Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Сравнительный анализ гидротермальных руд из спрединговых центров океанского дна

ВАК РФ 04.00.10, Геология океанов и морей

Автореферат диссертации по теме "Сравнительный анализ гидротермальных руд из спрединговых центров океанского дна"

ргв од

^ 7 РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

ИНСТИТУТ ОКЕАНОЛОГИИ им.П.П.Ширшова

на правах рукописи УДК 553.3.065.22

МУРАВЬЕВ КОНСТАНТИН ГРИГОРЬЕВИЧ

сравнительный анализ гидротермальных руд из спрединговых центров океанского дна

Специальность 04.00.10 - "Геология океанов и морей"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

МОСКВА 1993

Работа выполнена в Институте океанологии им. П.П.Ширшова Российской Академии Наук

Научные руководители: член-корреспондент РАН, доктор геолого-минералогических наук, профессор А.П.Лисицын (ИО РАН), доктор геолого-минералогических наук А.Г.Злотник-Хоткевич (ЦНИГРИ)

Официальные оппоненты:доктор геолого-минералогических наук, профессор А.В.Дружинин (УДН), доктор геолого-минералогическйх наук Е.Г.Мирлин (ГЕОХИ РАН)

Ведущая организация: Геологический Институт РАН

Защита состоится ч/^я^1 1993 года в 4асов на заседании специализированного Ученого СоЕета К 002.86.02 в Институте океанологии им. П.П.Ширшова РАН по адресу: 117218, г.Москва, ул.Красикова,д.23.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке института.

Автореферат разослан с о-есд^с. 1993 года.

Учёный секретарь СП^ЦИЭЛИЗИрОБАННОГС С0Б9ТЗ., кандидат географических наук -

А-схуалыюсяь имя/. Процессы современной гидротермальной активности в центрах подводного вулканизма Мирового океана (срединные хребты,островные дуги, области заостроводужного спредин-га, "горячие точки") представляют огромный интерес для геологической науки и практики. Привлекает к себе возможность их использования как уникальных природных лабораторий для изучения закономерностей формирования древних гидротермальных отложений типа Уральского, Куроко и т.д., являющихся источником сырья для получения цветных и благородных металлов. Кроме того, современные сульфидные руды океанского дна рассматриваются как потенциальные источники этих металлов в будущем.

Цель рабвян. Сравнительное изучение особенностей вещественного состава океанских руд, сформировавшихся в различных тектонических обстановках и ситуациях, выявление основных факторов, определяющих эти особенности.

Задачи исследования. 1. Сравнительное исследование вещественного состава гидротермальных отложений из различных тектонических обстановок, выяснение связи между их составом и комплексом условий рудоотложения.

2. Сравнительное изучение петрографии и геохимии пород, вмещающих гидротермальные поля, из разных тектонических обстановок и выяснение корреляции между составом этих пород и руд.

Научная пошада работа. 1. Впервые изучен минеральный и химический состав гидротермальных рудных построек межконтинентального рифта моря Вудларк и рифтоз вадуговых морей Манус, Лау (Западная часть Тихого океана).

2. Получены новые данные по минералогии и химии минералов в рудных отложениях поля ТАГ (Срединно-Атлантический хребет).

3. Впервые проведено детальное сопоставление геохимии пород и руд, сформировавшихся на дне океанов в различных геодинамических обстановках.

Праятрксгсая ценность. 1. Исследования вещественного состава гидротермальных отложений необходимо для научно-обоснованной оценки перспективности океанских рудопроявлений.

2. На основе изученных материалов могут быть сделаны выводы о геодинамической обстановке формирования древних колчеданных руд, т.е. расширяются возможности геологического прогноза. Это позволит более рационально проводить поиски колчеданных и кол-чеданно-полиметаллических месторождений на суше.

вапичеоош материал. Материалы получены в 1986-1990 гг. в

экспедициях НИС "Академик Мстислав Келдыш" с подводными обитавшим аппаратами "Пайсис" и "Мир" (рейсы 12,15,21). Для проведения сопоставления современных океанских руд с древними колчеданными рудами автор провел полевые исследования на месторождениях Южного Урала и Северного Кавказа. Поставленные в работе задачи решались путем детальных лабораторных исследований, с применением комплекса современных методов: а) минераграфическо-го изучения руд в отраженном свете, микрозондовых исследований, микроспектрального лазерного анализа, рентгеновского фазового полуколичественного анализа; б) рентгено-флюоресцентного и атомно- абсорбционного анализов, нейтронной активации,1СР, мокрой химии;в) исследований изотопного состава серы и свинца; г) изучения состава и температур гомогенизации газово-жидких включений в минералах (ГМВ).Анализы выполнялись в лабораториях ИО РАН, ИГЕМ РАН.ГЕОХИ РАН.ЦНИГРИ (Москва), ИГГ УрО РАН (Екатеринбург) .Берлинского Технологического университета,Марбургского университета (Германия), Института минералогии (Австралия).

ЛкяыИ вклад автора в работу состоял в участии в экспедиционных работах, пробоотборе и подготовке материала к анализам, определении минерального состава руд на рентгеновском дифракто-метре ДРОН-2, минераграфических исследованиях руд под микроскопом в поляризованном отраженном свете,исследовании состава элементов-примесей в минералах на лазерном микроанализаторе ЛМА-1, интерпретации полученных данных.

Мцюбащя работы. Основные положения диссертации докладывались на 8-10-й Международных школах по морской геологии (Геленджик,1988,1990,1992) , 2-м и 3-м Международном Тектоническом совещании (Звенигород, 1989, 1991), на коллоквиумах Лаборатории фивико-геологических исследований Института океанологии. По теме диссертации опубликовано 8 статей и тезисы 8 докладов, 4 статьи находятся в печати.

Объен и структура работы. Работа содержит (^страниц текста, <53 рисунков, $9 таблиц,состоит из введения, четырех частей, включающих себя/3 глав и заключения. Список литературы со-"держи-^^наименований------_---

Благодарное». Работа выполнялась под руководством члена-корреспондента РАН А.П.Лисицына и доктора геолого-минералогических наук А.Г.Злотника-Хоткевича, которым автор выражает глубокую благодарность. Автор очень признателен научным сотрудникам лаборатории физико-геологических исследований ИО РАН за

консультации и обсуждение материалов по диссертации: Ю.А.Богданову, Е.Г.Гурвичу,В.В.Гордееву,В.В.Серовой.Существенную помощь в экспериментальной работе оказали Г.В.Иванов,А.Б.Исаева,З.Н.Горбунова (ИО РАН),Н.Г.Кореннова,Л.И.Бочек (ЦНИГРИ).Т.М.Сущевская, А.М.Ерохин (ГЕОХИ),Т.Н.Шадлун.Н.С.Бортников (ИГЕМ), которым автор также искренне благодарен.За большой труд в оформлении диссертации автор выражает свою признательность С.С.Изотовой, М.Г. Кочетковой,Е.М.Волковой и О.И.Франтенковой.Особую благодарность за обсуждение материалов диссертации автор высказывает своим коллегам по изучению процессов рудогенеза в океане: Е.В.Бибиковой,А.Ю.Леин, Н.М.'Сущевской (ГЕОХИ), С.Скотту (Канада), В.Ту-фару (Германия).

Осповтю аагчицаекые шяогаетя. 1. На формирование Бедственного состава рудных гидротермальны отлопекмй неовулканических зон океана наибольшее влияние оказывают два фактора: геохимические особенности пород 1-го и 2-го слоев океанской корн,вмещающих в себя конвекционные системы, и физико-химические условия разгрузки флюида - в первую очередь температурный режим рудоотложения.

2. Основные минеральные ассоциации гидротермальные рудопро-явлэний из спрединговых центров океана являются членами одного генетического ряда от высокотемпературных - к низкотемпературным: ангидрит-пирит(пирротин)-халькопиритовая, пирит(пирротин)--сфалеритовая ± (халькопирит), барит-пирит(пирротин)-сфалерито-вая ± (галенит), баритовая, опаловая, нонтронитовая, Ре-, Мп-окислов. Наиболее полно этот ряд представлен в гидротермальных полях с максимальными температурами рудоотложения не менее 300°С. Последовательное укорочение ряда за счет первых членов в некоторых гидротермальных полях обусловлено более низкой начальной температурой рудоотложения.

