Crust-mantle branch of the global carbon cycle and origin of deep-seated hydrocarbons

Бесплатный доступ

The processes of multi-stage and polycyclic transformation and transfer of carbon in the crust and mantle have been described. The sediments drawn in the plate underthrust zones break down, become transformed and altered by metamorphic events, and part of the newly formed carbon compounds is transferred by the mantle convective currents to rift zones of the mid-oceanic ridges and carried up to the surface as hydrocarbons of various composition and carbon dioxide. This material becomes re-deposited on the sea floor as sediments forming carbonaceous and carbon-bearing units. As a result of multi-stage mechanism of physical and chemical transformations in the crust-mantle areas of the Earth hydrocarbon compounds acquire features of abiogenic origin remaining, in fact, exogenic. The revealed crust-mantle carbon cycle represents part of a global process for the cyclic carbon transfer from the atmosphere to the mantle and back. The scale of its manifestation is likely not so wide, and numerous small (mm and portions of millimeters) particles of exogenic substance and dispersed carbon drawn in the plate underthrust zones form a stable geochemical tail of the crustal direction in the mantle propagating in the plane of convective currents motion. The scale of this process may be indirectly suggested by the volumes of hydrocarbon and carbon dioxide de-gassing and hydrogen in the rift systems of the Earth crust. The amount of generated hydrocarbon gases with deep-seated origin cannot form large gas and oil-and-gas fields since their significant part is transferred to the atmosphere. Just some portion of compounds may be deposited in oceanic sediments and generate gas-hydrate pools.

Еще

Carbon cycle, subduction zones, rift zones, abiogenic hydrocarbons, crust-mantle transfer, carbon geochemistry

Короткий адрес: https://readera.org/142215126

IDR: 142215126   |   DOI: 10.21443/1560-9278-2018-21-1-61-79

Список литературы Crust-mantle branch of the global carbon cycle and origin of deep-seated hydrocarbons

