Глава 2. Основные механизмы кристаллизации аутигенных карбонатов в субаквальных обстановках, обзор
 Общая информация Аутигенные карбонатные минералы по большей части образуются в результате анаэробного микробиального окисления метана (СH4), из которого в процессе его окисления образуется углекислота, играющая важную роль в процессе образования карбонатов. При этом метан может иметь миграционную природу, поступая в осадки извне, однако чаще всего он встречается очагах разгрузки флюидов, т.е. фокусированных потоков углеводородных газов, воды, нефти или смешанных, выходящих на поверхность отложений в областях, подвергнутых тектонической активности, как на суше, так и на дне акваторий. Наиболее распространенными низкотемпературными (т.е. создающими подходящие условия для образования метана) очагами являются: очаги разгрузки вещества (газа, воды, нефти), глиняные диапиры, грязевые вулканы, и т.д. В зарубежной литературе их принято разделять на три класса. Первые, сипы, характеризуются спокойной долговременной разгрузкой флюидов, преимущественно «свободных газов», которыми перенасыщаются флюиды (рис.1). Вторые, венты, представляют собой происходящие периодически мощные выбросы флюидов. Третьи же, грязевые вулканы, выносят на поверхность газонасыщенные флюиды вместе с грязевулканической брекчией. Структуры характеризуются концентрическими углублениями, вызванными размывом осадков разгружающимся флюидом.  Главные процессы, которые происходят в осадочной толще очагов разгрузки флюидов, проходят в трех основных зонах. Все эти зоны расположены в осадочной толще и перечислены далее сверху-вниз: аэробная зона, зона восстановления сульфатов в сероводород и зона метаногенерации (рис.2). Данные зоны являются местом, в котором протекают все основные реакции. Они типичны для очагов разгрузки флюидов, имеющих низкую температуру. Их главными компонентами которых являются: метан и органическое вещество (восстановители), и сульфат-ионы и кислород (окислители). Биологические сообщества, обитающие в зоне очагов разгрузки флюидов, представлены в основном следующими видами: трубчатыми червями (к примеру, погонофорами и полихетами), хемосинтетическими метанотрофными двустворками и гастроподами,  Рисунок  SEQ Рисунок \* ARABIC 1. Строение различных типов очагов разгрузки флюидов, [6] сообществами, образующими бактериальные маты, а также некоторыми другими организмами (Логвина, 2008).   Рисунок  SEQ Рисунок \* ARABIC 2. Три главные зоны в пределах очагов разгрузки флюидов, [6] Признаки аутигенной минерализации на данный момент были отмечены почти во всех районах, характеризующихся тем, что там происходит фокусированная разгрузка фильтрационных потоков флюидов (Логвина, Матвеева, 2009). Например, районами, в которых зачастую наблюдается образование аутигенных карбонатов, являются также районы спрединга, для которых характерны рифтовые зоны (к таким районам относятся, например, срединно-океанические хребты) – там находятся гидротермальные поля, в которых осуществляется разгрузка эндогенных газов (включая CH4, CO2), что и приводит к образованию рассматриваемых минералов, или, в некоторых случаях, донных построек – массивных карбонатных отложений (Леин, 2004). Аутигенная минерализация — это процесс, крайне распространенный в очагах разгрузки флюидов в большей части районов Мирового океана, например в акваториях внутренних и окраинных морей. Также подобные процессы наблюдаются на озере Байкал. При этом, процессы образования аутигенных карбонатов происходят как на больших глубинах, например, в районе срединно-океанических хребтов, так и в зоне поверхностного слоя, начиная от метра в глубину. Также образование аутигенных карбонатов не зависит от климатических условий и возможно как в тропической зоне, так и в полярной (Леин, 2004). Механизмы кристаллизации Существуют различные механизмы кристаллизации аутигенных карбонатов, зависящие от обстановок, в которых они были образованы.  Определить обстановку и, соответственно, выявить механизм образования, можно с помощью определяющих критериев, а именно – с помощью значений стабильных изотопов δ13С и δ18О (рис. 3). Значения первого изотопа, δ13С, зачастую используются для установления источников углерода, входящего в кристаллическую решетку карбонатов. Значения же второго, δ18О, позволяют устанавливать палеотемпературу кристаллизации и изотопный состав кислорода в окружающей зону образования карбонатов воде (может быть морской, океанической, озерной, поровой и т.