ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ В ОКЕАНАХ

ПЕРИОДИЧНОСТЬ ПРОЯВЛЕНИЯ ГИДРОТЕРМАЛЬНОГО ПРОЦЕССА

    Наблюдая действие "черных курильщиков" в океанических рифтах в настоящее время, уместно поставить вопрос о том, как гидротермальная активность проявлялась в прошлом, хотя бы и совсем недавнем. Судить об этом можно по колонкам (керну) буровых скважин, проникшим в осадочную толщу и базальты второго слоя океанической коры на десятки и сотни метров, так как металлоносные слои в общей толще осадков будут отвечать периодам гидротермальной активности. В основу такого выделения положено содержание железа, избыточного по отношению к его фоновому значению.
    Западнее Восточно-Тихоокеанского хребта проведено бурение, вскрывшее осадки, накопившиеся за последние 40 млн лет, то есть начиная с позднего эоцена, согласно современной стратиграфической шкале. В этом интервале установлено шесть периодов усиления гидротермальной активности: 1) 38-36 млн лет тому назад, 2) 25-24, 3) 18-17, 4) 14, 5) 9-8 и 6) 5 млн лет тому назад, выразившиеся максимумами накопления железа. Эти периоды усиления гидротермальной активности чередовались с периодами ее затухания. При этом не была установлена какая-либо корреляция с усилением скорости спрединга. Однако ясно, что после интенсивных излияний базальтовых лав в рифтах и исчерпания магматических очагов наступал период некоторого покоя, во время которого и происходил гидротермальный процесс, фиксируемый слоями МО в осадках.
    В северной части Тихого океана такие же исследования выявили совпадение четырех возрастных интервалов гидротермальной активности, установленных и для южной части Тихого океана. В Атлантическом океане, в его северной части, бурением были охвачены интервалы от 130 до 70 млн лет и от 15 млн лет до настоящего времени. Корреляции с Тихим океаном не установлено, зато выявлено хорошее соответствие между увеличением скорости спрединга и проявлением гидротермальной активности. В Индийском океане примерно такая же картина.
    Таким образом, гидротермальная деятельность в рифтовых зонах океанов, судя по распространению МО в разрезах осадочных толщ, протекала не равномерно, а периодически, то усиливаясь, то затухая, что в целом связано со скоростью тектонического раскрытия рифтов, то есть со скоростью спрединга.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ РУДНОГО ВЕЩЕСТВА В "ЧЕРНЫХ КУРИЛЬЩИКАХ"

    Откуда берется рудное вещество в гидротермах? Несомненно, что решающую роль играют вулканические породы - базальты океанического дна и процессы извержения базальтов, которые время от времени происходят в рифтовых зонах, наращивая океаническую кору. Как возникают собственно гидротермальные растворы - флюиды? Сама базальтовая магма и базальты содержат крайне мало воды, не более 0,1 вес. %.
    Следовательно, основным источником гидротермальных растворов является вода океанов, просачивающаяся в глубь океанической коры, сложенной базальтами. Для такого процесса вполне достаточно даже мелких (до 3 мм шириной) трещин, хотя широко развиты и более крупные, зияющие трещины - гьяры (гьяу - исл.). Подобные трещины могут рассекать всю океаническую кору в осевых зонах срединно-океанических хребтов на глубины в первые км. Так, для Исландии достоверно установлено просачивание океанских вод до 3 км. Факт глубокого проникновения в океаническую кору воды устанавливается и по изменениям - метаморфизму древних аналогов современной океанической коры - офиолитовых комплексов, в которых влияние воды на процессы изменения пород затрагивает слой габбро, залегающий под базальтами, то есть на глубинах в несколько км.
    На циркуляцию воды влияет повышенный тепловой поток в рифтовых зонах, способный вызвать ее конвективное перемещение. Неустойчивое состояние воды, когда увеличивается ее объем, достигается при разных температурах в зависимости от давления. Так, при давлении в 250 бар критическая температура равна 375°С, а при Р = 700 бар - примерно 500°С. Такие температуры на глубине делают воду неустойчивой, и она должна устремляться к поверхности, в сторону понижения градиента давления.
    Образование трещиноватых зон в базальтах, излившихся на океанское дно, - процесс весьма непростой, так как более молодые лавовые покровы запечатывают более древние, в которых развились трещины. Породы, располагающиеся непосредственно над близповерхностными магматическими очагами в рифтах, глубина залегания которых около 2-4 км, долгое время остаются горячими, и если до их уровня просачивается вода, то, быстро охлаждаясь и уплотняясь, они растрескиваются, что облегчает дальнейшее проникновение воды.
    Надочаговая область, по-видимому, является тем местом, где океанская вода, будучи сильно нагретой, активно взаимодействует с породами, извлекая из них ряд элементов. При этом вблизи осевой зоны рифта наблюдаются восходящие струи флюидов, а по его периферии - нисходящие. Под срединно-океаническими хребтами с высокой скоростью спрединга типа Восточно-Тихоокеанского поднятия магматические очаги, залегающие в 2-4 км от поверхности дна, установлены геофизическими методами, тогда как под низкоспрединговыми хребтами магматические очаги пока не выявлены, возможно, в связи с тем, что очаги здесь появляются периодически, а не существуют постоянно и локализованы только под узкой осевой зоной рифта. Температура гидротермальных растворов на выходе из "черных курильщиков" в Восточно-Тихоокеанском поднятии в районе 21° с.ш. находится в пределах от 350 до 400°С. Когда вода поднимается к поверхности океанского дна и давление быстро падает, тогда из высокотемпературных рудоносных растворов начинают выпадать некоторые химические элементы и уже на выходе из отверстия "черного курильщика" гидротермальный раствор будет относительно низкотемпературным и содержание рудных компонентов в нем будет ниже, чем в высокотемпературном. В начале 90-х годов в Новогвинейском море российской экспедицией были обнаружены гидротермы, в составе пород которых отмечено повышенное содержание золота. Возможно, это связано с там, что гидротермы развивались в обстановке так называемого задугового спрединга, то есть в окраинном море, и поэтому на состав гидротерм влияла континентальная кора, подвергнувшаяся растяжению.

Назад| Следующая страница