их различные сочетания)
и геометрическое (от почти идеальных сфер
до каплевидных, эллипсоидных и деформиро-
ванных форм, а также гроздевидных сростков)
разнообразие. Поскольку главная особенность
этих образований — сферическая или сферо-
идальная формы, а размер, состав, строение,
источник вещества и конкретные механизмы
формирования весьма разнообразны, наибо-
лее подходящим для их обозначения является
термин «сферулы» ( ).
Сферулы являются традиционным объек-
том естественнонаучных исследований (еще
В. И. Вернадский отмечал их значение для
генетической минералогии и геохимии). При
этом одни исследователи отдавали предпочте-
ние их космическому, другие — земному про-
исхождению. Высказывалось также мнение
об их техногенной природе. В свете совре-
менных представлений наук о Земле вполне
очевидно преимущественно естественное, но
весьма многообразное происхождение . Вме-
сте с тем несомненно определенное единство
предпосылок и механизмов их формирования,
несмотря на необычайную широту диапазо-
на присутствия : от метеоритов, кимберли-
тов и игнимбритов до различных осадочных
systems with their «roots» connected with the plumes. Their generation and transfer are caused
by common mechanisms connected with: a) explosive phenomena at the core-mantle boundary; b)
liquation differentiation of metalsulphide-silicate melts during their ascending movement and out-
gasing; c) cavitation during boiling up of fluids; d) sublimation from gaseous phases immediately
within ore- and petroliferous reservoirs. So there is reason to believe that the presence of spherules
(in paragenesis with micro- and nanoparticles of native metals and other abyssal mineral phases)
are the indicators of specific fluid regimes of not only diamonds and ores formation, but also of
naphtidogenesis (with jet-injection mechanism of hydrocarbons pools formation).
формаций. Независимо от принадлежности
к конкретному генетическому типу, они ха-
рактеризуют метастабильные неравновесно-
термодинамические условия и высокие скоро-
сти образования. Присутствие тугоплавких
веществ в кимберлитах [Шафрановский, Зин-
ченко, 2010], гидротермальных кварцевых жи-
лах золоторудных месторождений [Новгородо-
ва и др., 2003], а также в разнообразных вто-
ричных коллекторах нефти и газа в парагенезе
с разнообразными самородно-металлическими
частицами [Лукин, 2006, 2009] позволяет рас-
сматривать их как один из важнейших индика-
торов условий алмазо-, рудо- и нафтидогенеза.
Сферулы характеризуются разнообразием
химического состава и аномальными особенно-
стями минерального вещества. Прежде всего,
это разнообразные (алюмо)силикатные, оксид-
ные и металлические стекла. Они встречаются
в различных природных средах (осадки Миро-
вого океана, «черные курильщики», фумаролы,
кальдерные озера, ледники, снеговой покров
и т. д.) и геологических обстановках (разново-
зрастные осадочные, вулканогенно-осадочные,
вулканогенные и магматические формации,
различные углеродистые образования, гидро-
термальные жилы и т. д.). Парадоксальны их
парагенетические связи: с одной стороны, с
частицами самородных металлов (природных
сплавов, интерметаллидов), карбидов, силици-
дов и других глубинных минеральных фаз, а
с другой, с низкотемпературными агрегатами
глинистых минералов, цеолитов и др.
По характеру локализации в природных
средах целесообразно различать рассеянное
распределение , обусловленное глобальны-
ми факторами (космическая пыль, импактоге-
нез и эксплозивный вулканизм в планетарных
масштабах), и их кумулятивные скопления в
специфических геологических условиях (труб-
ки взрыва, эксплозивные брекчии, игнимбри-
ты, магматогенные рудные месторождения,
гидротермальные жилы, нефтегазоносные кол -
лекторы).
Седиментогенные С. Общеизвестным при-
мером природных минеральных являются
А. Е. ЛУКИН
12 Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013
оолиты. Этот классический объект исследова-
ний специалистов по седиментологии, осадоч-
ному рудообразованию и генетической минера-
логии представляет собой сферические мине-
ральные агрегаты концентрически-зонального
и радиально-лучистого строения обычно с ино-
родным ядром или сферической полостью в
центре. Размеры оолитов варьируют от 0,01 до
1 мм (более крупные оолиты (пизолиты) — до
5 мм и более). Образуются оолиты в результате
дискретно-прерывистого процесса кристалли-
зации растворенного вещества на поверхности
твердых частиц или пузырьков газа. Последние
обычно флотируют разнообразные минераль-
ные зерна — центры образования концентри-
ческих или радиально-лучистых агрегатов (в
данном случае роль газовых пузырьков этим
и ограничивается, в отличие от , прошедших
стадию плавления, которые и являются пред-
метом рассмотрения в данной работе). Водная
среда оолитообразования характеризуется
активной гидродинамикой. Наиболее распро-
страненные седиментогенные карбонатные и
сульфатно-карбонатные оолиты образуются в
прибрежных зонах морских лагун и соленых
озер. Специфической разновидностью ооли-
тов (пизолитов) является «пещерный жемчуг»,
связанный с капелью гидрокарбонатных вод в
подземные водоемы карстовых пустот. Обра-
зование оолитов часто сопутствует современ-
ному или древнему травертинообразованию.
Именно в условиях травертинообразования на
террасах (травертино-террасовый тип оолитов)
наиболее ярко проявляются закономерности
и механизмы оолитообразования. Детальное
исследование этого типа оолитов [Юшкин,
2009] позволило установить связь оолито-
образования с весьма интенсивными сезон-
ными, суточными, почасовыми колебаниями
химического состава, температуры, рН, Рсо2
и других параметров травертинообразующих
растворов. Разумеется, оолиты (а тем более
пизолиты) кардинально отличаются механиз-
мом формирования от микросферул и лишь в
первом приближении могут рассматриваться
как модель глобулярного минералообразова-
ния, которая демонстрирует главное общее
условие: метастабильный гидродинамический
и физико-химический режим, большие (негео-
логические) скорости минералообразования.
Сами же конкретные механизмы и харак-
терные времена формирования различного
типа варьируют в очень широких пределах.
Для микронных , сложенных металлически-
ми, силикатно- и кремнеземно-стеклянными,
стекло-углеродистыми фазами, они совершен-
но иные, чем при оолитообразовании. Однако
механизмы оолитообразования свойственны
и некоторым эндогенным микросферулам.
Это относится к сульфидным гидротермаль-
ных источников и кальдерных озер областей
активного вулканизма и «черным курильщи-
кам» океанических рифтов. Ярким примером
в этом отношении являются (ди)сульфидные
Двухюрточной гидротермальной системы
(Центральная Камчатка), включающей ряд
термальных источников, при взаимодействии
которых с вулканическими породами обра-
зуются разнообразные минералы и полими-
неральные агрегаты с аномально высокими
концентрациями ртути, мышьяка и сурьмы
[Андреева и др., 2008]. В грифонах, котлах и
термальных ручьях наблюдается образование
разнообразных марказит-пиритовых глобулей
концентрически-зонального строения, обу-
словленного чередованием микрозон, в раз-
личной мере обогащенных Hg—As—Sb (рис. 1).
Рис. 1. Микроморфология и особенности строения суль-
фидных глобулей Двухюрточной гидротермальной систе-
мы (Центральная Камчатка): а — котел; б — гидротермаль-
ный ручей; в, г — концентрически зональное строение,
обусловленное чередованием микрозон различных оттен-
ков (от темного до яркого) за счет обогащения Hg—As—Sb.
Сканирующий электронный микроскоп Квикскан с рент-
геноспектральным анализатором Камебакс [Андреева и
др., 2008].
МИНЕРАЛЬНЫЕ СФЕРУЛЫ — ИНДИКАТОРЫ СПЕЦИФИЧЕСКОГО ФЛЮИДНОГО...
Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013 13
Специфической разновидностью (точнее
генетическим типом) микросферул являются
фрамбоиды — сферические агрегаты плот-
ноупакованных микрокристаллов размером
1—10 мкм (иногда до 50 мкм) [Лукин и др., 2007].
Состав их преимущественно дисульфидно-
железистый (обычно пирит, а также троилит,
мельниковит и др.), иногда магнетитовый, ге-
матитовый или лимонитовый (псевдоморфозы
по пириту). Изредка встречаются фрамбоиды,
сложенные сульфидами других металлов (Cu,
Pb, Zn), а также самородным железом. Это
основная форма пиритизации черных сланцев
(black shales) в широком (докембрий — кайно-
зой) возрастном диапазоне, аналогами которых
являются эвксиниты с микробиогенным Н2S-
заражением. В то же время они отмечены в эн-
догенных сульфидно-рудных месторождениях
с метаколлоидными структурами, в фумаролах,
кимберлитах, шунгитах. Фрамбоидальный
пирит (в виде рассеянных микросферул и их
морфологически весьма разнообразных агре-
гатов) — непременный атрибут инъекционных
выделений темноцветного пелитоморфного по-
лиминерального вещества (ТППВ) и шунгитов
[Лукин, 2000, 2005; Лукин и др., 2007].
Таким образом, наряду с явно микробио-
генными фрамбоидами черных сланцев и их
современных аналогов (включая эксгаляци-
онные процессы, в частности «черные ку-
рильщики») можно говорить и о несомненно
абиогенных фрамбоидах. Так, в ТППВ при-
сутствие оруденелых бактерий исключено,
хотя здесь распространены биоподобные
нано- и микроформы. Однако и микробиоген-
ные, и абиогенные фрамбоиды образуются в
условиях резко выраженного неравновесно-
термодинамического режима, импульсного
поступления Н2S (при обилии двухвалентного
железа в минералообразующей среде) и высо-
ких темпов минералообразования. Особенно
ярко это проявляется в неоднократно упоми-
навшихся инъекциях ТППВ, которые харак-
теризуются обилием фрамбоидального FeS2
(рис. 2), и где было обнаружено фрамбоидаль-
ное самородное железо (рис. 3)1. Морфологи-
ческое и минеральное разнообразие фрамбои-
1 Электронная микроскопия (РЭМ-106 с рентгено-
спектральным зондом) выполнялась в лаборатории
ЧО УкрГГРИ И.И. Самойленко и И.М. Райским под
руководством автора.
Рис. 2. Фрамбоиды и другие формы Fe-(ди)сульфидной
минерализации (троилит и пирит с высоким содержа-
нием Re, Mo, Lа, Pt) в ТППВ по стилолитизированной
трещине естественного флюидоразрыва во вторичном
коллекторе-метасоматите (на кварцево-песчаном суб-
страте). ДДВ, Свиридовское газоконденсатное место-
рождение, скв. 5, 5830—5842 . По данным электронной
микроскопии (РЭМ-106 с рентгеноспектральным зон-
дом) [Лукин и др., 2007].
А. Е. ЛУКИН
14 Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013
дов в ТППВ, парагенез их с различными термо-
динамически несовместимыми полиморфами
углерода (графит, шунгит, аморфный углерод,
фуллерит, лонсдейлит, фуллерены, возможно
наноалмазы) и дисульфидов железа (наряду с
пиритом, мельниковит — гельпирит — грей-
гит, марказит), а также частицами самород-
ных металлов, карбидов и силицидов [Лукин,
2000, 2006, 2009] позволяет предположить связь
фрамбоидообразования в ТППВ (и шунгитах) с
разнообразными явлениями, сопутствующими
восходящей миграции глубинных флюидов и
их эксплозивному внедрению (с флюидораз-
рывом и дроблением вмещающих пород) в
различные породы. Возможно, основную роль
в фрамбоидообразовании здесь играло непо-
средственное взаимодействие железа с серо-
водородом при вскипании (с образованием FeS
и FeS2) подобно тому, как это имеет место в ал-
мазоносных пирокластитах Северного Урала,
образовавшихся при эксплозивных внедрени-
ях предельно обогащенного железом и серой
расплава-субстрата, при быстром охлаждении
которого кристаллизировались уральские ал-
мазы [Махлаев, Голубева, 2007].
Сферулы космического происхождения.
Количество космической пыли, ежегодно вы-
падающей на поверхность Земли, по разным
оценкам составляет от 2 до 6 миллионов тонн.
Основная часть ее представлена сферически-
ми и сфероидальными частицами стекол раз-
личного состава, а также магнитными самород-
но- и оксидожелезными (иоцит, магнетит) ша-
риками (десятки — сотни мкм). При общности
механизмов образования (суперскоростная
закалка капель расплавленного вещества) они
характеризуются разнообразием источников
(метеориты, земные и космические импакти-
ты, земные и космические игнимбриты и т. п.).
Шарики (микро- и наносферулы) само-
родного железа и силикатного стекла широ-
ко распространены на Луне и, прежде всего,
в реголите, который дает наиболее полное
представление о минеральном разнообразии
лунных грунтов [Мохов и др., 2007]. Среди
самородно-металлических , тяготеющих к
наиболее тонким фракциям реголита, наряду
с превалирующим железом (с разнообразны-
ми примесями) (рис. 4). установлено присут-
ствие (но в акцессорных количествах) других
металлов: алюминия, цинка, рения, олова, зо-
лота, серебра, свинца, молибдена, вольфрама,
сурьмы, церия (рис. 5). Широко распростра-
нены разнообразные сплавы, в том числе и
пока не установленные на Земле (например,
сплав железа и олова Fe3Sn). Однако для спла-
вов и интерметаллидов, в отличие от самород-
ных металлов (включая пока не известные в
земных объектах молибден и церий), менее
характерны. Концентрации частиц самород-
ных металлов (и, в частности, микросферул)
Рис. 3. Сферулы, образованные фрамбоидальным (с высо-
кой степенью агрегированности кристаллов) самородным
железом в поре вторичного коллектора-метасоматита (на
кварцево-песчаном субстрате). ДДВ, Комышнянское га-
зоконденсатное месторождение, скв. 12, 5531—541 . По
данным электронной микроскопии (РЭМ-106 с рентгено-
спектральным зондом) [Лукин и др., 2007].
Рис. 4. Самородно-железные в лунном реголите и рент-
геновский спектр одной из них. «Луна-16» [Мохов и др.,
2007].
МИНЕРАЛЬНЫЕ СФЕРУЛЫ — ИНДИКАТОРЫ СПЕЦИФИЧЕСКОГО ФЛЮИДНОГО...
Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013 15
в лунном реголите существенно выше, чем в
большинстве известных земных объектов. Это
связано со специфическими условиями и ме-
ханизмами минералообразования. Многооб-
разие минерального состава лунных грунтов
и, прежде всего, полимиктовый характер рего-
лита — дисперсно-кластического (с размерно-
стью широкого диапазона: от преобладающих
алевритовых и песчаных до тонкопелитовых
частиц) слоя переменной толщины, «покры-
Рис. 5. Сферулы различного состава: а — самородный молибден, б — самородный вольфрам, в — самородный церий,
г — цинкистая медь (с примесью золота и серебра). «Луна-16» [Мохов и др., 2007].
А. Е. ЛУКИН
16 Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013
вающего всю поверхность Луны» [Мохов и
др., 2007, с. 3], свидетельствует об упрощен-
ности традиционных представлений о том,
что поверхность Луны, в отличие от Земли,
формировалась исключительно за счет эк-
зогенных факторов, связанных с падением
крупных метеоритов. Следует подчеркнуть
отсутствие принципиальных различий Земли
и Луны по набору самородных металлов, при-
родных сплавов и интерметаллидов. Их зем-
ной перечень на протяжении последних 30 лет
(после открытия в различных земных объектах
самородного алюминия, природной латуни и
др.) неуклонно расширялся, включая открытые
уже в XXI в. самородные рений, вольфрам и
др. Лунный реголит от изученных в указанном
отношении земных объектов отличается пре-
жде всего морфологическим разнообразием
самородно-металлических частиц и их высо-
кой концентрацией, что в первую очередь от-
носится к железным и силикатно-стеклянным
микросферулам. Самородное железо на Луне,
как и на Земле, имеет различный генезис.
Здесь установлено как чисто метеоритное, так
и первичное лунное (т.е. образовавшееся при
нормальной кристаллизации лунных пород)
железо. Наряду с этим здесь широко распро-
странены его частицы и агрегаты, связанные с
импактными процессами: конденсацией из им-
пактных газов, выделением Fe при импактном
разрушении лунных минералов и т.п. [Мохов
и др., 2007].
Камасит — низкотемпературная разность
самородного железа (α-Fe или α-Fe, Ni) на
Луне — встречается преимущественно в виде
«шариков и капель либо в тесном участии с
троилитом и когенитом (Fe, Ni)3С, либо в сте-
кле в виде микросферул, кубиков и пластинок»
[Мохов и др., 2007, с. 13]. Частая ассоциация
камасита с троилитом свидетельствует о его об-
разовании из насыщенного железом сульфид-
ного расплава — продукта процессов ликвации
железо-сульфидно-силикатных магматических
расплавов. Интенсивность ликвационных про-
цессов, ассоциация шариков камасита с дру-
гими формами его частиц, включая дендриты,
обусловлены непосредственным контактом
расплавов как эндогенно-магматической, так и
импактной природы с космическим вакуумом
(вакуумная дегазация).
Тэнит — высокотемпературная модифика-
ция самородного железа (γ-Fe или γ-Fe, Ni) на-
ряду с аваруитом (NiFe — Ni3Fe) широко рас-
пространен в лунных базальтах обычно в виде
включений в оливине и в периферических ча-
стях стеклянных сферолитов [Фрондел, 1978].
Присутствие, наряду с однофазными, двух-
фазных (α+γ) железных частиц [Фрондел, 1978;
Мохов и др., 2007] свидетельствует о быстрых
сбросах давлений и температур. Впрочем, этот
фактор на поверхности Луны универсален. С
ним связано само формирование непрерыв-
ного реголитового слоя. С этой точки зрения
лунный реголит является общей моделью фор-
мирования . Брызги расплавов, фумарольные
эксгаляты и другие металлоносные газовые
потоки благодаря огромному термобарическо-
му градиенту при выходе в открытый космос
обусловливают аномально высокую насыщен-
ность «лунной пыли» металлическими (прежде
всего железными) и силикатно-стеклянными .
