Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Особенности осадкообразования в районах гидротермальной деятельности в океане (на примере 21 градуса ю.ш. Восточно-Тихоокеанского поднятия)

ВАК РФ 04.00.10, Геология океанов и морей

Автореферат диссертации по теме "Особенности осадкообразования в районах гидротермальной деятельности в океане (на примере 21 градуса ю.ш. Восточно-Тихоокеанского поднятия)"

Российсная Анадемия наук Институт океанологии им. П. П. Ииршова

На правах рукописи УЛН 553. 3/. 4+551. 352(265. 16)

ДЕКОВ Веселии Митев

ОСОБЕННОСТИ ОСАДКООБРАЗОВАНИЯ В РАЙОНАХ ГИДРОТЕРМАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ОКЕАНЕ (НА ПРИМЕРЕ 21*0. а ВОСТОЧНО-ТИХООКЕАНСКОГО ПОДНЯТИЯ)

Специальность 04. 00. 10 -геология океанов и морей

АВТОРЕ9ЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геопого-нинорапогических наук

Москва 1992

Работа выполнена в Институте океанологии ии. П. П. Широова Российской Академии наук. • ,

Научный руководитель: член- корреспондент РАН А. П. ЛИСИЦЫН

Официальные опоненты: доктор геопого- минералогических наук А. С. ПЕНИ (ГЕОХИ РАН)

доктор геолого- минералогических наук Е. Г. МИРЛИН (ШИГРН Госгеолном России)

Ведущая организация: Институт геологии рудных иасторохсзенаП петрографии, минералогии il геохимии РАН.

Защита диссертации состоится 1992 года в часов

на заседании Специализированного совета К 002.86.02 в Институте океанологии им. П. П. Еиршова РАН по адресу: 117 218 г. Москва, ул.. Красикова, д. 23.

С диссертацией можно ознакомится в научной библиотека института.

Автореферат разослан

Я? апреля 1992 г.

Ученый секретарь Специализированного совета, кандидат географических наук

С. Г. Панфилова

- 3 -ВВЕДЕНИЕ

Антузльность проблемы. Гидротермальные процессы на дне оне-ана привлекают в настоящее время пристальное внимание ученых и их изучение является приоритетным направлением морской геологии.

Одним из значительных проявлений гидротермальной деятельности на дне онеана является образование металлоносных осаднов.. Металлоносные осздни представляют собой специфический тип донных отложений, состав которых в большой мере определяются поставной гидротермального вешествз , происходящей в субмаринных условиях.' Формирование металлоносных осаднов тесным образом связано с процессами сульфидного рудообраэовзиия, они являются ореолами рассеяния сульфидных фаз. Эта связь определяет актуальность данной работы, тан нан океанические сульфидные рулы рассматриваются^ настоящее ореня в качестве нового перспективного вида минерального сырья. Изучение закономерностей изменения химического, минерального и гранулометрического состава металлоносных осаднов необходимо для понимания осадочного процесса в вулканически активных областях Мирового океана. Исследование истории субмарин0 ных гидротермальных процессов, "записанных" в металлоносных осадках, кроме чисто теоретической ценности имеет и практическое значение в случае поисков древних рудных залежей, перекрытых лавами или осадками.

Цель и задачи исследования.. Целью работы является изучение закономерностей формирования химического, минерального и гранулометрического составов металлоносных осадков в пространстве и во времени и их связи с гидротермальными источниками. Эта цель раскрывается в постановке и решении следующих задач:

- изучение геохимии металлоносных осадков, формирующихся в результате деятельности гидротермальных полей в районе 21°ю,ш. Восточно-Тихоокеанского поднятия (ВТП); сравнение изученных отложений с сходными образованиями других районов Мирового океана; выявление закономерностей распределения основных осадкообразую-щих элементов и микроэлементов в металлоносных осадках; выделение геохимических ассоциаций и оценка влияния разных литогенети-чесних факторов на формирование рассматриваемых отложений;

- изучение минерального состава нетаппоносных отложений и его изменений во времени;

- исследование гранулометрических спектров металлоносных

осапнов; изучение связей гранулометрического и химического составов ;

- изучение изотопного состава радиоактивных элементов металлоносных осадков ; определение скоростей осаанонанопления и абсолютных масс химических компонентов и их изменения во времени;

- создание модели тектоно-вупканического развития сегмента сверхбыстрого слрединга на 21°ю.ш. ВТП; исследование изменений химического, минерального и гранулометрического составов металлоносных осадков в ходе гидротермального процесса; выделение и характеристика гидротермального этапа и определение его продол- . жительности;

- изучение миграции гидротермальных полей вдоль оси спре-динга,

Защищаемые полондния.

1. В районе 21°ю.ш. ВТП выделено крупнейшее в иире попе металлоносных осадков , часть которого детально изучена. Состав осадков здесь определяется интенсивной гидротермальной деятельностью, отдаленностью от нонтинентоэ и высоким биогенным фоном.

2. На базе детальных исследования предлагаются геохимические критерии, основанные на выделении аномалий концентраций и скоростей накопления Ре, Си, , Ва, 31, Т1, Ш, Со, редкоземельных элементов (РЗЭ) металлоносных осадков, а также физические критерии - магнитные характеристики осадков, которые позволяют выявлять районы, перспективные для поисков участков сульфидного оруденения в вулканически активных зонах Мирового океана,

3. Изучена история высокоспреяингового сегнента на 21°ю.и. ВТП, которая отражается на составе и распределении металлоносных осаднов. Выделяются зтапы перманентно развивающихся нагизтичес-ких процессов, яараинапьно изменяющихся с периодом 100 тыс. лет. На их фоне чередуются вулканическио и гидротермальные этапы со средней продолжительностью около 10 тыс. лет. Гидротермальные этапы состоят из вксонотепшзрзтурной фазы и низкотемпературных, развивающихся по и после высокотемпературной. Эти фазы отражаются'в осадках по специфическому поведению ряда химических элементов и характерному минеральному и гранулометрическому составу, Чисто тектонический отап (паблэдаеный на низиоспродиьговых хребтах) здесь.отсутствует, - •

4. Установлено, что гидротермальные поля высокоскоростного центра спредннгв на 21°».и, ВТП эй Ьоспедниэ 50 тыс. лет нигрк-

ровали вдоль*оси хребта со скорость» около 70 см/гол.

Научная новизна .

1. Детально охарактеризована область высоноспрелингового хребта, изучено поле металлоносных осадков в районе 21°ю.ш. ВТП; описаны особенности распределения различных химичесних элементов, выделены их ларагенетичесние ассоциации; исследованы минеральный состав и гранулометрические спектры металлоносных осадков.

2. Впервые с необходимой полнотой изучен изотопный состав естественных радиоактивных элементов металлоносных осадков. Детально исследованы изменения в пространстве и во времени скоростей осаднонанопления и абсолютных масс химических элементов.

3. На основании анализа химического, минерального и гранулометрического составов металлоносных осадков во времени предло-жеча модель тентоно-вулканичесного развития центра спрединга в районе 21°ю.и. ВТП; охарактеризованы этапы я фазы развития центра спрединга; определена их продолжительность.

