Гидротермальные рудопроявления полей Логачева и Рэйнбоу (Срединно-Атлантический хребет) - новый тип гидротермальных отложений океанских рифтов

Морфология гидротермальных полей и минеральный состав гидротермальных отложений

На поле Логачева на поверхности серпентинитового массива обнаружено несколько гидротермальных построек, некоторые из них активны в настоящее время. Самая большая постройка представляет собой образование в виде холма высотой 10-20 м, вытянутого в юго-восточном направлении. Его длина - около 200 м, ширина - до 100 м. Основная часть постройки неактивна.

В осевой части постройки на глубинах 3005, 2960 и 2940 м обнаружены три активных участка диаметром до 10 м. Два наиболее глубоких участка представляют собой ранее не встречавшиеся на других гидротермальных полях Мировой рифтовой системы кратеры, из которых истекают тяжелые практически лишенные плавучести высокосоленые гидротермальные растворы с черной взвесью. Восточные бровки кратеров находятся на меньших глубинах, поэтому с восточной стороны гидротермальные растворы практически не поднимаются до их уровней. С западной стороны растворы выходят за пределы кратеров и перемещаются донными течениями горизонтально или даже спускаются вниз по склону постройки.

К юго-востоку от описанных кратеров расположена группа классических черных курильщиков с всплывающими гидротермальными плюмами, содержащими густую черную взвесь.

Вторая активная гидротермальная постройка, получившая название Ирина-2, расположена в 100 м к северо-западу от основной постройки на верхней бровке субширотного тектонического уступа. Поверхность этой периферийной части постройки покрыта толстым "ковром" моллюсков. В пределах небольших участков, лишенных такого "ковра", на поверхности залегают черные сульфидные металлоносные осадки с небольшими (до 5 см в поперечнике) обломками массивных сульфидных отложений. В центральной части постройки над цоколем поднимаются немногочисленные сульфидные трубы - черные курильщики.

Между двумя описанными активными постройками обнаружено несколько диффузных полей, в пределах которых теплые мерцающие воды истекают непосредственно из-под черных металлоносных осадков с многочисленными обломками сильно измененных кристаллических пород. Местами в результате цементации оксигидроксидными минералами Fe и Mn и кремнеземом они превращены в плиты.

Главными сульфидными минералами гидротермальных образований (черных курильщиков и реликтовых труб) являются пирит, халькопирит, борнит, ковеллин и сфалерит, реже встречаются изокубанит, марказит и дигенит [Богданов и др., 1997а]. В некоторых образцах обнаружен Со-содержащий пентландит [Mozgova et al., 1996].

Для сульфидных отложений поля Логачева наиболее характерными являются ноздреватые и концентрически-зональные текстуры. Концентрическая зональность развивается вокруг флюидоподводящих каналов, которые часто заполнены аморфным кремнеземом и сфалеритом. При открытых каналах на их стенках присутствуют дендриты халькопирита или корки сфалерита. Мощность таких корок, характеризующихся почковидной текстурой, составляет 1-3 мм. Каналы, как правило, окружены тонкой (2-5 мм) зоной, сложенной халькопиритом, изокубанитом и сфалеритом. Следующая зона (основная масса сульфидной постройки) состоит из сфалерита, халькопирита, марказита и пирита. Изредка в ней наблюдаются реликты пирротина. В одном из образцов прилегающая к каналу зона сложена халькопиритом, а внешняя часть - борнитом и ковеллином.

Гидротермальное поле Рэйнбоу, расположенное на западном склоне осевой серпентинитовой протрузии на глубине 2270-2320 м, вытянуто в широтном направлении. Протяженность его с запада на восток составляет около 250 м, с севера на юг - около 60 м. В пределах поля встречено более 10 активных и множество реликтовых построек.

