Вестник Кольского научного центра РАН. 2012, №1.

приповерхностных условий и внезапной нулевой скоростью? Обычно магматические очаги связаны с вулканами и возникают в зонах разломах на путях подъема флюидов (уплотненных газов: Н 2 О, СО2, Н2, СО, NH3, СН 4 и др.), находящихся под большим давлением. Причем глубинные потоки водорода является одним из основных газообразных компонентов флюида и присутствует почти во всех продуктах вулканической деятельности [20, 31-34]. ЬгР /С А Рис. 3. Полуостров взрываABC с нижним (АВ) и верхним (ВС) пределами воспламенения [35] Рис. 4. Зависимость изменения величины давления от температуры цепного процесса [35] При достижении приповерхностных условий среды водород флюида входит в контакт с кислородом воздушной среды («гремучая смесь»). Если параметры температуры и суммарного давления газов (водорода и кислорода) попадают в пределы полуострова воспламенения ABC (например, Pi и Р2), то происходит мгновенная, распространяемая с большой скоростью химическая реакция окисления кислородом воздуха глубинного водорода (рис. 3). Это цепной процесс*, который сопровождается взрывом и быстрым, значительным ростом давления в данной природной системе (рис. 4). Линия А-В предвзрывное состояние системы. Точка В - момент начала цепного процесса. Линия В-С - это рост давления (и температуры) с образованием кратера трубки взрыва**. Взрыв имеет тепловую природу, а выделяющаяся энергия за счет образующихся молекул воды (экзотермический процесс, более 240 кДж/моль или 13.4 кДж/1 грамм Н 2 О) способствует созданию вторичной активации (развитию цепного процесса). В случае невозможности быстрого удаления выделенного в результате взрыва тепла во вмещающие породы происходит прогрессивный авторазогрев в образовавшемся локальном объеме мгновенно создаются очень высокие температуры. При взаимодействии глубинного водорода с кислородом, которые создаются цепным процессом в объеме трубки взрыва, высокие Р и Т условия вполне достаточны для разложения и преобразования карбонатов магматическим расплавом. Разрыв связей С-О сопровождается образованием активных, реакционноспособных СО 2 , СО и С. Процесс протекает в соответствии с законом Гесса в несколько стадий и способствует мгновенному связыванию продуктов разложения за счет снижения энергии активации. Продуктами всевозможных химических реакций между компонентами магматического расплава и продуктами разложения карбонатов являются новообразованные кальций- и магнийсодержащие минералы (диопсид, монтичеллит, флогопит, серпентин и др.), компоненты флюида (в том числе и углеводороды и т.д.), а взависимости от термодинамических условий среды - алмаз и графит (рис. 5). Экспериментально установлено, что увеличение концентрации (давления) водорода и кислорода в газовой смеси вызывает смещение положения полуострова взрыва на графике в область более низких температур [35]. Присутствие примесей других компонентов флюидав смеси водорода и кислорода также вызывает снижение температуры воспламенения за счет смещения полуострова взрыва в область низких температур, при этом увеличивается длительность времени протекания цепного процесса, а это может * Теория и механизм этого процесса былиразработаныи детально экспериментально изученыв прошлом веке Н.Н. СеменовымиС.Н. Хиншельвудом- лауреатамиНобелевскойпремиипохимии,1956 г. [35]. ** Мощные разрушительные взрывы и появление взрывных воронок как результат водородной дегазации установленывокрестностях г. СасовоРязанскойобласти [36]. 170