К специфическому космоземному гене-
тическому типу С, в частности, относятся
микросферулы переходных слоев между не-
которыми системами, границы которых от-
мечены импактными событиями глобального
значения [Гуров, Гожик, 2006]. В перую оче-
редь, это касается границы мела и палеогена,
которая, благодаря открытию Л. Альварецом
иридиевой аномалии, связанной с известным
импактным событием (образование кратера
Чиксулуб вследствие столкновения Земли с
астероидом или кометой), стала своего рода
эталоном связи хроностратиграфического ру-
бежа с космическими факторами. Открытие
на северо-востоке Мексики четырех слоев со
в верхнемаастрихтских пелагических мер-
гелях (самый древний из них залегает на 10 м
ниже иридиевой аномалии на границе К — ſt)
свидетельствует о более сложном «сценарии»
событий на этом хроностратиграфическом ру-
беже [Keller et al., 2002, р. 145]. Стеклянные
на границе К — ſt в Центральной Америке и
Карибском регионе в целом рассматриваются
как застывшие капли — брызги расплавленных
пород мишени указанного импактного крате-
ра, что подтверждается подобием их химиче-
ского состава вскрытым бурением плавленым
породам Чиксулуба с изотопной датировкой
40Ar/39Ar [Izett et al., 1990 и др.]. По-видимому,
наряду с основным импактным событием
65 млн лет назад (возраст стеклянных не-
сколько старше — 65,3 млн лет) произошел
и другой второстепенный импактный эпизод
(самый древний слой на 10 м ниже иридие-
вой аномалии, вышележащие три сферуловых
слоя, согласно [Keller et al., 2002] — продук-
ты переотложения), что подтверждается су-
щественными изменениями в составе фауны
планктонных фораминифер в позднем ма-
МИНЕРАЛЬНЫЕ СФЕРУЛЫ — ИНДИКАТОРЫ СПЕЦИФИЧЕСКОГО ФЛЮИДНОГО...
Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013 17
астрихте (65,3 млн лет). Впрочем, массовое вы-
мирание планктонных фораминифер началось
раньше (65,5—65,4 млн лет) и, скорее всего, об-
условлено Деканским трапповым вулканизмом
[Abramovich et al., 1998]. Или же приходится,
вслед за [Keller et al., 2002], допускать возмож-
ность другого крупного импактного события за
300 тыс. лет до Чиксулуба (соответствующий
ему кратер либо пока не найден, либо совпал с
основным кратером, что маловероятно).
Сферулы существенно иного состава обна-
ружены недавно в пограничных пермотриасо-
вых отложениях Московской синеклизы. Эти
данные установлены в различных районах этой
обширной синеклизы (обнажения в бассейнах
рр. Северная Двина и Ветлуга). При просмотре
тяжелой фракции красноцветных пермотриа-
совых терригенных пород были обнаружены
[Арефьев, Шкурский, 2012, с. 3] «сферулы иде-
альной формы диаметром порядка несколько
десятков мкм» (рис. 6). Размер изученных
колеблется в пределах 50—130 мкм. Поверх-
ность их обычно гладкая, иногда бугорчатая,
ноздреватая или полигонально-черепитчатая.
На некоторых отмечены крупные выемки-
ямки, что, по мнению автора настоящей статьи,
возможно, связано с отделением дочерних
(см. ниже). Они сложены различными форма-
ми оксида железа, обычно с примесью титана
(минеральный состав: ильменит, ульвошпи-
нель, титаномагнетит, гемоильменит, а также
железистый рутил и др.). «Идеальная шаро-
образная форма и преимущественно желез-
ный состав заставляют предполагать их кос-
Рис. 6. Высокотитанистые и безтитановые железные из пограничных пермо-триасовых отложений Московской сине-
клизы. Обнажение в бассейне рек Северная Двина и Ветлуга (по данным электронной микроскопии, длина масштабной
линейки 20 мкм) [Арефьев, Шкурский, 2012].
А. Е. ЛУКИН
18 Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013
мическое происхождение и интерпретировать
как результат застывания расплавленного в ат-
мосфере Земли вещества метеоритов, однако
присутствие Ti и других примесей при полном
отсутствии никеля не дает такой уверенности»
[Арефьев, Шкурский, 2012, с. 3]. Далее авторы
отмечают, что несколько изученных , состав
которых близок к магнетиту, содержат много
Са, Si, Na, K и, во-видимому, представляют со-
бой «стекло или что-нибудь гомогенезирован-
ное, прошедшее через плавление». Авторы не
дают внятного ответа на вопрос о природе ,
но, анализируя их данные, можно прийти к вы-
воду, что изученные ими связаны с прошед-
шим через плавление веществом как метеори-
тов, так и пород мишени импактных кратеров.
Впрочем, вполне можно также предполагать их
связь с пароксизмами траппового магматизма
Сибирской платформы, глобальным разносом
вулканической пыли и застывавших в воздухе
брызг вулканических расплавов основного со-
става и синхронных им эксплозивных игним-
бритовых извержений в различных регионах
(см. ниже).
Сферические (глобулярные) образования,
как известно, являются характерным атрибу-
том метеоритов, в первую очередь хондритов.
Их характерная черта — иерархичность. Пре-
жде всего, это сами хондры («зерна») — округ-
лые (сферические, эллипсоидные) образова-
ния размером 0,1—3,5 мм (преимущественно
0,5—1,0), которые служат главным структур-
ным элементом 90 % метеоритов — хондритов
[Хондры, 1978]. Согласно общепринятой точке
зрения, это достаточно быстро (для образова-
ния сферической или сфероидной формы)
затвердевшие капли рудно-силикатного рас-
плава. Состоят хондры из бронзита, оливина,
а также анортита и стекла в различных соот-
ношениях (от существенно оливиновых до
поликомпонентных симплектитов). Рудные
компоненты хондр представлены магнетитом,
ильменитом, самородным железом, троилитом.
В хондровой матрице различного состава при-
сутствуют микросферулы (шарики) никеля,
никелистого железа, тэнита (рис. 7). На поверх-
ности хондр часто присутствуют силикатные
шарики (рис. 8). Металлические и силикатные
шарики в метеоритах имеют ликвационную и
эксплозивную («брызги расплава» [Семенен-
ко и др., 1987, с. 121]) природу. Как и в других
природных средах, это индикаторы термоди-
намически неравновесных (ликвация, быстрое
охлаждение капель расплава, кавитация и т.д.)
процессов. Наблюдается взаимосвязь мине-
рального состава хондр, их формы и морфо-
логии [Семененко и др., 1987]. Так, существен-
но стеклянные хондры обычно представляют
собой шарики, оливиновые хондры чаще от-
носятся к колосниковому типу, пироксен ха-
рактерен для эксцентрически-лучистого типа
и т. п. Все это свидетельствует о связи хондр с
процессами ликвации поликомпонентного рас-
плава и его диспергирования (пульверизации,
Рис. 7. Шарик камасита с каемкой троилита в хондре (хон-
дрит Крымка; под электронным микроскопом) [Семененко
и др., 1987].
Рис. 8. Шарики предположительно силикатного состава,
налипшие на поверхности хондры (метеорит Александров-
ский Хутор, под электронным микроскопом) [Семененко
и др., 1987].
МИНЕРАЛЬНЫЕ СФЕРУЛЫ — ИНДИКАТОРЫ СПЕЦИФИЧЕСКОГО ФЛЮИДНОГО...
Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013 19
разбрызгивания). В связи с этим особый инте-
рес представляют тектиты, состоящие из сили-
катного стекла с самородно-металлическими
(Fe) хондрами. Согласно работам [Изох, Ле
Дых Ан, 1983; Семененко и др., 1987], стекло
тектитов характеризуется тонкой (более 1 мкм)
пористостью с очень низким (менее 10–3 атм.)
внутрипоровым давлением (содержание водо-
рода в газовой фазе 35—41 об. %). Это, наряду
с особенностями петрохимии тектитов (высо-
кое содержание SiO2 (72—79 %) в тектитовом
стекле, его недонасыщенность щелочами, обо-
гащение Тi, Cr, Ni, Mg, Fe, Ca и другие призна-
ки сходства космических тектитов с земными
игнимбритами), послужило основанием для
разработки наиболее обоснованной концеп-
ции происхождения этих загадочных образо-
ваний. Согласно [Изох, Ле Дых Ан, 1983], при-
сутствие тектитов на Земле связано с кометной
транспортировкой продуктов эксплозивного
вулканизма в космический вакуум на одном из
спутников планет-гигантов Солнечной систе-
мы (реальность такого внеземного вулканизма
подтверждена, в частности, на одном из спут-
ников Юпитера).
Сферулы эксплозивно-вулканического ге-
незиса. Прежде всего подчеркнем сходство с
тектитами земных игнимбритов, для которых
характерны силикатно-металлические , пред-
ставляющие типичные ликвационные хондры.
Именно они являются наиболее важным ин-
дикатором весьма специфического флюидно-
го режима игнибритообразующих расплавов.
Как известно, игнимбриты (спекшиеся в раз-
личной степени туфы — отложения палящих
туч и пепловых потоков) связаны с катастро-
фическими эксплозивными извержениями,
в результате которых глубинные восстанов-
ленные расплавы диспергируются, выпадая в
виде «огненного дождя» (буквальное значение
термина «игнимбрит», введенного П. Маршал-
лом в 1935 г.). По данным детального изуче-
ния магматических образований Якутинской
плиоцен-четвертичной вулкано-тектонической
структуры (Приморье) установлен ряд новых
закономерностей игнимбритообразования —
процесса, значение которого, как отмечалось,
не ограничивается земными условиями [Гре-
бенников и др., 2012].
Данная структура представляет собой
крупную (около 30 км в поперечнике, глубина
погружения фундамента до 2,5 км) вулкано-
тектоническую депрессию, ограниченную
системой прямолинейных и дуговых круто-
падающих разломов, к которым приурочены
дайки риолит-порфиров [Гребенников и др.,
2012]. В ее разрезе выделяется пять пачек иг-
нимбритов и в различной степени спекшихся
риолитовых туфов, а также субвулканические
фации. Последние представлены, в частно-
сти, зональными экструзивными куполами со
сферолитово-риолитовыми «ядрами» и вулкани-
ческими стеклами по периферии. На более низ-
ких гипсометрических уровнях этой вулкано-
тектонической депрессии они переходят в суб-
вулканические гранит-порфиры. Состав всех
магматических пород в целом «приближается
к среднему составу риолита по Р. Дэли» [Гре-
бенников и др., 2012, с. 6]. Однако это «усредне-
ние» петрологически малоинформативно, по-
скольку по данным тех же авторов выделяются
пачки «кислых» и «основных» игнимбритов. К
этому следует добавить общую недонасыщен-
ность их щелочами (появление нормативного
корунда) при существенных колебаниях со-
отношения калия и натрия в разных пачках.
Все это, по мнению автора настоящей статьи,
позволяет предполагать суперглубинный (воз-
можно, нижне-, среднемантийный) источник
расплавов. Установлено, что исходные магмы
игнимбритов при их кислом и ультракислом
составе являются предельно восстановленными
(низкая степень окисленности вулканических
стекол, отсутствие магнетита при обилии иль-
менита, крайне железистые составы пироксе-
нов и оливинов, а главное — упоминавшиеся
силикатно-металлические глобулы — ликваци-
онные хондры) (рис. 9). Именно их частичное
интенсивное окисление при эксплозивных вы-
бросах — один из факторов аномально высокого
разогрева пеплового материала и возникнове-
ния феноменов «палящих туч» и «огненного
дождя». В данном случае земное эндогенное
происхождение этих силикатно-металлических
не вызывает сомнений. Это подтверждается
также находками магнитных в субвертикаль-
ных каналах жерл кислых (дацитовых) лавобрек-
чий палеовулканов Таром (Северо-Западный
Иран), в вулканитах Курил и Южной Камчатки,
орогенных вулканитах Южного Сихотэ-Алиня
[Сандимирова и др., 2003] и др. Количество и
их морфологические особенности в различных
вулканитах Якут-горы варьируют в широких
пределах. Наибольшее их содержание отмечено
в экструзивных сферолитовых туфах, которые,
судя по минералого-петрографическим, петро-
химическим и геохимическим особенностям,
характеризуются максимальными перепадами
температур и давлений при эксплозивных из-
вержениях.
А. Е. ЛУКИН
20 Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013
Охарактеризованные в работе [Гребенни-
ков и др., 2012] представляют собой шарики
(размером 0,1—0,2 мм) с глянцевой поверхно-
стью, с тонкой, в той или иной мере нарушен-
ной оболочкой и пористым ядром (рис. 10). Эти
ядра сложены симплектитом кварца, стекла, а
также рудных минералов, характеризуются
наличием одной или нескольких пор-пустот и
металлической «капли» (см. рис. 9). Последние
представлены самородным железом с приме-
сью никеля (характерно для гомогенных «ка-
пель») или марганца (гетерогенные «капли»).
Ликвационный характер игнимбритовых
хондр вполне очевиден. Однако саму причину
возникновения жидкостной несмесимости и
появление в существенно силикатном расплаве
металлических «капель» можно трактовать по-
разному. В работе [Гребенников и др., 2012] об-
разование двойных силикатно-металлических
хондр связывается (вслед за Е. Реддером, 1951)
с процессом металлизации силикатного рас-
плава под влиянием восстановленных газов
(Н2, СН4). С метаново-водородной продувкой
можно связывать и само возникновение рас-
плавных очагов в твердой мантии [Лукин, 2006,
2009].
Данные по составу и закономерностям рас-
пространения , полученные на протяжении
последнего десятилетия, свидетельствуют о
недооценке роли эксплозивного вулканизма
как фактора их генезиса и распространения.
Изучение любой минипробы типичного спек-
шегося туфа демонстрирует разнообразие ми-
нерального состава и морфологии .
В работе [Сандимирова и др., 2003] на до-
статочно представительном фактическом ма -
териале показана генетическая связь с вул-
канизмом по данным изучения олигоцен-чет-
вертичных отложений Курильских островов
и Камчатки. были выделены из протолочек
керна и шлама при изучении многочислен-
ных геотермальных скважин, пробуренных
на склонах вулканов Баранского (о-в Итуруп),
Эбеко (о-в Парамушир), Мутновском и Пара-
тунском геотермальных месторождений (Юж-
ная Камчатка) и др. При частоте опробования
пород 10—50 м (средний вес пробы 0,5—1 кг)
установлено повсеместное присутствие в раз-
Рис. 9. Морфология и внутреннее строение магнитных в игнимбритах Якутинской вулкано-тектонической структуры
[Гребенников и др., 2012].
МИНЕРАЛЬНЫЕ СФЕРУЛЫ — ИНДИКАТОРЫ СПЕЦИФИЧЕСКОГО ФЛЮИДНОГО...
Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013 21
личной степени магнитных диаметром менее
1 мм, чаще всего черного или стально-серого
цвета, состоящих из самородного железа, ио-
цита, магнетита, гематита, Ti-Mn-стекла. От-
мечено их большое сходство с «закаленными
частицами взрывных структур щитов и плат-
форм» [Сандимирова и др., 2003, с. 140]. Сопут-
ствующие минералы представлены графитом,
муассанитом, корундом, рутилом, карбидами,
самородными металлами (Fe, Zn, Cu, Pb, Ag) и
природными сплавами (Cu-Zn, Cu-Pb-Sn, Zn-
Cu-Pb-Sn). С одной стороны, наблюдается по-
всеместность распространения в изученных
вулканогенных отложениях, а с другой, — их
резкие количественные колебания (от 1—5 до
сотен—первых тысяч в одной пробе) и зако-
номерная цикличность распределения (слои с
резко повышенным содержанием соответ-
ствуют фазам вулканической активности).
Как это было установлено ранее для осадков
Тихого океана [Штеренберг, Воронин, 1994],
при приближении к центрам извержения коли-
чество возрастает [Сандимирова и др., 2003].
Особенности состава, распределения и па-
рагенетических ассоциаций вулканогенных
свидетельствуют об их образовании на разных
этапах эволюции вулканических флюидно-
магматических систем. К наиболее ранним
относятся самородного железа (вследствие
диффузионного окисления оно затем замеща-
ется иоцитом2 и магнетитом, которые, по мне-
нию указанных исследователей, образуются
еще до внутрикамерного периода эволюции
расплава в результате ликвационного обособ-
ления капель расплавленного железа от сили-
катной матрицы в мантийных магматических
очагах). Затем, по мере подъема магмы, эти
капли захватываются различными силикатны-
ми минералами (пироксенами, плагиоклазами
и др.). Железные , приросшие к стенкам пу-
стот (газовых полостей) основных, средних и
кислых эффузивов, связаны с дальнейшей эво-
люцией вулканизма. Присутствие (в ассоци-
ации с разнообразными по форме частицами
Fe, Zn, Al и Cu) в свежих пеплах андезитовых
вулканов Камчатки (Шивелуч, Карымский) по-
зволяет предполагать возникновение в по-
токе газовых струй, в том числе и вследствие
электрических разрядов (молний) в пепловых
тучах. Наибольший «выход» , по-видимому,
«связан с развитием флюидно-магматической
системы на позднемагматическом и постмаг-
матическом этапах» [Сандимирова и др., 2003,
с. 140].
