Взаимодействие магматических и гидротермальных систем океанической литосферы и полезные ископаемые

Н. С. Бортников1, 1, 1, 1, 2, 1, 1, 3, 2, 4, 5, 1

1Институт геологии рудных месторождений ,петрографии, минералогии и геохимии РАН, bns@Igem.ru

2 Институт океанологии им. РАН

В научно-исследовательских экспедициях получены новые данные о геологическом строении, разрезе океанической коры, закономерностях размещения рудных тел, составе минералообразующих флюидов в районах развития гидротермальной активности (районы Ашадзе, Логачев, ГТП Краснов и 13о36΄ на Срединно-Атлантическом хребте 13 – 17о с. ш. Впервые были обнаружены три новых весьма активных поля «черных курильщиков» (Ашадзе1 и 2, Логачев2) на серпентинизированных перидотитах. Среди них самое глубоководное (4080 м) из известных к настоящему времени активных «черных курильщиков» на поле «Ашадзе – 1. Во флюиде, истекающем из одной активной трубы наблюдалось, отделение многочисленных газовых пузырьков, свидетельствующие о периодической фазовой сепарации флюида, впервые зафиксированной на столь большой глубине. Необычный небольшой кратер, в центре которого выявлены активные курильщики, обнаружен на поле «Ашадзе-2». В рудном районе «Логачев» гидротермальные источники образуют «кластер» из серии разобщенных гидротермальных проявлений (Логачев1, 2, 3, 4). Открыты новые активные «черные курильщики». Из жерл в серпентинизированных перидотитах, слагающих в океаническое дно, фонтанирует флюид, температура которого 320оС, а соленость - ниже солености морской воды. Это свидетельство фазовой сепарации флюида.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Установлено, что характерным признаком активных участков гидротермальных полей Ашадзе и Логачев является насыщенность вмещающих их перидотитов жилами габброидов и тпрондьемитов. В этих районах широко проявлена перекристаллизация мантийных перидотитов в зонах их контакта с габброидными инъекциями, четко выраженная в вариациях состава оливина, шпинели и пироксена в этих породах.

Показано, что мантийный субстрат гидротермальных поля Ашадзе характеризуется устойчиво более низкой степенью деплетированности (истощенности базальтовым расплавом), чем перидотиты, вмещающие расположенное севернее поле Логачев.

Вариации состава вторичного амфибола в габброидах, распространенных в пределах полей Ашадзе и Логачев свидетельствуют о перекристаллизации этих пород в широком диапазоне условий (300о – 600оС) с участием флюидов различной солености (содержанием хлора).

Исследование U-Pb и Lu-Hf изотопных систем в цирконе из плутонического комплекса: трондьемитов и габбро, гидротермального поля Ашадзе показало, что их возраст составляет ~ 1 Ma и для одного зерна циркона был получен возраст ~ 2.5 - 3 Ga.

Впервые в осевой части медленно-спредингового Срединно-Атлантического хребта (САХ) во впадине Маркова установлено наличие мантийно-коровых расплавов, происшедших за счет переплавления гидратированной океанической литосферы под влиянием новых мантийных плюмов.

Изучение Sr-Nd изотопии свежих пиллоу-лав с корками закалочного вулканического стекла выявило несистематическая мелкомасштабная гетерогенность базальтов: между стеклом и внутренними частями подушек даже в пределах одного образца этих лав, не связанная с влиянием морской воды. Показано, что этот эффект был вызван захватом и ассимиляцией фрагментов более древних габброидов нижней океанической коры, через которые базальты проникали на поверхность. Вследствие быстрого подъема расплав не успевал гомогенизироваться, что и привело к эффекту мелкомасштабной изотопной гетерогенности.

Исследование минералогия океанских нижнекоровых зон повышенной проницаемости взонах высокотемпературные деформации в габброидах разлома Вима показало, что сдвиговые деформации в магматически-активных нижнекоровых зонах связаны с накоплением дифференцированных остаточных расплавов и соответствующим концентрированием Fe-Ti-оксидов и высокотемпературных амфиболов. Вариации состава минералов в этих зонах отражают взаимодействие с остаточными расплавами (обогащение несовместимыми элементами минералов в милонитовых агрегатах), а также, по-видимому взаимодействие с поступающими слабодифференцированными расплавами (реакция восстановления с образованием реакционного оливина). В частности это свидетельствует о высоко проницаемости сдвговой зоны для агматических расплавов.

Выявлена высокотемпературная субсолидусная минерализация с участием компонентов морской воды (прожилки хлорферропаргасита с аномально низким содержанием Nb) свидетельствует также о потенциальной проницаемости нижнекоровой сдвиговой зоны для нисходящих гидротермальных потоков, что имеет важное значение для формирования крупных гидротермальных систем в зонах медленного спрединга.

Примерно 65% из известных 100 высокотемпературных источников полиметаллических сульфидных месторождений приурочены к срединно-океаническим хребтам: большая часть из них локализована на Тихо-океанском поднятии, но большее разнообразие типов встречено на Срединно-Атлантическом хребте. На ВТП гидротермальная активность связывается с излиянием базальтов, тогда как на САХ она ассоциируется с разным субстратом, включая ультрамафические комплексы. В высокотемпературных ксловиях отлагаются сульфиды Cu и Fe sulphides, пирротин, пирит и сфалерит, а внизкотемпературных - марказит (с пиритом), сфалерит, барит. Выявлены значительные вариации содержаний Fe, Zn, Cu, Ag, Au и элементов-примесей в сульфидных рудах и содержания FeS в сфалеритте. Установлено, что флюиды с соленостью ниже и значительно большей соленостью, чем морская вода отлагают сульфидные руды при температурах 400°C и до 130-170°C. Впервые выявлены краткосрочные изменения температуры и солености минералообразующего флюида. Мантийный гелий преобладает во флюидах, захваченных сульфидами из ВТП 9о с. ш. и 21о с. ш.. Гидротермальные флюиды в системах САХ и задуговых бассейнов обогащены радиоактивным 4He. В составе флюидов обнаружены углеводороды. Соотношение изотопов серы изменяется существенно. Сульфиды из ВТП характеризуются самым узким интервалом значений δ34S, тогда как на САХ и в задуговых обстановках они могут быть обогащены как легким, так и тяжелым изотопом серы. Наиболее важный результат, чтотемпературы флюидов, соленость, отношение R/Ra и значения δ34S, измеренные для минералов и флюидных включений значительно отличаются от результатов прямых измерений.