3. Перечисленные в положении 2 минеральные ассоциации распределяются зонально в пространстве гидротермальных полей в указанном порядке от высокотемпературных - в центре, к низкотемпературным - на периферии. Характер латеральной минералого-геохимической зональности в каждом конкретном случае обусловлен начальной Т° рудоотложения и величиной температурного градиента в пространстве гидротермального поля. Для гидротермальных полей с начальной температурой рудоотложения > 300°С типична последовательная смена (от центра к периферии) руд медной специализации рудами медно-цинковыми, цинковыми и т.д., до отложений Ре-,Мп-

окислов,завершающих генетический ряд, и концентрация S.Cu.Co в центре и Zn,Pb,Sb,Ag, Au и Ва - на периферии. В гидротермальных полях с начальными Т° рудоотложения <300°С - из ряда латеральной зональности обычно исключены руды медной и медно-цинковой специализаций.

4. Тояеигавие базальты (HORB) кз различных геодгтакическкх обстановок , являющиеся источниками металлов в гидротермах -имеит различные характеристические группа малых элементов.Базальты СОХ обогащены относительно базальтов задуговых бассейнов Лау и Манус литофильными элементами и обеднены халькофильними. Соотношения характерных геохимических групп элементов в комплексе пород,вмеца**« гилратермалыше системы, наследуется рудами.

ВВЕДЕНИЕ

Развитие идей новой глобальной тектоники и появление концепции формирования океанской коры в спрединговых центрах привело к интенсификации геологических работ,что способствовало открытию гидротермальных процессов и сопряженных с ними сульфидных руд в неовулканических зонах спрединговых хребтов (CYAMEX, 1979;Hekinian et al,1980;Lonsdale,1980).В настоящее время в неовулканических центрах дна Мирового океана (срединных хребтах, межконтинентальных рифтах, островных дугах, задуговых рифтах и "горячих точках") известно более 100 сульфидных рудопроявлений гидротермального генезиса. Одни из них имеют Cu-Zn, Zn геохимическую специализацию,другие - обогащены полиметаллами:Pb,Ag,Au, As, In и др. Выявление причин приводящих к формированию тех или иных особенностей вещественного состава современных океанских руд имеет принципиальное значение для установления генетических особенностей формирования древних колчеданных руд типов Уральского, Куроко, Кипрского и др.

Имеющийся в нашем распоряжении уникальный фактический материал: 7 коллекций образцов из руд, сформированных в различных геодинамических зонах и тектонических обстановках, при различных условиях осадкообразования, связанных с различными типами вулканический пород ни отложившихся при " различных "физико-химических параметрах раствора и окружающей среды,позволяет рассмотреть следующие вопросы сравнительного генезиса сульфидных руд океана.

1. Существуют ли различия между составами руд, сформирвав-шихся на базальтовом фундаменте,и руд,ассоциированных с осадоч-

ной толщей и каково влияние 1-го слоя океанской коры на рудоге-нетические процессы ?

2. Каково влияние состава пород 2-го слоя океанской Коры, сформированной в различных геодинамических зонах на состав руд?

3. Как влияют различные параметры фи8ико-химических условий рудоотложения на вещественный состав руд ?

ЧАСТЬ 1.ГВДР0ТЕПШ&ШЕ ОБРАЗОВАНИЯ ЗРЕЛЫХ СРЕД&ЗЭТ-ОКЕАНИЧЕСКИХ ИЯТОЕЫХ СИСТЕМ (ОКЕАНСКИХ)

Срединно-океанические хребты (СОХ) являются , центрами расхождения и зонами наращивания плит в основном за счет толеито-вых базальтов, в общем случае - типа Л-МОИЗ, относительно обедненных, по сравнению с другими типами базальтов, литофильными элементами. Эти базальты генерируются истощенной мантией астеносферы. Скорость спрединга в этих хребтах колеблется от менее .1 до 18 см/год. Особенности рудоформирующих процессов в ЯК рассмотрены на собственных материалах на примере двух рудных полей (ТАГ и гора Осевая), расположенных в пределах медленно- и среднеспредингового хребтов со скоростью спрединга от 2,4 до 6 см/год соответственно.

Глава 1.1.Гидротермальные образования Срединно-Атлантического хребта на 26° с.т., поле ТАГ

Срединно-Атлантический хребет является низкоспрединговьм хребтом с полускоростью спрединга в районе 26° с.ш. 1,2 см/год. Описываемое гидротермальное поле приурочено к 10-километровому сегменту хребта,ограниченному с севера и юга трансформными разломами и находится на вершине конструктивного вулканического свода, расположенного в восточном борту рифтовой долины.

Особенности вещественного состава гидротермальных образований поля ТАГ достаточно детально рассматривались в литературе (Богданов,Лисицын.Муравьев и др.,1992).Фундаментом рудных отложений служат тектонически раздробленные базальты вершины неовулканического свода. Рудопроявление представлено холмом высотой около 50 м и диаметром около 200м. Температура изливающегося флюида в центре холма по данным измерений с ГОА составляет около 350°С.В строении холма выявлена латеральная минералогическая зональность выраженная сменой от центра к периферии высокотемпературных минеральных ассоциаций более низкотемператур-

- 8 -

ными и соответствующими изменениями химизма.

Его центральная часть сложена массивными существенно ангидритовыми отложениями с редкой пылевидной вкрапленностью пирита и халькопирита и гнездово-вкрапленными пирит-халькопиритовыми рудами в ангидритовом базисе.Затем следуют сплошные пирит-халь-копиритовые и халькопирит-пиритовые полосчатые и концентрически зональные руды. Далее - сплошные сфалерит-марказит-пиритовые колломорфно-полосчатые руды. Отложения периферии холма представлены окислами и гидроокислами железа и атакамитом.т.е. продуктам подводного выветривания сульфидов.

В общих чертах в отложениях постройки выделяются следующие парагенетические ассоциации первичных минералов: ангидритовая с пиритом и халькопиритом, пирит-халькопиритовая с изокубанитом, сфалерит-вюртцит-марказит-пиритовая и атакамитовая. Среди вторичных минералов встречаются ковеллин по халькопириту, окислы и гидроокислы железа.

По данным исследований ГЖВ в кристаллах ангидрита температура образования последнего составляет 271-344°С.

Выделено 9 морфологических видов Fe-дисульфидов во всех ти-■ пах руд, которые можно объединить в 4 морфогруппы, довольно закономерно распределенные по латерали холма: в центре - кубические зерна пирита, далее к периферии - кубический пирит с реликтами метаколлоидных агрегатов, ангедральные выделения пирита, слабораскристаллизованные метаколлоидные агрегаты пирита и марказита. Исследования' геохимических особенностей дисульфидов железа показали,что каждому морфотипу соответствуют определенные соотношения элементов-примесей (Cu-Zn-Co),что,вероятно,отражает эволюцию и неравновесность физико-химических условий разгрузки флюида и его состава в зависимости от последних.

В целом руды активного поля ТАГ имеют отчетливую медно-цинковую специализацию.Отчетливо проявлена геохимическая зональность в пространстве холма:Си и Со тяготеют к его центральной части, Zn и Fe - к промежуточной зоне и периферии.

Концентрация РЬ меняется в пределах 0,001 - 0,0457., макси-

_мальное_его_количество_приурочено_к_сфалерит-пиритовым рудам.

Такое распределение свинца согласуется с расчетной термодинамической моделью гидротермальной системы, по которой выпадение РЬ из флюида происходит при температурах 250-200°С (Edmond et al, 1979,1982; Bischoff et al,1980; Гричук и др. ,1985). Максимальное содержание благородных металлов установлено в сфалерит-мар-

- у -

казит-пиритовых рудах периферии (Au - 5,6 г/т, Ag - 165 г/т).

Данные по изотопному составу РЬ руд показали, что он соответствует таковому в породах - производных истощенной мантии астеносферы (табл.1,4).

Исследования изотопного состава серы сульфидов показали утяжеление серы в минералах из центральной части холма, которое можно объяснить наблюдаемым метасоматическим вемещением ангидрита (534SAr,h-+18,20/oo) сульфидами (Гидр.обр. ,1992).

Сделаны следующие выводы о минералого-геохимических особенностях отложений поля ТАГ:

1.максимальная температура отложения гидротермальных образований в центре холма была-не меньше 340°С;

2.набор основных сульфидных минералов в рудах - довольно примитивен: дисульфиды железа, халькопирит,сульфиды цинка;

3. в строении гидротермального холма выявлена латеральнея минералого-геохимическая зональность,выраженная в смене от центра к периферии высокотемпературных минеральных ассоциаций и геохимических комплексов - более низкотемпературными;

4. изотопный состав свинца руд соответствует изотопно^ составу истощенной мантии;

5. по геохимической специализации отложения поля ТАГ следует отнести к медно-цинк-колчеданным рудам.