В этом же контексте следует рассматривать
недавние исследования [Бекеша та ін., 2011;
Яценко и др., 2011], обнаруженных в разно-
возрастных вулканогенно-осадочных форма-
циях и эксплозивных структурах Украины, а
также алмазоносных кимберлитах Якутии и
Архангельской области (рис. 11). Сферулы (в
ассоциации со стекловатыми и рудными шла-
коподобными частицами) были обнаружены
«в эксплозивно-кластических фациях взрыв-
ных структур Украинского щита (лампроито-
вая трубка «Мрія» в Приазовье, Ровненская
структура Кировоградского блока), эксплозив-
ных структурах Кировоградско-Смелянского
поля» и др. [Бекеша та ін., 2011, с. 86]. Кроме
того, указанными авторами были изучены ,
2 Иоцит FeO, как и самородное железо, характе-
ризуется решеткой типа NaCl и замещает его на I
этапе окисления.
Рис. 10. Сферулы, состоящие из силикатного стекла и
металлического ядра («капля» самородного железа) в иг-
нимбритах Якутинской вулкано-тектонической структуры
Восточно-Сихотэ-Алинского вулканического пояса (При-
морье) [Гребенников и др., 2012].
А. Е. ЛУКИН
22 Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013
обнаруженные в туфоидных и вулканогенно-
осадочных отложениях Волыни, Предкарпа-
тья, Карпат и Крыма в широком возрастном
диапазоне. По данным микрозондовых иссле-
дований были выделены рудные (состоят из
магнетита, вюстита, троилита и сульфида Mn,
могут содержать ядро самородного железа) и
силикатные3 . В то же время все , найден-
ные в Украине (включая современный аллювий
Днестра и Южного Буга, шлиховые пробы из
зон активного тектогенеза, различные техно-
генные материалы — шлам газовой, термидной
и электросварки, угольный шлам), авторы под-
разделяют на две большие группы.
Сферулы первой группы характеризуются
простым строением, состоят из однородного
вещества с четким разделением на силикатную
и рудную фазы.
Для второй группы характерно сложное
строение и переменный химический состав.
Они часто содержат оплавленные зерна раз-
личных минералов. Рудные и силикатные фазы
часто присутствуют в виде тонкой смеси. Ав-
торы относят первой группы к природным,
а второй— к техногенным образованиям. Ука-
занные критерии позволяют однозначно рас-
сматривать , описанные в приведенных ра-
ботах, как природные.
Силикатные стекла первой группы, со-
гласно работе [Бекеша та ін., 2011], подраз-
деляются на два типа: высококальциевые и
высокотитанистые, что, по мнению авторов,
свидетельствует об эндогенном генезисе .
Связь генезиса с глубинными флюидами
подтверждается данными анализа флюидной
3 Авторы [Бекеша та ін., 2011] именно их называют
стеклянными, но в стеклообразном состоянии мо-
жет частично или полностью находиться не только
силикатное, но также самородно-металлическое,
оксидное и сульфидное вещество С.
составляющей первого типа из взрывных
структур. Установлено, что степень восстанов-
ленности флюида благодаря высокому содер-
жанию водорода и метана по сравнению с СО2
выше, чем в алмазах наиболее глубинного ге-
незиса [Бекеша та ін., 2011].
К эксплозивно-вулканическому типу от-
носятся и в гераклитах — шлакоподобных
включениях в мелководно-морских миоценовых
известняках, мергелях и глинах на юго-западе
Крыма (Гераклейский полуостров). Они пред-
ставляют собой пароксизмально-эксплозивные
выбросы глубинной существенно карбонати-
товой, но еще более специфичной по петрохи-
мическим особенностям магмы [Лукин и др.,
2006]. Гераклиты могут рассматриваться как
особая разновидность игнимбритов (отложе-
ний палящих туч), в которых черты спекших-
ся шлакообразных туфов выражены в макси-
мальной степени (безводность, присутствие
карбида кальция [Лукин, 2007], разнообразие
структур спекания и т. п.). Как и другие типич-
ные пригожиниты (ТППВ, шунгитсодержащие
породы, кимберлиты, вторичные коллекторы-
метасоматиты нефти и газа в кристаллических
породах и т. п.), они характеризуются резко
выраженной термодинамически неравновесной
минеральной и парадоксальной геохимической
ассоциациями [Лукин и др., 2006]. При преоб-
ладании (80—90 %) кальцита в составе геракли-
тов установлено свыше 30 минералов (сидерит,
доломит, кварц, рутил, циркон, анальцим, по-
левые шпаты, пирит, разнообразные сульфиды,
самородные металлы, карбиды, графит, шунгит,
антраксолит и др.), включая термодинамически
несовместимые фазы. Геохимия гераклитов
характеризуется широким набором сидеро-,
халько-, литофильных, а также атмо- и био-
фильных элементов (в соответствии с класси-
фикацией В. М. Гольдшмидта), существенно
Рис. 11. Микросферулы флюидизатно-эксплозивного происхождения: а — рудная с каплями стекла на поверхности
(эксплозивные структуры Кировоградско-Смелянского поля); б — ядро из самородного железа с фрагментом стеклянной
оболочки (Якутия, нижняя юра, р. Нижняя Куанапка); в — силикатная из высокотитанистого стекла (трубка «Мрія»,
Приазовье); г — из непрозрачного стекла (трубка им. Карпинского, Архангельская обл.); Д — гантелеобразная из
высококальциевого стекла (флюидизатно-эксплозивные отложения, Изяславский р-н, Украина) [Яценко и др., 2011].
МИНЕРАЛЬНЫЕ СФЕРУЛЫ — ИНДИКАТОРЫ СПЕЦИФИЧЕСКОГО ФЛЮИДНОГО...
Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013 23
различных по атомным и ионным радиусам,
энергиям образования оксидов, сульфидов и
т.д. При этом наблюдается сочетание аномаль-
но высоких концентраций РЗЭ, бора, золота,
платиноидов, титана, циркона, бария, цинка,
ниобия, хлора, фтора и др. Как и в других при-
гожинитах [Лукин, 2000], в гераклитах отмече-
ны признаки полиморфизма углерода (графит,
шунгит, стеклоуглерод, признаки присутствия
наноалмазов, карбонадо, лонсдейлита), дисуль-
фидов железа (пирит, мельниковит, марказит),
кремнезема (кварц, кристобалит, коэсит и др.).
В структурном отношении эти неравномерно
пористые шлакообразные породы характеризу-
ются сочетанием пластинчатых, гранулярных,
нитевидных (усовидных), глобулярных форм.
Среди последних установлены нано- и микро-
сферулы разнообразного состава, включая
Рис. 12. Сферулы в гераклитах: а, б — самородно-железные (с примесями РЗЭ) с дочерними ; в — Са-алюмосиликатно-
стеклянная ; г — самородного серебра. По данным электронной микроскопии (РЭМ-106 с рентгеноспектральным
зондом) (по А.Е. Лукину).
А. Е. ЛУКИН
24 Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013
алюмосиликатные стекла, кремнезем, шарики
железа и других самородных металлов (рис. 12).
Сферулы в кимберлитах. Присутствие
установлено в разновозрастных кимберли-
товых трубках различных регионов [Само-
родное…, 1981; Яценко и др., 2011]. О морфо-
логическом и вещественном разнообразии
в кимберлитах можно судить по данным не-
давнего изучения в породах трубки Катока
(Ангола) [Шафрановский, Зинченко, 2010].
Сферулы (авторы именуют их сфероидами)
обнаружены здесь практически во всех ли-
тотипах (вулканогенно-осадочные породы,
автолитовая кимберлитовая брекчия, массив-
ная кимберлитовая брекчия, слюдистая ким-
берлитовая брекчия, туфобрекчии раннего и
позднего этапов, туфопесчаники). Представ-
лены шарообразной каплевидной, реже «кол-
бообразной» формой, их сростками и пено-
образными корками (рис. 13). Содержание их
в пробах варьирует от единичных до много-
численных, составляющих по содержанию
граммы на тонну. По размерам они делятся на
мелкие (~10 мкм), средние (~100 мкм) и круп-
Рис. 13. Внешняя морфология сфероидов (~100 мкм) в породах кимберлитовой трубки Катока: а, г — сферический и
каплевидный, с высоким содержанием Si; б, в — сферические, со средним содержанием Si; Д — каплевидный; е, ж —
агрегатные; к, м, н — сфероидные с фасеточным и бороздовым рельефом; о — колбообразный, с бороздовым рельефом,
с высоким содержанием Fe; з — сферический; и — агрегатный пенообразный; л — каплевидный, с высоким содержа-
нием Pb (а—и — цифровые фото в «косом» свете, микроскоп Leica MZ-16, камера DC-490; к—о — цифровые РЭМ фото,
электронный микроскоп JSM-35 CX) [Шафрановский, Зинченко, 2010].
МИНЕРАЛЬНЫЕ СФЕРУЛЫ — ИНДИКАТОРЫ СПЕЦИФИЧЕСКОГО ФЛЮИДНОГО...
Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013 25
ные (до 3 мм). Весьма разнообразны их цвет,
фактура поверхности, физические свойства
(магнитность, плотность), строение и веще-
ственный состав. По степени магнитности
выделяются: сильно-, средне-, слабомагнитные
и немагнитные . Содержание железа в ука-
занном ряду варьирует от 98—95 до 12—2 %.
В различной степени магнитные характери-
зуются постепенным изменением различных
характеристик. Все они в той или иной мере
имеют зональное строение. Немагнитные ,
которые составляют около 5 % от их общего
количества, резко различаются также по окра-
ске (бесцветные, голубоватые и зеленоватые,
темно-красные, желтые), плотности, наличию
или отсутствию зональности и, что особенно
важно, обильных газовых включений.
Основная часть немагнитных в породах
трубки Катока состоит из алюмосиликатного
стекла. Кроме того, в их состав в качестве от-
дельной группы входят металлические немаг-
нитной фракции, содержащие Pb (69—93 %),
Sb (4,4—6,7 %), Al (2,4—3,6 %), Sn (0,2—0,3 %).
Магнитные , характеризующиеся темно-
серым цветом и металлическим блеском, сло-
жены скелетными кристаллами магнетита
(характерный бороздовый или фасеточный
рельеф -«капель»). В некоторых отмечено
самородно-железное ядро4 (рис. 14). Это сви-
детельствует о том, что образовались в ре-
зультате ликвационной дифференциации ким-
берлитового расплава, в процессе подъема ко-
торого они захватывали газовую фазу в момент
вскипания расплава (вплоть до формирования
пенообразных агрегатов , обогащенных свин-
цом). (Здесь следует учитывать также воз-
можность флотации , частиц самородных
металлов и прочих их спутников газовыми
пузырьками, вследствие чего они могли суще-
ственно обгонять сам расплав — А.Л.) При-
сутствие практически во всех петрогенети-
ческих типах пород трубки Катока позволило
4 По терминологии авторов цитируемой работы —
«внутренняя камера или пузыри нацело заполнен-
ные самородным Fe» [Шафрановский, Зинченко,
2010, с. 64].
Рис. 14. Внутренняя морфология сфероидов в породах кимберлитовой трубки Катока: а, б — магнитные сфероиды с
пористой структурой центральной части, формируемой газовыми пузырьками; в—Д — однокамерный и поликамерный
магнитные сфероиды. Каплевидный магнитный сфероид с хорошо развитой внутренней камерой, сдвинутой в противо-
положную от «хвоста» капли сторону, указывающей, что капля летела вверх (минеральный уровень по Д. П. Григорьеву)
(а—Д — цифровые фото срезов сфероидов в режиме SE, электронный микроскоп JSM-35 CX, масштабные линейки,
мкм) [Шафрановский, Зинченко, 2010].
А. Е. ЛУКИН
26 Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013
авторам [Шафрановский, Зинченко, 2010, с. 64]
предположить, что они перемещались «в ким-
берлитовом расплаве и в трансмагматическом
потоке под воздействием газовой фазы». Лег-
кие дериваты кимберлитового расплава были,
естественно, ею наиболее обогащены. Указан-
ные особенности транспортировки по мере
подъема кимберлитовой магмы способство-
вали их накоплению в туфах и вулканогенно-
осадочных породах. Таким образом, наряду
с минералами-спутниками алмаза можно ис-
пользовать как индикаторы алмазоносности
трубок взрыва.
Сферулы в шунгитах. Глобулярная структу-
ра и различного состава свойственны шунги-
там и шунгитсодержащим породам. Напомним,
что шунгит (в точном значении этого термина)
— это особая природно-полимерная модифи-
кация углерода, занимающая промежуточное
положение между графитом, стеклоуглеродом
и фуллеренами [Лукин, 2005]. По молекуляр-
ной структуре он близок графиту, отличаясь
особым стилем разупорядоченности и дефор-
мации гексагональных углеродных сеток, а так-
же особыми надмолекулярными структурами.
Среди последних отмечены свойственные как
графитам (чешуйчатая, пачечная, блочная), так
и стеклоуглероду (в частности, микроглобуляр-
ная) формы. «Глобулы» (сферулы) в шунгите
«являются многослойными образованиями
типа фуллероидов» [Ковалевский, 1994, с. 35].
Более того, глобула в шунгите и фуллерен
Рис. 15. Размерное и минеральное (алюмосиликатное стекло, стеклоуглерод, самородное железо и др.) разнообразие в
карельских шунгитах. По данным электронной микроскопии (РЭМ-106 с рентгеноспектральным зондом) [Лукин, 2005].
МИНЕРАЛЬНЫЕ СФЕРУЛЫ — ИНДИКАТОРЫ СПЕЦИФИЧЕСКОГО ФЛЮИДНОГО...
Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013 27
«имеют ряд общих особенностей: пору вну-
три и искаженную гексагональную ячейку
углеродных этных атомов» [Ковалевский, 1994,
с. 35]. Как уже отмечалось, вопреки традици-
онным представлениям о метаморфогенно-
осадочном генезисе (black schist — результат
метаморфизма black shale) шунгит, структура
которого сформировалась в результате поли-
меризации бензольных ядер в условиях весьма
специфического термодинамического режима,
характеризуется флюидно-углеводородной
природой [Лукин, 2005]. Это относится как
к уникальным по ресурсам карельским шун-
гитам (нижний протерозой Заонежья), так и
к шунгитопроявлениям (в виде жил и линз) в
каменноугольных вулканогенно-осадочных
золотоносных отложениях Зайсанской склад-
чатой системы в Казахстане [Марченко и др.,
1979; Лукин, 2005], а также к включениям
шунгита в пористых базальтовых шлаках —
продуктах эксгаляций большого трещинного
Толбачикского извержения [Главатских, Труб-
кин, 2000]. Вулканогенный шунгит (в параге-
незе с графитом, самородно-металлическими
фазами, сульфидами, оксидами и карбидами
металлов, а также кварцем, сильвином и други-
ми минералами) присутствует в виде крупных
агрегатных скоплений, состоящих из частиц
(менее 1 мкм), имеющих сферическую, а чаще
овальную (до трубчатой) форму микрокристал-
лов. Структурная идентичность карельского,
зайсанского и толбачикского шунгитов (не-
смотря на колоссальные различия в условиях
залегания, масштабах минерализации и фор-
мационных парагенезах), а также углероди-
стого вещества инъекций глубинного ТППВ
по стилолитизированным трещинам есте-
ственного флюидоразрыва на молекулярном
и надмолекулярном уровнях и близость пара-
генетических минеральных ассоциаций свиде-
тельствуют об общей его глубинно-флюидной
природе. Уникальность шунгитов и близкого
к ним углерода ТППВ [Лукин, 2000] заключа-
ется в разнообразии полиморфов С. Кроме
графита здесь присутствуют: стеклоуглерод,
сажа, фуллерены (фуллериты, фуллероиды),
отмечены признаки наличия нановключений
лонсдейлита, алмаза, цепочечных форм типа
карбина [Лукин, 2000, 2005]. Наряду с соста-
вом минеральных ассоциаций (присутствие
глубинных термобарофильных минералов в
сочетании с термодинамически несовмести-
мыми фазами) и геохимией (парадоксальные
сочетания аномальных концентраций сидеро-,
лито- и халькофильных элементов) это свиде-
тельствует о струйно-инжекционном механиз-
ме формирования (на фоне разных обстановок
минералообразования — от конседиментаци-
онных до трещинно-жильных). Этим объясня-
ется широкое распространение различных по
размерам и составу (включая биоподобные
образования типа так называемых «меннерий»
в карельских шунгитах, которые отличаются от
акритарх низкой плотностью, поскольку пред-
ставлены глобулярным углеродом), их срост-
ков и разнообразных глобулярно-ячеистых
структур (рис. 15). Совокупность указанных
особенностей свидетельствует о несостоя-
тельности метаморфической теории шунги-
тообразования (региональный метаморфизм
сапропелитов) и находит приемлемое объ-
яснение лишь во флюидодинамическом ге-
незисе. Ячеистые структуры и разнообразие
минерального состава (углерод, самородные
металлы и кремний, пирит, SiO2, силикаты и
др.) свидетельствуют о процессах вскипания
в потоке восходящих глубинных флюидов при
резком сбросе давления [Лукин, 2005]. По-
стоянное присутствие в шунгитах всех типов
определимых содержаний хлороформенных
битумоидов (с разнообразными углеводоро-
дами, представленными преимущественно
нормальными и изо-алканами с примесью ци-
кланов), а также данные по составу стабильных
изотопов углерода, водорода и серы позволя-
ют предполагать, что шунгитоформирующие
и ТППВ-формирующие флюиды имели угле-
водородную природу [Лукин, 2000, 2005]. Если
при этом учесть значительную роль среди
шунгитов и ТППВ шариков магнетита и са-
мородного железа, то несомненный интерес
представляют установленные в нефтях маг-
нитные наносферулы [Лесин и др., 2010]. По
данным электронографии состав их магнети-
товый (Fе3О4) или маггемитовый (γ-Fe2O3). Од-
нако приведенные в работе [Лесин и др., 2010]
электронные дифрактограммы характерны и
для самородного железа. Особого внимания
заслуживают агрегаты неорганических на-
ночастиц Fe3O4 (и, возможно, Fe) с коллоид-
ными частицами нефти — мицеллами, ядро в
которых образовано агрегацией асфальтенов
и смол, промежуточный слой — ароматически-
ми, а внешний слой — линейными молекулами
более легких углеводородов [Лесин и др., 2010].
