ГИДРОТЕРМАЛЬНО-МАГМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ОСТРОВНЫХ ДУГ:

ОСОБЕННОСТИ ЭВОЛЮЦИИ В СТРУКТУРЕ ОКЕАН-КОНТИНЕНТ

Рычагов С.Н., Белоусов В.И., Белоусова С.П.

ИВиС ДВО РАН, Петропавловск-Камчатский

В 1960√80 гг. получена принципиально новая информация о магматических и газо-гидротермальных (флюидных) процессах, протекающих в океанической земной коре (Bischoff, Dickson, 1975; Богданов, 1997). Это позволяет восстановить эволюцию длительноживущих вулканогенно-рудных центров (ДВРЦ). Возникновение океанических ДВРЦ и связанных с ними гидротермально-магматических систем происходит при заложении подводных вулканических хребтов или на участках локализации ╚горячих точек╩ в зонах спрединга. Результатом взаимодействия базальтовых расплавов с морской водой является насыщение гидротерм коллоидным SiO₂, летучими (СО₂, Н₂S и др.) и S. Инфильтрация морской воды вглубь подводной гидротермальной системы понижает содержание в породах Mg, что связано с отложением в них SiO₂ в виде опала и др. (Janecky, Seyfried, 1984). Высокое содержание углекислоты в гидротермах приводит к образованию Ca-силикагеля. Ca-силикагель обладает повышенной адсорбционной способностью (≥ 50 раз) по сравнению с водородным (Рубаник, 1971). Отмеченные процессы создают условия для начала ╚тепловой и геохимической самоизоляции╩ гидротермально-магматической системы и ведут к увеличению концентрации в породах щелочных элементов.

Гидротермально-магматические системы, локализованные на переходной от подводно-океанических хребтов в островную дугу земной коре, выделяются на основании оценки термодинамических условий выделения газов из магматического расплава. При извержении подводных вулканов магма может интенсивно дегазировать. В составе летучих в расплавах находится не только вода, но и др. газы, некоторые из них (углекислый) трудно растворяются в магме. Учитывая, что происходит повышение концентрации летучих в головных частях магматических колонн, следует ожидать, что пузырьки газов образуются на больших глубинах. Последнее способствует формированию геологических структур, уходящих корнями в верхнюю мантию. Дополнительный приток тепла и рост верхней части ДВРЦ за счет отложения пирокластики и вулканогенно-осадочных пород создают условия для увеличения объема гидротермально-магматической системы, активизируются процессы взаимодействия вода-порода, которые приводят к образованию силикагелей, отложению продуктов коагуляции и сорбции из гидротерм металлов. Происходит дальнейшее накопление щелочей во вмещающих породах.

В островных дугах гидротермально-магматические системы располагаются на границе взаимодействия атмо-, гидро- и литосферы. Это определяет взаимодействие восходящих глубинных флюидов с метеорными водами, подземное кипение и парогазоотделение. При извержении вулканов за счет  понижения давления в очаговых зонах, вплоть до создания вакуума, происходит ╚мгновенное╩ поступление атмосферных газов на глубину до n км (Ohsawa et al., 2000). Это создает предпосылки для фреатомагматических взрывов и активизации гидротермальных процессов в недрах систем. В верхних горизонтах систем формируются среды, в которых происходит динамичное изменение термодинамических параметров, вызывающее образование смешенных гидротерм с различными pH и Eh. Последнее определяет перенос, концентрирование и отложение благородных, цветных и редких металлов. В таких условиях происходит формирование эпитермальных рудных месторождений (Hedenquist et al., 1988), а по нашим данным и материалам последних исследований √ также и мезотермальной и, вероятно, Cu-Mo-Au┘-порфировой минерализации. Возможно, это представляется парадоксальным, но на этапе островной дуги на фоне многократного увеличения объема пород продолжают интенсивно развиваться процессы тепловой и минералого-геохимической изоляции системы от окружающего геологического пространства и одновременно образование проницаемых зон внутри системы. Эти обстоятельства и предопределяют формирование крупных геотермальных, эпи- и мезотермальных Au-полиметаллических и, вероятно, Cu-Mo-Sn-Au-Ag┘- порфировых месторождений в недрах гидротермально-магматических систем.

В зрелых островных дугах рудогенерирующие гидротермально-магматические системы образуются в пределах крупных (≥ 20-25 км в диаметре) кольцевых вулкано-тектонических структур. Образование структур связано с извержением газонасыщенных кислых расплавов из дифференцированных магматических очагов. Формируются кальдеры и гидротермальные системы типа артезианских бассейнов. Такие системы характерны для Срединно- и Восточно-Камчатского вулканических поясов, Вулканической зоны Таупо (Н.Зеландия), и др. Таким образом, в зоне перехода океан √ континент выделено 4 типа гидротермально-магматических систем. Корни этих структур погружаются до уровней генерации ультраосновных или примитивных базальтовых магм в верхней мантии, что находит подтверждение, в частности, в геохимических и экспериментальных исследованиях коматиитов и коматиитовых базальтов (Гирнис и др., 1987).

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект 06-05-64689а).

Литература

Богданов Ю.А. Гидротермальные рудопроявления рифтов Срединно-Атлантического хребта. М.: Научный мир, 1997. 164 с.

Гирнис А.В., Рябчиков И.Д., Богатиков О.А. Генезис коматиитов и коматиитовых базальтов. М.: Наука, 1987. 121 с.

Рубаник С.К. Избирательная сорбция катионов силикагелями и природа силоксановых связей. Автореф. дисс. канд. геол.-мин. наук. Киев. 1971. 28 с.

Bischoff J.L., Dickson F.W. Seawater-basalt interaction at 200⁰C and 500 bars: implications of sea-floor heavy metal deposits and regulation of seawater chemistry // Earth Planet. Sci. Lett., 1975. N 25. P. 385-397.

Hedenquist J.W., Brown P.R.L., Allis R.G. Epithermal Gold Mineralization Wairakei, New Zealand. 1988. 376 p.

Janecky D.R., Seyfried W.F.Jr. Formation of massive sulfide deposits on oceanic ridge crasts: incremental reaction models for mixing between hydrothermal solutions and sea water // Geochim. Cosmochim. Acta, 1984. V. 48 (12). P. 2723-2738.

Ohsawa S., Yusa Y., Oue K., Amita K. Entaiment of atmospheric air into the volcanic system during the 1995 phreatic eruption of Kuji Volcano, Japan // Volcanol. Geothermal Research, 2000. N 96. P. 33-43.