Вестник Кольского научного центра РАН. 2018, №1.

Генезис глубинных углеводородов (коромантийная ветвь глобального цикла углерода) Таким образом, происходит стирание грани между био- и абиогенной природой углеводородов, формирующихся в подобных геодинамических обстановках. Все они образуются за счет экзогенного вещества. Для образования метана необходимо существенное количество водорода, который можно получить при диссоциации воды на железе. Эта реакция идет с поглощением тепла и в присутствии водного флюида: 4 H 2 O + sFe + T °C ^ FesO4 + 4H2. (22) Благодаря окислению двухвалентного (силикатного) железа до стехиометрии магнетита, наоборот, реализуется экзотермическая реакция: H 2 O + sFeO ^ FesO4 + H 2 + T °C. (2s) Так как последняя реакция идет с выделением тепла, следовательно, она более предпочтительна и свободный водород в областях алмазообразования, скорее всего, образуется по реакции (23). Не следует забывать о том, что магнетит является шпинелевой фазой окислов железа и, следовательно, наиболее устойчив в условиях повышенных давлений. Не исключено поэтому, что часть реакционных каемок магнетита вокруг кристаллов оливина и других железистых силикатов образуется именно таким путем. Синтез метана происходит по экзотермическим реакциям путем простого соединения СО и СО2 с водородом или водой. В присутствии катализаторов — никеля, карбоната никеля или самородного железа — эти реакции значительно ускоряются и начинают протекать уже с 250-400 °С (правда, при нормальных давлениях). Все эти реакции сопровождаются выделением тепла, поэтому есть основания ожидать, что при более высоких РТ -условиях, характерных для зон поддвига плит, они способны протекать и без катализатора: m + sH 2 ^ CH 4 + H 2 O + TC или CO 2 + 4 H 2 ^ CH 4 + 2 H 2 O + T °C. (24) При сравнительно низких температурах зеленосланцевой и эпидот-амфиболитовой фаций метаморфизма (до 400-500 °С) абиогенный синтез метана может происходить по реакции серпентинизации железосодержащих оливинов в присутствии углекислого газа: 4 Fe 2 SiO 4 + 12 Mg 2 SiO 4 + I 8 H 2 O + CO 2 ^ 4 Mg 6 [Si 4 O^](OH )8 + 4 Fe 2 Os +CH 4 + T °C. (25) оливин форстерит серпентин гематит При более высоких температурах (свыше 660-700 °С) эта реакция, по-видимому, протекает как побочная при формировании метасоматических кристаллов пироксенов (клиноэнстатита): 4 Fe 2 SiO 4 + 4 Mg 2 SiO 4 + 2 H 2 O + CO 2 ^ 8 MgSiOs + 4 Fe 2 Os + CH 4 + T °C. (26) Кроме того, абиогенный метан может генерироваться и при прямом окислении самородного железа в присутствии углекислого газа: 4Fe + 2 H 2 O + CO 2 ^ 4FeO + CH 4 + T °C. (27) При рассмотрении приведенных реакций выделения метана не следует забывать о том, что изотопы углерода легко фракционируют между СН 4 и СО2. В абиогенном метане, как и в метане органического происхождения, всегда преимущественно концентрируется легкий изотоп углерода 12 С. Происходит это благодаря реализации принципа Ле Шателье, который показывает, что химическая реакция, протекающая с выделением тепла, всегда развивается по пути наибольшего снижения внутренней энергии (энтальпии). Следовательно, из углекислого газа со смесью легких 88 http://www.naukaprint.ru/zhurnaly/vestnik/