д.) (Крылов, Хлыстов, 2017). В целом, аутигенные карбонаты подразделяют на несколько основных групп по ведущим механизмам их кристаллизации:  1) хемогенные или биохемогенные, не связанные с диагенезом;    Рисунок  SEQ Рисунок \* ARABIC 3. Значения изотопа δ18О различных типов вод, [1]       2) 2.1 - диагенетические, образованные за счет аэробного или анаэробного окисления метана различного происхождения (диагенетического, катагенетического, абиогенного);      2.2 - диагенетические, образованные за счет микробиального разрушения органического вещества;      2.3 - диагенетические, формируемые в зоне генерации метана;  3) катагенетические, формируемые за счет за счет разрушения керогена.  Из этого можно сделать вывод, отсылающий нас к актуальности данной темы - аутигенные карбонаты являются важнейшим индикатором условий диагенеза морских и озерных отложений. Большинство из перечисленных групп аутигенных карбонатов так или иначе связаны с углеводородами. Из этого следует, что они могут использоваться в качестве косвенных признаков при поисках и разведке углеводородов (Крылов, Хлыстов, 2017). В данной работе наибольшее внимание уделяется второму механизму кристаллизации и его подвидам – связанному с диагенезом. Поэтому рассмотрим упомянутый механизм более подробно. Первый рассматриваемый и уже упомянутый ранее тип это аутигенные карбонаты, образованные при микробиальном окислении метана. В процессе окисления образуется углекислота, необходимая для формирования карбонатов – при этом метан поступает в осадки извне. Идеальной акваторией для их изучения выступает Черное море – в силу гипоксии, образовавшейся под поверхностным слоем, аутигенные карбонаты здесь образуются в анаэробной среде. Анаэробная среда является главным фактором при формировании метана - именно в такой среде продукты разрушения органического вещества имеют возможность преобразоваться в метан. При этом метаболиты первичных анаэробов служат субстратом метанобразующим гетеротрофам и хемоавтотрофам (Логвина, 2008). Поэтому именно на примере объектов, обнаруженных в Черном море, можно сделать заключения, представленные ниже. Большая часть образований, сформировавшихся таким образом, покрыты слизистыми микробными обрастаниями – матами, состоящими из разнообразных анаэробных микроорганизмов. Карбонатные образования в таких условиях могут иметь различные формы: бугристые плиты округлой формы, плиты с коралловидными наростами и древовидные, которые могут достигать высоты более 1 метра. Состоят такие образования в основном из кальцита (округлые плиты) и арагонита (коралловидные и древовидные) (Леин, 2004; Астахова, 2007). Вторым рассматриваемым типом являются аутигенные диагенетические карбонаты, которые образуются при микробном разложении органики из осадочного материала. Иначе говоря, источником углерода для формирования карбонатов в этом случае являются захороненное органическое вещество и растворенные скелеты морских организмов (Астахова, Сорочинская, 1999). Формирование аутигенных карбонатов в таких условиях связано с процессами микробиологического восстановления сульфат-иона придонной и иловой воды, сопровождающимся выделением изотопно-легкого бикарбоната и сероводорода (формула 1): SO4-2+ 2Cорг+ H2O → H2S+ 2HCO3-                         [ф. 1] Это приводит к повышению величины общей щелочности ввиду появления H2S и его гидролиза, что способствует осаждению карбонатов (Леин, 2004). Формирование аутигенных карбонатов за счет разрушения органических веществ характерно для большей части четвертичных восстановленных осадков шельфа и континентального склона океана и для окраинных и средиземных морей. Отличительными особенностями карбонатов, образовавшихся таким образом, являются пестрый минеральный состав, активные процессы восстановления сульфатов микроорганизмами, значения изотопа δ13С от -3,6 до -15,6‰, а также близкие к фоновым концентрации метана (Леин, 2004).  Последний рассматриваемый тип – аутигенные карбонаты, образованные при окислении гидротермального метана (зоны метаногенерации). Такие карбонаты образуются при участии абиогенного метана, поступающего в воду при разгрузке флюидов с высокой его концентрацией.   
В данной статье рассматривается один из наиболее распространенных механизмов образования аутигенных карбонатов, а именно – микробиальное окисление метана. В качестве примера приводится Черное море, где такие карбонаты были обнаружены в большом количестве.