Глава 1.2. Гидротермальные образования горы Осевой хребта Хуан де Фука (северо-восточная часть Тихого океана)

Хребет Хуан де Фука является среднескоростным спрединговым центром с полускоростью спрединга 3 см/год. Гора Осевая расположена в точке пересечения хр.Хуан де Фука с цепью подводных вулканических гор системы Кобб, возникшей при проходе литосфер-ной плиты над "горячей точкой" (Dunkan et al,1970).Два гидротермальных поля г.Осевой приурочены к основаниям стейок кальдеры на вершине горы. В пределах полей при исследовании с ПОА "Пайсис" наблюдалась латеральная зональность: в центре поля цинк-колчеданные и баритовые отложения, на периферии - окислы и гидроокислы Fe, Мп, нонтронит, аморфный кремнезем (Богданов и др., 1990).

Минеральный и химический состав руд горы Осевой рассмотрены в работах (Лебедев,Цепин,1990¡Богданов,Лисицын,1990;Hannington, Scott, 1988).

В сульфатно-сульфидных отложениях выделены следующие пара-

генетические минеральные ассоциации.сменяющие друг друга от центра построек к их перифериям: пирит-вюртцит-сфалеритовая с халькопиритом, сфалерит-марказит-пиритовая, опал-баритовая. В следовых количествах отмечены галенит и Pb-As-сульфосоли в ассоциации со сфалеритом из сфалерит-марказит-пиритовой ассоциации.

По данным (Hannington and Scott,1988) температура образования вюртцита составляет 210-240°С.

Основными элементами рудных построек являются кремний и барий: (S1: 15,5-39,4% и Ва: 18,3-23,5%). Из сульфидоформирующих элементов главными являются Zn (4,34-39,.27.) и Fe (1,0-10,9%). Максимальные содержания Zn установлены в пробах ив центральных частей рудных столбов,к которым приурочены и максимальные содержания Си (до2%).

Таким образом, гидротермальные образования кальдеры горы Осевой, судя по температуре отложения вюртцита из самой высокотемпературной ассоциации, являются среднетемпературными (210-240°С). По геохимической специализации их следует отнести к цинк-колчеданным, баритовым. Несколько повышенные концентрации свинца (до 0,15 %),вероятно, могут быть объяснены благоприятными, относительно низкими, температурами рудоотложения и, возможно, геохимическими особенностями базальтов горы Осевой, сформированными в условиях пространственного совмещения "горячей точки" и срединно-океанического спрединга.

Глава 1.3. Сравнение вещественного состава руд срединно-океанических хребтов САХ и Хуан де Фука и условий их формирования

Основные сравниваемые параметры руд из двух районов представлены в таблице 1. На их примере показано, что сульфидные отложения из неовулканических зон срединно-океанических хребтов, развивающиеся на базальтовом (N-M0RB) фундаменте характеризуются наиболее примитивным минеральным и химическим составом. Основными типоморфными сульфидными■минералами в них являются .дисульфвды железа, сульфиды цинка и халькопирит, а основными типоморфными элементами Fe.Cu.Zn и Со. Хотя руды "обоих гидротермальных полей имели в качестве источника, металлов базальты N-M0RB - производные деплетированной мантии, они имеют различия в составе, которые обусловлены, главным образом, различными температурами рудоотложения.

ЧАСТЬ 2. ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ РОТОВЫХ СИСТЕМ РАННЕЙ СТАДИИ РАЗВИТИЯ ОКЕАНОВ (кОНОНТИНЕНТАДШК - С МОЛОДОЙ ОКЕАНИЧЕСКОЙ КОРОЙ)

Известные межконтинентальные рифты (1№) возникли при расколе континентальной коры и раздвижении вновь появившихся плит. На дне новых бассейнов формируется молодая кора океанического типа. Несмотря на сходство тектонических процессов в ЮТ и зрелых океанских рифтах, первые часто обладают рядом специфических черт: большим количеством терригенного материала, отличным от СОХ комплексом вулканитов, сформировавшихся в результате контаминации мантии фрагментами континентальной коры на самой начальной стадии раскрытия бассейнов и т.д. Наличие этих особенностей в МКР не может не отражаться и на процессах рудообразо-вания. В связи с этим проведено сравнительное изучение рудных отложений из двух межконтинентальных рифтов из разных геодинамических зон и отличающимися друг от друга по режиму седимента-циии: 1.рифт Калифорнийского залива (впадина Гуаймас) и 2. рифт моря Вудларк (западная часть Тихого океана)

Глава г.1. Гидротермальные образования межконтинентального рифта Калифорнийского залива (условия лавинной седиментации)

Геология района и минералого-геохимические особенности руд впадины Гуаймас (из ее Северного и Южного трогов) рассматривались в целом ряде работ (Леш и др., 1988; Лисицын и др., 1989; Бибикова и др. ,1990;Lonsdale,Lawer,1980;Koski et al,1985; Sounders et al.,1989 и др.).

Характерной особенностью Калифорнийского залива является, что спрединг и' толеитовый вулканизм в бассейне развиваются под мощным (до500 м) осадочным покровом,сложенным биогенно-терри-генными пелагическими осадками,обогащенными органикой и аморфным кремнеземом (панцири диатомовых).Гидротермальный флюид, изначально сформировавшись в комплексе пород 2-го слоя океанской коры,присущей СОХ, с нормальными толеитовыми базальтами типа N-MORB (Saunders et al,1988), на пути к поверхности дна мигрирует через осадочную толщу.

Были изучены образцы из высокотемпературных (300-350°С) гидротермальных построек Южного трога, собранные с помощью ПОА "Пайсис". '

Одной из самых характерных их черт является значительное обогащение всех построек нерудными минералами. Набор их здесь

значительно шире, чем в гидротермальных полях из других районов океана: опал, кальцит, ангидрит,барит,арагонит,стевенсит, гипс, тальк. Напротив,набор рудных минералов и их общее количество по отношению к нерудным - значительно меньше.Среди рудных - основные: пирротин,сфалерит,вюртцит,халькопирит.Редкие - галенит, иорданит,халькопирротин,изокубанит,халькозин,ковеллин и борнит.

Главные рудные парагенетические минеральные ассоциации в отложениях Гуаймаса: халькопирит-пирротин-сфалеритовая с галенитом и иорданитом и пирротин-изокубанитовая. Минералы этих ассоциаций приурочены к внутренним частям труб и базальным частям рудных корок из цоколя.Наружные части труб и верхние части рудных корок сложены минералами борнит-ковеллин-халькозиновой, пи-рит-марказитовой, ангидрит-барит-арагонит-кальцитовой ассоциаций. По данным изучения ГЖВ в кальците, осаждение минералов последней ассоциации могло происходить при температурах 215-280°С.

Изучение химического состава отложений показало, что главенствующую роль в них играют Si, Са, Ва и Mg. Соотношение основных рудных элементов является необычным для океанских отложений такого типа. Сумма элементов (Cu+Zn+Ag+cd) - резко занижена. Но содержание РЬ в них,наоборот,завышено (до 0,49%),что обычно не характерно для руд ассоциированных с базальтами типа N-M0RB, которые по данным бурения залегают под толщей осадков (Saunders et al,1988). По нашим данным свинец практически полностью заимствован из осадков, в которых его концентрация достигает 70 г/т (Saunders et al,1988).Главную роль среди рудных элементов играет Fe,концентрирующееся,в основном, в пирротине. Последний в рудах очень стабилен,вероятно, благодаря резко восстановительной обстановке в зоне разгрузки флюида,обеспечиваемой высокими концентрациями Сорг (до 4,1%) в осадках (по Лисицыну и др., 1989). Высокая стабильность пирротина в руде является еще одной характерной чертой этих отложений.

Таким образом, гидротермальный флюид здесь формируется в

комплексе вулканитов, присущих СОХ, и породах_перекрывающегоих_

осадочного чехла.Вследствие этого руды характеризуются рядом специфических черт: широким спектром нерудных минералов и их преобладанием над рудными, повышением степени полиметалличности рудных фаз, обусловленным присутствием в них галенита,стабильность пирротина и др. Вероятно,это обусловлено тем, что на пути флюида к поверхности дна между ним и осадками происходят обмен-

ные процессы,в результате которых вещество построек приобретает специфические особенности (обогащение Ca.Ba.Si, и РЬ и обеднение основными рудными элементами). Высокое содержание органики в толще осадков способствует поддержанию восстановительной обстановки и стабильности пирротина, чего обычно не происходит при разгрузке флюида непосредственно на базальтовом фундаменте,где пирротин обычно замещается марказитом (Снейк Пит,ТАГ).

