ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Гидротермальная минерализация из "Океанический рифтогенез" Исследование минерализации на гидротермальных полях основывается на следующих положениях [367]. [c.178] За время, близкое Ю - 10 лет может происходить перестройка в относительном движении плит, приводящая к изменению типа и протяженности границ плит скорости и направления их движения, к увеличению или уменьшению интенсивности гидротермальной активности, перераспределению гидротермальных выходов и изменению в интенсивности вулканической и тектонической деятельности [464]. [c.179] Г идротермальная активность энергетически контролируется внедрениями магматического материала и связанными с ними вулканическими извержениями, которые, вероятно, происходят с периодичностью от (10 -10 лет) на медленно и средне раздвигающихся хребтах до (10-10 лет) на быстро раздвигающихся СОХ. Продолжительность жизни активных гидротермальных полей может достигать 10 лет (например, гидротермальное поле ТАГ [467]. Она связана с частотой внедрения магмы и благоприятными тектоническими условиями на отдельных спрединговых сегментах. Процессы тепломассопереноса и химические реакции между циркулирующими растворами и океанической корой происходят по времени от 1 года и менее до сотен лет химические реакции между существующими гидротермальными растворами и окружающей морской водой происходят в течение нескольких секунд [367]. [c.179] высокотемпературные гидротермальные системы в рифтовых зонах СОХ неустойчивы по своей природе. Немного известно о времени жизни отдельных выходов, или группы выходов. Еще меньше известно о временных изменениях гидротермальных выходов в пределах единого гидротермального поля. За последние 20 тыс. лет высокотемпературные выходы на активном в настоящее время гидротермальном поле ТАГ обычно проявляются приблизительно каждые 4 000-6 ООО лет. Современная активность здесь началась около 50 лет назад [338]. Возрастные данные по гидротермальному полю Снейк Пит на 23° с.ш. указывают на то, что это поле было реактивизировано около 80 лет назад [338]. На 21° с.ш. ВТП активные излияния происходили в течение нескольких десятилетий, но меньше, чем 100 лет назад [336]. Однако на 13° с.ш. ВТП возрастная активность выходов, как правило, 10-15 лет, а возраст образцов из устья неактивных выходов на оси грабена южнее 12°47 с.ш. составляет около 150 лет [337]. Группы гидротермальных выходов, так же как и отдельные выходы могут быть стабильными по своим параметрам (температура, геохимия), так и резко изменяться в течение короткого промежутка времени. [c.179] Времена жизни гидротермальных систем тесно связаны также с проблемой засорения трещинных каналов и осаждения в них минералов. Кремнезем в виде кварца, халцедона или кремния - наиболее распространенный вид отложений в трещинах гидротермальных систем. Причина этого в сильном уменьшении растворимости кремнезема при уменьшении температуры [496]. Осаждение других минералов играет меньшую роль. При медленной скорости истечения жидкости и 1 кг/с осалдан-ный кварц закупорит объем площадью 100 и толщиной 1 см примерно за год [498]. А трещина шириной 1 см при объемном расходе воды 0,04 см /с (на единицу длины простирания трещины) закупорится за 150 лет при температуре воды на глубине 150° С и за 30 лет при Г=300°С [496]. При сужении канала в процессе осаждения минералов поток жидкости, проходящий через сечение такого канала, сокращается пропорционально Г при ламинарном и пропорционально -при турбулентном течениях, где з - диаметр сечения канала. [c.179] Каналы с быстрым истечением вод (и 1кг/с) закупориваются медленно в силу малого изменения температуры воды в них. Каналы с медленным истечением воды (м 1 кг/с) закупориваются еще хуже, так как протекающая в них вода имеет сравнительно низкую температуру и масса ее относительно мала. Быстрее всего закупориваются гидротермальные каналы со средними скоростями истечения и 1 кг/с), в которых и масса перетекающей жидкости велика и изменения температуры жидкости значительны [496]. [c.179] Что же касается растворимости тяжелых элементов в воде, то здесь большое значение приобретает коэффициент взаимодействия вода - порода , равный отношению количества воды, прошедшей через систему, к количеству измененной (прореагировавшей с водой) породы. Для геотермальных систем это отношение лежит в пределах 7-16. Столь низкое отношение коэффициента взаимодействия вода - порода препятствует переносу водой металлов (их растворимости) при температурах воды Г 350° С. Однако, при 7 350° С растворимость тяжелых металлов в воде и рудогенерация резко возрастают [40]. Для гидротермальных систем осаждение тяжелых элементов в любом случае не является определяющим фактором закупорки трещин по сравнению с осаждением кварца. [c.179] В рифтовых зонах Мирового океана было выявлено около 139 глубинных гидротермальных полей (65 из них активных, см. рис. 5.1) [466, 367]. Можно ожидать, что число таких систем будет увеличиваться по мере дальнейших исследований рифтовых зон. Наличие 17 активных гидротермальных систем вдоль отрезка неовулканической зоны длиной 250 км в рифтовой системе Исландии и по крайней мере 14 активных гидротермальнь[х систем вдоль отрезка длиной 900 км в Красном море указывает пространственный диапазон в распределении гидротермальных полей между 15 и 64 км [429]. [c.179] Размеры гидротермальных полей также очень различаются (см. табл. 5.1). На быстро раздвигающихся СОХ (например, 13° с.