4. С помощью метопа абсолютных масс впервые установлена миграция гидротермальных центров вдоль оси спрединга .

Практическая значимость работы. Практическое значение рабоо-ты определяется возможностью использования ее результатов при геопого-разведочных работах на сульфидное оруденение в океане. Для этих целей в составе металлоносных осадков выделены элементы и модули-индикаторы, характеризующиеся нонтрастными аномалиями в ореолах рассеяния. Выделены участии, перспективные для поиска полиметаллических сульфидов в северной части исследуемого полигона . Дана рекомендации для поиска не только современных, но и древних скоплении массивных сульфидов, ныне захороненных под толщей осадков.

Фактический материал и методы исследования. Фактический материал .положенный в основу диссертации, был получен в 1987-88 гг. в 4-и рейсе НИС "Геолог версггаи" а птезно предоставлен автору.

| Основным объектом исследования были ме. . аллоносные осадки участка ВТП от 20*30 ю.ш. до 22*00 в.и. Фотоматериалы, образцы базальтов и сульфидных руд, отобранные в рейсе, в значительной мере также учтены для решения вышеназванных проблем.

Аналитический компленс включая многочисленные набортные и стационарные исследования. На основании полученных аналитических данных составлялись схемы и графики распределения отдельных параметров, строились концептуальные и численные модели. Информация

обрабатывалась с применением различных математических методов.

Публикации и апробация работы. По теме диссертации опубликованы з статьи. Основные положения работы докладывались автором на 2-м и з-м Всесовзных совещаниях "Тектоника литосферных плит" (Звенигород, 1989, 1991).

Струнтура и объем работы. Работа состоит из Введения, 7 глав и Заключения. Она изложена на 162 стр. машинописного текста, содержит 27 таблиц, 61 рисунок и список литературы из 209 названий.

Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю члену-корреспонденту РАН А.Г).Лисицыну за консультации -и детальные критические замечания в ходе работы. Автор благодарит Е.Г.Гурвича, В.И.Купцова, П.А.Богданова, Н,А.Левитана, Т.О. Гендлер, З.Н.Горбунову, В.В.Серову за огромную помощь в работе, С.С.Изотову, М.Г.Кочеткову, Е.М.Волкову, О.И.Франтенкову и И.Е. Пережогину за содействие в подготовке и оформлении диссертации.

ГЛАВА 1. МЕТАЛЛОНОСНЫЕ ОСАДКИ ОКЕАНА Й ПРОБЛЕМЫ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ.

Хотя первая проба металлоносного осадка была получена более 1 ста лет назад, предположение о связи рудной составляющей этого типа отложений с гидротермальными процессами было сделано лишь в 1964 году Н.С.Скорняковой, а затем в 1966 году Н.Бостремом и М.Петерсоном.

Наиболее крупными отечественными работами в области .изучения металлоносных осадков является ряд монографии Института океанологии РАН, ноторы© подводят итог исследований в юго-восточной части Тихого оноана (1976, 1979), в Красном море (1986), в Индийском океане (19В7), в рифте Тадясура (1S8B, 1990), на хребте Хуан - пе-Фука (1991) в на Срояинно-Атлантическом хребте (САХ) на полигоне ТАГ (1992). Основополагаючпе зарубежные публикации по проблеме металлоносных осадков принадлежат Э. Бонатти, К. Бострену, Дас. ЛаИмонду, Р. ХИиту, Д. Кронеку и др.

Изучение состава и генезиса металлоносных осадков Тихого океана показало, что существуют три источника аеиостэз металлоносных осадков: 1) экзогенный - "пелагичэсний Сон" осадка; 2) эндогенный ,- связанный с выносом материала гидротермальными растворами; 3) "вторично" экзогенный - "связанный с захватом эндогенным материалом вещества из мореной воды,

Среди наиболее важных направлений в изучении металлоносных осадков необходимо выделить:

1. Расширение круга геохимических и минералогических исследований, выявление новых индикаторов гидротермальных процессов, оценка их информативности и возможности использования в поисковых целях.

2. Выделение рупной составляющей в осаднах и построение де-. тапьных схем ее распределения в ореолах рассеяния в целях разработки методики геохимичесних и минералогических поисков сульфидного оруденения в океане.

3. Определение геохимических ассоциаций; сравнительный анализ абсолютных масс элементов-индикаторов отдельных осаднообра-эующих Факторов, Изучение потоков вещества в гидротермальных зонах.

4. Исследование изменений химического, минерального и гранулометрического составов металлоносных осадков во времени и пространстве. На основании этого - реконструкция параметров древних событий гидротермальной деятельности (цикличность, интенсивность) и построение моделей гидротермально-осадочного процессар

5. Использование химических, морфологических, физических и др. критериев для изучения миграции гидротермальных полей во времени и пространстве.' Оценка локализации и масштабов древнего сульфидного оруденения.

6. Изучение гидротермальных систем и связанных с ними образований не только на качественной, но и на количественной основе - радиохронологичесние исследования факелов, рудных построек, металлоносных осадков.

ГЛАВА 2. ИЗУЧЕННОСТЬ РАЙОНА И ЕГО ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ.

Изученность района работ. На исследованном участке ВТП 20° 30 » г2°10 к».п.) детальны« научно-иссггедова'.альсние и геологоразведочные работы ранее не проводились. В то жэ время в южной части ВТП советскими и зарубежными экспедициями выполнены разнообразные научные исследования, направленные на изучение отдельных аспектов тектоники, литологии и гидротермального рудогенезз.

Район работ располагается в осевой части ВТП - высокоспре-динговой структуры, обладающей рядом особенностей, отличавших ее от спрединговьсх хребтов в других океанах. Здесь иногда отсутст-

вует рифтовая долина и поперечный профиль поднятия характеризуется наличием относительно пологого о"севого~взяутин. По—геефиэи"— ческим данным установлено, что слои онеанской коры обладают здесь незначительной мощностью. В осевой зоне шириной до 10 кн осадочный слой полностью отсутствует. На изученном участке фиксируется асимметричный слрединг с наращиванием коры на 9 см/год на восток и на 7 см/год на запад. Исследуемый полигон принадлежит к одному из крупнейших в мире полей развития металлоносных осадков (ширина поля свыше 2000 кн). Средний кондуктивный тепловой поток на оси хребта (3 мкнал/смг. сек) в два раза выше, чем в смежных ко-, тловинах.

Тектоническая ситуация. Рудообраэование в значительной степени зависит от соотношения магматизма и тектоники осевых зон хребта быстрого спрединга.

Исследованный район находится между двумя зонами перекрытия центров спрединга (ПЦС). Основные черты строения осевой зоны ВТП определяются конструктивным вулканизмом, в результате которого создается линейный щитовой вулкан, и общим изостатическим "вздутием" над блиоповерхностным магматическим очагом. В поперечном сечении осевого поднятия в общем случае выделяются три составляющих его элемента: осевой свод, осевой хребет и осевой вулкан, которые четко обособлены на исследуемом сегменте спрединга.