Глава 2.2. Гидротермальные образования межконтинентального

рифта бассейна Вудларк (условия начальной стадии раздвихения континентальных плит) Район бассейна' Вудларк имеет сложную геологическую историю. Около 30 млн. лет назад он располагался над зоной субдукции Ин-до-Австралийской плиты под Тихоокеанскую.Раздвигающаяся ныне континентальная (субконтинентальная) кора,по мнению ряда исследователей, сформировалась именно тогда в результате проявлений островодужного вулканизма. Перескок зоны конвергенции двух ме-гаплит на современное положение произошел 8-10 млн.лет назад, в результате чего район оказался во фронте субдуцирующеся плиты. Причины вызвавшие 3 млн.лет назад раскрытие ЖР Вудларк однозначно не определены, но они спровоцировали формирование дифференцированных вулканитов от андезито-базальтового до риолитово-го состава в начальную стадию раздвижения 1ЖР за счет контаминации деплетированной мантии реликтами субдуцированной в олиго-цене плиты (Лисицын и др,1990; Curtis,1973; Weissei et al, 1982; Taylor,1987; Binns, Scott,1989; Staudigel et al,1987).IKP развивается по типу продвигающегося рифта, он имеет субширотную ориентировку и врезается своей фронтальной частью,имеющей форму клина, в континентальную кору острова Папуа. Максимальный возраст океанической коры в этой части рифта составляет около 700 тыс.лет,в то время как в тылу рифта - около 3 млн.лет.В неовулканической зоне фронтальной части рифта широко развиты андези-то-базальты,а в неовулкапической зоне его тыльной части - нормальные базальты 'океанских рифтов' (N-M0RB).

Продукты гидротермальной активности здесь были открыты в 1990 году экспедицией ИО РАН. Гора Франклин, к кальдере которой приурочены гидротермальные образования, находится во фронтальной части ЖР Вудларк, который будучи по формальным признакам типичным MCP, имеет и признаки задуговых рифтов, в частности по типу вулканизма (Лисицын и др.,1990).

- 14 - -

Таким образом ЖР Вудларк является удачным объектом для изучения влияния контаминированной океанской коры на формирование руд.

Цри исследовании гидротермального поля кальдеры с ГОА "Мир" была выявлена латеральная зональность распределения разнотипных отложений поля от центра к периферии:баритовые и барит-опаловые постройки, нонтронит-опаловые и нонтронитовые, отложения Ре-, Й1-окислов.

Изучены образцы из двух построек, одна из которых сложена, главным образом, баритом, а другая - смесью барита и опала. После детального минераграфического изучения полированных шлифов и изучения минералов с помощью микрозонда и рентгеновской дифрактометрии в образцах были установлены следующие минералы: барит,опал,пирит,сфалерит,галенит,халькопирит. На основе анали-ва структурных взаимоотношений минералов выделены парагенети-ческие минеральные ассоциации: баритовая,халькопирит-пирит-сфа-леритовая с галенитом, опаловая со сфероидальным пиритом. Выделены три морфогруппы пирита: кубический,каемчатый, и сфероидальный, которые отличаются друг от друга по соотношению элементов примесей (РЬ-гп-Си), что может свидетельствовать о неравновесности и эволюции физико-химических параметров флюида во времени. По данным изучения ГЖВ в барите,температура его формирования была 200-220°С.

Среди сульфидоформирующих элементов в баритовых постройках основную роль играют Ре (0,54-1,1%), 2п (0,15-1,0%), РЬ (0,12 -0,59%) и Си (0,02-0,03%). Указанные содержания РЬ являются аномально высокими по сравнению с рудами СОХ, ассоциированными с нормальной океанической корой, сформированной из выплавок истощенной мантии.Аномальными являются и содержания благородных металлов: Ае (до 500 г/т) и Аи (до 50 г/т). Эта аномальность,вероятно, может быть объяснена тем, что вмещающие конвекционную систему породы изначально обогащены группой халькофилов,особен^ но свинцом (до 16 г/т),а, возможно,и^лагородными^металламиТ^По-- этому свинец"образует в руде собственную минеральную фазу в виде галенита,что отличает ее от аналогичных баритовых образований из развитых океанских рифтов.

Изотопные исследования свинца в руде,показали, что его состав соответствует выплавкам незначительно контаминированной пелагическими осадками деплетированной мантии в реликтовой зоне субдукции или "осколками" континентальной коры на ранней стадии

раздвижения 1®Р.

Таким образом: 1.судя по температурам отложения основной минеральной фазы построек - барита (200-220°С),их следует отнести к среднетемпературным;

2. основными парагенетическими минеральными фазами построек являются баритовая, халькопирит-пирит-сфалеритовая с галенитом, опаловая со сфероидальным пиритом и галенитом;

3. изученные рудные существенно баритовые образования по сравнению с их аналогами из СОХ и МКР обогащены РЬ, Ае и Аи;

4. обогащение изученных отложений РЬ,Ад,Аи, вероятно,связано с тем,что они ассоциированы с андезито-баэальтами,изначально обогащенными малыми элементами и сформировавшимися в результате контаминации деплетированной мантии пелагическими осадами в процессе субдукции происходившей 20-30 млн.лет назад.

Глава 2.3. Сравнение вещественного состава руд впадины Гуаймас и горы Франклин

Сравнение вещественного состава руд из двух межконтинентальных рифтов: Калифорнийского залива и бассейна Вудларк, дано в табл.2. Несмотря на то, что эти два МКР аналогичны друг другу по формальным признакам: раздвижению блоков континентальной коры и формированию в зоне спрединга коры океанического типа,в их неовулканических зонах отлагаются ■ руды с отличным минерало-го-геохимическим обликом. Очевидно, что на формирование вещественного состава руд значительное влияние оказывают региональные тектонические подобстановки, геологические условия рудоотложе-ния.

В условиях лавинной седиментации МКР Калифорнийского залива, где гидротермальный флюид, изначально сформированный в вулканитах - производных деплетированной мантии, в восходящих ветвях системы мигрирует через мощную осадочную толщу перекрывающую базальты (К-МОЯВ) рифтовой долины. Вследствие обменных реакций между флюидом и осадками, формируется специфический мине-ралого-геохимический облик рудного вещества: широкий спектр нерудных минералов и их преобладание над рудными, присутствие в нем галенита и РЬ-сульфосолей, его обогащение РЬ,Ад,Мг,Са,31 и т.д. • Судя по изотопному составу рудного свинца, большая его часть была экстрагирована из пелагических осадков залива.

В условиях начальной стадии развития межконтинентального рифта бассейна Вудларк, под которым со времен олигоцена сохра-

нены реликты субдуцированной Индо-Австралийской плиты, формируются баритовые руды с полиметаллическим трендом,обогащенные Pb,Ag,Au,Sb.Экстракция этих металлов происходит из андезито-ба-зальтов, обогащенных ими за счет контаминирования истощенной мантии реликтами субдуцированной в древности плиты,что подтверждается данными РЬ-изотопии.

Более высокие температуры рудоотложения во вп.Гуаймас обуславливали накопление более весомых. количеств меди по сравнению с рудами г.Франклин,где высокая проницаемость пород поверхности дна, вероятно, способствовала интенсивному подповерхностному смешиванию флюида с проникающей придонной водой, его охлаждению и осаждению из него более высокотемпературных минеральных ассоциаций в -подповерхностных условиях, что косвенно подтверждается нормальным составом и высокой температурой (350°С) "end-member fluid" (Лисицын и др., 1990). Это позволяет предположить о залегании под поверхностью дна в кальдере более высокотемпературных залежей Cu-Zn-колчеданного типа.

ЧАСТЬ 3. ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ РОТОВЫХ СИСТЕМ ЗАДУТОВЫХ БАССЕЙНОВ Развитие задуговых морей связано с процессами субдукции.на конвергентных окраинах островодужного типа.Эти процессы приводят к возникновению спрединга в этих бассейнах-, аналогичного спредингу в срединно-океанических хребтах,возникновению процессов гидротермальной активности и рудообразования. Процесс суб-дукции одной плиты под другую сопровождается вовлечением части пелагических осадков желобов в зону их магматической переработки, т. е. контаминацией'океанской-коры. В результате возникают зыплавки вулканитов, отличных по своей геохимии от базальтов срединных хребтов. Можно ожидать, что и гидротермальные отложения рифтовых зон задуговых бассейнов должны иметь определенные отличия от руд СОХ. В частности,в них вероятен повышенный тренд полиметалличности.

Глава 3.1.-U 3.2. -Гидротермальные"образования северной части бассейна Jlay Бассейн Лау, расположенный к западу от островной дуги Тонга, является типичным задуговым бассейном океанического типа (Кеннет, 1987),на дне которого происходит спрединг и формируется новая кора,имеющая все признаки коры задуговых бассейнов. Вулканиты, развитые здесь,представлены типами базальтов N- и E-M0RB, ВАВВ, Х-ВАВВ, андезито-базальтами и риолитами (Hawkins,

1974,1976; Davis et al, 1987; Herdt et al,1990; Falloon et al, 1991). Эти породы характеризуются повышенными концентрациями всей группы халькофильных элементов.