ш. ВТП) гидротермальные выходы приурочены к трещинам, расположенным в осевом грабене. Активные области имеют 10-30 м в длину и 5-10 м в ширину и содержат от 3 до 10 конусовидных сооружений высотой от первых метров до 25 м [249]. В отличие от этого гидротермальное поле на хребте Эндевер охватывает площадь 180 м на 300 м вблизи стенки рифтовой долины [222]. Самые крупные сульфидные сооружения представляют собой блоковые структуры с крутыми стенками и размером в основании 30 м на 30 м и около 20 м высотой и располагаются на пересечении сбросов и разломов, представляющих, вероятнее всего, фокус гидротермальных излияний. Гидротермы изливаются из отверстий, расположенных на вершине этих структур и имеют диаметр от 3 до 5 см. [c.180] Гидротермальное поле ТАГ на 26° с.ш. САХ также располагается на стенке рифтовой долинь в районе первичных сбросов [59, 311]. Сооружение ТАГ имеет 200 м в поперечнике и 45 м в высоту. Наиболее активные гидротермальные выходы осуществляются через многочисленные каналы, расположенные вблизи вершины гидротермального сооружения. В целом же гидротермальное поле ТАГ, включающее как активные, так и неактивные зоны, достигает нескольких километров в диаметре [467]. [c.180] Как и при меньших температурах, отложение ангидрита происходит за счет ионов кальция и сульфата окружающей морской воды там, где она нагревается изливающимися гидротермами до температур выше 57° С - температуры перехода двухводного сульфата кальция - гипса - в менее растворимый безводный сульфат кальция - ангидрит. Сами высокотемпературные гидротермы не могут быть источником сульфата кальция, так как растворимость его при 300-400° С особенно низка, а при 395 С экспериментально установлен минимум растворимости ангидрита в 2,08 моль раствора ЫаС1. [c.181] Когда активность гидротерм прекращается и температура падает, ангидрит, присоединяя воду, превращается в гипс, растворимость которого в воде значительно выше, чем у ангидрита, и растворяется придонными водами. Сложенные ангидритом гидротермальные постройки постепенно выщелачиваются, приобретая причудливые формы. Прожилки сульфидов в ангидрите освобождаются и образуют ось[пи у подножия разрушающейся постройки. [c.181] Отложение сульфидов из высокотемпературных глубоководных гидротерм - черных курильщиков является наиболее ярким примером образования месторождений полезных ископаемых на температурном барьере. При резком охлаждении с 300-400° С до температуры придонной воды - 4-6° С - устойчивые и не реагирующие с сероводородом при высоких температурах хлоридные анионные комплексы меди, цинка и железа распадаются, и освобождающиеся при этом катионы соответствующих металлов, реагируя с НгЗ, образуют сульфиды, формирующие постройки черных курильщиков и отложения металлоносных илов. Наиболее мощные струи с большим дебитом выходят на поверхность дна, сохраняя на выходе высокую температуру. При этом отложение сульфидов и кремнезема происходит на поверхности океанического дна при соприкосновении гидротерм с холодной морской водой. При выходе более слабых гидротермальных струй высокая пористость самых верхних метров океанической коры приводит к смешиванию горячих и холодных вод еще до выхода их на поверхность дна. В этом случае, если до смешивания температура воды в восходящей струе была, например, 280-300° С, то на выходе она может составлять всего лишь 10-17° С. Сульфиды и кремнезем, ранее растворенные в гидротермах, будут отлагаться в порах и трещинах пород океанической коры, в зоне смешения вод и охлаждения гидротерм. [c.181] Короткоживущие гидротермальные системы и связанные с ними, небольшие рудные тела, как правило, обогащены цинком, в то время как долгоживущие системы с крупными рудными образованиями с массой в несколько миллионов тонн отличаются повышенным содержанием меди [30]. Термодинамическое моделирование, проведенное Д.Гричуком, показало, что в долгоживущих гидротермальных системах происходит разделение тяжелых металлов. Более подвижные цинк и свинец выносятся первыми гидротермальными растворами, тогда как медь задерживается в породе. При длительном функционировании гидротермальной системы подвижность меди возрастает и ее концентрация в гидротермальных растворах увеличивается (например, гидротермальное поле ТАГ) [40]. Однако гидротермальные флюиды долгоживущей гидротермальной системы ТАГ в целом однотипны с флюидами короткоживущих гидротермальных систем ВТП. [c.181] Вернуться к основной статье