Устанавливается определенная связь'проявлений гидротермальной деятельности со структурой осевого блока и морфологией лавовых потоков. Так, в подавляющем большинстве случаев рудные скопления тяготеют н наиболее приподнятым (в продольном сечении) структурный .звеньям, с отчетливо обособленным (в поперечной сечении) массивным осевым хребтом, имеющим широкую уплощенную вершинную поверхность и выраженный осевой грабен - т.е. обладавшим признаками существования хорошо развитого стационарного бпизпо-верхностного магматического очага. Сульфидные постройки локализованы, главным образом, в пределах осевого грабена, преимущественно на участках распространения лав покровного типа. ЕЗлази ' участков наиболее интенсивного проявления современных магматических процессов отмечается минимальная степень расчленения флангов. Интенсивность образования разпомоо оказывается в целой обратно пропорциональной интенсивности магматических проявлений (Порошина и др., 1991).

Состав и строение осадочного чехла. Осадочный покров сложен

многочисленными разновидностями металлоносных осадков (Почитан и ДР., 1990). Основными осэднообразующими компонентами являются биогенный карбонат кальция, рудное вещество, адзфогенныИ материал, аутигеннькэ глинистые минералы и аллотигенный материал эолового разноса. По степени карбонагности на полигоне встречены металлоносные осадки от высоко карбонатных (> 70% СаС03) до слабо карбонатных (<30% СаСОэ).

Строение осадочного чехла в целом симметрично-пинеНиос , с полным отсутствием осадков в осевой зоне хребта и последовательным появлением по обе стороны все более древних осадков с аозра-стаюшеИ карбонатностью. Это обусловлено как уменьшением разбавления рудным веществом, тан и ростом глубин дна. Связь осадкона-копления со структурным рисунком центральной части ВТП нередко затушевывается питопинамичесними процессами а придонном слое -турбидными потоками, подводными оползнями и обвалами на склонах хребта.

ГЛАВА 3. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МЕТАЛЛОНОСНЫХ ОСАДНОВ.

о

Химический состав осадков изучался кзи по поверхностным пробам, так и через каждый сантиметр по глубине колонок. В итоге было исследовано 644 пробы осадков на 37 элементов и выполнено в обвей сложности 12878 эпементоопределений. Построены схемы распределения таких компонентов, нан СаС03, Эг, Сорг , Р, Эх, АХ, Т1, Ге, Мп, Си, 1п, РЬ, N1, Со и Ва.

В распределении СаС03 и Бг (его основным носителем является биогенный карбонат капьиия) проявляются сходные тенденции: низкие содержания у оси хребта и повышенные - с удалением от нее. Это объясняется разбавлением карбонатного материала гидротермальным веществом в осадках у оси.

Сходно тзгекз распределение в поверхностных осаднах Сорг и Р -приуроченность максимумов их концентраций и областям, примыкающим к известным и предполагаемым гидротермальным полям. Вероятно, часть их связана также с биомассой гидротермальной фауны, максимумы распределения которой приурочены к оси хребта.

Харзнтеры распределения б!, а1 и т1 в обших чертах сходны: при низких, в цепом, величинах и изменчивости их концентраций наблюдаются повышенные значения в осадках приосевой зоны, обогащенных эдафогенньж материалом. В отличие от а1 и т1, часть Б!

поступает в осадки и с гидротермально-осадочным материалом, в тгвяаи—е—^це44-лкз_Ш11(и_во»фут_^идротермальных попей относительно обогащены этим элементом. ------

. Содержание Ге в осаднах - основной показатель их обогащения гидротермальным материалом, оно отражает интенсивность протекания гидротермальных процессов. Для распределения содержаний Ре характерно наличие максимумов вблизи гидротерм и постепенное уменьшение по мере удаления от них.

Мп также характеризует интенсивность поставки гидротермального вещества в осадки; по сравнению с Ге он обпадает большей геохимической подвижность», в связи с этим области максимального накопления Ге и Мп пространственно не совпадают: марганцевые максимумы смещены к западу относительно осевых аномалий Ге.

Характерной особенностью распределения Си и гп является наличие двух типов их положительных аномалий в пределах полигона . Аномалии первого типа локализуются вблизи гидротермальных зон (до ю кн), второго - на определенной от них удалении (более 20 км). Предполагается, что аномалии первого типа образуются в ходе накопления сульфидов, поступающих в осадки при разрушении гидротермальных построек и/или непосредственно из дыма курильщиков; второго типа - за счет сорбции этих элементов гидротермальными гидроксидами Ре в факеле и на дне.

Большая часть рь в осаднах, связана с гидротермально-осадочным материалом - в районах известных гидротермальных полей имеются относительные максимумы его концентраций.

Отрицательные аномалии N1 и Со, относящихся к "вторично" -экзогенным элементам, практически отсутствующим в составе гидротермальных растворов, приурочены к зонам гидротермальной деятельности. Это связывается с невозможностью полноценного . сорб-ционного их накопления гидроксидами Яе и Мп вследствие повыкэния скоростей седиментации на участках дна вблизи гидротермальных зон. Полное сорбционмое насыщаняе гидроксидов Ге и Мп никелем и кобальтом достигается только на удалении от гидротерм. Величина этого расстояния определяется временен пребывания, т. е. скоростью накопления гидроксидов Ре и Мп, а также направлением и скоростью придонных течений.

В распределении Ва наблюдаются прносевые и фланговые максимума. Пространственно они разделены- зоной пониженных концентраций, Приосевые максимумы связаны с осаждением гидротермального

барита, а на флангах хребта природа этого элемента биогенная.

Сравнение средних содержаний элементов в изученных отложениях с металлоносными осадками других районов Мирового онеана свидетельствуют о следующем:

1. Металлоносная составляющая, оцениваемая по сумме абиогенных Ре и Мп, самая высокая из известных на ВТП и определяется высокой интенсивностью гидротермальных процессов на этом ультраскоростном центре спрединга.

2. Неметаллоносная основа обеднена литогенными (31, А1 и ТД) и биогенными (СаСО^ , Бг и Р) компонентами вследствие разбавления металлоносной составляющей.

3. "Медная специализация" осадков (Си/2пср = 2.38), связана с аналогичной специализацией гидротермального флюида и сульфидного оруаенения в осевой части хребта (ИагсМз еъ.а!.., 1968), Относительный "избытом" Си в гидротермальных отложениях может свидетельствовать о "зрелой" стадии развития гидротермальной системы в целом. Для "ранней" стадии характерно преобладание гп (Гричун, 1988).

Геохимические ассоциации. Весь фактический материал по хи,? иичесноиу составу осадков района был подвергнут статистической обработке для выделения факторов, определяющих его вариации. По результатам факторного анализа- выделено несколько геохимических ассоциаций элементов.

Первая объединяет элементы, связанные с гидротермальным рудным веществом: Ее, Мп, N1, Си, Ъп, РЬ, СЛ, В1, Аз, Со, V, Мо, и и Р. Элементы этой ассоциации поступают в осадки непосредственно из гидротермальных флюидов и/ипи из морской воды и она может быть условно названа "гидротермально-гидрогенной".

Во вторую ассоциацию входят СаСОэ, Бг, Мп, Сорг , 2п,

В1, Аа, N1, Раю- ноипонентк, связанные с биогенным нароонат-ным материалом и веществом, связанным с ним.