В 1990 г. экспедицией ИО РАН в северной части бассейна Jlay были открыты и изучены с помощью ГОА "Мир" два гидротермальных поля:одно - в северо-западной ветви тройного сочленения спре-динговых хребтов (Лау-север)«другое - в южной ветви сочленения (Лау-центр).

Полигон Лау-север (везкешвое поле)

Гидротермальные отложения полигона Лау-север формируют рудный холм с размерами в поперечнике 50x100 м и высотой около 20 м с центральной 7-метровой постройкой. Рудное тело имеет четкую латеральную минералогическую и геохимическую зональность: мед-но-колчеданную специализацию в центре тела, цинк-колчеданную -в его средней части и низкотемпературные Fe-Mn- оксидные-нонт-ронит-опаловые отложения - на самой его периферии.

Среди минералов сульфидного холма выделены основные параге-нетические минеральные ассоциации: опал-пирит-сфалеритовая (1), пирит-сфалерит-халькопиритовая (2), сфалерит-Сорнит-халькопири-товая с ковеллином и опалом (3) и баритовая (4). Эти ассоциации достаточно закономерно распределены в пространстве рудного тела. Ассоциации (1) встречается главным образом в отложениях периферии сульфидного холма, ассоциация (2) - в его центральной части, ассоциация (3) - во внутренних частях стенок труб центральной части холма, ассоциация (4) - инкрустирует стенки труб. Такое распределение ассоциаций в пространстве поля, вероятно, отражает смену прогрессивной стадии развития гидротермального процесса - регрессивной.

Хотя минеральные фазы свинца нигде не наблюдались,этот элемент, по данным изучения на лазерном микроанализаторе, постоянно присутствует в качестве микропримесей в дисульфидах железа и сульфидах цинка, в которых его концентрации достигают О,IX.

В общих чертах отложения гидротермального поля имеют медно-цинковую специализацию. Образцы из его центральной части содержат ß среднем Си - 18,5%, Zn - 12,9%, Fe - 207., Pb - 0,026%, Si02 ■ 3,4%, отложения промежуточной зоны - Си - 10,3%, Zn -30,8%,Fe - 12,9%,Pb - 0,032%, Si02 - 3,6%,отложения периферии -Си - 1,3%, Zn - 29%, Fe - 4,9%, Pb - 0,143%, Si02 - 31,9%.

Обращает на себя внимание низкая концентрация N1 в пи-рит-халькопиритовой минеральной фазе,по сравнению с аналогичны-

ми образованиями из высокотемпературных полей срединных хребтов.

Данные изотопного исследования свинца руды свидетельствуют о его экстракт® из пород, образовавшихся в результате выплавок истощенной мантии контаминированной пелагическими осадками.

Исходя из установленного комплекса минералов и высоких концентраций Си, в соответствии с экспериментальными данными Дж.Эдмонда (Эдмонд, уст.сообщ.,1990) температура формирования отложений должна быть выше 300°С.

Полигон Лау-центр (активное поле)

Полигон находится на южной ветви тройного сочленения спре-динговых хребтов и по сравнению с полигоном Лау-север наиболее удален от этой точки. Активное поле приурочено к зоне провальных колодцев в центре внутреннего рифта. Основные рудные постройки приурочены к линейным трещинам базальтового фундамента. Все четыре опробованных столбообразных постройки являются активными. Основными минералами в них являются сфалерит,вюртцит, пирротин,пирит,марказит халькопирит,изокубанит,ангидрит и опал. Постройки окружены низкотемпературными отложениями Fe-,Mn-оксидов. В отложениях выделены парагенетические ассоциации которые зонально распределены в объеме построек и пространстве поля:ангидритовая - верхушки столбов, вюртцит-халькопиритовая с изоку-банитом и пирротиновая - внутренние части столбов,сфалерит-мар-казит-пиритовая и опаловая - наружные части столбов, периферия поля представлена отложениями Fe-,Mn-оксидов.

Сульфиды цинка характеризуются повышенной железистостью (до 32,6 мол.% Fe). Из микропримесей в них присутствует РЬ (до 0,2 вес.%) и Ag (до 0,5 %).

По своей геохимической специализации отложения построек являются цинк-колчеданными. Содержания Zn в них варьируют от 0,9 до 48,9% при среднем - 20,75%. Си нигде не превышает 0,8%. Повышены концентрации РЬ и Ag: соответственно до 0,22 и 0,042 %. Концентрации Ni,аналогичны таковым в отложениях "Лау-север" и занижены по сравнению_с_рудами-из-СОХг-Судятто 'набору парагене-тических минеральных ассоциаций и низкому содержанию Си, температура отложения сульфидов и сульфатов была около 300°С. Глава 3.3. Гидротермальные образования бассейна Манус Гидротермальные образования здесь были открыты в 1985 г. американо-австралийской экспедиции,когда были драгированы фрагменты неактивных сульфидных построек (Both et al,1987).

Детальные исслледования гидротермальных полей были проведены в 1990 году одновременно экспедициями Марбургского университета (Германия) и И0 РАН с помощью телегрейфера и ГОА "Мир".

Бассейн Манус расположен в тылу Ново-Британской зоны суб-дукции. В нем проходит граница между Тихоокеанской плитой и малой плитой Бисмарка (Taylor,1979).Субдукция океанской коры происходит под континентальную (субконтинентальную) кору о.Новая Британия. По сравнению с бассейном Лау в нем гораздо более благоприятная обстановка для осадконакопления.Набор вулканитов в этих двух бассейнах сходен: N- и E-M0RB, ВАВВ, Х-ВАВВ,андезито-базальты и риолиты..

Основные находки проявлений гидротермально;? активности в районе приурочены к осевому вулканическому своду внутреннего рифта спредингового'хребта, к его неовулканической зоне. Измеренная с ГОА "Мир" температура изливающегося флюида составила 275°С.

Минеральный и химический состав отложений района "Red star" б.Манус изучались К.Г.Муравьевым, Ю.А.Богдановым,В.Туфаром,Т.Н. Шадлун, Н.С.Бортниковым (Муравьев,1990; Богданов,Муравьев и др.,1990;Tufar,1991;Лисицын и др.,1992; Шадлун,Бортников и др., 1992).

В данной работе приводятся данные изучения отложений наиболее крупного поля "Венский лес", размеры которого в поперечнике составляют более чем 50x50 м и высота построек - до 20 м.

Среди выделяемых минеральных парагенетических ассоциаций основными являются ранняя баритовая, опал-пиритовая с поздним баритом,пирит-сфалерит-вюртцит-халькопиритовая и галенит-сфале-рит-марказитовая с Sb-Ag-сульфосолями.Содержание галенита в отдельных пробах очень высоки и достигают 7,67. .

Распределение различных минеральных фаз в пространстве поля - довольно закономерно. Максимальные концентрации халькопирита (до 11%) приурочены к рудопсдводящим каналам центральных башен поля, сфалерита, галенита, марказита, опала - к наружным частям крупных построек и постройкам периферии, барита и опала, в основном,- к цокольным отложениям поля.

Сульфиды цинка по данным рентгеноспектрального анализа обогащены Ag (до 2 мас.%), РЬ (до 3,3 Mac.%),Sb (до 0.9 мас.%). Высокой примесью Ag (до 0,8 мас.%) и Sb (до 1,48 мас.%) характеризуется и галенит. Пирит также обогащен Ag (до 500 г/т).

Среди рудных элементов наиболее распространен Zn, в меньшей

-гофере Си и Fe. Обращают на себя внимание относительно высокие концентрации Cd,As,Pb,Ag и Аи.Средние содержания As,Pb,Ag и Аи в образцах являются максимальными среди концентраций этих элементов, известных для гидротермальных отложений Мирового океана. Это позволяет определить руды б.Мануса как колчеданно-полиметаллические, соответствующие промежуточному звену между рудами Уральского и Куроко типов.

Данные изотопного исследования свинца руды указывают на то, что свинец был экстрагирован из пород, соответствующих выплавкам контаминрованной пелагическими осадками мантии.

Глава 3.4. Сравнительная характеристика гидротермальных полей задуговых бассейнов May и Манус Сравнительная характеристика гидротермальных полей задуговых бассейнов Лау и Манус представлена в таблице 3. Источником металлов руд этих полей явились вулканиты выплавившиеся из кон-таминированной осадками мантии.Степень контаминации мантии в б.Лау была выше, чем в бассейне Манус. Однако,руды рифта Манус отличаются от руд б. Лау своей более высокой полиметаллич-ностью:высокими содержаниями As,Pb,Ag,Au,In,что можно объяснить тем, что большая часть рудного вещества отлагалась при температурах менее 275° С. Этот температурный режим наиболее благоприятен для осаждения группы элементов,придающих колчеданным рудам полиметаллический облик: Pb, Au, Ag и др..