При этом именно магнитные частицы являются
центрами роста агрегатов коллоидных частиц,
имеющих разветвленную цепочечную струк-
туру, характерную для агрегатов фрактального
строения (рис. 16). Такой характер строения
А. Е. ЛУКИН
28 Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013
имеют и шунгиты (и углеродистое вещество
ТППВ), которые отличаются от нефтей более
высокой степенью конденсированности (агре-
гированности).
Микросферулы стекол, помимо тонких
фракций протолочек, были обнаружены вну-
три мелких пустот в кварце ранней генерации,
«нередко заполненных тонкочешуйчатой сме-
сью гидрослюиды и диккита» [Новгородова и
др., 2003, с. 84]. Стенки пустот и поверхности
выполняющих их минеральных агрегатов по-
крыты тонкопылеватыми налетами углероди-
стого вещества и слюдистых минералов. Кроме
того, стенки пустот инкрустированы друзами
регенерированного длиннопризматического
кварца, карбонатами, щетками игольчатого
турмалина, иголками сульфосолей, нитевид-
ным кварцем и др. Игольчатые, нитевидные
и сферические минеральные формы обра-
зовались в свободном пространстве пустот
раньше, чем заполнившие их впоследствии
гидрослюдисто-диккитовые агрегаты.
В составе преобладают рентгеноаморф-
ные стеклянные шарики, размеры которых не
превышают 150 мкм, преимущественно менее
100 мкм (рис. 17). Они характеризуются раз-
нообразием формы и фактуры поверхности (от
идеальных сфер с гладкой блестящей поверхно-
стью до с шагреневой или неровно-бугристой
поверхностью, приросшими микро- и нанос-
ферулами, сталактитовидными наростами и
т.п.), окраски (бесцветные, дымчато-серые,
ярко-зеленые и т.д.) и прозрачности (прозрач-
ные, полупрозрачные). Часто встречаются с
газовыми камерами и налетами солей (хлори-
ды, сульфаты, фосфаты калия, кальция, железа,
цинка, меди). В прозрачных при 100-кратном
увеличении установлены газовые пузырьки. В
стекле обнаружены микровключения кварца,
галенита (возможно присутствие нановключе-
ний и кластеров различного состава, включая
самородные металлы, углерод и кремний — А.
Л.). В темно-серой окраски (месторождение
Демократ на Аляске) обнаружены округлые
включения иоцита FeO с примесью Сr и метал-
лического железа (последнее позволяет пред-
полагать первоначальное наличие в таких
ядер самородного Fe — А. Л.).
Химический состав алюмосиликатных сте-
кол характеризуется широкими вариациями в
содержании SiO2, Al2O3, CaO, MgO, Fe и «дис-
кретностью» состава, что четко проявляется на
вариационных диаграммах [Новгородова и др.,
2003, с. 86]. Наряду с алюмосиликатными от-
мечены почти чисто кварцевые стекла. В то же
время отмечены , стекла которых по химиче-
скому составу соответствуют пироксену типа
энстатит-бронзита. Различия в составе цен-
тральной и краевой частей незначительны,
Рис. 16. Магнитные наносферулы в нефти. Фракталопо-
добные агрегаты, состоящие из темных наночастиц оксида
железа FeO (возможно и -Fe) и полупрозрачных колло-
идных частиц нефти [Лесин и др., 2010].
Сферулы алюмосиликатных стекол в золо-
торудных кварцевых жилах. Принципиальное
значение для изучения природы тугоплавких
минеральных имело открытие алюмосиликат-
ных стекол и тугоплавких металлов в мезотер-
мальных золоторудных месторождениях, при-
чем в условиях их локализации и отбора проб
(до 700 м от поверхности), «полностью исклю-
чающих загрязнение исследуемого материала
космогенным или техногенным веществом»
[Новгородова и др., 2003, с. 83]. Объектом ис-
следований являлись из золото-кварцевых и
золото-кварцево-сульфидных месторождений
жильного и прожилково-вкрапленного типов
в докембрийских метаморфизованных (стадия
зеленых сланцев) углеродисто-терригенных
(Якутия, месторождения Нежданинское и Кел-
лям) и вулканогенно-осадочных (Узбекистан,
месторождение Кокпатас) формациях, берези-
тизированных и грейзенизированных грано-
диоритах (Аляска, месторождение Демократ).
Они формировались «в диапазоне темпе-
ратур 175—360 °С и давлений 1,2—1,7 кбар
«при участии флюидов средней солености
с Н2О>CO2>CH4=N2>H2S, гетерогенези-
рованных на две фазы — жидкую водно-
углекислотную с N2, CH4 и растворенными
хлоридами и газообразную с преобладающи-
ми СО2 и СН4» [Новгородова и др., 2003, с. 84].
Изотопные данные свидетельствуют о преоб-
ладании магматогенных флюидов, к которым
примешивались литогенные и метеорные воды.
МИНЕРАЛЬНЫЕ СФЕРУЛЫ — ИНДИКАТОРЫ СПЕЦИФИЧЕСКОГО ФЛЮИДНОГО...
Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013 29
в то время как из одной и той же пробы часто
существенно отличаются по содержанию SiO2
и других компонентов. Существенно различны
химические составы и их вариационные диа-
граммы для разных месторождений. В целом,
по сравнению с вмещающими породами, они
обеднены кремнекислотой, щелочами и обо-
гащены железом и магнием. Таким образом, их
образование не может быть связано с простым
плавлением субстрата.
Широко распространены микровключения
типа «стекло в стекле». При этом по химиче-
скому составу стекла включений отличаются
повышенным содержанием Al2O3 и FeO.
Разнообразие и изменчивость химического
состава стекла сочетается с практически иден-
тичными на всех изученных [Новгородова и др.,
2003] месторождениях условиями локализации
. Наличие многочисленных газовых вакуолей
внутри стекла , сходное с феноменом вспенен-
ных лав, свидетельствует о большой роли газо-
вой фазы в гидротермальных флюидах, что по-
зволяет рассматривать последние как результат
окисления и конденсации первично-безводных
сверхсжато-газовых глубинных флюидов [Лу-
кин, 2009]. Подтверждением этого является
присутствие, наряду с алюмосиликатными и
кварцевыми стеклами, графита, самородного
железа и иоцита (FeO), золота, галенита, анти-
монита и других сульфидов.
Рис. 17. Микросферулы алюмосиликатного стекла в гидротермальных золоторудных месторождениях Нежданинское
(Якутия) и Демократ (Аляска). СЭМ: а, б — со сглаженно-увалистой поверхностью и вростками гидрослюды (Нежда-
нинское); в, г — с газовыми камерами и налетами солей (Нежданинское); Д — с блестящей поверхностью (Демократ);
е — с газовыми камерами и солями на их стенках (Демократ) [Новгородова и др., 2003].
А. Е. ЛУКИН
30 Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013
Сферулы в ультраосновных пегматитах. В
сходных петрогеодинамических условиях, но
в совершенно иной петрохимической системе
сформировались микросферулы в миароловых
пустотах Тагильского дунит-клинопироксенит-
габбрового массива — одного из четырнадцати
крупных массивов Платиноносного пояса Ура-
ла, залегающих среди ордовик-силурийских
вулканогенно-осадочных толщ [Пушкарев
и др., 2007]. Хром-платиновое оруденение
сосредоточено в миаролитовых дунитах и
дунит-пегматитах этих огромных гетероген-
ных массивов (площадь Тагильского массива
около 800 км2). Миаролы представляют собой
пустоты (размером 2×15 см) в слабосерпенти-
низированных дунитах. Они заполнены крип-
тозернистым практически оптически изотроп-
ным агрегатом хлорита, андрадита и серпен-
тинита [Пушкарев и др., 2007]. Изотропность
и наличие контракционно-синеризисной (по
мнению автора настоящей статьи) трещино-
ватости свидетельствуют о метаколлоидном
характере этого вещества, что связано с чрез-
вычайно быстрым возникновением и заполне-
нием миарол минералообразующими флюи-
дами. Последние, судя по изотопному составу
кислорода гидроксилсодержащих минералов,
являются мантийными без заметной добавки
корового или метеорного компонентов [Пуш-
карев и др., 2007]. Поэтому большой интерес
представляют самородно-металлические и
силикатно-оксидные микросферулы (рис. 18,
19), приуроченные к криптокристаллически-
агрегатному полиминерально-силикатному
выполнению миарол «в окружении рудного
(Cr—Pt) ядра» [Пушкарев и др., 2007, с. 55].
Размеры их составляют 10—50 мкм (иногда до
0,1—0,2 мм). Наряду с шариками отмечаются
наполовину сросшиеся «капли», сфероиды
со всевозможными наростами и сложные по-
лиглобулярные срастания. Металлические
(магнитная фракция) сложены самородным
железом с примесью марганца (0,14—0,21 %),
титана (0,03—0,12 %) и хрома (до 0,1 %).
Силикатно-оксидные резко обогащены ти-
таном, марганцем и щелочами при низком со-
Рис. 18. Сферулы силикатного, силикатно-оксидного и оксидного состава из минерализованной миаролы в дунитах
Нижнетагильского массива (Урал) [Пушкарев и др., 2007].
МИНЕРАЛЬНЫЕ СФЕРУЛЫ — ИНДИКАТОРЫ СПЕЦИФИЧЕСКОГО ФЛЮИДНОГО...
Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013 31
держании SiO2. Характерной особенностью
является присутствие газовых пузырьков,
распределенных асимметрично [Пушкарев и
др., 2007]. В некоторых случаях железные и
силикатно-оксидные глобули заключены в ге-
терогенную матрицу того же состава (железо с
примесями, силикатное вещество) со сложной
флюидо-яснополосчатой или микроблоковой
структурой.
Сферулы из ультраосновных пегматитов
Тагильского массива сформировались при от-
носительно невысоких (≤800 °С) температурах,
что, по мнению Е. П. Пушкарева и др., в данном
случае исключает их расплавно-закалочную
природу. Предполагается, что это либо «фраг-
менты газовых сублиматов, либо продукты
коагуляции пересыщенного силикатными и
рудными компонентами коллоидного раство-
ра (газ+жидкость+тонкодисперсные твердые
фазы), втянутого в миароловые полости под
влиянием декомпрессионного эффекта» [Пуш-
карев и др., 2007, с. 57]. Резкое падение давле-
Рис. 19. Внутреннее строение силикатно-оксидных микросферул (а), стеклоподобных частиц (б, в) и магнетит (Mgt)-
пеатландит (Pn)-медных (Cu) агрегатов (г) из минерализованной матрицы в дунитах Нижнетагильского массива [Пуш-
карев и др., 2007].
А. Е. ЛУКИН
32 Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013
ния (декомпрессия) неразрывно связано с воз-
никновением миароловых пустот при переходе
дунитов к фазе твердопластичного течения,
когда в процессе подъема ультраосновных тел
возникали явления флюидоразрыва. Отмечено,
что скорости всасывания флюидов были «весь-
ма значительны», а сам процесс носил «харак-
тер взрыва, направленного внутрь полости»,
который многократно усиливался благодаря
декомпрессионному вскипанию (дегазации)
остаточного расплава [Пушкарев и др., 2007,
с. 59]. Подтверждением эксплозивных явлений
при возникновении миароловых полостей и их
заполнении является широкое развитие брек-
чиевых структур, особенно характерных для
хромитов. Данные лабораторных эксперимен-
тов (С. Матвеев, Ч. Балхаус) с водонасыщенны-
ми силикатными расплавами свидетельствуют
о преимущественной концентрации рудных
кристаллов и платиноидно-железных класте-
ров преимущественно в газовой фазе [Пушка-
рев и др., 2007]. Это позволяет рассматривать
декомпрессионную дегазацию как благопри-
ятный для рудообразования (в данном случае
платина и хромиты) фактор. Таким образом,
являются ее важным показателем. В связи
с этим особого внимания заслуживает часто
встречающаяся микроглобулярная структура
платиновых самородков. Здесь следует отме-
тить, что конкретные механизмы процессов се-
грегации в магматических рудно-силикатных
системах при декомпрессионных явлениях
многообразны (формирование дисперсных
структур в расплавах и их коагуляция, субли-
мация газов, кавитационные эффекты и т. п.).
Сферулы во вторичных коллекторах нефти
и газа. Как уже отмечалось [Лукин, 2006, 2009],
признаки пригожинитов (большое количество
минералов и минералоидов, наличие термо-
динамически несовместимых фаз, аномаль-
но высокие концентрации сидеро-, халько-,
литофильных, некогерентных и летучих эле-
ментов; особенности состава стабильных изо-
топов углерода, кислорода, серы вторичных
минералов) приобретают и породы при доста-
точно интенсивном гипогенном аллогенезе, в
результате чего граниты, кварцитопесчаники,
известняки и другие породы превращаются в
трещинно-каверно-поровые полиминераль-
ные агрегаты — метасоматиты. Во вторичном
пустотном пространстве всего указанного
петрографического разнообразия разновоз-
растных породных субстратов коллекторов-
метасоматитов различных нефтегазоносных
регионов установлен в целом единый набор
сингенетичных метасоматическим процессам
минералов (сульфиды и дисульфиды железа,
барит, Са-апатит, фосфаты РЗЭ, триклинный
каолинит и диккит, гидрослюды и смешанно-
слойные фазы; магний-железистые хлориты,
калиевые полевые шпаты и альбит, натриевые
и кальциевые цеолиты, ангидрит, галит, силь-
вин и др.). Их пространственно-временные со-
отношения свидетельствуют о сочетании ги-
дротермального (с кислотной и щелочной ста-
диями, кратность и интенсивность проявления
которых варьирует в широком диапазоне) и
безводно-газового метасоматоза. При подъеме
плюма восходящий поток высокоэнтальпийно-
го суперглубинного безводно-газового флюи-
да, «промывая» породы различной плотности
и вытесняя из них поровые водные растворы,
порождает опережающую гидротермальную
волну [Лукин, 2002, 2009]. Поэтому преобра-
зование пород кристаллического фундамента
и осадочного чехла начинается с гидротермаль-
ного метасоматоза (с его кислотной и щелоч-
ной стадиями). По мере дальнейшего подъема
плюма гидротермальный метасоматоз сменяет-
ся безводно-газовым, индикаторами которого
являются разнообразные по составу, размерам
и морфологии частицы самородных металлов,
интерметаллидов и природных сплавов, а так-
же карбидов и силицидов [Лукин, 2006, 2009]. В
зависимости от характера эволюции конкрет-
ного плюма, возраста пород, истории развития
конкретного нефтегазоносного бассейна коли-
чество таких циклов (гидротермальный мета-
соматоз кислой и щелочной стадий — газовый
метасоматоз) может варьировать от одного до
нескольких.
Учитывая подобие эндогенного рудогене-
за и нафтидогенеза, было выдвинуто предпо-
ложение о присутствии и в нефтегазонос-
ных коллекторах, что было подтверждено их
целенаправленными поисками на различных
месторождениях. Ниже приведены данные по
некоторым из них.
1. Нефтяное месторождение Белый Тигр
(Южно-Вьетнамский шельф). Основная мас-
сивная залежь этого уникального месторож-
дения приурочена к интенсивно разуплот-
ненному гранитному массиву. В нефтеносных
вторичных коллекторах здесь установлены все
указанные минеральные индикаторы гидро-
термального и безводно-газового метасомато-
за. В пустотах (трещинах-кавернах сложного
строения с наличием суженых и расширенных
каналов фильтрации) установлено присут-
ствие микро- и наносферул сложного состава
МИНЕРАЛЬНЫЕ СФЕРУЛЫ — ИНДИКАТОРЫ СПЕЦИФИЧЕСКОГО ФЛЮИДНОГО...
Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013 33
(рис. 20). Их основная по объему «ядерная»
часть представлена шариками углеродисто-
кальций-алюмосиликатного стекла с дочерни-
ми наносферулами (менее 1—2 мкм). На по-
верхности значительной части микросферул
отмечена прерывистая или сплошная пленка
самородного железа ( -Fe). В ряде случаев ука-
занные обросли игольчатыми кристаллами
KCl и FeS2 [Лукин, 2009]. Знаменательно, что
химизм стекла соответствует весьма характер-
ной для пород-коллекторов месторождения Бе-
лый Тигр Са-цеолитизации.
2. Группа газоконденсатных и нефтяных
месторождений с залежами в разуплотнен-
ных кристаллических породах докембрий-
ского фундамента (восточный сегмент зоны
сочленения Днепровско-Донецкого авлако-
гена и Воронежской антеклизы). В пустотах
коллекторов-метасоматитов, сформированных
на разнообразном по петрографии субстрате
(граниты, гнейсы, амфиболиты, кристалличе-
ские сланцы), наряду с разнообразными по
морфологии и составу частицами самород-
ного железа и других металлов установлено
присутствие различных по составу и морфо-
логии . Их основная часть представлена алю-
мосиликатным стеклом калишпатового или
Са-плагиоклазового состава (рис. 21). Боль-
шинство характеризуется наличием само-
родно-железной (преимущественно чистое,
Рис. 20. Сферулы сложного состава (основное по объему ядро состоит из алюмосиликатного стекла и углерода с перифе-
рическим обрастанием Fe, FeS2, KCl и NaCl) и их агрегаты во вторично-трещинно-кавернозном коллекторе-метасоматите
(на гранитном субстрате) нефтяного месторождения Белый Тигр (Южно-Вьетнамский шельф). По данным электронной
микроскопии (РЭМ-106 с рентгеноспектральным зондом) (по А.Е. Лукину).
