Тайны долеритовых силлов

Эксплуатация месторождений полезных ископаемых всегда порождает споры между экономической необходимостью и сохранением окружающей среды. Добыча сланцевого газа методом гидроразрыва пласта (фрекинг) в регионе Кару в ЮАР — один из таких горячих вопросов. Эта статья не о фрекинге, но она затрагивает аспекты удержания или потери газа в породах Кару, а также указывает на потенциал других месторождений в этом районе.

Формирование пород в Кару

Горный массив Драконовы горы в Лесото сложен базальтовыми лавами. Их извержение завершило длительный период накопления осадочного материала 180 млн лет назад, который включал песок (ныне желтый песчаник), глину (ныне сине-черный сланец) и органический материал, сформировавший обширные угольные залежи ЮАР и, возможно, скопления газа. Общая мощность осадочных толщ и лавовых потоков достигала примерно 6 км и 2 км соответственно.

Долеритовые силлы

С масштабным излиянием лав была связана огромная глубинная система магматических каналов. Магма, образовавшаяся на глубине около 100 км, поднималась к поверхности, внедряясь по трещинам и плоскостям напластования в осадочных породах. Остывая, она формировала твердую черную породу — долерит. Горизонтальные интрузивные тела называются силлами. Будучи гораздо тверже вмещающих песчаников и сланцев, эти силлы образуют характерные плосковершинные холмы Кару. Исследования показывают, что долеритовые силлы составляют около 10% от толщины разреза Кару, со средней мощностью одного силла около 30 м.

Удержание газа в породах

С этими силлами связаны два важных экономических аспекта. Первый касается сохранности газа. Долеритовые силлы могут выступать в качестве непроницаемых экранов, улавливающих газ, образовавшийся из разлагающегося органического вещества. Таким образом, породы под силлом могут быть перспективной целью для разведки.

Однако существует и противоположный процесс. Магма внедрялась при температуре около 1200 °C. При остывании она нагревала окружающие породы. Максимальная температура, при которой газ может сохраняться, — около 250 °C. Выше этой температуры газ будет "сожжен". Эта температура превышалась для всех пород в пределах расстояния, равного половине мощности силла (как выше, так и ниже него). Таким образом, силл мощностью 30 м уничтожал весь газ в пределах 15 м над и под собой. На ряде поверхностных обнажений в осадочных породах обнаружены необычные структуры — раздробленность, перецементация и интенсивные изменения, которые связывают с высвобождением высокотемпературных флюидов и газов из глубин. Это может свидетельствовать о том, что внедрение долеритов высвобождало газ, и его запасы могут быть меньше ожидаемых. Окончательный эффект силлов в отношении сохранности газа пока не ясен.

Скрытые месторождения никеля и меди

Второй потенциальный экономический аспект связан с никель-медным сульфидным оруденением. Значительная доля мировой добычи никеля приходится на долериты. В ЮАР существовала небольшая шахта по добыче таких руд в Инсизва. Хотя добыча была незначительной, химические данные указывают, что у основания этой интрузии мощностью 1000 м должны находиться гораздо более крупные залежи. Логика такова: если из магмы отделилась несмешивающаяся обогащенная серой жидкость (как масло отделяется от воды), то значительная часть никеля и меди перешла бы в этот сульфидный расплав, сформировав рудное тело. Оставшаяся магма оказалась бы обеднена этими металлами. На основе разницы между составом "нормального" базальта и пород Инсизва можно рассчитать, что у основания интрузии должны скрываться огромные массы сульфидов, богатых никелем и медью. Известны еще четыре долеритовых интрузии в Кару с характерным обеднением никелем и медью, что подразумевает наличие у их оснований ценных металлических ресурсов.