ЧАЛЬ 4: ОСНОВНЫЕ «АКТОРЫ ГИДРОТЕРМАЛЬНОГО РУД00БРА30ВАНИЯ В НЕОВУЛКАНИЧЕСКИХ ЦЕНТРАХ М1РОВОГО ОКЕАНА

Глава 4.1. Влияние химизма пород 1-го и 2-го слоев океанической коры на состав гидротермальных отложений Основная задача этой части работы - проследить связь между составом пород 1-го и 2-го слоев океанической коры,представленных в описанных выше рудных полях с составом ассоциированных с ними гидротермальных образований. Представлены результаты лабо-. раторного-исследования 111 образцов "пород "базальтов типа N-,E-MORB и андезито-базальтов. Петрохимия вулканитов из описанных районов изучалась ранее (Сущевская и др.,1990;3оненшайн,Кузьмин, 1990;1Ли,1987; Sounders et al,1989;Falloone et al.,1991). Основной акцент в этих работах делался на генетическую классификацию на основе изучения,главным образом петрогенных.лито-фильных и TR-элементов.В данном исследовании основное внимание

уделено изучению как литофильных,так и халькофильных элементов, экстрагирующихся из пород в результате гидротермальной конвекции и фиксирующихся в рудном веществе. За эталон для сравнения всей выборки базальтов были взяты нормальные базальты сре-динно-океанических рифтов (Ы-МОЙЗ), в формировании которых не принимал никакой другой источник кроме истощенной мантии. Бела в образовании вулканитов участвует не только деплетированная мантия,но и другой источник,последний может быть определен по составу и содержанию редких элементов. Оказалось,что достаточно контрастно ведут себя в породах из различных тектонических обс-тановок такие элементы как Си, 1п и особенно РЬ. Установлено, что изотопные соотношения рудного свинца (206/204,207/204, 208/204) почти полностью наследуют таковой в исходных для рудо-генеза породах (Бое,гаЛтап, 1979), благодаря чему мы могли уточнять генезис исходных для наших руд вулканитов, определенный ранее петрохимическими методами.

В результате сопоставления выделены 3 группы вулканических пород, имеющих различные соотношения характеристических геохимических групп элементов (халькофильных и литофильных),представляющих различные тектонические обстановки и дополнительная 4-я группа - океанских осадков, имеющая свои отличные геохимические характеристики и также влияющая (непосредственно или опосредованно) на процессы океанского рудогенеза (табл.4).

I группа - базальты И-М0!?В срединных хребтов (поле ТАГ, г.Осевая) й достаточно раскрытых межконтинентальных рифтов (Калифорнийский залив). Характеризуются низкими содержаниями литофильных и халькофильных элементов. Среднее содержание РЬ-2.8г/т.Соотношения изотопов 207РЬ/204РЬ в базальтах колеблются в пределах 15,488 - 15,524 (1Эое,1970;НатеПп -еЬ а1,1984), что соответствует составу истощенной верхней мантии.Именно они являются источником рудного свинца, имеющего соотношения 207РЬ/204РЬ: 15,421 - 15,490 (соответственно ТАГ и г.Осевая).

II группа - базальты Ы- и Е-МОИВ рифтов задуговых бассейнов Лау и Манус. В отличие от базальтов I группы имеют еще более низкие концентрации литофильных элементов и завышенные концентрации халькофильных. Среднее содержание РЬ в базальтах - 6,2 г/т. Соотношения изотопов 207РЬ/204РЬ в рудах меняются в пределах 15,565-15,580, что означает их экстракцию из выплавок деп-летированной мантии контаминированной пелагическими осадками в зоне субдукции.Заметна более высокая степень контаминации ба-

вахьтов б.Лау по сравнению с базальтами б.Манус.что согласуется с направлениями векторов субдукции в этих районах (Both et al,1986; Liu,1987; Mailonee,1989).

III группа - андезито-базальты фронтальной части продвигающегося рифта (б.Вудларк).Среднее содержание РЬ - 10,9 г/т.Сформированы при контаминации истощенной мантии астеносферы реликтами погруженной в геологическом прошлом в процессе субдукции части Индо-Австралийской плиты, что косвенно подтверждается соотношением изотопов 207Pb/z04Pb в руде, которое составляет 15,529 и соответствует таковому в незначительно контаминирован-ной мантии.

IV группа пород - пелагические осадки океанов.По А.П. Лисицыну вся осадочная толща океанов по своему химическому составу очень близка к средней осадочной породе континентов. Средняя осадочная порода океана воспроизводится при добавлении в континентальную матрицу биогенных компонентов СаСОэ,опала, органики, а также Мп и Fe, некоторых малых элементов (Лисицын, 1991). По сравнению с веществом истощенной мантии океанские пелагические осадки обогащены на порядок и более целым спектром элементов: Cu,Zn,Pb,As,Rb,Sr,Zr,Sb,Cs,Ba. Именно этими элементами,как правило, обогащены породы II и III групп. М.Тацумото показал, что вовлечение хотя бы 1 вес.Х осадков в зону субдукции приводит уже к 3-х кратному увеличению содержания РЬ в контаминированных базальтах (Tatsumoto,Knight,1969)

Сравнение составов рудного вещества из семи описанных полей, проведенное на основе данных химического анализа группы минеральных фаз из одной,присущей всем изученным полям, парагене-тической пирит-сфалеритовой ассоциации, формирующейся при сходных физико-химических условиях разгрузки флюида, показало, что в целом руды МКР бассейна Вудларк и задуговых бассейнов Лау и Манус.и особенно последнего,обогащены относительно руд СОХ Cd.Pb.Ag,In и As и обеднены Ni и Со (рис.1).Обогащение свинцом отложений впадины Гуаймас происходит главным образом за.счет ^гр_экстракции-из-500-метровай^олщи~осадков (данные РЬ-изотопии), в которой среднее содержание РЬ составляет 74 г/т.

Из вышеизложенного следует, что в различных тектонических обстановках исходные для образования руд вулканиты - базальты серии M0RB и андезито-базальты имеют различные источники: либо-истощенное вещество астеносферы (в СОХ), либо - та же деплети-рованная мантия, но плюс субдукционная компонента в виде водо-

насыщенных вулканитов и пелагических осадков,отделенных от погружающейся океанической плиты (Лау.Манус,Вудларк). При этом они имеют различные соотношения халькофильных и литофильных элементов, которые в общих чертах наследуются гидротермальными отложениями, сформировавшимися за счет экстракции этих элементов из исходных пород 1-го и 2-го слоев океанической коры.

Глава 4.2. Влияние физико-химических параметров рудоотложения на состав гидротермальных образований Физико-химические параметры рудоотложения также являются важным фактором, влияющим на состав гидротермальных образований. Представления о параметрах среды рудообразования можно получить, используя результаты минералогических, геохимических и изотопно-геохимических исследований. Основными физико-химическими параметрами рудоотложения являются Т° разгрузки флюида,pH, Eh, fS2, fÛ2 и др. (Гричук и др.,1985;Lonsdale,Lawer,1980; Peter, Scott, 1988; Hannington,Scott,1988; Эдмонд.уст.сообщ.,1990 и др.). Как показали результаты собственных исследований температуры рудоотложения, этот параметр является самым главным при формировании набора основных минеральных ассоциаций для каждого конкретного гидротермального поля. Использованные в работе данные по температурам рудоотложения, были получены путем непосредственных измерений температур в жерлах активных курильщиков с ПОД и ГОД "Пайсис" и "Мир" и методом их реконструкции по данным изучения газово-жидких включений в отдельных минеральных фазах (табл.1,2,3).

Все минеральные ассоциации, выделяемые в гидротермальных отложениях океанского дна, являются звеньями одного генетического ряда от высокотемпературных до низкотемпературных. В самом общем виде этот ряд ассоциаций показан на рис.2. Наиболее,полно он представлен в гидротермальных полях с максимальными температурами рудоотложения не менее 300°С. Последовательное укорочение этого ряда за счет первых членов в некоторых гидротермальных полях обусловлено пониженной начальной температурой рудоотложения .

Во всех изученных гидротермальных полях наблюдалась латеральная минералого-геохимическая зональность, формирование которой обусловлено начальной Т° рудоотложения и величиной температурного градиента-в пространстве гидротермального поля. Для гидротермальных полей с начальной температурой рудоотложения

>ЭОО°С являются типичными последовательная смена от центра к периферии руд медной специализации рудами медно-цинковыми, цинковыми и т.д., вплоть до отложений Ге-, Мп-окислов и преимущественная концентрация Б,Си,Со в центральных частях рудных холмов, а гп.РЬ.БЬ.Аг.Аи и Ва - на их перифериях.В гидротермальных полях с начальными Т° рудоотложения <300°С - из этого ряда латеральной зональности обычно исключены руды медной и медно-цинко-вой специализаций.Аналогичная зональность присуща и древним колчеданным месторождениям суши (Злотник-Хоткевич,1986).