А. Е. ЛУКИН
34 Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013
реже с примесью Ti, Ni низкотемпературное
-Fe) оболочки (рис. 22, 23). По результатам
рентгено-спектрального зондирования ее
толщина и степень сплошности варьируют в
широких пределах. Наряду со сплошными обо-
лочками толщиной 2—3 мкм и более отмечены
силикатные , «армированные» пластинчаты-
ми выделениями железа (рис. 24).
Наблюдается большой диапазон диаметров
: от 10—12 до 1—0,5 мкм и менее, причем
они разделяются на две группы — первичные
(«материнские» или «базовые») и вторичные
(«дочерние») (рис. 25). Размеры первых в
изученной выборке — от 2,5 до 12 мкм, вто-
рых — от 0,5 до 1 мкм. Степень их простран-
ственной связи варьирует в широких пределах
— вплоть до полного отделения дочерних от
материнских. Сферулы присутствуют как в
совершенно «пустых», лишенных признаков
вторичной минерализации порах, так и в со-
ставе разнообразных волокнисто-игольчато-
пластинчатых полиминеральных (гидрослюды,
хлорит, цеолиты, минералы SiO2, карбонаты,
сульфаты, хлориды) агрегатов (рис. 26). При
этом самородно-железная оболочка (сплошная
пленка или дискретное пластинчатое покры-
тие) может рассматриваться как терминальная
фаза минерализации, что подтверждается на-
личием пластинок самородного -Fe на пыльце
миоценовых сосен, которой достаточно интен-
сивно «засорены» разуплотненные кристалли-
ческие зоны (рис. 27).
3. Куюмбинское месторождение (Камовский
свод Байкитской антеклизы в зоне сочленения
Восточно-Сибирской платформы и Енисейского
кряжа). Гигантские нефтяные — газоконденсат-
ные — газовые залежи приурочены здесь к вто-
ричным коллекторам-доломитам в рифейских
строматолито-карбонатных отложениях. Поми-
мо ранней (на рубеже рифея и венда) сплошной
доломитизации, которая не сопровождалась об-
разованием вторичной пустотности (плотные
сливные доломиты, в различной мере окрашен-
ные в розовые тона дисперсным гематитом —
продуктом окисления частиц, в том числе и
самородного железа), отмечена разновозраст-
ная метасоматическая минерализация, включая
доломитизацию, кальцитизацию, окремнение,
пиритизацию, фосфатизацию, сульфатизацию
и т. п. При этом, в соответствии с общепри-
нятой схемой метасоматической зональности
Д. С. Коржинского [Коржинский, 1969], уста-
новлены признаки кислой и щелочной стадий
метасоматоза [Лукин, 1997, 2009]. К основным
факторам разуплотнения карбонатных форма-
ций и формирования вторичных коллекторов
Рис. 21. К-алюмосиликатные стеклянные с тонкой оболочкой самородного железа в пустотном пространстве разуплот-
ненной кристаллической породы (вторичный коллектор-метасоматит) докембрийского фундамента. ДДВ, Нарыжнянская
скв. 18. По данным электронной микроскопии (РЭМ-106 с рентгеноспектральным зондом) (по А. Е. Лукину).
МИНЕРАЛЬНЫЕ СФЕРУЛЫ — ИНДИКАТОРЫ СПЕЦИФИЧЕСКОГО ФЛЮИДНОГО...
Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013 35
Рис. 22. Сферулы самородного железа (возможно, в виде оболочки стеклянного ядра) в пустотном пространстве разу-
плотненной кристаллической породы докембрийского фундамента. ДДВ, Скворцовская скв. 3, 3324—3326 м. По данным
электронной микроскопии (РЭМ-106 с рентгеноспектральным зондом) (по А.Е. Лукину).
Рис. 23. Сросток калий-кальцево-алюмосиликатного
стекла с оболочкой самородного железа в пустотном про-
странстве разуплотненной кристаллической породы до-
кембрийского фундамента. ДДВ, Северо-Коробочкинская
скв. 5, 2949—2959 м. По данным электронной микро-
скопии (РЭМ-106 с рентгеноспектральным зондом) (по
А.Е. Лукину).
Рис. 24. Сферулы алюмо-силикатного титанистого стек-
ла с поверхностью, армированной пластинчатыми кри-
сталлами самородного железа в пустотном пространстве
разуплотненной кристаллической породы докембрийского
фундамента. ДДВ, Нарыжнянская скв. 18, 4258—4260 м. По
данным электронной микроскопии (РЭМ-106 с рентгено-
спектральным зондом) (по А.Е. Лукину).
А. Е. ЛУКИН
36 Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013
наряду с тектонической трещиноватостью
(древние синрифтовые трещины растяжения
и брекчии дробления, более поздние трещины
скалывания и дилатантная трещиноватость при
последующих пострифейских фазах сжатия,
стилолитизированные трещины флюидораз-
рыва) относится «кислотное выщелачивание»
[Коржинский, 1969, с. 45]. Отмечены признаки
более поздней метасоматической доломити-
зации, которая сопровождалась появлением
вторичной пористости и кавернозности. Судя
по наличию разновозрастных генераций мине-
ральных индикаторов метасоматоза (доломит,
кальцит, минералы группы каолинита, мине-
ралы SiO2, фосфаты, сульфиды, самородные
металлы и др.), а также изотопным датировкам
по ураноносным битумам и К-слюдам, в гео-
логической истории рифейской карбонатной
формации было несколько «волн» метасомато-
за. Данные стадиального анализа минеральных
парагенезов в сочетании с палеотектониче-
скими и литогеодинамическими реконструк-
циями свидетельствуют о том, что помимо
ранней седиментационно-диагенетической и
постлитификационной метасоматической до-
ломитизации в рифее выделяются по крайней
мере три фазы метасоматоза: на рубеже ри-
Рис. 25. «Базовые» и «дочерние» в пустотном пространстве разуплотненной кристаллической породы докембрийского
фундамента ДДВ. Нарыжнянская скв. 18, 4258—4260 м. По данным электронной микроскопии (РЭМ-106 с рентгено-
спектральным зондом) (по А.Е. Лукину).
Рис. 26. Сферулы высококальциево-калиево-алюмосили-
катного стекла в полиминеральном (цеолит, гидрослюда,
гипс) агрегате в пустотном пространстве разуплотненной
кристаллической породы докембрийского фундамента.
ДДВ, Нарыжнянская скв. 18, 4258—4260 м (по А. Е. Лукину).
МИНЕРАЛЬНЫЕ СФЕРУЛЫ — ИНДИКАТОРЫ СПЕЦИФИЧЕСКОГО ФЛЮИДНОГО...
Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013 37
очередь это относится к таким оксифильным
металлам, как алюминий, цинк, хром, олово
и др. Поэтому их присутствие в карбонатных
коллекторах Куюмбинского месторождения
[Лукин, 2009] можно рассматривать как инди-
катор недавнего воздействия на породы глубин-
ных флюидов, что закономерно согласуется с
присутствием субвертикальных современных
геодинамически напряженных интенсивно-
трещиноватых зон [Харахинов, Шленкин, 2011].
В ассоциации с дисперсными самородно-
металлическими частицами в пустотах (порах,
кавернах, трещинах-кавернах) присутствуют
разнообразные (рис. 28), которые отличаются
от рифейских акритарх размерами, минераль-
фея — венда, в триасе и плиоцене — кварте-
ре [Лукин и др., 2009]. Каждая из них, наряду
со стадиями «кислотного выщелачивания» и
щелочного метасоматоза, включает в себя за-
вершающие стадии сульфатного и хлоридно-
го метасоматоза и терминальной «водородной
продувки», с которой связаны разнообразные
проявления самородных металлов (природных
сплавов, твердых растворов, интерметаллидов).
В отличие от других минеральных индикаторов
наложенных вторичных процессов, основная
часть самородно-металлических включений бо-
лее древних фаз метасоматоза не сохраняется
вследствие их метастабильности в термодина-
мических условиях осадочного чехла. В первую
Рис. 27. Пластинка самородного железа на поверхности пыльцы среднемиоценовой сосны Pinus Strobioformis в пустотном про-
странстве разуплотненной кристаллической породы докембрийского фундамента. ДДВ, Нарыжнянская скв. 18, 4258—4260 м.
По данным электронной микроскопии (РЭМ-106 с рентгеноспектральным зондом) (по А. Е. Лукину).
А. Е. ЛУКИН
38 Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013
ным составом и особенностями морфологии
(рис. 29). Прежде всего, это сфероиды (от почти
идеальных до деформированных в различной
степени сфер) диаметром 25—50 мкм твер-
дого радиоактивного битума (S-содержащего
антраксолита-кискеита) с метаколлоидной
трещиноватостью (рис. 30). Широко распро-
странены К-алюмосиликатные и существенно
кварцевые стеклянные шарики (20—130 мкм)
с многочисленными нанопоровыми каналами
дегазации и «дочерними» различной степени
ассоциированности с материнской (рис. 31,
32). Значительная часть алюмосиликатных или
кремнеземных стеклянных имеет самородно-
железную оболочку различной толщины. Это
позволяет предполагать, что генерация про-
исходила при смене гидротермальных раство-
ров безводным поликомпонентно-водородно-
метановым сверхсжатым газом [Лукин, 2009].
По-видимому, наиболее интенсивная генера-
ция стеклянных связана с тектонотермаль-
ной активизацией рифейской карбонатной
формации в связи с трапповым магматизмом
Восточно-Сибирской платформы. Однако
основная часть диагностируемых в настоящее
время , учитывая метастабильность их мине-
рального состава и тонких морфологических
особенностей (нанопоровые каналы, «дочер-
ние» шарики, самородно-железные оболоч-
ки), скорее всего, сформировалась недавно,
синхронно с газоконденсатными и газовыми
залежами.
4. Талинское нефтяное месторождение (За-
падная Сибирь, Среднеширотное Приобье,
Красноленинский свод). Аналогичные по со-
ставу, размерам и морфологии установлены
в нижнеюрских вторичных терригенных кол-
лекторах Талинского гигантского нефтяного
месторождения [Лукин, 2009]. Здесь также
проявились кислые и щелочные стадии гидро-
термального метасоматоза, что обусловило, с
одной стороны, обилие триклинного каолини-
та и диккита во вторичных порах (кавернах),
а с другой — интенсивное перераспределение
SiO2 в породе (окремнение, кварцитизация,
цеолитизация и т. п.). Здесь также отмечается
наличие Са-апатита, редкоземельных фосфа-
тов (монацит, ксенотим и др.), барита и других
вторичных минералов — индикаторов возрас-
тающего влияния роли высокотемпературных
флюидов с последующей сменой гидротер-
мального метасоматоза безводно-газовым, ин-
дикатором которого являются разнообразные
самородно-металлические частицы (железо,
никель, хром, медь, олово, цинк, алюминий,
латунь и др.) [Лукин, 2009]. Наряду с чисто
стеклянными наблюдаются шарики, покры-
тые в той или иной мере самородным железом
(рис. 33).
5. Месторождения центральной части
Днепровско-Донецкой впадины. Здесь на глу-
бине свыше 5 км открыто более 150 преимуще-
ственно газоконденсатных залежей. Формиро-
вание их коллекторов связано с метасоматозом
катагенетически уплотненных кварцевых пес-
чаников — кварцитопесчаников с редуциро-
ванной первичной пористостью [Лукин, 1997,
2009]. Наряду с рифогенными известняками
это наиболее простой по минеральному и хи-
мическому составу тип субстрата, благодаря
чему петрофизические и физико-химические
особенности метасоматического формирова-
ния вторичных коллекторов проявляются здесь
Рис. 28. К-алюмосиликатные стеклянные во вторично-
кавернозно-пористом позднеэпигенетическом доломито-
вом кристаллическом агрегате — доломитовом коллекторе-
метасоматите Куюмбинского нефтяного месторождения
(Восточная Сибирь), сформированные на субстрате ри-
фейских карбонатных пород. По данным электронной
микроскопии (РЭМ-106 с рентгеноспектральным зондом)
(по А. Е. Лукину).
МИНЕРАЛЬНЫЕ СФЕРУЛЫ — ИНДИКАТОРЫ СПЕЦИФИЧЕСКОГО ФЛЮИДНОГО...
Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013 39
особенно четко. Это относится к выделению
фаз кислотной и щелочной стадий гидротер-
мального метасоматоза и терминальной фазы
безводно-газового метасоматоза, с которой
связана самородно-металлическая минерали-
зация и . Последние характеризуются боль-
шим разнообразием минерального состава и
строения (рис. 34). Прежде всего это шарики
(3—6 мкм) К-алюмосиликатного стекла с их
характерными атрибутами — нанопоровы-
Рис. 29. Сравнение по размерам, морфологии и минеральному составу (диаметр 20—130 мкм, алюмосиликатное стекло)
и акритарх (диаметр ~20 мкм, доломит) в порах-кавернах вторичных карбонатных коллекторов-метасоматитов Куюм-
бинского нефтяного месторождения (Восточная Сибирь). По данным электронной микроскопии (РЭМ-106 с рентгено-
спектральным зондом) (по А. Е. Лукину).
А. Е. ЛУКИН
40 Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013
ми каналами дегазации и дочерними нано- и
микросферулами (0,05—1 мкм) того же со-
става. Значительная часть алюмосиликатных
и существенно кремнеземных стеклянных
шариков покрыта самородно-железной обо-
лочкой различной толщины и сплошности.
Встречаются также гораздо более сложного
состава и строения. Особый интерес представ-
ляют шарики с большим содержанием титана
(наиболее тугоплавкие из описанных ), алю-
мосиликатными и самородно-железными обо-
лочками и внешним игольчатым углеродистым
обрастанием (рис. 35).
Наряду со указанной размерности (преи-
мущественно 3—6 мкм в диаметре) отмечены
гораздо более крупные (100—150 мкм) застыв-
шие капли поликомпонентного (Ti — Cr — Fe
— Si, примесь Rh и других платиноидов) рас-
Рис. 30. Сферулы твердого радиоактивного битума — S-содержащего антраксолита (кискеита) в кавернах вторичного
карбонатного коллектора Куюмбинского нефтяного месторождения. Первичная сферическая форма, метаколлоидная
трещиноватость, деформации. По данным электронной микроскопии (РЭМ-106 с рентгеноспектральным зондом) (по
А. Е. Лукину).
Рис. 31. Сферулы с многочисленными отверстиями дегазации и «дочерними» в кавернах вторичного карбонатного
коллектора Куюмбинского нефтяного месторождения.. По данным электронной микроскопии (РЭМ-106 с рентгено-
спектральным зондом) (по А. Е. Лукину).
МИНЕРАЛЬНЫЕ СФЕРУЛЫ — ИНДИКАТОРЫ СПЕЦИФИЧЕСКОГО ФЛЮИДНОГО...
Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013 41
Рис. 32. Сферулы различного состава (К, Са-алюмосиликатное стекло, самородное железо и сочетание этих компонентов
в различных соотношениях) в кавернах вторичного карбонатного коллектора Куюмбинского нефтяного месторождения.
По данным электронной микроскопии (РЭМ-106 с рентгеноспектральным зондом) (по А. Е. Лукину).
Рис. 33. Самородное железо (в форме: а — сферической оболочки, б — пластинок в порах вторичного коллектора на
субстрате нижнеюрских терригенно-обломочных пород) Талинского нефтяного месторождения (Западная Сибирь,
Среднеширотное Приобье, Красноленинский свод). По данным электронной микроскопии (РЭМ-106 с рентгеноспек-
тральным зондом) (по А.Е. Лукину).
А. Е. ЛУКИН
42 Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013
плава, которые в результате шокового охлаж-
дения приобрели сложное строение (рис. 36).
Природа сферул. Сейчас, когда накоплено
много данных по вещественному составу, мор-
фологии и закономерностям локализации в
природных средах (включая условия, полно-
стью исключающие их техногенную природу),
их полигенетический характер не вызывает со-
Рис. 34. Сферулы разного состава (самородное железо, К-алюмосиликатные стекла, пирит) в порах вторичных
коллекторов-метасоматитов (субстрат — кварцитопесчаники нижнего карбона на больших глубинах в центральной
части ДДВ): а — Житниковская скв. 434, 4241—4258 м; б, в — Кисовская скв. 491, 5153—5177 м; г — Перевозовская скв.
1, 6245—6256 м. По данным электронной микроскопии (РЭМ-106 с рентгеноспектральным зондом) (по А. Е. Лукину).
МИНЕРАЛЬНЫЕ СФЕРУЛЫ — ИНДИКАТОРЫ СПЕЦИФИЧЕСКОГО ФЛЮИДНОГО...
Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013 43
мнений. Вполне понятна и сущность процесса
их образования. Все указанные генетические
типы (за исключением осадочных оолитов и
пизолитов) при всем многообразии источников
вещества и механизмов сферулообразования
представляют застывшие капли расплавов раз-
личного состава (силикаты, металлы, а также
сульфиды, оксиды и т.д.) в очень широком
диапазоне температур плавления (от шариков
свинца и легкоплавких сплавов до алюмосили-
катных стекол, железа, углерода, золота, воль-
фрама, титана). При этом скорость остывания
должна быть достаточно быстрой для образо-
вания в гравитационном поле сферических
форм, т.е. при ведущей формообразующей
роли сил поверхностного натяжения. При этом
капля расплава, не успев раскристаллизовать-
ся, становится стеклообразной. Однако, если
природа указанных процессов (генерация ка-
пель расплавов различного состава и их «ско-
ростная закалка») в реголите Луны, хондритах,
импактитах, игнимбритах, а также в трубках
взрыва (включая алмазоносные кимберлиты и
лампроиты) в целом понятна (хотя, разумеет-
ся, требует дальнейшего изучения), то присут-
ствие тугоплавких веществ в гидротермаль-
ных рудных месторождениях и нефтегазонос-
ных коллекторах с точки зрения традиционных
представлений о закономерностях рудо- и на-
фтидогенеза остается неясным.
