26.Месторождения серы Ирака и зоны Мексиканского залива

Характерным представителем стратиформного типа месторождения является месторождение Мишрак.

Месторождение Мишрак – одно из наиболее крупных в мире (запасы элементарной серы более 100 млн т). Оно расположено примерно в 300 км к северу от Багдада на левом берегу р. Тигр. В тектоническом отношении приурочено к складчатым образованиям Месопотамской депрессии – зоне шириной около 200 км, выполненной осадочными породами миоцена. Собственно месторождение контролируется Мишракской антиклиналью, вытянутой в северо-западном направлении на 11 км при ширине ее 3,5 км. В северо-западной части этой антиклинали имеются промышленные скопления природного газа.

Сероносными являются породы формации нижний фарс (средний миоцен, тортон), залегающие с несогласием на биогенных битуминозных евфратских известняках. В составе продуктивной толщи выделяются три рудные зоны, характеризующиеся преобладанием вторичного перекристаллизованного кальцита и самородной серы с битумом над первичными гипс-ангидритовыми породами. Мощность каждой из рудных зон около 30 м. Площадь контура промышленной минерализации составляет 10 км². Среднее содержание серы в рудах 23,14 %. По текстурным особенностям руды весьма разнообразны – полосчатые, гнездовидные, рассеяно-вкрапленные, псевдобрекчиевые, прожилковые и рассеяно-прожилковые. Серные руды месторождения отличаются повышенной битуминозностью (до 10 %); другие примеси практически отсутствуют.

Образование Мишракского месторождения было обусловлено благоприятным сочетанием ряда факторов – наличием мощных сульфатных толщ, крупных скоплений УВ, благоприятных структурно-тектонических и гидродинамических условий. В результате взаимодействия углеводородов с сульфатными породами при участии сульфатредуцирующих бактерий произошло образование сероводорода и вторичного кальцита по реакции:

CaSO₄ + CH₄ + (бактерии анаэробные) средавосстановительная Н₂S + + CaCO₃ + H₂O.

Образовавшийся сероводород, благодаря инфильтрации богатых кислородом поверхностных вод р. Тигр, окислялся и переходил в элементарную серу:

2H₂S + O₂окислительная среда 2S + 2H₂O.

Руды месторождения разрабатываются методом Фраша. Ежегодная добыча составляет около 600 тыс. т элементарной серы.

Солянокупольный тип месторождений – второй после стратиформного по промышленной значимости. Месторождения этого типа широко распространены в районе Мексиканского залива (США и Мексика). Побережье Мексиканского залива характеризуется широким развитием соляных куполов − штокообразных диапировых тел сложной формы, сложенных преимущественно галитом и венчающихся кальцит-гипс-ангидритовыми шляпами (кепроками). Все породы шляпы содержат воду, насыщенную сероводородом, хлористым натрием и другими солями, а также нередко углеводородами. Помимо указанных минералов в соляных диапирах этого региона зафиксированы резко подчиненные количества доломита, кварца, барита, целестина, сидерита, гауэрита, гематита и пирита. Образование диапиров происходило в результате подъема масс каменной соли, слагающей пласты юрского возраста, находящиеся на глубине 6−15 км. Район развития соляных куполов находится в границах позднетретичной нефтяной провинции.

Из 329 таких разведанных структур на территории США (штаты Техас и Луизиана) в 24 установлены промышленные скопления самородной серы, приуроченные к породам кепроков. На территории Мексики (перешеек Туантепек) выявлен 41 соляной купол, в четырех из которых также зафиксирована серная минерализация. В настоящее время сера обнаружена в кепроках куполов, разбуренных в акватории залива (купол Челенджер Нолл: глубина моря − 3572 м, удаленность от берега − 350 км). Как правило, с кепроками сероносных соляных куполов связаны залежи нефти и газа, находящиеся либо в самих кепроках, либо примыкающие к его краевым частям.

Максимальные мощности пород сероносных кепроков варьируют в пределах первых сотен метров, достигая величины 360 м, а глубина залегания их кровли не превышает 550 м. Подавляющее большинство серных залежей в составе кепроков залегают в интервалах глубин от 280 до 610 м. Возраст осадочных пород, окружающих и перекрывающих сероносные кепроки, варьирует от олигоценового до плиоценового.

Зональность пород кепрока, свойственная соляным куполам, обычна и в их сероносных разновидностях (рис. 13): выше соли находится зона ангидрита, основание которой является относительно ровным, далее − трещиноватая и раздробленная переходная зона (гипс, ангидрит, кальцит) с постепенным увеличением вверх доли кальцита, наконец, верхняя зона − кальцитовая (кавернозный брекчированный тонкокристаллический известняк с полостями, выполненными крупнокристаллическим кальцитом). Серная минерализация локализована в переходной и в нижней части кальцитовой зоны. В ангидритовой зоне сера встречается редко, а в породах соляного штока отсутствует вообще. Серная залежь может продолжаться за пределы кепрока во вмещающие его породы; в плане она имеет сложную морфологию, причем ее контуры, как правило, не совпадают с границами кепроков.

Сера представлена зернистыми массами и кристаллическими агрегатами, замещающими гипс и кальцит; она выполняет трещины и пустоты в известняках и располагается между зернами других минералов. Мощность промышленной залежи с содержанием серы 15−25% может достигать 100 м, составляя в среднем около 30 м.

Одним из крупнейших месторождений серы этого региона является Растлер-Спрингс (CШA), находящееся в 70 км к северо-западу от г. Пекос. Соляной купол месторождения находится в окружении меловых и третичных отложений. Бурением установлено, что площадь промышленной залежи в плане превышает 250 га, а ее мощность составляет около 145 м. Залежь расположена в интервале глубин 72−377 м от поверхности. Общие запасы серы составляют 60 млн т, при ее содержании 15−18%.

Месторождение разрабатывалось методом Фраша с 1969 года, максимальная годовая добыча превышала 2 млн т серы.

По представлениям американских геологов формирование зон кепрока происходило при подъеме соляных масс как результат растворения каменной соли в зоне циркуляции подземных вод. Труднорастворимый ангидрит накапливался на вершине купола, причем часть его гидратировалась и переходила в гипс. Образование серы, по своему химизму идентичное приведенному для стратиформных месторождений (см. Мишрак), связано с поступлением в ангидритовую зону метеорных вод с растворенными в них углеводородами и содержащими анаэробные сульфатредуцирующие бактерии. Анаэробные бактерии получали энергию при окислении углеводородов, сопровождавшемся редукцией сульфат-иона до H₂S и освобождением СаО и СО₂, которые, мигрируя, связывались в кальцит по верхнему краю ангидритовой зоны, а последующее окисление сероводорода под воздействием, например, слабо окисленных грунтовых вод приводило к выпадению самородной серы. Однако условия окисления сероводорода достоверно неизвестны. Такое биохимическое образование самородной серы доказывается наличием в водах месторождений сульфатредуцирующих бактерий, а также более высокими отношениями S³²/S³⁴ в самородной сере сравнительно с ангидритом и С¹²/С¹³ в кальците кепрока сравнительно с кальцитом первичного осадочного известняка.