Остальные параметры: рН.ЕЬ.ГБгДОг- больше влияют на формирование кристаллографических модификаций минералов (сфалерит-вюртцит,марказит-пирит) и химического состава отдельных минеральных фаз, нежели на набор минералов в рудном поле в целом, что следует из экспериментальных моделей (Peteг,Scott,1988 и др.).

Глава 4.3.Модели формирования гидротермальных отложений в спрединговых центрах Мирового океана

Проведенные исследования и сопоставление имеющихся данных позволяет предложить модели формирования современных гидротермальных отложений разных геохимических специализаций в спредин-говых центрах из различных геодинамических обстановок и отличающихся по геологическим условиям рудоотложения.

Главными факторами формирования минералогического и химического облика отложений являются: I - состав пород 2-го слоя (а в некоторых случаях и 1-го слоя океанической коры); II -температурный режим рудоотложения. Фактор I является функцией от геодинамического режима и тектонической обстановки, геологических условий (например,режим осадконакопления), а фактор II -функцией геологической обстановки (структуры гидротермального поля, трещиноватости пород,глубины проникновения придонной воды в восходящие ветви системы в зоне разгрузки флюида и др.).Таким образом,предлагается схема для построения моделей: геодинамический режим >> тектоническая, обстановка и■геологические"уело- " вия >> состав пород 1-го и 2-го слоев океанической коры как источников металлов в гидротермальной системе >> температурные условия рудоотложения >> основные рудные минералы - геохимический тип рудопроявлений. Предложены модели формирования трех основных типов рудопроявлений в неовулканических центрах океанского дна: 1) колчеданного ряда в средмнио-океанических хребтах

в случаях, когда породы слагающие конвективную ячейку,представлены лишь вулканитами деплетированной мантии; 2) колчеданного ряда с незначительным полиметаллическим трендом в случаях,когда в конвективную ячейку наряду с вулканитами СОХ входит толща пелагических осадков (МКР Калифорнийского залива) или она сложена вулканитами - производными слабо контаминированной мантии (МКР бассейна Вудларк); 3) колчеданно-полиметаллические - когда источником исходных для гидротерм вулканитов является верхняя мантия значительно контамиюфованная субдуцированными осадками (задуговые бассейны Лау и Манус). В этих моделях достаточно ясно показано и влияние температуры рудоотложения на формирование особенностей вещественного состава руд.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе впервые детально описаны минеральный и химический составы гидротермальных образований спрединговых центров заду-говых бассейнов Лау и Манус и межконтинентального рифта б.Вудларк. Детально изучена коллекция руд гидротермального поля ТАГ Срединно-Атлантического хребта, изучены руды г.Осевой и вп.Гу-аймас.

Впервые установлено,что руды задуговых бассейнов Манус и Лау имеют весьма заметные отличия от руд срединно-океанических хребтов, главным образом,за счет присутствия в пирит-сфалерито-вой ассоциации существенных количеств галенита и РЬ-А^-сульфо-солей.а также высоких содержаний не только РЬ, но и 1п, Аи, Сс) и др. Эти отложения являются переходным типом между древними колчеданными рудами Южного Урала и колчеданно-полиметаллическими рудами Куроко. Изотопный состав свинца руды соответствует изотопному... составу контаминированной пелагическими осадками деплетированной мантии .

В ходе работ было установлено, что в тех случаях,когда гидротермальный раствор, сформированный в комплексе вулканитов, присущих СОХ, в восходящих ветвях ячейки мигрирует через осадочную толщу, перекрывающую базальты рифтовой долины, - вследствие обменных реакций между осадками и раствором формируются руды со специфическими минералого-геохимическими особенностями: широким спектром нерудных минералов и их преобладанием над рудными, повышением степени их полиметалличности,обусловленное присутствием в них галенита и РЬ-сульфосолей,стабильность пирротина и др., чего не наблюдается при разгрузке флюида непосредс-

- 26 -

твенно на базальтовом фундаменте.

Установлено,что геодинамическая обстановка опосредованно (через состав вулканитов) влияет на формирование минералого-ге-охимических особенностей рудного вещества. Руды задуговых бассейнов Лау.Манус и МКР Вудларк,ассоциированные с породами, выплавленными из контаминированной осадками (или континентальной корой) истощенной мантии, по сравнению с рудами СОХ, ассоциированными с выплавками только деплетированной мантии,характеризуются более полиметаллическим обликом: обогащены Cd,Pb,Ag,Au,In.

Показано,что существенным фактором рудогенетического процесса являются физико-химические условия рудоотложения,прежде всего Т°, которые в значительной мере определяют набор и состав минеральных ассоциаций и руд в целом, и минералого-геохимичес-кую зональность гидротермальных полей.

На основании изученного материала предложены модели рудо-образования для каждого представленного в работе района. Основными факторами, влияющими на рудоотложение, являются химический состав комплекса пород 1-го и 2-го слоев океанической коры, определяющий геохимический облик рудопроявлений и температура ру-' доотложения, от которой зависит минеральный состав отложений поля, его минералогическая и геохимическая зональность.

Сделанные в работе выводы и предложенные модели современного рудообразования могут быть использованы для выявления ла-леогеодинамической позиции древних колчеданных месторождений, что позволит разработать более надежные критерии прогнозной оценки колчеданоносных провинций суши.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Бибикова Е.В., Грачева Т.В., ЛеинА.Ю., Макаров В.А., Муравьев К.Г. Источник металлов современных гидротермальных руд на дне океана по данным изотопного состава свинца.//Тез. докл. Всес. сов. "Изотопное датирование эндоген.руд. формаций", Киев, 1990, с. 242-243.

2. Богданов Ю. А., Муравьев К. Г., Гурвич_ЕА\,_Исаева-^

—Иванов-Г.В. Минеральный «химический состав гидротермальных образований центров задуговых бассейнов Юго-Западной части Тихого океана.//Геология океанов и морей.М.: И0АН.19У0, т.У, с.11-12.

3. Богданов Ю.А., Лисицын А.П. .Муравьев К.Г. и др. Высокотемпературные гидротермальные постройки рифтовой долины. В кн."Гидротермальные образования срединного хребта Атлантическо-

- 27 -

го океана (поле ТАГ).//М: Наука,1992, 200 с.

4. Богданов Ю.А., Лисицын А.П..Муравьев К. Г. и др. Общие закономерности формирования гидротермальных образований.В кн."Гидротермальные образования срединного хребта Атлантического океана (поле ТАГ).//М: Наука,1992, 200 с.

5. Буслаев Ф. П.,Муравьев К.Г. и др. Вещественный состав трубки черного "курильщика" (г.Осевая).// В кн."Продукты разрушения гидротермальных построек в колчеданоносных районах", Свердловск: УрО АН СССР, 1991, информ. мат-лы, с.196-199.

6. Лапухов A.C. .Богданов Ю. А. .Муравьев К. Г. и др., Влшг родноюталльные геохимические ассоциации в гидротермальных отложениях рхфтовых зон океана. // Геология океанов и морей. М.: ИОАН, 1992,т.3, с.29-30.

7. Лисицын А.П.,Биннс Р.А..Богданов Ю.А..Скотт С. .Зоненшайн Л.П.. Гордеев В.В.. Гурвич Е.Г., Муравьев К.Г., Серова В.В. Современная гидротермальная активность подводной горы Зранкяга в западной части моря Вудларк (Папуа-Новая Гвинея).// Изв. АН СССР, 1991, сер.геол., N 8, с.125 - 140.

8. Лисицын А.П., Малахов O.P., Богданов Ю.А., Скот С., Соа-каи С., Зоненшайн Л.П., Гурвич Е.Г., Муравьев К.Г., Иванов Г.В. Гидротермальные образования северной части бассейна Jlay (Тихий океан;.// Изв. АН СССР, 1992, сер. геол., N 4, с. 5-24.

9. Лисицын А.П., КрукК., Богданов Ю. А., Зоненшайн Л.П., Муравьев К.Г., Гурвич Е.Г., Иванов Г.В. Гидротермальное поле рифтовой зоны бассейна Манус.// Изв. РАН,1992, сер.геол., N 10, с.3-25.

10. Масленников В.В.Теленков О.С. .Зайков В.В. .Муравьев К.Г., Декриптометрические и газовохроматографические особенности сульфидов гидротермальных построек полей ТАГ и Гуаймас.//В кн.

"Продукты разру шения гидротермальных построек в колчеданоносных районах",Свердловск: УрО АН СССР, 1991, с.196-199.