Сферические частицы из тугоплавких ма-
териалов искусственно получают разными
методами, которые по принципу образова-
ния сферы можно подразделить на три груп-
пы [Руденская и др., 2009]: 1) под действием
механических сил (дробление, размывание и
обработка в вихревых мельницах, окатывание
высокоскоростным потоком воды); 2) в резуль-
тате химических реакций; 3) используя фено-
мен поверхностного натяжения (распыления
расплавов, оплавление частиц в электрическом
поле или плазменном потоке). К этому можно
добавить использование физико-химических
процессов коллоидо- и гелеообразования, не-
которых физических процессов в газожид-
костных системах.
В принципе образование в природе про-
исходит такими же путями. Хотя применитель-
но к формированию природных сферических
частиц тугоплавких веществ основную роль
играют явления поверхностного натяжения в
чрезвычайно быстро остывающих (скоростная
закалка), генерируемых различными способа-
ми (ликвация, эксплозивное разбрызгивание
природных расплавов, взаимодействие схло-
пывающегося кавитационного пузырька с ту-
гоплавкой минеральной микрочастицей — см.
ниже) каплях расплавленного вещества.
Кроме того, можно предполагать образова-
ние металлических из газовой фазы (паров
соответствующих металлов). Это подтвержда-
ется и натурными наблюдениями. Разнообраз-
ные сферические частицы золота (массивные
золотые шарики, сфероиды с частицами окис-
ленного арсенопирита и других сульфидов в
качестве «ядра» и т.п.) в парагенезе с нитевид-
ными кристаллами («усами» или «вискерами»)
обнаружены в нижних частях линейных кор
выветривания, приуроченных к разломным
зонам в интенсивно дислоцированных маг-
матических, метаморфических и осадочно-
вулканогенных формациях рифея — нижнего
палеозоя Полярного Урала [Майорова и др.,
2009]. Как известно, нитевидные кристаллы (в
частности, серебра и золота) формируются в
пористых сферах из газовой фазы, а сфероиды
золота сопровождают этот процесс [Малеев,
1971].
Для изучения природы большое значение
имело упоминавшееся открытие микросфе-
Рис. 35. Сферулы самородного титана с оболочкой слож-
ного состава и периферическим обрастанием игольчатыми
кристаллами углерода (полиморфы карбинового типа ?) в
поре вторичного коллектора (ДДВ, Комышнянское место-
рождение, скв. 3, 4567—4584 м). По данным электронной
микроскопии (РЭМ-106 с рентгеноспектральным зондом)
(по А. Е. Лукину).
А. Е. ЛУКИН
44 Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013
рул в пустотах и трещинах жильного кварца
гидротермальных золоторудных месторожде-
ний Якутии, Узбекистана и Аляски. Среди них
особый интерес представляют микросферулы
тугоплавких веществ (алюмосиликатных и
кварцевых стекол, самородного золота, галени-
та, антимонита и других сульфидов), учитывая
огромное несоответствие температур плавле-
ния и образования вмещающего жильно-
гидротермального кварца. Указанные место-
рождения относятся к среднетемпературно-
гидротермальному типу. Так, для Нежданин-
ского золоторудного месторождения (Якутия)
температура гидротермальных растворов око-
ло 250 °С, давление ~1,5 кбар, плотность рас-
твора ~1 г/см3, давление насыщенного пара
жидкости при 250 °С должно составлять около
40 баров [Новгородова, Андреев, 2003, с. 669].
Как уже отмечалось, возникновение рас-
плавленных капель в среднетемпературных
гидротермальных растворах возможно лишь
при резких локальных («точечных») темпера-
турных флуктуациях, что послужило основани-
ем для гипотезы о связи таких температурных
скачков с «кавитационными явлениями в пото-
ке вскипающих гидротермальных растворов»
[Новгородова, Андреев, 2003, с. 669].
Напомним, что впервые явление кавитации
в качестве возможной причины «точечного»
высокотермобарического минералообразова-
ния рассматривалось в связи с синтезом ал-
мазов. В работе [Галимов, 1973] теоретически
была показана возможность этого синтеза при
возникновении адиабатической кавитации в
быстродвижущемся кимберлитовом расплаве
по каналу переменного сечения. Носителем
углерода (газом, заполняющим кавитацион-
ный пузырь) предположительно является ме-
тан [Галимов, 1981, с. 27] (ранее [Галимов, 1973]
предполагалось, что это СО2). Кавитационный
механизм синтеза алмазов из СН4 хорошо со-
гласуется с данными по изотопии, наличием в
алмазах неравновесных газовых включений,
парагенезисом их с муассанитом и др. [Гали-
мов, 1981], что в целом характерно для стеклян-
ных и дисперсных самородно-металлических
Рис. 36. в поре вторичного коллектора (ДДВ, Комышнянское газоконденсатное месторождение, скв. 2, 5400—5415 м).
Капля высокотемпературного расплава (титан с существенными примесями железа, углерода, а также хрома, марганца,
родия), которая в результате шокового охлаждения (с последующим твердофазным распадом и раскристаллизацией)
приобрела сложное строение (закалочная корка, отделенная сферической трещиной усадки от поликристаллического
пористого ядра). По данным электронной микроскопии (РЭМ-106 с рентгеноспектральным зондом) (по А. Е. Лукину).
МИНЕРАЛЬНЫЕ СФЕРУЛЫ — ИНДИКАТОРЫ СПЕЦИФИЧЕСКОГО ФЛЮИДНОГО...
Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013 45
частиц [Лукин, 2006, 2009]. Позже были постав-
лены модельные эксперименты, в ходе которых
при возбуждении кавитации в углеводородной
среде (в бензоле) были получены тугоплавкие
твердые высокоуглеродистые частицы, содер-
жащие наноалмазы [Кудин, Руденко, 2007]. Все
они имели практически сферическую форму,
т. е. прошли расплавленное состояние. Разме-
ры их в узком интервале от 10 до 17 мкм, что
определяет минимальный диаметр полости
пузырьков после завершения их адиабатиче-
ского сжатия (схлопывания), которые были
обеспечены воздействием на пузырьки скач-
ка давления на фронте ударной волны, гене-
рируемой в зоне их коллапса [Кудин, Руденко,
2007]. Форма частиц характеризует процесс
схлопывания (коллапса) пузырьков как сим-
метричный (мгновенное всестороннее сжатие
пузырька до конечного размера без изменения
его сферической формы). Наличие в частицах
наноалмазов свидетельствует о том, что при
этом развиваются давления в десятки кбар.
Согласно расчетам, повышению давления до
этих величин соответствует сжатие пузырька
в 105—106 раз (начальный размер пузырьков,
которые в процессе указанного эксперимента
генерировались при профилировании соплом,
варьировали от 1 до 10 мм). Время прохожде-
ния указанной волны (при размере пузырька
~1 мм) около 10–6 с, что на три порядка меньше
времени асимметричного схлопывания, при
котором максимальное давление составляет
единицы кбар при температуре около 1000оС.
Важным следствием этих процессов является
гидрогенизация (в данном случае бензола) за
счет освобождения водорода при массовом
формировании высокоуглеродистых микро-
сферул [Кудин, Руденко, 2007].
Однако, несмотря на несомненную важ-
ность этих результатов, условия кавитации в
указанном эксперименте далеки от природ-
ных, а с генезисом микросферул в гидротер-
мальных месторождениях вообще не имеют
ничего общего. Каких-либо эксперименталь-
ных подтверждений возможности кавитации в
восходящем потоке быстро движущихся вски-
пающих гидротермальных флюидов пока нет,
поскольку осуществить их гораздо сложнее,
чем в безводной неполярной жидкости. В ра-
боте [Новгородова, Андреев, 2003] оценочные
расчеты подтвердили принципиальную воз-
можность возникновения адиабатических ка-
витационных явлений на локальных участках
сужения гидротермального потока и расши-
рения трещин. Согласно этим расчетам, кри-
тические скорости потока составляют 5 м/с.
Фильтрация гидротермальных растворов с
такой скоростью возможна именно при тре-
щинной проницаемости, которая при просвете
трещин не менее 1 мм может достигать 1 Д и
более (на фоне пород с плотной малопроницае-
мой матричной проницаемостью менее 0,1 мД).
Переход от режима медленного просачивания
гидротермальных флюидов через плотные
породы к быстрой фильтрации по открытым
трещинам приводит к резкому снижению
локального давления, вскипанию жидкости,
а при восстановлении давления в результате
заполнения трещинных каналов — к кави-
тационному сжатию пузырьков пара. Здесь
следует учитывать разработанную автором
ранее [Лукин, Ларин, 2003] классификацию
диаклазов с выделением адиабатической тре-
щиноватости. Именно адиабатические трещи-
ны, формирование которых сопровождается
образованием примазок и прожилков специ-
фических поликомпонентных минеральных
ассоциаций — пригожинитов [Лукин, 2000],
а не уже «готовые», т.е. образовавшиеся до
восходящей миграции высокоэнтальпийных
флюидов диаклазы должны играть особую
роль в резком ускорении фильтрации флюи-
дов. К сожалению, этот определяющий фак-
тор (разница между образующейся в процессе
восходящей миграции высоконапорных вы-
сокоэнтальпийных флюидов адиабатической
трещиноватостью и ранее сформированными
трещинами скалывания или разрыва тектони-
ческой и иной природы) не учитывается при
разработке теории, описывающей кавитацион-
ный механизм формирования нано- и микро-
сферул в гидротермальных флюидах. Наиболее
полный вариант этой теории, «учитывающей
как характерные размеры кавитационных пу-
зырьков и их эволюцию, так и динамику на-
грева частиц в кавитационных пузырьках»,
представлен в работе [Адушкин и др., 2006].
На ее основе была дана оценка максимальных
размеров кавитационных пузырьков и , об-
разующихся в результате кавитационного
плавления частиц. При этом отмечалась воз-
можность формирования наносферул также за
счет абляции перегретого вещества с поверх-
ности частиц. При этом особое внимание было
уделено зависимости параметров механизмов
и продуктов этого кавитационного процесса в
гидротермальных процессах от глубины за-
легания вмещающих пород (рис. 37). Полу-
ченные зависимости представляют интерес с
точки зрения закономерностей образования
А. Е. ЛУКИН
46 Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013
сферических частиц во вторичных коллекто-
рах нефти и газа. Следует отметить, что натур-
ные наблюдения подтверждают возможность
кавитационно-абляционного механизма об-
разования сферических частиц тугоплавкого
вещества как в указанных коллекторах, так и
в пригожинитах, в частности в ТППВ и шун-
гитсодержащих породах (рис. 38, 39).
Действительно, гидротермальные системы
характеризуются, как известно, нестационар-
ным характером. На турбулентный характер
их восходящего струйного течения указывал
Г. Л. Поспелов [Поспелов, 1973]. Появление
газовых «пузырей» по мере фазового расслое-
ния флюида, процессов минералообразования,
а главное — импульсной подпитки гидротер-
мальных систем глубинными флюидами ини-
циирует взрывные явления, о чем свидетель-
ствуют свойственные зонам гидротермального
оруденения эксплозивные брекчии и адиаба-
тическая трещиноватость [Лукин, 1997]. Дру-
гим фактором нестационарного характера и
резких колебаний скоростей движения гидро-
термальных растворов является смена режима
медленного просачивания по капиллярным и
субкапиллярным поровым каналам к струйной
миграции по открытым трещинам. По расче-
там [Адушкин и др., 2006] заполнение откры-
тых (точнее раскрывающихся — А.Л.) трещин
происходит практически мгновенно, а ско-
рость движения возрастает на пять порядков
и при градиенте давления 1250 бар и раскры-
тости трещин 10 см может достигать 80 км/с.
Принципиальная возможность столь резких
флуктуаций скоростей фильтрации флюидов
создает предпосылки, с одной стороны, для им-
пульсного внедрения (с гидравлическими уда-
рами и дроблением пород) продуктов ликвации
кимберлитовых и других глубинных расплавов,
а с другой — для явлений кавитации. Это по-
зволяет в какой-то мере объяснить указанные
парадоксы феномена тугоплавких (алюмо)
силикатных, кварцевых и металлических сте-
кол в ассоциации с низко- и среднетемператур-
ной минерализацией в рудоносных и нефтега-
зоносных породах-коллекторах.
Для понимания механизмов образования ту-
гоплавких минеральных весьма важен фено-
мен природных твердых пен. Показательным
природным экспериментом по образованию
являются петрофульгуриты. Эта разновид-
ность фульгуритов образуется при разрядах
молний на обнаженную скальную поверхность
твердых горных пород, локализуясь на ней в
виде сферических стекольных капель и корок
[Лысюк, 2009]. Последние частично представ-
ляют собой вспененный расплав, в котором на-
ряду с ячеями присутствуют и изолированные
различного диаметра (рис. 40).
Наиболее ярко взаимосвязь фоссилизиро-
ванных пен и проявляется в шунгитах и экс-
плозивных вулканитах. Как известно, форма
ячеек в пенах (аналогах концентрированных
эмульсий, дисперсной фазой в которых явля-
ется не жидкость, а газ) зависит от кратности
пены (отношение объема пены к объему пе-
нообразующего раствора) и ее устойчивости
[Кругляков, Ексерова, 1990]. Низкократные
кратковременно существующие пены харак-
теризуются сферической формой ячеек, тогда
как для высокократных относительно устой-
чивых пен характерна ячеистая пленочно-
каналовая структура, ячейки которой характе-
ризуются формой многогранников (пентагон-
додекаэдров). Природные твердые пены,
общеизвестным примером которых является
пемза, характеризуются деформированными
вытянутыми ячейками. Такие ячеи характер-
ны для твердых пен, установленных автором
в шунгитсодержащих породах (рис. 41). По-
видимому, первоначальные жидкие пены об-
разовывались здесь благодаря импульсному
режиму формирования и высокому содержа-
нию во флюидах поверхностно-активных ве-
ществ (высокомолекулярных соединений типа
асфальтенов). Природные пены представляют
собой весьма эфемерные образования и бес-
следно исчезают (исключением являются экс-
плозивные вулканиты, а также шунгитсодер-
жащие породы и некоторые разновидности
твердых битумов). Однако роль процессов пе-
нообразования в гидротермальных системах, а
также при струйно-инжекционном формиро-
вании углеводородных залежей, по-видимому,
была велика.
Здесь возникает сложная проблема оценки
кавитационных явлений в пенах. Как проте-
кают процессы кавитации в ансамбле газовых
пузырьков? Возможно ли одновременное схло-
пывание множества пузырьков-ячеек, разде-
ленных тонкими пленками дисперсионного
флюида? На эти вопросы пока нет ответов.
Даже при реальности кавитации в изолиро-
ванных пузырьках данный механизм пока не
позволяет объяснить массовую генерацию .
Доказательства возможности массового схло-
пывания газовых пузырьков во вспененных
(при резких изменениях гидродинамического
и термодинамического режимов в процессе
восходящей миграции) глубинных восстанов-
МИНЕРАЛЬНЫЕ СФЕРУЛЫ — ИНДИКАТОРЫ СПЕЦИФИЧЕСКОГО ФЛЮИДНОГО...
Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013 47
Рис. 37. Зависимость max в кавитационном пузырьке в
момент его наибольшего сжатия (кривые 1 и 2), а также
времени th существования >1350 К (кривая 3) от глубины
[Адушкин и др., 2006].
Рис. 38. Обилие «дочерних» на «базовой» (алюмоси-
ликатное стекло, самородное железо, стеклоуглерод) в ка-
рельском шунгите. По данным электронной микроскопии
(РЭМ-106 с рентгеноспектральным зондом) [Лукин, 2005].
Рис. 39. Скопления различного состава (силикатное стек-
ло, самородные металлы, стеклоуглерод и т. д.) в инъекциях
ТППВ по трещинам флюидоразрыва. По данным электрон-
ной микроскопии (РЭМ-106 с рентгеноспектральным зон-
дом) (по А. Е. Лукину).
Рис. 40. Структура петрофульгуритового стекла и включе-
ния в нем по данным сканирующей электронной микро-
скопии [Лысюк, 2009].
ленных поликомпонентных флюидах, рудно-
силикатных расплавах и гидротермальных рас-
творах будут означать существенный прогресс
в решении проблемы генезиса тугоплавких ми-
неральных . Пока же, основываясь на данных
о локализации в кимберлитах и игнимбритах
(см. выше) и результатах указанных ориенти-
ровочных расчетов [Новгородова, Андреев,
2003; Адушкин и др., 2006], можно вполне опре-
деленно рассматривать присутствие их скопле-
ний как индикатор весьма неравномерных (в
определенные моменты чрезвычайно высоких)
скоростей импульсной миграции флюидов по
сквозьформационным флюидопроводящим
системам [Лукин, 2004а].
В связи с широким распространением в
нефтегазоносных вторичных коллекторах-
метасоматитах дисперсных самородно-
металлических частиц и стеклянных различ-
ного состава, а также учитывая независимые
данные об их молодом (постмиоценовом) воз-
расте, заслуживают внимания представления
Е. Г. Пескова о связи «стекол» с глубинными
углеводородами [Песков, 2000]. Речь идет о
распространенных на огромных территори-
А. Е. ЛУКИН
48 Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013
Рис. 41. Фоссилизированная пена (глобулярно-ячеистая
структура) различного состава (стеклоуглерод, алюмоси-
ликатное стекло, сульфиды и др.) в карельском шунгите
По данным электронной микроскопии (РЭМ-106 с рент-
геноспектральным зондом) [Лукин, 2005].
ях Евразии и Северной Америки (преиму-
щественно на территориях нефтегазоносных
регионов) в плиоцен-четвертичных отложени-
ях своеобразных пород, которые называются
«вулканическими пеплами» или «стеклами».