  • Успенский В. А. Баланс углерода в биосфере в связи с вопросом о распределении углерода в земной коре. Ленинград: Гостоптехиздат. Ленингр. отд-ние, 1956. 101 с.
  • Бурков В. Д., Крапивин В. Ф., Шалаев В. С. Сбалансированная модель глобального биохимического круговорот углерода//Лесной вестник. Forestry Bulletin. 2012. № 9. С. 86-93.
  • Романкевич Е. А., Ветров А. А. Массы углерода в гидросфере Земли//Геохимия. 2013. № 6. С. 483-509.
  • Крапивин В. Ф., Шалаев В. С., Бурков В. Д. Моделирование глобальных циклов углерода и метана//Лесной Вестник. Forestry Bulletin. 2015. № 1. С. 170-176.
  • Галимов Э. М. Геохимия стабильных изотопов углерода. М.: Недра, 1968. 226 с.
  • Добрецов Н. Л., Шацкий А. Ф. Глубинный цикл углерода и глубинная геодинамика: роль ядра и карбонатитовых расплавов в нижней мантии//Геология и геофизика. 2012. Т. 53, № 11. С. 1455-1457.
  • Добрецов Н. Л., Кулаков И. Ю., Литасов К. Д., Кукарина Е. В. Значение геологии, экспериментальной петрологии и сейсмотомографии для комплексной оценки субдукционных процессов//Геология и геофизика. 2015. Т. 56, № 1-2. С. 21-55.
  • Соболев Н. В., Добрецов Н. Л., Отани Э., Тэйлор Л. А., Шертл Г.-П. . Проблемы, связанные с кристаллогенезисом и глубинным циклом углерода//Геология и геофизика. 2015. Т. 56, № 1-2. С. 5-20.
  • Жариков В. А. Основы физико-химической петрологии. М.: МГУ, 1976. 420 с.
  • Cooper B. S., Coleman S. H., Barnard P. C., Butterworth J. S. Paleotemperatures in the northern North Sea Basin. Petrology and Continental Shelf of North-West Europe//Geology. 1975. V. 1. P. 487-492.
  • Сорохтин О. Г., Митрофанов Ф. П., Сорохтин Н. О. Происхождение алмазов и перспективы алмазоносности восточной части Балтийского щита. Апатиты: КНЦ РАН, 1996. С. 144.
  • Соболев Н. В. Глубинные включения в кимберлитах и проблема состава верхней мантии. Новосибирск: Наука, 1974. 264 с.
  • Ringwood A. E., Major A. The system Mg2SiO4-Fe2SiO4 at high pressures and temperatures//Physics of the Earth and Planetary Interiors. 1970. V. 3. P. 89-108.
  • Доусон Дж. Кимберлиты и ксенолиты в них. М.: Мир, 1983. 300 с.
  • Kennedy C. S., Kennedy G. C. The equilibrium boundary between graphite and diamond//Journal of Geophysical Research. 1976. V. 81: Solid Earth and Planets. P. 2467-2470 DOI: 10.1029/JB081i014p02467
  • Yardley B. W. D., Rochelle C. A., Barnicoat A. C., Lloyd G. E. Oscillatory zoning in metamorphic minerals: an indicator of infiltration metasomatism//Mineralogical Magazine. 1991. V. 55. P. 357-365.
  • Cruse A. M., Seewald J. S. Geochemistry of low-molecular weight hydrocarbons in hydrothermal fluids from Middle Valley, northern Juan de Fuca Ridge//Geochimica et Cosmochimica Acta. 2006. V. 70, Iss. 8. P. 2073-2092. DOI: https://doi.org/10.1016/j.gca.2006.01.015.
  • Каррер П. Курс органической химии. Ленинград: Госхимиздат: Ленингр. отд-ние, 1962. XXIV. 1216 с.
  • Сорохтин О. Г. Тектоника литосферных плит и происхождение алмазоносных кимберлитов. М.: ОНТИ ВИЭМС, 1985. 47 с.
  • Сорохтин О. Г. Строение континентальных литосферных плит и происхождение кимберлитов//Проблемы теоретической геодинамики и тектоника литосферных плит: сб. статей. М.: Изд-во Ин-та океанологии АН СССР, 1981. С. 161-168.
  • Наумов Г. Б., Рыженко Б. Н., Ходаковский И. Л. Справочник термодинамических величин: (Для геологов). М.: Атомиздат, 1971. 239 с.
  • Kenney J. F., Kutcherov V. A., Bendeliani N. A., Alekseev V. A. The evolution of multicomponent system at high pressures: VI. The thermodynamic stability of the hydrogen -carbon system: The genesis of hydrocarbons and the origin of petroleum//Proceedings of the National Academy of Sciences. 2002. V. 99 (17). P. 10976-10981 DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.172376899
  • Kutcherov V. A., Bendeliani N. A., Alekseev V. A., Kenney J. F. Synthesis of hydrocarbons from minerals at pressures up to 5 Gpa//Doklady Physical Chemistry. 2002. V. 387, Iss. 4-6. P. 328-331 DOI: https://doi.org/10.1023/A:1021758915693
  • Melton C. E., Giardini A. A. The composition and significance of gas released from natural diamonds from Africa and Brazil//American Mineralogist. 1974. V. 59. Р. 775-782.
  • Орлов Ю. Л. Минералогия алмаза. М.: Наука, 1973. 223 с.
  • Agte C., Moers K. Methoden zur Reindarstellung hochschmelzender Carbide, Nitride und Boride und Beschreibung einiger ihrer Eigenschaften//Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 1931. B. 198 (1). S. 233.
  • Самсонов Г. В. Промежуточные стадии реакции образования карбидов титана, циркония, ванадия, ниобия и тантала//Украинский химический журнал. 1957. Т. 23, № 3. С. 287.
  • Campbell I. E., Powell C. F., Nowicki D. H., Gonser B. W. The vapor-phase deposition of refractory materials: I. General conditions and apparatus//The Electrochemical Society. 1949. V. 96, Iss. 5. P. 318-333. URL: http://jes.ecsdl.org/content/96/5.toc.
  • Косолапова Т. Я. Карбиды. М.: Металлургия, 1968. 299 с.
  • Сорохтин О. Г., Чилингар Дж. В., Сорохтин Н. О. Теория развития Земли (происхождение, эволюция и трагическое будущее). М.; Ижевск: Ин-т компьютерных исследований, 2010. 751 с.
  • Лисицын А. П. Гидротермальные системы мирового океана -поставка эндогенного вещества//Гидротермальные системы и осадочные формации срединных океанических хребтов Атлантики. М.: Наука, 1993. С. 147-245.
  • Богданов Ю. А., Леин А. Ю., Лисицын А. П. Полиметаллические руды в рифтах срединно-атлантического хребта (15-40 градусов с. ш.): минералогия, геохимия, генезис. М.: ГЕОС, 2015. 255 с.
  • Proskurowski G., Lilley M. D., Seewald J. S., Früh-Green G. L., Olson E. J. . Abiogenic hydrocarbon production at lost city hydrothermal field. 2008. V. 319, Iss. 5863. P. 604-607. URL: http://science.sciencemag.org/content/319/5863/604.
  • Баланюк И. Е., Донгарян Л. Ш. Роль гидротермального метана в образовании газогидратных залежей//Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений. 1994. № 3. С. 22-28.
  • Сорохтин О. Г., Леин А. Ю., Баланюк И. Е. Термодинамика океанических гидротермальных систем и абиогенная генерация метана//Океанология. 2001. Т. 41, № 6. С. 898-909.
  • Хефс Й. Геохимия стабильных изотопов. М.: Мир, 1983. 198 с.
  • Семихатов М. А., Раабен М. Е., Сергеев В. Н., Вейс А. Ф., Артемова О. Б. Биотические события и положительная изотопная аномалия карбонатного углерода 2,3-2,06 млрд лет назад//Стратиграфия. Геологическая корреляция. 1999. Т. 7, № 5. С. 3-27.
  • Swart P. K., Pillinger C. T., Milledge H. J., Seal M. Carbon isotopic variation within individual diamonds. Nature. 1983. V. 303. P. 793-795.
  • Соболев Н. В., Галимов Э. М., Ивановская И. М., Ефимова Э. С. Изотопный состав углерода алмазов, содержащих кристаллические включения//Доклады Академии наук СССР. 1979. Т. 249, № 6. С. 1217-1220.
  • Галимов Э. М. О возникновении и эволюции океана по данным об изменениях 18О/16О осадочной оболочки Земли в ходе геологического времени//Доклады Академии наук СССР. 1988. Т. 299, № 4. С. 977-981.
  • Exley R. A., Mattey D. P., Clague D. A., Pillinger C. T. Carbon isotope systematic of a mantle "hotspot": a comparison of Loihi Seamount and MORB glasses//Earth and Planetary Science Letters. 1986. V. 78, Iss. 2-3. P. 189-199. DOI: https://doi.org/10.1016/0012-821X(86)90060-9.
  • Watanabe S., Mishima K., Matsuo S. Isotopic ratios of carbonacens materials incorporated in olivine crystals from the Hualalai volcano Hawaii. An approach to mantle carbon//Geochemical Journal. 1983. V. 17, N 2. P. 95-104.
  • Ронов А. Б., Ярошевский А. А. Химический состав земной коры и ее оболочек//Тектоносфера Земли. М.: Наука, 1978. С. 376-402.
Еще
Статья научная