, Третья ассоциация (Т1, А1, , К, М£, ТЬ и *>) связана с поступлением элементов в осадки с литогенным материалом. Основная часть Т1, значительная часть А1 и Мй, часть Ре и поступает в осадки с эдафогенным материалом, а часть А1, К и Мг - с эоловым,

Четвертая ассоциация (Ва, Р и V) связана с биогенной поставкой элементов в осадки.

Пятая ассоциация (в!, Ре, А1 и Аз) характеризует вклад в

~осздкй—желеэщ^кьашаилагного материала гидротермального генезиса.

Поснольну Ре - главный по количеству элемент, поступайщий~с— гидротермальным вешеством, исследован вклад в его содержание возможных его источников. Основным фактором, определяющим вариации содержаний Ие в абиогенном веществе осаянов района, является соотношение эдафогенного и гидротермального материалов. Оценка роли эдафогенного и гидротермального Ке делалась посредством расчета гипотетической смеси трех компонентов осадочного вещества: терригенного, эдафогенного и гидротермального . Полученная картина показывает, что в приосевой зоне с удалением от оси хребта эиафогенный вклад резко убывает, а гидротермальный относительно увеличивается.

Источниками микроэлементов, связанных с гидротермальным веществом, могут быть как сами гидротермальные растворы, так и морская вода. Использование модели Е.Г.Гурвича (0игу1сЬ еЪ а1.,1991) для определения их вклада позволило сделать следующие выводы:

1. Значительная часть Си, 2п, РЬ и часть Сс1 осадков приосевой зоны (в 10 нм от оси) поступала в них гидротермальным путем. Влияние гидротермального фактора в поставку микроэлементов в осадки в 20 км от оси ослабевает и они в основном поступают из морской воды. Б 40 нм от оси эти микроэлементы накапливаются в осадках почти исключительно гидрогенным путем.

2. Главным источником N1, Со, Аа, Ва и Р, присутствующих в гидротермальном рудном веществе осадков, являлась порская вода.

Состав редкоземельных элементов (РЗЭ). Основной механизм накопления РЗЭ в донных осадках - сорбционныИ, Б донных осадках и в водной среде, за счет ноторой о основном происходит сорбцион-ное накопление РЗЭ, их состав сходен. Этим объясняется, в частности, характерная особенность состава РЗЭ металлоносных осадков - наличие отрицательной корневой аномалии. В гидротермальных областях появляется новый источник РЗЭ - высокотемпературный флаид, характеризующийся высокими концентрациями лантаноидов и особым их составом: наличием поло>г.5теяьно!1 еоропиевой и отсутствием отрицательной цериевой аномалии, а таввз преобладанием легких РЗЭ над тяжелыми. Аналогичные тенденция в составе РЗЭ зафиксированы в пассивных сульфидных рудах, а такта в рудоносных илзх Красного моря и полигона ТАГ.В металлоносных осадках открытого океана также наблюдались подобные особенности*'(Черкавзв, 1990 )1 В исследованном района зафиксирован особый состав РЗЭ котаплоносных

осадков, формирующихся в непосредственной близости от гидротермальных полей центра слреяинга, Взаимодействие двух источников приводит к появлению в составе РЗЗ особенностей, характерных как для океанской воды, тан и для гидротермальных растворов: негативная цериевая и позитивная еаропиевая аномалии, а также обогащение тяжелыми РЗЗ относительно легких. Распределение РЗО в металлоносных осадках во времени показывает зависимость от скорости, накопления рудной составляющей. 8 тех горизонтах, где амплитуда изменения скоростей небольшая, концентрация РЗЭ хорошо коррелирует с содержанием Ре. Б периоды гидротермальной активизации увеличиваются снорости накопления металлоносной составляющей, ее концентрация в осадках и уменьшается содержание РЗЭ. За счет высоких сноростей нанопления время экспозиции в воде гидротермальных гиаронсияов Ре уменьшается, в результате этого концентрация гидрогенных элементов (в том числе и РЗЭ) в осадках относительно низки. В эти периоды увеличивается величина позитивной европие-вой аномалии.

ГЛАВА 4. МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ МЕТАЛЛОНОСНЫХ ОСАДКОВ.

Минералогия мелиопесчзной и нрупноалевритовой фрзкций и некоторые индикаторы истории гидротермальной деятельности. В тяжелой фракции металлоносных осаднов, образующихся в окрестностях гидротермальных систем, накапливается ряд минералов: оксигид-роксиды Ре, сульфиды Ре, Си и ъ-п, барит, атанамит', гидроцинкит, циннит,самородные металлы и интерметаллические соединения. Многие из них могут быть рекомендованы для поиска сульфидных руд. Распределение минералов вокруг гидротермальных систем неодинаково: в непосредственной близости от рудных тел накапливаются сульфиды Ре, Си и гп, Ре охры и колломорфные полупрозрачные агрегаты оксидов Ре и 51. Спектр мртэплидсв г;зк*слаа широкий, тогда как порршховатые агрегаты и лепидонрокит распре!злены в пределах полигона более или менее равномерно и встречаются ка удалении до 50 им,

Пространственное распределение гидротермальных минералов, контролируется скоростью и направлением придонных течений, а тан-же местоположением и мощностью гидротермальной системы.

Металлиды могут поступать в металлоносные осадки двумя путями: при разрушении базальтов и в составе гидротермальной

взвеси (Давыдов, 1991). Во втором случае представляются возмож--НЬШИ_двз пути их поступления в гидротермы: кристаллизация метал-

лидов непосредственно в гидротермагьном~фЛ»ипе~и-.вынос-гивротер-_

нами металлидов из базальтов при выщелачивании.

Минеральный состав мелкопесчаной и крупноалевритовой фракций исследованных осадков определяется местоположением полигона - его отдаленностью от континентов, глубиной, принадлежностью к южной аридной зоне и осевой части высокоспредиигового хребта. Пелагический фон формируется биогенным карбонатом кальция (раковинки планктонных фораминифер и ьокколиты), терригенными обломочными (кварц, полевые шпаты и др.) и глинистыми минералами эолового происхождения. Тектоио-вулканические процессы в этом районе дают специфический "местный" материал в осаднах- вулкано-генно - эпафогенньИ (оливин, основные полевые шпаты, основное вулканическое стенло и др.), гидротермально-эдафогенныН (сульфиды Ре, Си и 2п) и гпяротермально-осадочный (стяжения оисигия-роксидов Ре и №). В пределах полигона с увеличениеи расстояния от оси ВТП в осадках убывают содержания вулнаногенно-эдафогенно-го и гидротермалъно-эдафогенвого материала и относительно увеличивается доля гидротермально-осадочного.

В ходе циклического тентоно-вулканичесного развития центра спрединга наблюдается закономерное изменение минерального состава осадков. До и после "гидротермальных"- этапов (в ходе вулканических) увеличивается содержание вулнаногенно-эдафогенных минералов. Во время "гидротермальных" этапов в осадках возрастает концентраций гидротермально-осадочных минералов, причем на начальной и заключительной фазах образуются низкотемпературные минералы (барит, Нп-минрононкреции).