Согласно работе [Песков, 2000, с. 110], это
низкотемпературные метасоматические об-
разования, связанные с процессами дегазации
Земли — «глубинными флюидными потоками,
несущими наряду с углеводородами также ще-
лочи, алюминий и кремний». На основании
детального изучения уникального месторож-
дения плейстоценовых стекол-хасынитов (в
70 км к северу от Магадана, на левом притоке
р. Хасын) этот исследователь пришел к выво-
ду, что «хасыниты» (белые сыпучие тонкозер-
нистые породы, состоящие из разнообразных
по форме, в том числе и сферических, частиц
изотропного стекла алюмосиликатного со-
става) метасоматически заместили плиоцен-
плейстоценовые валунно-галечные отложе-
ния [Песков, 2000]. Такова же, по его мнению,
природа плиоцен-четвертичных «вулканиче-
ских пеплов» различных нефтегазоносных
регионов Евразии. На связь их с глубинными
разломами, грязевым вулканизмом и нефтега-
зоносностью обращали внимание еще в пер-
вой половине прошлого века А. П. Герасимов,
В. Б. Порфирьев, Л. Г. Ткачук, С. В. Альбов и др.
Е. Г. Песков, подчеркивая связь этого явления
с нефтегазоносными регионами, отмечает, что
«в тех редких случаях, когда рассматриваемые
«пеплы» («стекла») не обнаруживают видимой
связи с нефтью…, приходится думать, что лету-
чие углеводороды ушли в атмосферу («пеплы»
Воронежской области)» [Песков, 2000, с. 208].
Если учесть нефтегазоносность разуплотнен-
ных докембрийских кристаллических пород
в зоне сочленения Воронежской антеклизы и
Днепровско-Донецкого авлакогена и наличие
стеклянных ноздреватых (высокая газонос-
ность расплавов) шариков в этих коллекторах
(см. выше), эта оговорка приобретает более
глубокий смысл.
Учитывая данные экспериментов по плаз-
менной сфероидизации тугоплавких материа-
лов [Руденская и др., 2009], наряду с ликвацией
расплавов, кавитацией газовых пузырьков и т. п.,
возможны и другие механизмы образования
природных . Особый интерес в этом отноше-
нии могут представлять плазменные явления.
Неоднократно упоминавшийся в настоящей
статье и более подробно охарактеризованный
ранее [Лукин, 2000, 2006, 2009] сверхсжато-
газовый насыщенный самороднометалличе-
скими микро-, наночастицами и кластерами
суперглубинный флюид, сопровождающий
зарождение и эволюцию плюмов, по своим
термодинамическим физико-геохимическим
показателям должен быть близок к так называ-
емой неидеальной плазме [Фортов и др., 2004].
При этом наряду с плазменными большую роль
в глубинной флюидодинамической петрологии
и геохимии должны играть также квазиплаз-
менные явления. Здесь уместно вспомнить о
таком явлении, как шаровая молния — все еще
загадочном образовании сферической формы
с аномально высоким электрическим зарядом
и огромной концентрацией энергии в ограни-
ченном объеме (шар диаметром 28±4 см). Не
рассматривая различные плазменные модели
этого феномена (большинство исследовате-
лей считают, что шаровая молния образована
неидеальной плазмой), отметим, что, согласно
современным данным [Смирнов, 1987], ее ак-
тивное вещество образовано сгустком ните-
видных аэрозолей. Такой сгусток не разруша-
ется конвективными воздушными потоками.
Его электрический заряд обусловливает по-
верхностное натяжение, которое придает ему
сферическую форму и не позволяет схлопнуть-
ся. В основе данной модели лежат наблюдения
МИНЕРАЛЬНЫЕ СФЕРУЛЫ — ИНДИКАТОРЫ СПЕЦИФИЧЕСКОГО ФЛЮИДНОГО...
Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013 49
над структурообразованием при остывании
паров металлов, в результате чего возникает
не структура клубка нитей, а особая ветвистая
структура (фрактальный кластер) — рыхлая
система связанных между собой частиц. Фрак-
тальные кластеры возникают при ассоциации
частиц аэрозолей в газе, гелеобразовании или
коагуляции коллоидных растворов, полимери-
зации, различных гидродинамических и био-
физических явлениях [Смирнов, 1987]. Их осо-
бенностью является сочетание относительной
устойчивости (прочности) с проницаемостью,
что обусловливает гетерогенно-фазовое со-
стояние (газ — твердое тело), необходимое для
химических реакций (для шаровой молнии это
взаимодействие молекул озона с поверхностью
твердых частиц). Возможно, что образование
фрактальных кластеров в потоке (супер)глу-
бинного флюида, рудно-силикатных расплавах,
фильтрующихся гидротермальных растворах
(при резких изменениях режима их течения),
а также при струйно-инжекционной миграции
жидких и газообразных углеводородов — это
широко распространенное явление и они игра-
ют роль промежуточных структур различных
образований, включая , магнитные шарики в
нефтях и т. д. При этом следует учитывать, что
фрактальные кластеры благодаря химическим
преобразованиям в гетерогенно-фазовой среде
превращаются в плотные минерализованные,
металлизированные и т. п. сгустки, в частности,
образующие ядра .
Возвратимся к аналогии между суперглу-
бинным флюидом (сверхсжатый газ, насы-
щенный кластерами и металлическими ми-
кро-, наночастицами) и неидеальной плазмой.
Если рассматривать самородно-металлические
микро- и нановключения, парагенетичные
как трассеры суперглубинных флюидов, оча-
ги генерации которых приурочены к границе
ядро — мантия (слой D») [Лукин, 2009, 2010],
то можно предполагать участие в их форми-
ровании явлений плазменной сфероидизации
[Руденская и др., 2009]. Последняя широко при-
меняется в современных технологиях (порош-
ковая металлургия, плазменное диспергирова-
ние керамики, высокотемпературных сплавов
и т. д.). Сфероидизация частиц тугоплавких ма-
териалов (карбиды титана и вольфрама, бори-
ды циркона и т. п.) в потоке неидеальной плаз-
мы также происходит путем их оплавления и
практически мгновенного остывания, т. е.
тоже при ведущей роли фактора поверхност-
ного натяжения. По данным [Руденская и др.,
2009, с. 78], сфероидизация частиц керамики (и
различных тугоплавких сплавов) происходит
за 10–6 с5, поэтому «все расплавившиеся части-
цы, генерирующие дочерние сфероиды, имеют
сферическую форму, в то время как базовые
частицы процесса распыления характеризу-
ются как сферической, так и эллипсоидальной
формой». В результате этих эксперименталь-
ных исследований установлено новое явление
— «импульсное деление плазменных сферои-
дов» [Руденская и др., 2009, с. 76]. Сущность его
заключается в выделении из частицы, прошед-
шей стадию сфероидизации в плазменном по-
токе, более легких частиц (менее 80—100 мкм)
за счет конвективного движения в капле рас-
плава (рис. 42). Это имеет важное значение как
для физического материаловедения и порош-
ковой металлургии (варьирование дисперс-
ности частиц тугоплавких веществ), так и для
понимания процессов образования природных
сферических микро- и наночастиц. Впервые
описанный в настоящей статье феномен вытал-
кивания «дочерних» микро- и наносферул из
«базовой» частицы (см рис. 12, 15, 21, 32) позво-
ляет предположить широкое участие генериру-
емых эксплозивными явлениями плазменных
потоков (импульсных плазменных инъекций) в
эндогенных процессах. Это, прежде всего, сам
суперглубинный флюид, представляющий со-
бой поликомпонентный (о наборе элементов
в нем можно судить по химическому составу
инъекций ТППВ и разнообразию самородно-
металлических частиц в формациях нефтега-
зоносных бассейнов) сверхсжатый газ С — N
— S — H и его дериваты (в частности, пары
металлов, в которых, согласно теоретическим
и экспериментальных данным, вблизи линии
насыщения возникают кластеры и жидкоме-
таллические капли).
Заключение. Происхождение эндогенных
необходимо рассматривать совместно с ге-
незисом их постоянных спутников — частиц
самородных металлов (интерметаллидов, при-
родных сплавов), а также карбидов, силици-
дов и других индикаторов (супер)глубинных
флюидов. Их генерация связана с различными
фазами тектонической эволюции плюмов. Как
отмечалось ранее [Лукин, 2009], идентичность
5 Эксперименты по скоростной закалке капель ме-
таллических расплавов (с целью получения стек-
лообразных металлов) свидетельствуют о том, что
скорость охлаждения на 1000оС в миллисекунду до-
статочна для подавления процесса кристаллизации
у многих металлов и сплавов [Беленький, 1987]. Их
дальнейшая структурная эволюция зависит от воз-
раста и конкретных геологических условий.
А. Е. ЛУКИН
50 Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013
самородно-металлических ассоциаций, неза-
висимо от возраста и вещественного состава
вмещающих пород, указывает на общий основ-
ной источник металлов, связанных с возникно-
вением суперплюмов на границе ядро—ман-
тия. Главными механизмами рассеивания этих
частиц в породах вмещающих и вышележащих
формаций являются взрывы газовых пузырей,
возникающих по мере подъема плюма, что
подтверждается данными о химическом, раз-
мерном, структурном разнообразии указан-
ных частиц, присутствии среди них сростков
геохимически несовместимых в земной коре
элементов и другими признаками нестацио-
нарного и стохастичного характера процессов
генерации всех этих частиц—трассеров (супер)
глубинных флюидов [Лукин, 2009].
В свое время было выделено четыре основ-
ных механизма образования самородно-метал-
лических включений в породах сквозьформа-
ционных флюидопроводящих систем лито-
сферы, «корни» которых связаны с плюмами
[Лукин, 2004а, 2006, 2009]:
генерация при взрывах на границе ядро—
мантия непосредственно в жидком ядре
— слое D (при возможно большой роли
процессов плазменной сфероидизации)
и транспортировка их во взвешенном со-
стоянии потоком сверхсжатого газа (ча-
стицы со структурами твердофазового
распада, каплеподобные частицы с эвтек-
тическими структурами);
ликвационная дифференциация рудно-си-
ликатных расплавов в процессе их подъема,
дегазации и вскипания;
кавитация во время вскипания флюида (ме-
таллические частицы химически чистого
железа, а также других металлов);
сублимация из газа непосредственно в
коллекторе (волокнистые, лучистые, иголь-
чатые, дендритоподобные агрегаты, а так-
же пленки на различных минералах);
взаимодействие растворимых в газе соеди-
нений металлов (с кремнием, углеродом,
хлором, фтором, кислородом, серой) с флю-
идопородными системами литосферы, их
участие в процессах минералообразования.
Образование , судя по их составу, строе-
нию и парагенетическим связям с самородно-
металлическими системами, было обусловлено
этими же механизмами.
Наиболее ранние первоначально само-
родно-металлического состава (шарики Fe и
продукты их последующего диффузионного
окисления FeO�Fe3O4�Fe2O3, а также Ni,
Au, Zn и др.) связаны с эксплозивными про-
цессами на границе ядро—мантия («экспло-
зивный» старт плюмтектоники) и представля-
ют собой застывшие брызги расплавленных
металлов. Появление силикатных и гетеро-
генных силикатно-металлических связано
с вторжением плюма в мантию и возникно-
вением очагов магмы. Мантийный расплав,
вовлекаемый в восходящий плюм, который
с физико-геохимической точки зрения пред-
ставляет собой поликомпонентный восстанов-
ленный сверхсжато-газовый флюид [Лукин,
2009], а с физической — тороидальный вихрь
[Кузнецов, 2008], в зависимости от условий
его возникновения и конкретных геологиче-
ских условий может инициировать: 1) трубки
взрыва; 2) эксплозивно-вулканические очаги;
3) дифференцированные интрузии. Во всех
указанных случаях ликвационные процессы
генерируют . Наиболее интенсивно это про-
исходит в первом и втором случаях, о чем сви-
детельствуют закономерности локализации
в кимберлитах и игнимбритах. Высокие скоро-
сти подъема расплавов и турбулентный харак-
тер движения способствуют их интенсивной
ликвации, многократным фазам дегазации и
вскипания. Генерация связана как с ликва-
цией, так и, возможно, с массовой кавитацией
газовых пузырьков. Следует также учитывать
роль флотационных процессов и вспениваю-
щихся (вскипающих) расплавов в переносе (и
самородно-металлических частиц), благодаря
чему возникает опережающая подъем распла-
ва волна их газовой транспортировки и «зара-
жения» пород указанными частицами. Это по-
зволяет объяснить появление (в ассоциации
с частицами самородных металлов и другими
микро- и наноиндикаторами миграции глубин-
ных флюидов) в шунгитовых и руднобитумных
залежах, гидротермальных жилах, нефте- и га-
Рис. 42. Образование дочерней в экспериментах по
плазменной сфероидизации тугоплавких материалов по
данным электронной микроскопии [Руденская и др., 2009].
МИНЕРАЛЬНЫЕ СФЕРУЛЫ — ИНДИКАТОРЫ СПЕЦИФИЧЕСКОГО ФЛЮИДНОГО...
Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013 51
зоносных коллекторах. Особого внимания за-
служивает предположение о возможном уча-
стии в формировании тугоплавких веществ
процессов плазменной сфероидизации.
Присутствие (и самородно-металлических
частиц) в различных вторичных коллекторах
нафтидов может рассматриваться как «ули-
ка» (пользуясь известной метафорой Н.Б. Вас-
соевича применительно к биомаркерам в неф-
тях) участия глубинных флюидов в их форми-
ровании. Здесь проявляется максимальное
опережение «головки» плюма восходящим
газовым потоком, благодаря чему несоответ-
ствие температур формирования тугоплав-
кого минерального вещества и условий их ло-
кализации проявляется наиболее контрастно.
Феномен присутствия в породах-резервуарах
нефти и газа, а также в разнообразных про-
явлениях струйно-инжекционного механиз-
ма нафтидогенеза (инъекции ТППВ, шунги-
тообразование и т.п.) относится к наиболее
ярким нафтидосинергетическим явлениям
[Лукин, 1999, 2002, 2004б]. Наряду с ранее
установленной «зараженностью» пород при-
родных резервуаров нефти и газа самородно-
металлическими микро- и нановключениями
[Лукин, 2006, 2009] он свидетельствует о том,
что истинные закономерности нафтидогене-
за и формирования углеводородных залежей
носят нелинейный характер и существенно
отличаются от осадочно-миграционных меха-
низмов миграции углеводородов.
Адушкин В. В., Андреев С. Н., Попель С. И. Формиро-
вание нано- и микросферул минералов в рудных
месторождениях в зависимости от глубины за-
легания вмещающей породы // Геология рудных
месторождений. — 2006. — 48, № 3. — С. 273—280.
Андреева Е. Д., Буханова Д. С., Коновалова Н. С. Новые
данные о сульфидах Двухюрточной гидротермаль-
ной системы (Центральная Камчатка): Материалы
VI регион. науч. конф. «Исследования в области
наук о Земле». — Петропавловск-Камчатский,
2008. — С. 5—21.
Арефьев М. П., Шкурский Б. Б. Высокотитановые
железные сферулы из пограничных пермо-
триасовых отложений Московской синеклизы:
Материалы Всеросс. совещания «Ленинградская
школа литологии». — Санкт-Петербург: ВСЕГЕИ,
2012. — С. 33—36.
Бекеша С., Яценко І, Білик Н., Дацюк Ю., Дручок Л.
Особливості хімічного складу силікатних
мікросферул із експлозивних та вулканогенно-
осадових формацій України // Мінерал. збірник.
— 2011. — № 61. — Вип. 1—2. — С. 134—145.
Беленький А. Я. Стеклообразные металлы // Природа.
— 1987. — № 2. — С. 80—88.
Галимов Э. М. Кавитация как механизм синтеза при-
родных алмазов // Изв. АН СССР. Сер. геол. —
1973. — № 1. — С. 3—15.
Галимов Э. М. Модель кимберлитового магматизма
и алмазообразование: Тез. докл. Всесоюз. сове-
щания по геохимии углерода. — Москва: ГЕОХИ,
1981. — С. 26—29.
Главатских С. Ф., Трубкин Н. В. Находка шунгита
в продуктах эксгаляции большого трещинного
Список литературы
Толбачинского извержения (Камчатка) // Докл.
АН СССР. — 2000. — 371, № 5. — С. 655—658.
Гребенников А. В., Щека С. А., Карабцов А. А.
Силикатно-металлические сферулы и пробле-
ма механизма игнимбритовых извержений (на
примере Якутинской вулкано-тектонической
структуры) // Вулканология и сейсмология. —
2012. — № 4. — С. 3—22.
Гуров Е. П., Гожик П. Ф. Импактное кратерообра-
зование в истории Земли. — Киев: Наук. думка,
2006. — 216 с.
Изох Э. П., Ле Дых Ан. Тектиты Вьетнама: гипотеза
кометной транспортировки // Метеоритика. —
1983. — Вып. 42. — С. 158—169.
Ковалевский В. В. Структурное состояние шунгито-
вого углерода // Журн. неорган. химии. — 1994.
— № 1. — С. 31—35.
Коржинский Д. С. Теория метасоматической зональ-
ности. — Москва: Наука, 1969. — 57 с.
Кругляков П. М., Ексерова Д. Р. Пена и пенные плен-
ки. — Москва: Химия, 1990. — 432 с.
Кудин А. М., Руденко Б. А. Гидрогенизационный
процесс при адиабатической кавитации в угле-
водородной среде // Докл. РАН. — 2007. — 417,
№ 1. — С. 87—89.
Кузнецов В. В. К вопросу о физике плюма // Геофиз.
журн. — 2008. — 30, № 6. — С. 76—92.
Лесин В. И., Кокшаров Ю. А., Хомутов Г. Б. Магнитные
наночастицы в нефти // Нефтехимия. — 2010. —
50, № 2. — С. 114—117.
А. Е. ЛУКИН
52 Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013
Лукин А. Е. Инъекции глубинного углеводородно-
полиминерального вещества в глубокозалегаю-
щих породах нефтегазоносных бассейнов: при-
рода, прикладное и гносеологическое значение
// Геол. журн. — 2000. — № 2. — С. 7—21.
