ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СУБМАРИННЫХ ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ СИСТЕМ

4.2. Метасоматические изменения рудоподводящего канала

    Как отмечалось в главе 3, для исследованных океанских гидротермальных систем характерно очень ограниченное развитие метасоматических ореолов вокруг подводящих каналов. Это отличает их от древних колчеданообразующих объектов на суше, где гидротермальные изменения в подрудной части выражены очень хорошо. Минеральные ассоциации для измененных пород в океанской коре, которые можно достоверно отнести к ореолу вокруг канала, также отличаются от наземных - для измененных базальтов характерно развитие железистого хлорита, и не установлен серицит - один из типоморфных минералов подрудных ореолов колчеданных месторождений.

    Эти данные показывают, что метасоматические процессы в восходящей ветви океанских гидротермальных систем отличаются от известных для древних объектов. Однако происхождение этих отличий не ясно. Они могут быть связаны с характером субстрата (толеитовые базальты против островодужных базальтов и риолитов), составом растворов (в колчеданообразующих системах могло быть большее участие магматических флюидов), различиями Т-Р-условий, либо какими-то другими факторами. Решение этих вопросов сейчас вряд ли может быть получено вследствие крайней скудности данных по метасоматически измененным породам для океанских систем.

    Задача данного раздела заключалась в том, чтобы проверить, какой характер метасоматоза получается в рамках рассматриваемой конвективно-рециклинговой модели.

рис.4.8

    Параметры модели. Метасоматические изменения в трещиноватых и пористых породах, какими являются базальты в центрах спрединга, принципиально имеет смешанный - инфильтрационно-диффузионный характер. В модели был использован инфильтрационный механизм образования метасоматической колонки. Колонка рассматривалась как изотермический проточный ступенчатый реактор, аналогично описанному в разделе 2.1.4. В качестве исходного раствора был принят модельный раствор, полученный при расчете нисходящей ветви конвекции при условиях: Т_max = 370^oС, Р = 500 бар, П/В = 0,732, 1-я "волна" (см.табл.4.1), который вероятно наиболее типичен для короткоживущих гидротермальных систем. Условия реактора - метасоматической колонки - Т = 350^oС, 300 бар. Таким образом, поступающий в колонку раствор был неравновесен для данных условий. Рассчитывался реактор, состоящий из 50 ступеней, содержавших исходно по 10 г толеитового базальта.

    Результаты расчета после прохождения 10 порций - "волн" раствора показаны на рис.4.8. Из этих результатов видно, что под воздействием гидротермальных растворов по базальтам развивается типичная пропилитовая ассоциация минералов - альбит + эпидот + хлорит + актинолит. При этом характерен железистый состав хлорита (сумма Хл75 и Дф дает = 80^o/o железистого минала). Калиевые минералы в колонке не фиксируются - К выносится из пород первой же порцией раствора. В тыловой зоне колонки (реакторы 1-3) состав темноцветных минералов еще более железистый - появляется даже ферротремолит. Это отражает принос Fe, а также - Si и Na поступающим гидротермальных раствором. Однако мощность этой части колонки очень невелика.

    В колонке получено некоторое перераспределение рудных минералов (см.рис.4.8б). На первой ступени реактора получено накопление сфалерита (до 0,45^o/o), а также галенита и халькопирита. Это - следствие того, что поступающий раствор по условиям задачи переохлажден - из реактора нисходящей ветви с 370^oС он попадает в реактор с 350^oС. В последующих нескольких ступенях наблюдается вынос цветных металлов, а затем концентрации их стабилизируются на уровне содержаний, соответствующих заданной концентрации цветных металлов в исходных базальтах.

    Таким образом, модельные расчеты соответствуют наблюдательным данным о том, что метасоматические изменения вокруг канала восходящей ветви конвекции имеют весьма невыразительный характер. Они не сопровождаются окварцеванием и серицитизацией, характерными для колчеданных месторождений суши. Главный метасоматический эффект - это ожелезнение измененной породы. Рудные минералы отлагаются в области канала только за счет охлаждения, метасоматическое изменение пород сопровождается небольшим выносом цветных металлов из тыловой части колонки.