Высонодисперсные минералы. Высонодисперсные минералы поступают в металлоносные осадки из трех источников: 1) эндогенного (в виде коллоидов из гидротерм) - рентгеноаморфныэ онсвгид-роксидные образования Ре и ре-ионтмориллонит; 2) аутагенного А1-монтмориллонит и снепаиоспойныЯ иллит - монтмориллонит, обра-' зованные по продуктам подводного выветривания вулканогенного материала; 3) терригенного - нллнты, хлорит, наолвнат.

Район исследований находится в монтмориплонитовой глинистой провинции с преобладанием аморфных веиеств (Горбунова, Лисицын, 1981). Здесь Ре-монтмориллоннт обраоуется при низкотемпературных гидротермальных процессах (30-50'с) в результате охлаждения и

онисления нестабильных, высокотемпературных (380 С ± 30 С) растворов и взаимодействия образованных оксигиироксияов Fe с S102 (гидротермальным или биогенным), или в результате просачивания гидротермальных флюидов через базальты и осадки (Me Murtry 4 Yeu, ' 1981). Возможен и диагенетический путь его образования по терри-генному материалу и гиалокластике (Носсовсная и др., 1975). Распространение этого минерала осуществляется путем переноса коллоидных частиц.

В осадках полигона установлен Fe-монтмориллонит; степень его оиристаллизованности пряно пропорционально зависит от расстояния до оси хребта, С удалением к флангам в осадках появляется иллит.

Исходя из полученных данных, можно считать, что максимумы содержания Fe в металлоносных осадках метят высокотемпературную ♦азу гидротермальных этапов. Эти максимумы опережаются на половину периода максимумами Si02aMop<j. Последние, видимо, отражают низкотемпературную *ззу гидротермальных этапов, предшествующую высокотемпературной. Анализ изменений Fe-монтмориллонита во вре-, мени позволяет считать, что в течение низкотемпературной фазы гидротермального этапа образуется хорошо онристаллиэованный Fe-монтмориллонит, а на высокотемпературной - плохо окристаллизованный, Контроль этого процесса, вероятно, осуществляется через изменение концентрации Si02aHop$. в гидротермальном флюиде (максимальная на низкотемпературных фазах) в связи с изменениями температуры последнего.

Онсягидронсндные образования Fe и Мп. Во всех исследованных рентген-дифрактометрическии анализом пробах выявлена фаза гетита. Для высокотемпературных фаз гидротермальных этапов (максимумы содержания Fe) типичен хорооо окристаллизованный гетит, а для низкотемпературных - плохо окристаллизованный гетит. Известно, что гетит образуется в пироном диапазоне условий, однако эксперименты показали, что его образованию способствуют високкс концентрации э раствора Fe** при небопьвих содержаниях Ог, а такгкэ относительно нпзнне значения рН среды (Чухров и др., 1975). Такие условия познйизрт о пестах разгрузки гидротермальных флюидов. Домазано, Что sio2 , содэржаияйся в растворах п супестпонных количествах, является натагшзаторок окисления Рвг*а в растворах с рН> 7 (Чухров и др., 197S). Возможно, в пасем случае на низкую структурную упорядоченность готита низкотемпературных фзз повлиял содеретпиЯся во фгтпдо SiO¿3nopi. ana быстрое его образовз-

ние бактериальным путем (Горшков и др., 1990).

Гтрткгутгтвие^п-фз^юнс-ипиха в осаднах можно рассматривать нан свидетельство гипрогенных условий образования. Частицы ёгб— содержат мало Мп, что, по-видимому, связано с его биогенной рекристаллизацией, Из наших исследований поведения этого минерала во времени следует: 1) на низкотемпературных фазах гидротермальных этапов из кристаллических гидронсидных нинералов образовывались в основном .хорошо окристаллизованныП Mn-феронсигит и плохо онри-сталлизованныИ гетит. Последний может формироваться при непосредственном окислении Fe2* гидротермальных флюидов или (и) при окислительном преобразовании Мп-феронсигита■ Высоко содержание рен-тгеноаморфной онсигидроксидной массы; 2) формирование Мп-ферон-сигита осуществлялось при участии Fe и Мп-окислпкщих бактерий.

В осадках полигона, возможно, присутствует анаганеит , Его возникновение и сохранение возможно лишь в специфических условиях, когда растворы относительно обогащены ионами С1~или F". Он может образовываться и при выветривании массивного пирротина (Keller, 1969). Имея в виду, что и гидротермальные флюиды и мореная вода содержат значительные количества ■ ионов С1'и что при высокотемпературной гидротермальной деятельности образуется неустойчивый в морской воде пирротин, формирование анаганеита правомерно и понятно.

Установлены также характерные рефлексы юА и 7А макганатов. Предлагается два объяснения их присутствия: 1) напротив известных гидротермальных полей образуются стабильные юА манганаты, а в процессе диагенеза и тк манганаты; 2) образованные вдали от гидротермального поля нестабильные юА манганаты на воздухе частично переходят в iK манганаты двумя путями: а) при частичной трансформации туннельной струнтуры; б) при частичном захвате ионов металлов (Си, Со, Ni и др.).

Магнитные свойства металлоносных осадков, Магнитные характеристики метаппоносных осадков дают информацию о составе железистых соединений, их количественных соотношениях, качественных изменениях в пространстве и во времени (степень окристаллизован-ности, степень окисления) и размерностях минеральных частиц .•

В ранних работах по металлоносным осаднам (Багин и др., 1975, 1976, 1977 и др.) было показано, что магнитные соединения Fe в этих осадках чаше всего представлены титаномагнетитами, маггемитами и гиярогетитами . Летальные исследования магнитных

характеристик металлоносных осадков полигона позволили выявить следующий механизм трансформации первичного рудного вещества. Выбрасываемые гидротермальными флюидами аморфные Ре-Мп соединения - парамагнитные. С удалением от оси хребта в гидротермальном ппюме начинается упорядочивание, кристаллизация первично аморфных Ре-Мп онсигилроксидов. Чем дальше от оси спрединга они разносятся в плюме.т.е. чем длительнее их экспозиция до захоронения в осадках, тем выше степень упорядочивания. Рудная часть исследованных осадков состоит из двух генетичесни несвязанных компонентов: 1) незначительной части тонноцисперсных, в разной степени измененных (вплоть до окисленного магнетита) титаномагнети-тов базальтов; 2) основной доли парамагнитных Ре-Мп соединений, частично кристаллизующихся в процессе транспортировки от оси хребта и до захоронения.

Исследование методом мессбаузровской спектроскопии. Наиболее

корректное определение типа парамагнитных соединений, а также степени их раскристаллизованности, размера частиц и валентного состояния Ре потребрвало применения ядерного гамма-резонанса (эффект Мессбауэрз),

Основные выводы следующие:

1) Параметры спектров 5Е и ДЕ исходных осаднов отвечают со-

з +

единениям, в которых Ре находится в форме Ре в онтаэдрическом

2 +

окружении. Соединения, содержащие Ре , отсутствуют.

2) Значительное уширение линий дублетов свидетельствует о том, что соединения Ре3* находятся в тонкописперсном слабоон-ристаллизованном или аморфном состоянии.