Лукин А. Е. Литогеодинамические факторы нефте-
газонакопления в авлакогенных бассейнах. —
Кисев: Наук. думка, 1997. — 224 с.
Лукин А. Е. О включениях природного соединения
кальция и углерода в минеральных образовани-
ях, связанных с внедрением суперглубинных
флюидов // Доп. НАН України. — 2007. — № 1.
— С. 122—130.
Лукин А. Е. О происхождении нефти и газа (геосинер-
гетическая концепция природных углеводородно-
генерирующих систем) // Геол. журн. — 1999. —
№ 1. — С. 30—42.
Лукин А. Е. О происхождении шунгитов // Геол. журн.
— 2005. — № 4. — С. 28—47.
Лукин А. Е. О сквозьформационных флюидопрово-
дящих системах в нефтегазоносных бассейнах //
Геол. журн. — 2004а. — № 3. — С. 34—45.
Лукин А. Е. О явлениях самоорганизации при им-
пульсном внедрении глубинных углеводородсо-
держащих флюидов // Биокосные взаимодействия:
жизнь и камень: Материалы Междунар. симпо-
зиума. — Санкт-Петербург, 2002б. — С. 32—41.
Лукин А. Е. Проблемы нафтидосинергетики — не-
линейной геологии нефти и газа // Геол. журн.
— 2004б. — № 1. — С. 21—39.
Лукин А. Е. Самородно-металлические микро- и на-
новключения в формациях нефтегазоносных бас-
сейнов — трассеры суперглубинных флюидов //
Геофиз. журн. — 2009. — 31, № 2. — С. 61—92.
Лукин А. Е. Самородные металлы и карбиды — пока-
затели состава глубинных геосфер // Геол. журн.
— 2006. — № 4. — С. 17—46.
Лукин А. Е., Ларин С. Б. Генетические типы трещи-
новатости пород глубокозалегающих нефтегазо-
носных комплексов // Геол. журн. — 2003. — № 3.
— С. 9—25.
Лукин А. Е., Зощенко Н. А., Харахинов В. В. Литогео-
динамические факторы формирования нафти-
доносных метасоматических доломитов рифея
восточной Сибири // Геол. журн. — 2009. — № 1.
— С. 7—24.
Лукин А. Е., Лукина О. И., Самойленко И. И. Природа
фрамбоидального пирита // Геолог Украины. —
2007. — № 3. — С. 16—31.
Лукин А. Е., Лысенко В. И., Лысенко Н. И., Наумко И. М.
О природе гераклитов // Геолог Украины. — 2006.
— № 4. — С. 23—39.
Лысюк А. Ю. Петрофульгуриты: электроатмоген-
ная дифференциация вещества // Вестник Ин-
та геологии Коми НЦ УрО РАН. — 2009. — № 5.
— С. 14—17.
Майорова Т. П., Артеева Т. А., Филиппов В. Н. Ните-
видные кристаллы и сферические частицы само-
родного золота рудопроявления Нияхойское-21
(Манитанырд, Полярный Урал) // Вестник Ин-та
геологии Коми НЦ УрО РАН. — 2009. — № 5. —
С. 11—14.
Малеев М. Н. Свойства и генезис природных ните-
видных кристаллов и их агрегатов. — Москва:
Наука, 1971. — 199 с.
Марченко Л. Г., Лавриненко Л. И., Шибко В. С. Наход-
ка шунгита в палеозойских породах Восточного
Казахстана // Докл. АН СССР. — 1979. — 242,
№ 2. — С. 455—459.
Махлаев Л. В., Голубева И. И. Являются ли кимберли-
ты магматическими породами? // Вестник Ин-та
геологии Коми НЦ УрО РАН. — 2007. — № 12.
— С. 6—12.
Мохов А. В., Карташов П. М., Богатиков О. А. Луна
под микроскопом. — Москва: Наука, 2007. — 127 с.
Новгородова М. И., Андреев С. Н. Кавитационные
эффекты в образовании минеральных микро-
сферул в гидротермальных растворах // Докл.
РАН. — 2003. — 389, № 5. — С. 669—671.
Новгородова М. И., Гамянин Г. Н., Жданов Ю. Я.,
Агаханов А. А., Дикая Т. Микросферулы алюмо-
силикатных стекол в золотых рудах // Геохимия.
— 2003. — № 1. — С. 83—93.
Песков Е. Г. Геологические проявления холодной де-
газации Земли. — Магадан: СВКНИИ ДВО РАН,
2000. — 279 с.
Поспелов Г. Л. Парадоксы, геолого-геофизическая
сущность и механизмы метасоматоза. — Ново-
сибирск: Наука, 1973. — 355 с.
Пушкарев Е. В., Аникина Е. В., Гарули Дж., Заккарин Ф.
Хром-платиновое оруденение нижнетагильского
типа на Урале: структурно-вещественная харак-
теристика и проблема генезиса // Литосфера. —
2007. — № 3. — С.28—65.
Руденская Н. А., Швейкин Г. П., Соколова Н. В., Ру-
денская М. В. Импульсное деление плазменных
сфероидов // Докл. РАН. — 2009. — 429, № 1. —
С. 76—78.
Самородное минералообразование в магматическом
процессе. — Якутск: Якут. фил. СО АН СССР,
1981. — 208 с.
МИНЕРАЛЬНЫЕ СФЕРУЛЫ — ИНДИКАТОРЫ СПЕЦИФИЧЕСКОГО ФЛЮИДНОГО...
Геофизический журнал № 6, Т. 35, 2013 53
Сандимирова Е. И., Главатских С. Ф., Рычагов С. Н.
Магнитные сферулы из вулканогенных пород
Курильских островов и Южной Камчатки // Вест-
ник КРАУНЦ. Науки о Земле. — 2003. — № 1.
— С. 135—139.
Семененко В. П., Соботович Э. В., Тертычная В. В.
Метеориты Украины. — Киев: Наук. дамка, 1987.
— 207 с.
Смирнов Б. М. Шаровая молния — что же это такое?
// Природа. — 1987. — № 2. — С. 15—26.
Толковый словарь английских геологических терми-
нов / Под ред М. Гера, М. Мак-Афа, К. Вульфа.
— Москва: Мир, 1977. — Т. II. — 575 с.
Фортов В. Г., Храпак А. Г., Якубов И. Т. Физика не-
идеальной плазмы // Учеб. пособие. — Москва:
Физматлит, 2004. — 528 с.
Фрондел Дж. Минералогия Луны. — Москва: Мир,
1978. — 333 с.
Харахинов В. В., Шленкин С. И. Нефтегазоносность
докембрийских толщ Восточной Сибири. — Мо-
сква: Научный мир, 2011. — 416 с.
Хондры // БСЭ. — 1978. — Т. 28. — С. 353.
Шафрановский Г. И., Зинченко В. Н. Сфероиды из
пород кимберлитовой трубки Катока (Северо-
Восточная Ангола): Материалы Междунар. научн.
конф.— Санкт-Петербург, Федоровская сессия.
—2010. — С. 63–69.
Штеренберг Л. Е., Воронин Б. И. Обломки самород-
ной меди и сплава медь-цинк в осадках ст. 674
(Северо-Восток Тихого океана) // Морская гео-
логия. — 1994. — 34, № 1. — С. 121—126.
Юшкин Н. П. Травертино-терассовый тип оолитов
(Альпы, Швейцария) // Вестник Ин-та геологии
Коми НЦ УрО РАН. — 2009. — № 7. — С. 8—12.
Яценко И. Г., Бекеша С. Н., Варичев А. С. Микросферу-
лы и шлакоподобные частицы эндогенного проис-
хождения в вулканогенно-осадочных формациях
Украины // Минеральные индикаторы литогенеза:
Материалы Рос. совещания с междунар. участием
(Сыктывкар, 14—17 марта 2011 г.) — Сыктывкар:
Геопринт, 2011. — С. 250—253.
Abramovich S., Almogi-Ladin A., Benjamini C. Decline
of the Maastrichtian pelagic ecosystem based
on planktic foraminihera assemblage change:
Implications for the terminal Cretaceous faunal
crisis // Geology. — 1998. — 26, № 1. — P. 63—66.
Izett G., Maurasse F. J., Lichte F. E., Meeker G. P., Bates R.
Tektites in Cretaceous / Tertiary boundary rocks on
Haiti // U.S. Geological Survey Open-File Report
90-635. — 1990. — 122 p.
Keller G., Adette T., Stinnesbeck W., Affolter V., Schilli L.,
Lopez-Oliva j. G. Multiple spherule layers in the late
Maastrichtian of northeastern Mexico // Geol. Soc.
Amer. Spec. Paper. — 2002. — P. 145—161.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-99349 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0203-3100 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:29:01Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Лукин, А.Е. 2016-04-27T09:21:16Z 2016-04-27T09:21:16Z 2013 Минеральные сферулы — индикаторы специфического флюидного режима рудообразования и нафтидогенеза / А.Е. Лукин // Геофизический журнал. — 2013. — Т. 35, № 6. — С. 10-53. — Бібліогр.: 59 назв. — рос. 0203-3100 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99349 550:549:553.065:553.98 Наявність мінеральних сферул (мікро- і наночастинок сферичної та сфероїдної форм) установлена в широкому петрогеодинамічному діапазоні: від метеоритів, кімберлітів, ігнімбритів до різних нафтогазоносних осадових порід. Сферули характеризуються різноманітністю хімічного складу і аномальних особливостей речовини, причому особливий інтерес становлять мікросферули тугоплавких речовин (алюмосилікатне, кварцове скло, самородне залізо, золото, вольфрам та ін., різні сульфіди і оксиди) з явними ознаками утворення їх із крапель розплавів в умовах надзвичайно швидкого режиму високошвидкісного загартування. Парадоксальні їх парагенетичні зв’язки: з одного боку, з частинками самородних металів (природних сплавів, інтерметалідів), карбідів, силіцидів та інших глибинних мінеральних фаз, з іншого — з низькотемпературними агрегатами глинистих мінералів, цеолітів та ін. За характером локалізації сферул у природних середовищах доцільно розрізняти їх розсіяний розподіл, зумовлений глобальними факторами (космічний пил, імпактогенез, експлозивний вулканізм), і кумулятивні скупчення у специфічних геологічних умовах (трубки вибуху, експлозивні брекчії, магматогенні рудні родовища, гідротермальні жили, нафтогазоносні колектори). Найскладнішими для розшифрування генезису і водночас найважливішими в теоретичному і прикладному аспектах є скупчення сферул в алмазоносних кімберлітах, гідротермальних рудах і нафтогазоносних колекторах. Походження сферул слід розглядати разом з генезисом їх постійних супутників — частинок самородних металів та інших мінеральних індикаторів (супер)глибинних флюїдів. Вони розсіяні (з утворенням локальних скупчень) у породах крізьформаційних флюїдопровідних систем літосфери, «корені» яких пов’язані із плюмами. Генерація і транспортування зазначених індикаторів зумовлені тими самими механізмами і пов’язані: а) з експлозивними явищами на межі ядро — мантія та процесами плазмової сфероїдизації; б) лікваційною диференціацією рудно-силікатних розплавів у процесі їх піднімання і дегазації; в) кавітацією під час скипання флюїду; г) сублімацією з газу безпосередньо в рудоносному і (або) нафтогазоносному колекторі. Наявність сферул (у парагенезі з мікро- і наночастинками самородних металів, карбідів, силіцидів і т. д.) можна, таким чином, розглядати як показник специфічного флюїдного режиму не лише алмазо- і рудоутворення, а й нафтидогенезу (зі струмінно-інжекційним механізмом формування покладів нафти і газу). Presence of mineral spherules (micro- and nano-particles of spherical and spheroidal forms) is established over a wide petrogeodynamic range: from meteorites, kimberlites, ignimbrites to different petroliferous sedimentary rocks. They are characterized by the variety of chemical composition and anomalous peculiarities of mineral matter. The spherules of refractory matter (alumosilicate and quarts glasses, native Fe, Au, W, etc., diverse sulphides and oxides) with clear evidence of their formation of melts drops under conditions of their extremely rapid quenchig (high-speed hardening). Their paragenetic ties are paradoxal: on the one hand – with particles of native metals (natural alloys, intermetallides), carbides, silicides and other hypogenetic-abyssal mineral phases and on the other hand — with low-temperature aggregates of clay minerals, zeolites and so on. A distinction needs to be drawn between their dissipated distribution connected with global factors (cosmic dust, impactogenesis, explosive volcanism) and cumulative accumulations in specific geological conditions (diamond explosion pipes, eruption breccias, magmatic ores, hydrothermal veins, petroliferous reservoirs, etc.). The accumulations of spherules in diamond kimberlites, hydrothermal ores and petroliferous reservoirs are the most complicated for their genesis deciphering and, at the same time, the most interesting theoretically and important as a practical matter. This deciphering should be considered together with the nature of their permanent satellites — particles of native metals (and other above-mentioned abyssal phases – indicators of deep fluids). They dissipated (with local accumulations in different deconsolidated rocks of through-formation fluid-conducting systems with their «roots» connected with the plumes. Their generation and transfer are caused by common mechanisms connected with: a) explosive phenomena at the core-mantle boundary; b) liquation differentiation of metalsulphide-silicate melts during their ascending movement and outgasing; c) cavitation during boiling up of fluids; d) sublimation from gaseous phases immediately within ore- and petroliferous reservoirs. So there is reason to believe that the presence of spherules (in paragenesis with micro- and nanoparticles of native metals and other abyssal mineral phases) are the indicators of specific fluid regimes of not only diamonds and ores formation, but also of naphtidogenesis (with jet-injection mechanism of hydrocarbons pools formation). Присутствие минеральных сферул (микро- и наночастицы сферической и сфероидной формы) установлено в широком петрогеодинамическом диапазоне: от метеоритов, кимберлитов, игнимбритов до различных нефтегазоносных осадочных пород. Они характеризуются разнообразием химического состава и аномальных особенностей вещества, причем особенный интерес имеют микросферулы тугоплавких веществ (алюмосиликатное, кварцевое стекло, самородное железо, золото, вольфрам и др., разнообразные сульфиды и оксиды) с явными признаками образования их из капель расплавов при чрезвычайно быстром режиме высокоскоростной закалки. Парадоксальные их парагенетические связки: с одной стороны - с частями самородных металлов (естественных сплавов, интерметалидов), карбидов, силицидов и других глубинных минеральных фаз, а с другой - с низкотемпературными агрегатами глинистых минералов, цеолита и др. По характеру локализации сферул в естественных средах целесообразно различать их рассеянное распределение, обусловленное глобальными факторами (космическая пыль, импактогенез, эксплозивный вулканизм), и кумулятивные скопления в специфических геологических условиях (трубки взрыва, эксплозивные брекчии, магматогенные рудные месторождения, гидротермальные жилы, нефтегазоносные коллекторы). Наиболее сложными для расшифровки генезиса и, в то же время, важнейшими в теоретическом и прикладном отношении есть скопление сферул в алмазоносных кимберлитах, гидротермальных рудах и нефтегазоносных коллекторах. Их происхождение стоит рассматривать вместе с генезисом их постоянных спутников - частей самородных металлов и других минеральных индикаторов (супер)глубинных флюидов. Они рассеяны (с образованием локальных скоплений) в породах сквозьинформационных флюидопроводящих систем литосферы, "корни" которых связаны с плюмами. Их генерация и транспортировка обусловлены теми же механизмами и связаны с: а) эксплозивными явлениями на границе ядро-мантия и процессами плазменной сфероидизации; б) ликвационной дифференциацией рудно-силикатных расплавов в процессе их подъема и дегазации; в) кавитацией во время вскипания флюида; г) сублимацией из газа непосредственно в рудоносном и (или) нефтегазоносном коллекторе. Присутствие сферул (в парагенезе с микро- и наночастицами самородных металлов, карбидов, силицидов и так далее) может, таким образом, рассматриваться как показатель специфического флюидного режима не только алмазо- и рудообразование, но и нафтидогенеза (со струйно-инжекционным механизмом формирования залежей нефти и газа). ru Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України Геофизический журнал Минеральные сферулы — индикаторы специфического флюидного режима рудообразования и нафтидогенеза Мінеральні сферули — індикатори специфічного флюїдного режиму рудоутворення і нафтидогенезу Mineral spherules — indicators of specific fluid regime of ore formation and naftidogenesis Article published earlier |
| spellingShingle | Минеральные сферулы — индикаторы специфического флюидного режима рудообразования и нафтидогенеза Лукин, А.Е. |
| title | Минеральные сферулы — индикаторы специфического флюидного режима рудообразования и нафтидогенеза |
| title_alt | Мінеральні сферули — індикатори специфічного флюїдного режиму рудоутворення і нафтидогенезу Mineral spherules — indicators of specific fluid regime of ore formation and naftidogenesis |
| title_full | Минеральные сферулы — индикаторы специфического флюидного режима рудообразования и нафтидогенеза |
| title_fullStr | Минеральные сферулы — индикаторы специфического флюидного режима рудообразования и нафтидогенеза |
| title_full_unstemmed | Минеральные сферулы — индикаторы специфического флюидного режима рудообразования и нафтидогенеза |
| title_short | Минеральные сферулы — индикаторы специфического флюидного режима рудообразования и нафтидогенеза |
| title_sort | минеральные сферулы — индикаторы специфического флюидного режима рудообразования и нафтидогенеза |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99349 |
| work_keys_str_mv | AT lukinae mineralʹnyesferulyindikatoryspecifičeskogoflûidnogorežimarudoobrazovaniâinaftidogeneza AT lukinae míneralʹnísferuliíndikatorispecifíčnogoflûídnogorežimurudoutvorennâínaftidogenezu AT lukinae mineralspherulesindicatorsofspecificfluidregimeoforeformationandnaftidogenesis |