ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СУБМАРИННЫХ ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ СИСТЕМ

1.2. Связь древних и современных гидротермальных процессов

    Первая рудообразующая гидротермальная система на дне моря была обнаружена в 1963 г. в осевой части Красного моря американской экспедицией на НИС "Атлантис-II" [Современное гидротермальное рудоотложение, 1974]. Эта система (и открытые несколько позже соседствующие с ней аналогичные) оказалась очень специфичной в связи с влиянием миоценовых эвапоритов, рассеченных красноморским рифтом, и вопрос о древних ее аналогах до сих пор не ясен. Обнаружение этой системы, а затем - ряд работ, в которых была развита гипотеза о гидротермально-осадочном происхождении колчеданных руд в результате конвекции морской воды в горячей коре [Ohmoto, Rye, 1974; Sakai, Matsubaya, 1974; Lister, 1972;  Spooner et al., 1977; Solomon, Walshe, 1979], резко активизировали интерес к этой проблеме.

    Были обнаружены признаки гидротермальной активности на Срединно-Атлантическом хребте (САХ), Восточно-Тихоокеанском поднятии (ВТП), Галапагосском центре спрединга (ГЦС). Первая высокотемпературная гидротермальная система была найдена в конце 1979 г. на 21^oс.ш. ВТП [RISE Project Group, 1980]. В последующие годы в результате работ американских, французских, русских, а также - международных экспедиций новые находки гидротермальных систем на дне океана следовали чуть ли не ежегодно. К настоящему времени такие системы обнаружены во многих местах на ВТП, на САХ, в системе хребта Хуан-де-Фука, в задуговых бассейнах юго-западных частей Тихого океана. Хотя довольно быстро выяснилось, что обнаружение экономически важных рудных скоплений на дне океана маловероятно, влияние полученных данных на теорию гидротермального процесса, геологию и геохимию океана, и даже на биохимию и экологию (в связи с находкой вокруг выходов гидротерм специфических сообществ организмов), оказалось настолько велико, что число связанных с этими проблемами публикаций давно превысило 1000 наименований. Геологии и геохимии гидротерм в океане посвящен ряд монографий, специализированные выпуски журналов Marine Mining, Canadian Mineralogist, Economic Geology, Journal of Geophysical Research, несколько специальных симпозиумов. По разносторонности изучения гидротермы океана - сейчас один из наиболее исследованных типов объектов в геологии.

    В результате проведения этих работ было доказано большое сходство современных сульфидных руд на дне океана с древними колчеданными рудами. Была подтверждена фактическим материалом возможность образования гидротермально-осадочных руд за счет тепловой конвекции поверхностных (морских) вод в породах коры вокруг источника тепла - магматического очага (модель "рециклинга" - [Кривцов, 1981]). Многие признаки, характерные для океанских сульфидных руд были найдены на древних месторождениях [Зайков, 1991; Масленников, 1997]. Одновременно были определены и различия, прежде всего -  в геодинамическом положении: практически все находки сульфидов в океане связаны с зонами спрединга в срединно-океанических хребтах и задуговых бассейнах, тогда как для древних медно-колчеданных месторождений реконструируется положение в островных дугах [Гидpотеpмальные сульфидные руды..., 1992].

    Таким образом, причина вещественного сходства руд заключается в сходстве физико-химических механизмов и условий рудообразования, обладающих, по-видимому, достаточно большой универсальностью. Эта инвариантность механизмов рудообразования открывает возможность построения на материале океанских гидротерм физико-химической модели рудного процесса, область применения которой будет существенно шире, чем только обстановки зон спрединга.

    Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

- разработка методики моделирования инфильтрационно-метасоматических процессов, термодинамического и программного обеспечения моделирования;

- построение и исследование свойств термодинамической модели гидротермальной системы в океанической коре, верификация этой модели;

- разработка методов моделирования гидротермально-осадочного рудообразования и построение на этой основе модели образования колчеданного рудного тела;

- разработка метода термодинамического моделирования изотопно-химических систем и исследование с его помощью изотопной модели океанского рудообразования (в отношении изотопов серы);

метода моделирования, построение модели и прогноз влияния кипения в недрах гидротермальной системы на процессы рудообразования.

См. также Геохимические и термодинамические модели жильного гидротермального рудообразования: Изотопы серы и углерода на активных гидротермальных полях Срединно-Атлантического хребта : ref5