3) Отсутствие спэрхтонного магнитного расцепления при 80 К для исходных образцов подтверждает предьщуциП вывод и даот возможность оценить размер частиц: ф 5 50 - 70 А.

4) По величинам £Е и ДЕ соедине:;:*..". "е3+, очевидно, представлены оненгидрокепдами в тониодпсперснон пли аморфном состоянии.

5) Возрастание величины эффекта, су;юит шншИ и проявление сверхтонкого магнитной рэсгопленил при 80°Н посла обработки НС1 свидстельстдуит о то», что в исходном осадке гидронсиды присутстзуйт в двух формах: 1 - аморфной; 2 - в вида тонкоииспор-сних супорпаракагниткьк оиристзяпизованных частиц. В »сходном осадно относительная доля пэрпоЯ Формы существенно больие, чем второй; послэ трзолвнил оставтся в основном тонкодчсперсныэ он-ристаллазованнке частицы гидроксидов.

6 ) Дублет лослеТфогревз—до~-Т^Н)-€--у4<ааываад—1Ш_ойБаэование тонкодисперсных суперпарамагнитных частиц гематита с размерами частиц не более 50-70 А.

ГЛАВА 5. ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ МЕТАЛЛОНОСНЫХ ОСАДКОВ. .

Пробы металлоносных осадноо полигона подверглись гранулометрическому анализу тремя параллельными методами- лазерно-гра-нулометрическому, водно-механическому по Аттербергу и водно-ме-ханичесному по Петелину. Результаты контролировались под сканирующим электронным минросколом.

Металлоносные осадки исследованной области в основном представлены пелитовыми илами , в небольшой степени - алевритово -пелитовьши м мелиоалевритовыми илами. Наблюдаются гранулометрические спектры трех типов: одно-, трех- и четырехмодальные.

Соотношения гранулометрического и химического состава не-таллоносных осадков. Результаты гранулометрического (на 16 Франций) и химического (СаСОэ, Ре, Мп и Т1) анализов были подвергнуты факторному анализу. По данным для отдельных колонок проведен также норреляционный анализ. В выделенных водно-механическим методом франциях определялись содержания Ре и Мп.

Результаты показывают, что Ре в основном тяготеет к фракциям 6.2-21.5 мкм. Вблизи активных гидротермальных полей отмечаются связи и с более тонкими фракциями - 2-6.2 мкм.

Распределение частиц-носителей Т1 в гранулометрическом спектре обусловлено положением мест отбора колонок относительно источников эдафогенного материала - области ПЦС п осевой экструзивной зоны. Близость к ним обусловливает укрупнение эдафогенного материала (37.6-87.2 мкм). Поснольку на значительные расстояния могут переноситься только тонние частицы, в осадках удаленных от этих областей накапливается только тонниВ эдафогенный материал (< 6.2 мкм).

СаСО в обшем тяготеет к двум фракциям - 2.1-6.2 и 37.6-188 мин. Микроскопические исследования показали, что в первой группе франций карбонатный материал сложен в основном ксннолитами, а во второй - раковинками форзминифер и их фрагментами.

В осадках станций, удаленных от гидротермальных полей, Мп как и Ре тяготеет к тонким фракциям (< 2 и 4.8-1;! мкм). В осадках южной части полигона напротив гидротермальных полей Чп в

основном находится в нрупных фракциях (7.9-188 мкм). Здесь найдены и Мп-микроконкреции. Объяснением этого могут Сыть результаты исследований ловушечного материала вблизи активных гидротермальных источников (Тамбиев, 1988). Под факелом обнаружены фокальные пеллвты (10-30 мин) с высокими содержаниями Мп (десятки *) и небольшими содержаниями Ре (первые 94). Вдали от источников такие пеллэты не были обнаружены, Крупные пеллеты быстро осаждаются и не могут разноситься плюмом на значительные расстояния. После осаждения марганецсоаержашая часть пеллет консолидируется и образует частицы, обогащенные Мп или является зародышем дпя образования минрононнреций. Этот механизм перевода гидротермального Мп в осадки видимо носит локальный характер. Основная же часть Мп, наряду с Ре, разносится на большие расстояния.

Наше исследование показало, что в течение предполагаемых гидротермальных этапов (максимумы Ре) увеличиваются концентрации Франции 0-2, 7.9-21.5 и 37.6-87.2 мкм. В течение этапов относительного затиаья гидротермальной деятельности понижаются концентрации этих фракций и наблюдается пик в диапазоне 2.4-6.2 мкм.

ГЛАВА 6. ИЗОТОПНАЯ ГЕОХРОНОЛОГИЯ МЕТАЛЛОНОСНЫХ ОСАДКОВ.

ПОТОНИ ВЕЩЕСТВА.

Скорости осаднонанопления в верхних горизонтах колонок определялись метопом радиоуглеродного анализа. Низкие сноростй накопления осадков аридной зоны и осложняющее влияние процессов биотурбации позволяли оценить средние скорости седиментации пипь для временных интервалов не менее 16 тыс лет (при средней скорости седиментации О.в см/тыс пет). С увеличением возраста в осадках отмочено увеличение скорости седиментации. Максимальный временной интервал, для которого удзлось оценить средние скорости, не превышает 45 тыс лвт, Ннп::::с с:;орсстй седиментации и степень С ютурбнрованности на порядок снижают амплитуду любого события с длительность» 2 тыс лот. Липь события длительность» 5- 10 тыс лот •и бопоо могут Сыть зарагистрпрованы в коленках без заметного искажения сигнала, Сходимость результатов радиоуглеродного метода

230

и метода неравновесного ТЬ более чек удовлетворительна ( г= О. 93).

Распределение концентрации изотопов и и- ТЬ, средние' значения их распределений, а таюяз разброс значений типичны дпя ме-

таплоносных нарбонатных осадное. Значение средней величины

23 8 ----------___-------

ТЬ/ и(вес.) (1.08) свидетельствует о то>Т^~чтгг~оноло--70)&—К— поступает в осадим с гидротермальными гидронсидами Ре. По величине изотопного состава и (231и/гзви) и формуле смешения (Купцов и др., 1980) была рассчитана доля гидрогенного и (61 А 4*), что. близко к величине, рассчитанной по отношению 232ТЬ/238и, Интерпретация результатов по методу неравновесного 230ТЬ проводилась в рамках моделей постоянной концентрации и постоянного потока. Удалось проанализировать изменения скоростей седиментации в интервале 0-300 тыс лет. В целом скорости седиментации меняются в пространстве и во времени в небольших пределах 0.2-0.8 см/тыс лет. Изменения скоростей седиментации могут быть обусловлены тремя причинами: 1) изменением рельефа дна в процессе спрединга; 2) изменением интенсивности гидротермальной деятельности; 3) изменениями гидродинамини придонного слоя.

