Гидротермальный рудогенез океанского дна

В монографии обобщены материалы исследований гидротермальных полей океанского дна, гидротермальных плюмов и металлоносных осадков.
Описаны гидротермальные рудопроявления, сформированные в разных геодинамических обстановках, с разной спецификой вулканизма, в разных фациальных условиях рудоотложения. Рассмотрены причины неоднородности условий функционирования гидротермальных систем на разных участках океанского дна, а соответственно изменчивости состава гидротермальных залежей.
На основании выявленных связей этих неоднородностей с геодинамикой, вулканизмом и осадконакоплением созданы новая классификация гидротермальных процессов и генетические модели гидротермального рудообразования.
Обсуждены закономерности рассеяния гидротермального осадочного материала в придонных водах.
Для морских геологов, специалистов, занимающихся исследованием гидротермальных месторождений, литологов, работающих на континентальном блоке Земли

Введение
В конце 1970-х годов на океанском дне были открыты подводные высокотемпературные гидротермальные источники, у устьев которых находятся массивные залежи колчеданных руд. Несмотря на то что это явление было теоретически предсказано, обнаружение источников стало настоящей научной сенсацией.
После этого открытия океанологи занялись интенсивным поиском и исследованием подводных гидротермальных полей.
К настоящему времени найдены многочисленные активные и реликтовые гидротермальные поля во всех океанах. Таким образом, было доказано, что эти природные образования не уникальны, а широко распространены на океанском дне.
Массы гидротермальных залежей, достигающие десятков миллионов тонн, обогащены Си, Zn, Pb, Ag, Au, а также рядом редких химических элементов. Многими геологами они рассматриваются в качестве руд недалекого будущего.
Однако ценность гидротермальных залежей заключается и в том, что они являются аналогами многих древних гидротермальных месторождений, успешно разрабатываемых на континентах. В океане такие залежи формируются и в настоящее время. Поэтому с позиций рудной геологии активные гидротермальные поля можно считать природными лабораториями, в которых, исходя не из теоретических рассуждений, а из результатов прямых наблюдений и разносторонних измерений, можно детально изучать гидротермальный рудный процесс и создавать адекватные модели формирования рудных залежей. Одновременно представляется возможным исследовать закономерности рассеяния гидротермального вещества вокруг гидротермальных источников и формирования ореолов рассеяния. Это очень важно для выявления критериев, которыми можно руководствоваться при поиске залежей гидротермальных руд.
Авторы настоящей монографии попытались систематизировать всю известную к настоящему времени информацию об основных типах гидротермальных рудопроявлений на океанском дне, формирующихся в разных геодинамических обстановках с разной спецификой вулканизма, в разных фациальных условиях рудоотложения. Анализ полученной информации позволяет определить причины неоднородности условий функционирования гидротермальных систем на разных участках океанского дна и изменчивости состава и свойств гидротермальных залежей. Выявление связи этих неоднородностей с геодинамикой, вулканизмом и осадконакоплением - ключ к созданию генетических моделей гидротермального рудного процесса.
Собранная при подготовке данной книги геологическая и геохимическая информация о функционировании гидротермальных систем океанского дна неоднородна: некоторые вопросы решены и не вызывают споров, решения других вопросов дискуссионны. Поэтому предлагаемый материал следует рассматривать как изложение взглядов одной из научных школ, представители которой на протяжении 25 лет занимались систематическим исследованием гидротермальной деятельности океанского дна, в том числе более 20 лет - с использованием глубоководных обитаемых аппаратов (ГОА) "Пайсис" и "Мир".
Базой для анализа закономерностей распределения и пространственной неоднородности гидротермальных рудопроявлений океанского дна послужила теория тектоники литосферных плит. Она стала единственно справедливой теорией не только для большинства геологов, исследующих океан, но также и для многих геологов-рудников, работающих на континентальном блоке Земли. И это хотелось бы подчеркнуть.
Книга рассчитана на геологов, изучающих древние аналоги гидротермальных рудопроявлений океанского дна - колчеданные и колчеданно-полиметаллические месторождения континентального блока Земли. Авторы стремились отразить многообразие как морфологии, так и состава субмаринных гидротермальных отложений и их взаимосвязь со структурами и вмещающими породами.
Гидротермальные рудопроявления относятся к особому классу образований, связанных с отложением минерального вещества из горячего водного раствора. Чтобы понять природу этого явления, необходимо установить следующее:
- как формируется гидротермальный раствор, каков его первичный состав;
- каковы причины и пути его перемещения, а также возможные трансформации;
- почему происходят разгрузка гидротермального вещества и формирование гидротермального рудопроявления в компактном виде;
- чем обусловлены неоднородность состава и размеры гидротермальных залежей, а также, какие условия необходимы для формирования крупных залежей, обогащенных "полезными" компонентами, которые можно рассматривать как месторождения будущего.
Нам представлялось важным описать закономерности рассеяния гидротермального материала, который не фиксируется в массивных залежах. Ореолы рассеяния гидротермального материала в воде и в донных осадках (это особенно важно для континентальных геологов) являются хорошими индикаторами гидротермальной активности, и их можно широко использовать при поиске массивных отложений, формирующихся (или сформировавшихся) непосредственно у устьев гидротермальных подводных источников. Подчеркнем, что размеры массивных отложений не превышают первые сотни метров, в то время как размеры полей металлоносных осадков, накапливающихся синхронно с массивными отложениями, на низкоспрединговых хребтах достигают десятков, а на высокоспрединговом Восточно-Тихоокеанском поднятии и около него - тысяч километров.
В заключительных главах книги изложены общие представления о формировании гидротермальных циркуляционных систем, механизмах рудоотложения и причинах неоднородности распространения, состава и различия свойств рудных залежей.
В общем разделе, посвященном закономерностям рассеяния гидротермального материала, описаны модели формирования ореолов рассеяния и указано, какую информацию они содержат о гидротермальных растворах, истекающих на поверхность дна, и о гидротермальных рудных залежах, расположенных у устьев источников.
Следует отметить, что в настоящее время изучение гидротермальных процессов океанского дна - одно из наиболее приоритетных направлений в морской геологии. Проводится поиск новых гидротермальных полей. На многих уже известных полях выполняется многолетний мониторинг. Практически все глубоководные обитаемые аппараты основное время проводят в океанских рифтах, на активных гидротермальных полях. В некоторых районах установлены автономные донные станции, работающие в течение многих лет. Экспедиции разных стран с помощью забортной аппаратуры проводят геофизические, геологические и геохимические исследования в областях развития подводных гидротермальных источников. Отдельные гидротермальные залежи были выявлены в ходе глубоководного бурения. По результатам этих работ ежегодно публикуется большое число статей и книг. Ориентироваться в той лавине информации о гидротермальных рудопроявлениях океанского дна, которая появилась в последние 20-30 лет, трудно, поэтому авторы попытались максимально облегчить задачу поиска этой информации и привели достаточно полный список публикаций