В нашей работе мы опираемся на три
очевидных положения или постулата:
1. Гидротермальный раствор, находясь в
постоянном контакте с породами земной коры, не
может иметь произвольный состав - он
регулируется взаимодействием (равновесием)
"вода-порода".
2. Гидротермальный раствор, подчиняясь
законам гидродинамики, находится в постоянном
движении, и это движение является основной
динамической предпосылкой гидротермального
процесса, сказывающейся на физико-химических
равновесиях системы "вода-порода".
3. Специфика гидротермального процесса
в том, что он обеспечивает мобилизацию,
транспортировку и концентрирование рассеянных
элементов земной коры - в том числе и рудных.
Поведение рудных элементов на всех этапах
развития гидротермальных систем подчинены
взаимодействию "вода-порода" в разных ее
проявлениях.
Решение генетических проблем
гидротермального рудообразования невозможно
без подробного анализа взаимодействий "вода-порода".
Рудообразующий гидротермальный процесс
происходит при обязательном участии двух
главных исходных реагентов - гидротермального
флюида и пород, окружающих формирующееся
месторождение. Результат взаимодействия между
ними фиксируется на любом гидротермальном
объекте по развитию околорудных метасоматитов,
зонам выноса и привноса компонентов, зонам
слабых гидротермальных изменений и т.д. Проблема
взаимодействия "вода-порода" в
гидротермальном рудообразующем процессе обычно
рассматривается в двух основных аспектах: 1.
возможный источник рудного вещества; 2. причина
рудоотложения. Обобщение данных по проблеме
источника рудных компонентов показывает, что
"любая порода может служить источником мало
распространенных с геохимической точки зрения
металлов, если гидротермальный раствор способен
экстрагировать их в ходе взаимодействия с
породами" [Геохимия
гидротермальных..., 1982]. При анализе причин
рудоотложения, реакциям между гидротермальным
раствором и породами, по которым он перемещается,
отводится обычно главное значение.
Таким образом,
взаимодействие "порода-вода (раствор)"
является одним из важнейших факторов
гидротермального процесса, в том числе и
рудообразующего. Однако, несмотря на всю
важность этих процессов, практически
отсутствуют работы, в которых такие
взаимодействия рассматривались бы не отдельно
для различных областей формирования и развития
гидротермальной системы, а во взаимосвязи этих
функциональных областей друг с другом. Это
вполне объяснимо, поскольку такой анализ
невозможно провести только по геологическим
данным (учитывая разномасштабность накопленной
первичной информации по разным областям
гидротермальной системы1 ), который обычно заканчивается
созданием вероятностной геологической схемы.
Часть из объектов этой схемы (обычно только
область продуктивного рудообразования) имеет
множество фактических данных, часть же - либо
вообще не имеет или имеет только косвенные
данные, и потому прогнозируется и придумывается
(чаще всего это относится к областям мобилизации
и переноса рудных компонентов). Аналогично, и по
набору экспериментальных данных невозможно
описать всю гидротермальную систему, поскольку
связи между различными (чаще всего статическими
и выполненными в разных лабораториях)
экспериментами исследователь вынужден
придумывать. Число же собственно
экспериментальных работ по взаимодействиям
пород с растворами разного состава поистине
огромно [Зарайский, 1989; Рафальский, 1993;
и многие другие].
Еще больше проблем возникает при
попытке учета каких-либо динамических
характеристик гидротермального процесса или в
целом динамики развития
рудообразующих систем. "Суть ее в том, что
рудообразующие системы развиваются во времени и
пространстве необратимо и при этом усложняется
первичная структура геологической среды:
перестраивается химический состав отдельных
участков толщ пород, изменяются их физические
характеристики, происходит концентрирование
отдельных химических элементов в одних областях
системы и обеднение ими или рассеивание - в
других" [Шарапов, 1992].
Термодинамическое или, на современном
этапе, равновесно-динамическое моделирование
преодолевает эти трудности, поскольку
взаимосвязи областей гидротермальной системы
могут непосредственно входить в структуру
модели. Структура
равновесно-динамической модели гидротермальной
системы включает в себя область мобилизации
рудных и других компонентов (может быть
единственный источник или комбинированный),
область переноса компонентов и область
рудообразования (при необходимости может быть
добавлена и область рассеяния). В модели все эти
области связаны между собой "движущимся"
гидротермальным потоком, который "во
времени" может менять свои характеристики за
счет взаимодействия со средой или за счет
изменения внешних условий (например, температуры
и давления). Именно такие модели мы старались
построить и проанализировать в нашей работе.
В этом разделе и далее по тексту книги
используются термины, которые могут, в принципе,
иметь несколько разное толкование. Поэтому
приведем наше понимание некоторых из наиболее
важных.
"Рудообразующая
система - это физическая система,
объединяющая источники вещества, пути его
миграции и места локализации оруденения" [Геологический словарь, 1973]. Как
справедливо указывает В.Н.Шарапов: в этом и
других определениях "не определены области
существования системы, они не раскрывают причины
появления оруденения в системе, т.е. отмечаются
элементы организации системы, но не определяется
ее специфика" [Шарапов,1992].
Поэтому В.Н.Шарапов предлагает свое более
строгое физико-химическое определение эндогенной
рудообразующей системы - "область в
литосфере, где происходят процессы генерации,
переноса к поверхности Земли и рассеивание
горячих флюидов, в которой в результате
диссипации энергии и сопряженного с ней
массообмена в каком-либо участке этой области
формируется аномальные скопления полезных
ископаемых" [Шарапов, 1992]. Наше
понимание эндогенной гидротермальной системы
(или просто гидротермальной системы) согласуется
с формулировкой В.Н.Шарапова.
В различных разделах
книги активно используются термины: флюидо- и
порододоминирующие режимы, которые были введены
в обращение У.Файфом с соавторами [Файф
и др., 1981]. В случае высоких значений отношения
масс раствор/порода происходит интенсивная
метасоматическая переработка породы, но при этом
состав раствора изменяется незначительно -
такой режим можно
назвать флюидодоминирующим. В случае избытка
твердых фаз и недостатка раствора, напротив,
состав породы остается практически постоянным,
но зато сильно изменяется состав раствора,
приспосабливающийся к новым условиям равновесия
- такой режим можно назвать порододоминирующим [Коротаев
и др., 1992].
1 "Обычно те области эндогенных
месторождений, которые наиболее интересны с
точки зрения раскрытия природы объекта,
оказываются наименее изученными или вообще не
освещенными геологическими данными" [Шарапов, 1992].
|