Данные о скорости накопления и химическом составе позволяют оценить абсолютные массы осадочного материала и химических компонентов для геологического прошлого. Они сопоставлены с-абсол»-тными массами химических компонентов металлоносных осадков из других районов спрединга океана. Если же выстроить изученные сейчас районы по мере уменьшения абсолютных пасс всех элементов, то получается следующий нисходящий ряд:Красное мор« (впадина Судан) рифт Таджура (рифтовая долина) хребет Хуан-до-Фука (котловина Хуан-де-Фука ) ВГП (21° ю.ш.) * Индийский океан (район тройственного сочленения). Очевидно на эмбриональной стадии развития рифта (Нрасное море, рифт "Таджура) условия сединентогенеза (небольшой, неглубокий, полузамкнутой бассейн среди континентальных массивов) способствуют повышению абсолютных масс металлов-,' несмотря на невысокую тектоно-вулнанвчесную активность (скорость спрединга 1-2 см/год). Высокие скорости накопления элементов в металлоносных отложениях хребта Хуан-де -Фука ( скорость спрединга 5.$ см/год) определяются близостью континента и нахождением района в северной гумидной зоне с высокой биопр<>дуктивно-стью. В срединных хребтах океанов на зрелой стадии развития рифтов, удаленных от континентов, (ВТП 21°».ш., а такие зона тройственного сочленения Индийского океана), величины абсолютных масс в основном зависят от интенсивности тектоно-вулканических-процессов (скорость спрединга) (тектонический контроль).

По величинам абсолютных масс Ре, Ип, Си и тч, прослежено

изменение их потоков на дно по площади исследуемого полигона за последние 30 тыс пет на основе четырехмерного картирования. Установлено, что эти изменения связаны: 1) с изменением положения их источника и интенсивность» поставки; 2) с изменением рельефа дна в процессе тектоно-вулнанической перестройки хребта; 3) с изменением придонной гидродинамики. Источники гидротермальных (Ре, Мп, часть Си) и эдафогенных (Т1) элементов разобщены в пространстве

ГЛАВА 7. РАЗВИТИЕ ГИДРОТЕРМАЛЬНОГО ПРОЦЕССА ВО ВРЕМЕНИ.

В распределении химических элементов и их соотношений во времени наблюдается цинпичность. Циклы основных гидротермальных компонентов - Ре и Мп, в большинстве случаев сдвинуты по фазе: циклы Мп обычно на четверть периода "опережают" и "отстают" от . циклов Ре. Нороткопериодные циклы Мп и отношения (периоды

второго порядна) идут на фоне изменений с более длинным периодом (периоды первого порядка). Первые (с периодом 10 тыс лет) в отдельных колонках ногут и не коррелировать между собой и отражают историю отдельных (локальных) гидротермальных попей. Вторые (с периодом 100 тыс лег) хорошо коррелируют в пределах всего полигона и отражают общие изменения состава всего комппенса гидротермальных полей региона, связаны с его тектоно-вулканическими пе- . рестройнани. В вертикальном распределении содержаний микроэлементов и отношений эп./(Ре+Мп) наблюдается цикличность, которая синхронна цикличности Ре и/или Мп. Это указывает на связь микроэлементов с рудный ведеством и на их корреляцию с основными гидротермальными элементами. Цикличность распределения литогенных трассеров (А1, Т1 и А1/(А1+Ре+Мп) нодуля) во времени идет в про-тивофазе с цинлпчностЪй распределения содержании г>= - обусловлена явукя причинами: 1) гидротермальное вещество является рззба-ителем потогонного; 2) в фззы уменьшения интенсивности- гидротермально!! деятельности, вероятно, происходит активизация вулканических процессов, в результате этого в осадки поступают Большие количества эдафогенного материала. Олунтуации в вертикальном распредоланаи СаС03 обусловлены э основной разбавляющим влиянием гидротермального вещества. В периоды активизации гидротермальных процессов увеличивается вклад гидротермальной составляющей в содержания элементов в уменьшается роль литогенноЯ и гидрогенной

составляющих^ ¿ЛПГТЛПГт'ис—лет—наэад—пидаатермальные процессы в пределах нашего полигона были более интенсивными и контрастными, чем 150-0 тыс лет назад. К настоящему моменту наблюдается тенденция к уменьшению интенсивности гидротермальной деятельности.

Исследования автора позволили предложить модель гидротермального процесса циклично развивающегося на высоноспредикговон хребте 21 ю.ш. ВТП , Перманентный магматический процесс возобновляется с периодичностью юо тыс лег и на его фоне чередуются вулканические и гидротермальные этапы с периодичностью 10 тыс лет. Вулканический этап находит отражение в осадках с минимальными содержаниями рудных элементов (Ре, Мп, Си, Zn и др.) и максимальными концентрациями эдафогенных (Тх, А1). В осадках этого времени увеличиваются содержания эдафогенного материала: основного вулнанического стекла, основных плагиоклазов, оливина, минералов группы эпидота , хлоритизированных и измененных неопределимых обломков пород. Т1 тяготеет н более крупным гранулометрическим фракциям. К концу этого этапа содержание эдафогенных компонентов уменьшаются, начинают расти концентрации рудных компонентов. Имея ввиду высокую интенсивность магматических процессов на высокоспрединговых хребтах, иногда очень сложно провести границу между следующими один за другим вулнаничесними и гидротермальными этапами. Ситуация нередко осложняется одновременным развитием на одном сегменте хребта нескольких гидротермальных полей, находящихся на разных стадиях развития. В результате их интерференции даже на вулканических этапах напротив отдельных по-лёй формируются металлоносные осадки. Основные рудные элементы Ре и Ип присутствуют в виде плохо окристаллизованных гетита и юА и 7 А манганатов, соответственно. Резко увеличена гидрогенная доля в содержаниях малых элементов.

С ослаблением вулканической активности начинаются вертикальные тектонические движения. Растет проницаемость базальтов. Возникает осевая цирнуляционная гидротермальная ячейка и от кровли магматического очага к онеаническому дну усгремляю'тся высокотемпературные флюиды (Лисицын и др., 1990). Смешение восстановленных, кислых, горячих рудоносных флюидов с холодной, слабощелочной, богатой О наддонной водой происходит в нор«, ниже границы вода/осадок. На. этом геохимическом барьере в виде сульфидов выпадает в основном Ре. Начинается дифференциация «сходного гидротермального флюида. Мп, для окисления которого нужны высокие

значения ЕЬ (+360 нВ), в слаборедукционной среде "проснанивает" этот барьер. Таким образом, дна достигает разубоженный, слабокислый флюид,

Гидротермальный этап начинается с низкотемпературной фазы (I). В осадках при этом фиксируются мансммальные концентрации Мп и 3102змор. . Образуются юА и 7Д манганаты и Мп-Фероксигит . Последний образуется биогенным путем при участии Мп-онисляюших бактерий. Ип тяготеет к более грубым франциям гранулометрического спектра. В осадках повышаются содержания Мп-микроконнреций и норочек. Это предположительно объясняется участием организмов в его фиксации и осаждении. Ре присутствует в форме аморфных гия* роксидов и высонояисперсного, плохо окристалпизованного гетита. Низная степень его окристалпизованности обусловлена невысокими концентрациями Ре и быстрым выпадением из флюида (благодаря бактериальному действию и каталитическому влиянию высоних концентраций БЮ^морф.). Взаимодействие последнего с гелем гидроксид-ного Ре приводит к образованию Ре-монтмориллонита хорошей онрис-таллиоованности. Одновременно с этим в осадках возрастают и количества мннроэлементов, сорбированных из морской воды на марганцевых минералах (Со, N1, Си). В состава РЗЭ появляется позитивная европиевая аномалия. С развитием гидротермального процесса зона смешения гидротермальных растворов с океанской водой постепенно поднимается вверх по системе.

