Геохимическая модель современного рудообразования в кальдере Узон (Камчатка)

Введение.

Термодинамическое моделирование на ЭВМ процессов гидротермального рудоотложения получило в последнее время широкое развитие. Особый интерес при этом проявлялся к современным объектам как в океане, так и на континентах. Внимание к таким системам обусловлено в первую очередь тем, что в них доступны изучению условия рудоотложения. Для древних месторождений эти параметры требуют реконструкции, которая вносит значительный элемент неопределенности в модель. Современные гидротермальные объекты по ряду признаков являются аналогами древних месторождений. Изучая их, ученые стали лучше понимать природу тех явлений, которые оставили след в виде измененных пород и скоплений рудных минералов.

Современные рудообразующие гидротермы в кальдере Узон - уникальный природный объект, который привлекает внимание многих исследователей. Изучение кальдеры Узон ведется на протяжении почти 60 лет. Разные авторы предложили несколько концептуальных моделей рудоотложения, различающихся по движущим силам процесса. Решить, какие из предлагаемых факторов вносят главный вклад в отложение рудных минералов, можно только путем построения количественной термодинамической модели. Для решения вопроса о причинах рудоотложения необходимо сопоставить результаты расчета вариантов моделей, основанных на разных концептуальных схемах с независимыми природными наблюдениями (то есть теми данными, которые не использовались непосредственно для построения модели). В качестве проверочных данных могут использоваться минералогическая и литохимическая зональность, данные по распределению зависимых параметров: Eh, pH, концентраций форм серы и рудных компонентов в растворах. Такую схему термодинамического моделирования исследователи считают классической, но, к сожалению, редко достигалась в опубликованных исследованиях из-за недостатка независимой информации.

Основной целью работы стало построение геохимической модели рудообразования на Узоне, которая включает в себя пространственную модель строения рудного тела Узона и термодинамическую модель рудообразования.

При этом решались следующие задачи: 1) получение данных по строению зоны рудообразования в кальдере Узон (Рудного Поля), минералогической и литохимической зональности рудного тела; 2) измерение зависимых интенсивных параметров рудообразования - Eh, pH, концентраций форм серы, мышьяка и сурьмы; 3) получение исходной информации для построения термодинамической модели: составы и дебиты исходных гидротерм, подбор термодинамических свойств компонентов; 4) построение вариантов термодинамической модели процесса рудоотложения на Узоне, отвечающих предложенным концептуальным моделям; 5) проведение количественного сравнения результатов моделирования с природными наблюдениями и выявление основных факторов рудоотложения.

Для решения этих задач я участвовал в полевых работах в кальдере Узон с 1986 года, проводил камеральную и аналитическую обработку материалов, а параллельно - теоретическое моделирование процессов рудоотложения на ЭВМ. В настоящей работе представлены результаты работ на Узоне в составе Камчатского геохимического отряда в течение 5 полевых сезонов (1986-1991). За это время было отобрано и описано >1500 литохимических проб по 200 точкам наблюдений, 230 проб раствора по 17 точкам наблюдений. В ходе режимных измерений интенсивных параметров рудообразования по 15 точкам наблюдений выполнено ~500 индивидуальных замеров. Впервые определены газосодержание и теплосодержание рудоносных гидротерм. В ходе термодинамического моделирования проведено >1000 индивидуальных расчетов равновесного состава системы по программе GIBBS на персональном компьютере.

Выражаю благодарность научным руководителям В.А. Жарикову и Д.В. Гричуку. Глубоко признателен Ю.В. Алехину и Г.А. Карпову за помощь в работе и полезные советы на всех стадиях. Благодарю также всех сотрудников Камчатского геохимического отряда, с кем посчастливилось работать на Узоне: Арт.А. Мигдисова, Л.З. Садыкова, Л.А. Герасимовскую, А.Е. Самсонова, В.В. Мошкова, Т.В. Шестакову, В.И. Грицаенко, Г.С. Покровского, И.Ю. Николаеву и Р.А. Митояна, Е.В. Кореневу, В.В. Стешенко, Е.И. Коробко за помощь в аналитической обработке проб, А.В. Зотова и Н.Г. Сретенскую за ценные обсуждения результатов.