11. Муравьев К. Г. Минералогия гидротермальной постройки в бассейне Манус.// Геология океанов и морей.М.: И0АН.1990, т.З, с. 13-14.

18. Муравьев К.Г. Минералогическая зональность активного гидротермального холма поля ТАГ. // Тез.докл. совещ. мол. ученых. М.: ЦНИГРИ, 1990, с. 56-60.

ГЗ.Шадлун Т.Н..Борпшиков Н.С..Богданов Ю.А.,Туфар В..Муравьев К.Г. и др.Минеральный состав^текстуры и условия рудообразо-вания сульфидных руд в рифтовой зоне бассейна Манус.// Геол.

- 28 -

рудных м-ний, 1992, N5, с.3-21.

14. BlnnsR.A,, Scott S.D., Bogdanov Yu.A., Lisltzln A.P., Gordeev E.G., Flnlayson E.J., Boyd Т., Dotter L.E., Wheller в., Huravyev K.G. Hydrothermal oxide and gold-rich sulfate deposits of Franklin seamount, Western Noodlark Basin, Papua Uev Guinea. Economic Geology, sp. lss. on seaflor hydrothermal deposits: new developments.

15. BlnnsR.A., Wheller G.E., Scott S.D., Bogdanov Yu.A., Lisltzln A.P. and SUPACLLARK participants.liydrothermal deposits of Franklin seaaount, Western Woodlark Basin, Papua New Guinea. // 11 th Australian Geolog. Convention. Abstracts, Geol. Soc. Australia, 1992, v.32, p. 72-73.

16. Binns R. A. .Scott S.D., Bogdanov Yu.A. .Lisitzin A.P. and PACLARK-SUPACLARK participants. Tectonic, volcanic and hydrothermal activity in the Western Woodlark Basin, Papua Hev Buinea: implications for mineral exploration. // University of Sydney Symposium. Sidney, 1992, p. 103-113.

17. Boyd Т., Scott S.D., Магито K., Binns R.A., Heklnian R. and SUPACLARK. Iron and Manganese oxide-silica deposits from the modern ocean floor: possible modem analogs of iron formation? // Geol. Assoc. of Canada - Soc. of Economic Geol. Joint Annual. Meeting. Program with Abstracts, 1991, p.16.

18. Muravjoff K.6.,Yakimeriko S.Г.Petrophysical properties of volcanic rocks from Franklin seansxnt hydrothermal field. //The 29 International geological Congress, 1992, Kyoto, Japan, Abstracts, v. 3, p. 759.

Таблнца 1. Сравнительные характеристики гидротермальных полей срединно-океанических хребтов САх и Хуан де Фука

Рудные поля Параметры Поле ТАГ: Срединно-Атлантический хребет, 26^ Гора Осевая: хребет Хуан де Фука, совмещ. с "гор.точкой"

Исходные породы Базальты Л-Ш® Базачьты Н-МОЖ, отличаются повышенными содерж. Т1-магнетита

Изотопы свинца в руде 206/204 18,213 Соответствуют изотопному составу деплетированнсй мантии 18,551 Соответствуют изотопному составу деплетированнсй мантии

207/204 15,445 15,455

208/204 38,66 38,88

Максимальная Т°С рудоотложения 350°С 240°С

Условия рудоотложения Раздробленный,но "зале-ченный"базальтовый фундамент, тело 200x200x50м Столбообразные тела вдоль линейных трещин в базальтах кальдеры

Нерудные Ангидрит Барит, опал

минералы Рудные Пирит,халькопирит, сфалерит ,вюртцит,марказит Сфалерит,пирит, марказит

Содержания основных цветных металлов Си - 0,20 - 9,6 7. 2х\ - 0,06 - 26,4 7. РЬ - 0,001 - 0,05 7. АК - ДО 165 г/Т Аи - до 5 г/т Си - 0,0008-2,05 7. - 0,016-55,50 7. РЬ - 0,001-0,160 7. А? - нет данных Аи - нет данных

Таблица 2. Сравнительные характеристики гидротермальных полей межконтинентальных рифтов Гуаимаса и Вудларка

Рудные поля Параметры Впадина Гуаймас: условия лавинной седиментации Гора Франклин: разгрузка флюида на вулканическом фундам.

Исходные породы Базальты М-М01® и пелагические осадки Андезито-базальты

Изотопы свинца в руде 206/204 18,787 Соответствуют изотопному составу пел.осадков 18,496 Соответствуют изотопному составу мантии контамирован-ной осадками

207/204 15,605 15,529

208/204 38,52 38,31

Максимальная Т°С рудоотложения 315°С 220°С

Условия рудоотложения Резко восстановительная обет, в зоне разгрузки Очень высокая проницаемость вулканитов

Основные Нерудные Опал,кальцит,ангидрит, барит,арагонит,стевен-сит,гипс,тальк Барит, опал

Рудные Пирротин,сфалерит,вюрт-цит,халькопирит,галенит Пирит, сфалерит, галенит

Содержания основных цветных металлов Си - 0,025-2,375 7. гп - 0,022-7,310 7. РЬ - 0,003-0,490 7. Ад - до 50 Г/т Си - 0,003-0,035 7. 7л - 0,016-1,020 7. РЬ - 0,012-0,590 7. Ае - 130-550 Г/Т Аи - 4-50 Г/т

Таблица 3. Сравнительные характеристики гидротермальных полей задуговых бассейнов Лау и Манус

Рудные поля Параметры Полигон Лау-север;севе-ро-вост.ветвь тройного сочленения спрединго-вых хребтов,неактивная постройка Полигон Лау-центр ¡южная ветвь тройного сочленения спрединговых хребтов Точка "Red Star" на спрединговом хребте, бассейна Манус

Исходные породы Базальч Х-ВABB ТЫ, PHOJ завыше} халька гы М(Е)-М0РВ,ВАВВ андезито-базаль-шты" - породы с шым содержанием >ильных элементов Ба§да-Ш;мокв* андезито-базальты ^Ш-Ш;*0®' андезито-базальты

Изотопы свинца в руде 206/204 18,593 Соответствуют изотопному составу коцтамини-рованнои осадками мантии Нет данных 18,342 Соответствуют изотопному составу кодтамини-рованнои осадками мантии

207/204 15,544 15,544

208/204 38,66 38,28

Максимальная Т°С рудоотложения ~350°С (по минеральным ассоц.) 270-290°С (по минеральным асс.) 275°С

Условия рудоотложения На базальтов» фундаменте В провальных колодцах на базальтовом фундаменте На базальтовом фундаменте

Нерудные Варит,опал в сл. кол-ве Ангидрит,опал Барит, опал

минералы Рудные Халькопирит,сфалерит, пирит,вюртцит.борнит ковеллин Сфалерит,вюртцит.пирротин , пирит,марказит, халь копирит,галенит Сфалерит,пирит, марказит .вюртцит,галенит, 5 Б- к<£- сульфосоли

Содержания основных цветных металлов Си - до 18,5 % - до 30,8 7. РЬ - до 0,143 % - до 46 г/т Аи - нет данных Си - до 0,88 7. гп - до 48,90 7. РЬ - до 0,22 7. А£Г - ДО 420 г/Т Аи - нет данных Си - <0,1 - 3,9 7. 7л - 0,08 - 49,0 7. РЬ - 0,06 - 5,95 7. Аг - 2 - 1950 г/т Аи - ДО 43 Г/Т

- 33 -Подписи к рисункам

Рисунок 1. Сравнительные элементограммы по содержаниям эле-ментов-примесеи в минеральных фазах из одной,присущей всем изученным полям, ларагенетической пирит-сфалеритовой ассоциации, формирующейся при сходных физико-химических условиях разгрузки флюида. (1) - средние содержания элементов по рудам СОХ; (2) -средние по задуговым бассейнам Лау.Манус и б.Вудларк; (3) - min и max содержания элементов для (1) и (2) - соответственно.

Рисунок 2. Распространенность основных минеральных ассоциации в гидротермальных полях с различными максимальными начальными температурами рудоотложения и их зональное распределение от центров полей к перифериям.

A. Температурная шкала, °С.

Б. Единый генетический ряд основных минеральных ассоциаций. Минералы:Anh - ангидрит, Ру - пирит, Сер - халькопирит, Sph -сфалерит, Ga - галенит, Ва - барит, Op - опал, Nt - нонтронит, Fe-,Mn-oxides - Fe-,Mn-окислы.

B. Ряды минеральных ассоциации в изученных гидротермальных полях и их зональное распределение по латералям (нижние части стрелок - центры полей,верхние - их периферии): I - г.Франклин, II - г.Осевая, III - "Red Star".б.Манус,IV - полигон Лау-центр, V - впадина Гуаймас, VI - полигон Лау-север, VII - попе ТАГ.