На высокотемпературной фазе (II) гидротермального этапа в осаднах содержание Ре достигает максимальных значения, образуются рудоносные прослои, В содержаниях Ип, Си и 2п преобладает гидротермальная доля. В больаинстве случаев в распределении Мп наблюдается- понижение его концентрации по сравнению с низкотемпе-. ратурноП фазой за счет разбавлявшего влияния Ре. В распределении жшроэлеиомтоп,' связанных в большей керз с Ре, чем с Мп (V, Но, РЬ, Аз ДР.), наблюдаются соответстеенккз максимумы. Концентрации лптого.-па« элементов (Т1, А1) и "литогенныэ"- модули (АГ/(А1+Ре+Мп), Т1/( гЬ+!1п)) достигают минимума. Европиевая ано-¡гап'ля п это врэмл таткз достигает максикального значения. Из кя-лезистых' минералов преобладает-тонкоднсперсныП готит лучшей степени окристаппкзоваиностн, чем в низкотемпературную фазу, В осадках присутствуют аморфныэ гидроксииы Ие и небольшие количества плохо опристаллнзованных ре-ионтморяллонита- н Мп-фероксигита. Последние два минерала образуются из низкотемпературных выходов

по периферии попя или привносятся придонными течениями с сосед--4<^^-ваае-И_^л1адо]зя111и.\ся в низкотемпературной фазе. В грануломет-*

ричесном спектре осадкои резко возрастают содержания-фракций—--

держащих частицы- носителей Ие. Скорость осадконакопления увеличивается в 8-10 раз по сравнению со скоростью на вулнаничесном этапе (БМтпиеЫ еЪ.а1., 1988).

С остыванием магматичесной каморы постепенно понижается температура поднимающихся флюидов. Гидротермальный этап идет н своему завершению, заканчиваясь низкотемпературной фазой (III). Отложения заключительной фазы по минералогии и химии близни н отложениям начальной низкотемпературной фазы (I). Надо отметить, что вследствие высокой интенсивности магматических процессов на исследуемом высоноспрединговом хребте и низкой разрешающей способности хронологических методов, низкотемпературные фазы гидротермальных этапов иногда "растянуты" во времени и выделить их очень сложно.

Миграция гидротермального поля. Для оценки металлоносности срединного хребта, прогноза и поиска древних рунных построек исключительно важно понять эволюцию магматичесной камеры во времени,, т.е. выяснение временной изменчивости (в пределах элементарного сегмента) положения гидротермально антивного участка свода. Для решения данной задачи обычно использовались тектоно-магма-тический и геоморфологический подходы. Поскольку миграция гидротермальных полей вдоль оси элементарного сог.мекта спрединга находит отражение в осадках(миграция металлоносных осадков, элементов- и минералов-индикаторов), нами был разработен и применен более надежный литолого-геохимическиИ метод. В качестве индикатора гидротермальной активности наиболее информативно использование абсолютных масс гидротермального Ке. Было исследовано изменение активности за последние 50 тыс лет в колонках для самого длинного профиля, отстоящего на 20 км от оси ПТП. Абсолютные массы гидротермального Ре зависят не тольно от интенсивности гидротермальных процессов, но и от придонной гидродинамики и подводного рельефа , Рассуждения в рамках предложенной модели заставляют полагать, что закономерное смешение максимумов абсолютных масс гидротермального Ре во времени в осадках исследуемого профиля отражает в первую очередь миграцию гидротермальных полей вдоль оси спрединга. Определенная нами скорость миграции гидротермального поля составляет в среднем 70 см/год.

Основные выводы и результаты работы следующие :

1. В результате наложения гидротермального процесса на нормальную пелагичесную седиментацию возникают металлоносные осадки. Они характеризуются высокими содержаниями Ке и Мп гидротермального происхождения, а также ряда микроэлементов (Си, Zn, РЬ и др.), низкими содержаниями элементоэ-гилролиэатов (А1 и Т1).

в осадки исследуемого полигона, частично поступает с литоген-ным веществом, но аномально высокие его содержания в приосевой зоне хребта говорят о значительном внладе Б1 гидротермального генезиса.

Подробно изученное поле металлоносных осадков на 21°ю.ш. ВТП по своей метзллоносности превосходит все известные на ВТП как из -за меньшего разбавляющего влияния терригенного фантора так и более интенсивной гидротермальной деятельности а пределах осевсй части хребта.

2. Предложенные автором геохимические критерии, основанные на выделении аномалии концентраций и скоростей накопления Ре, Си, гп, Ва, Т1, Но,.Со, а таюте состава РЗЭ металлоносных осадков и физические критерии - магнитные характеристики осаднов, позволяют выявлять районы, перспективные на сульфидное орудене-ние в современных и древних спрединговых зонах океана.

3. На основании детального исследования химического, минерального и гранулометрического составов металлоносных осадков во времени предложена модель тектоно-вулнаничесного развития центра спрединга на примере 21°».и. ВТП, Выделены этапы перманентно развивавшихся магматических процессов, кардинально изменпюцихсп с периодом 100 тыс лет. На их фоне установлено чередование вулканических и гидротермальных этапов с продол>н!тельностью 10 тыс лет. Гидроторнзпыша этапы состоят из высокотемпературной фаг>ы ;* низкотомп<?рг»ур!;1к, развивавшихся до и поело высокотемпературно!!. Эти фази отразится в осадках по поведению химических эло-ь.йнтов и специфическому минеральному и гранулометрическому составу. Чисто тектонический этап, наблюдаемый на ниэкоспредингових хребтах, в вксокоспрэдинговых отсутствует ,

4. С помощью нетода абсолютных масс установлен фант миграции гидротермальных центроо вдоль оси спрединга. Гидротермальные поля высокоскоростного центра спрединга на 21°и.ш. ВТП за последние 50 тыс лот мигрировали одоль оси хребта со скорость» около

70 см/год.

Основные положения диссертаци|Г~опуСлт?тааин-в—сяеду»иих-ра-— ботах:

1. Скорости накопления металлоносных осадков (Восточно-Тихоокеанское поднятие 20°ю.ш.). - Океанология, 1990, т.30, N 3, с.444-449 (в соавторстве с В.М.Купцовым).

2. О соотношении гранулометрического и химического составов металлоносных осадное приосевой зоны Восточно-Тихоокеанского поднятия (20-22*ю,п,) - Океанология, 1991, Т. 31, N 5, с.838-845 (в соавторстве с Е.Г.Гурэичем).

3. Позднечетвертичные скорости накопления металлоносных осадков Восточно-Тихоокеанского поднятия. - Океанология, 1992» т. 32, N 1, с.141-150 (в соавторстве с В.Н.Купцовым).

Подписало в печать 21.04.92. Заказ 585 Формат 60:х84/16 Тираж 100

Москва. Типография РАСХН