По морфологии гидротермальные постройки, встреченные на поле Рэйнбоу, можно подразделить на несколько видов. К первому виду относятся многочисленные реликтовые холмики высотой до 20-30 см и до 50 см в поперечнике, сложенные в основном оксигидроксидами Fe - продуктами окисления массивных сульфидных отложений. Частота встречаемости холмиков весьма высока, и создается впечатление, что в пределах всего поля под поверхностью дна находится крупная гидротермальная залежь. Основные активные и реликтовые гидротермальные образования представляют собой либо одиночные гидротермальные трубы, либо постройки, напоминающие готические соборы. Высота последних составляет 12-20 м, диаметр у основания 5-10 м. Массивными цоколями этих построек служат сросшиеся вместе вертикальные трубы. Крутые склоны цоколей покрыты густым "лесом" гидротермальных труб высотой от 10-12 см у оснований построек до 3-4 м - на вершинах. Кроме того, обнаружены постройки высотой до 40 м. Они имеют раздробленные цоколи высотой примерно 20 м, на которых находятся мощные цилиндрические сульфидные тела. У подошв построек, на краях вершин цоколей и на вершинах самих построек обнаружены многочисленные сульфидные трубы высотой до 1 м.

При погружениях ГОА "Мир" встречены также два типа черных курильщиков. Однако такие, как на поле Логачева, кратерные гидротермальные источники здесь отсутствуют. Истечение гидротермальных растворов здесь происходит из хорошо оформленных гидротермальных труб. Из одних курильщиков выходят воды с черной взвесью, обладающие высокой плавучестью, из других - распространяющиеся прямо от устьев курильщиков горизонтально, либо спускающиеся постепенно вниз по склону.

Поднятый при погружениях ГОА "Мир" гидротермальный материал представлен фрагментами активных и реликтовых труб, а также массивными сульфидами из тела холмообразного цоколя. Все образцы, в том числе и из активных труб, покрыты железистой коркой толщиной от 1-2 до 3-5 (иногда до 8-10) мм. Маломощные корки, обычно более хрупкие, сложены рыхлым гидрогетитовым материалом. В более толстых корках наблюдается чередование слойков гидрогетита и более плотного гетита. Сульфидные трубы имеют зональное строение: внешняя зона чаще сложена сфалеритовым тонкозернистым материалом, насыщенным мелкими (0,2-1 мм) порами, иногда - сажистым скрытокристаллическим сфалеритом. В центральной (внутренней) зоне преобладают сульфиды меди и железа.

В трубах с четко проявленным крупным центральным каналом внешняя сфалеритовая зона отсутствует. Центральная (вблизи канала) зона сложена радиально-ориентированными удлиненными зернами изокубанита с четко выраженным решетчатым строением. Толщина зоны - 0,5-2 см и более в зависимости от диаметра гидротермальной трубы. Кубанитовая зона постепенно сменяется халькопиритовой близкого строения. К периферии трубы зерна халькопирита постепенно замещаются борнитом (как изнутри зерна, так и по краям). Далее следует зона мономинерального борнита, вокруг которой присутствует пористый агрегат плохо индивидуализированных минералов, которые по составу отвечают системе борнит-халькозин-ковеллин. В этой же зоне спорадически рассеяны зерна халькопирита, пирита и марказита.

На границе халькопиритовой и борнитовой зон повсеместно развивается мелкая вкрапленность Ni-Co минералов - миллерита и пентландита. Вдоль кубанитовой зоны часто прослеживаются цепочки мелких зерен магнетита различной степени идиоморфности.

В верхних частях активных гидротермальных труб часто наблюдается ветвление, их самые верхние тонкостенные (2-5 мм) окончания сложены ангидрит-халькопиритовой ассоциацией. Внутренняя медная зона толщиной 1-4 мм по минеральному составу и строению близка к крупным существенно медным трубам вплоть до специфики Ni-Co минерализации. Внешняя зона представлена белыми шестоватыми кристаллами ангидрита.

Собственно сульфидные цоколи построек сложены малопористыми массивными отложениями мелко- и тонкозернистой текстуры. В минеральном составе преобладает халькопирит (  сфалерит, кубанит, борнит, пирротин, марказит, пирит). Встречаются участки существенно пирротиновых отложений с вкрапленностью ксеноморфных включений кубанит-халькопиритового состава или почковидно-ритмичных выделений сфалерит-кубанит-халькопиритового состава. Местами в массе отложений встречаются мономинеральные участки сфалеритового состава. Стенки мелких пор и пустот иногда выполняются мелкими кристалликами сфалерита, троилита и халькопирита.