УДК [549:553.065(26)]+[553.22:552.54:551.79(26)]
ГИДРОТЕРМАЛЬНО-МЕТАСОМАТИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ КАРБОНАТНЫХ ДОННЫХ ОСАДКОВ ПОЛЯ АШАДЗЕ-1 (13° с.ш. СРЕДИННО-АТЛАНТИЧЕСКОГО ХРЕБТА)
© 2014 г. И. Ф. Габлина*, Е. А. Попова**, Т. А. Садчикова*, А. Т. Савичев*, Н. В. Горькова*, Н. С. Оськина***, Т. А. Хусид***
*Геологический институт РАН 119107, Москва, Старомонетный пер., 22 **ВНИИОкеангеология им. И.С. Грамберга 190121, Санкт-Петербург, Английский пр., 1 ***Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН 117997, Москва, Севастопольский пр., 36 Поступила в редакцию 09.12.2013 г.
Впервые проведены детальные исследования гидротермальных изменений голоцен-позднеплей-стоценовых осадков современного гидротермального поля Ашадзе-1, отобранных в 26-м рейсе НИС "Профессор Логачев" в 2005 г. Установлено, что минерально-геохимические изменения обусловлены растворением биогенного кальцита раковин донных осадков и метасоматическим замещением их сульфидами и другими гидротермальными минералами. Впервые в осадках Срединно-Атлантического хребта выявлена зона повышенной магнезиальности, связанная с метасоматиче-ским развитием магниевых гидротермальных минералов. Высказано предположение о связи метасоматоза с диффузным просачиванием сквозь осадки гидротермальных флюидов.
БО1: 10.7868/80016777014050049
ВВЕДЕНИЕ
Рудоносные осадки, развитые в районах активной гидротермальной деятельности на дне морей и океанов, давно исследуются морскими геологами (Батурин, 1971; Лисицын, 1978; Кур-носов, 1982; Bäcker, 1982; Zierenberg, Shanks, 1983; Богданов и др. 1986, 1989; Геологическое строение..., 1990; Гидротермальные..., 1992; Гидротермальные..., 1993; Гурвич, 1998; Бутузова, 1998, 2003; и многие другие). Предполагается, что основная часть рудного материала поступает в донные осадки из гидротермальных плюмов, формирующихся в океане над активными гидротермальными источниками. В то же время флюиды в зонах гидротермальной активности могут поступать снизу непосредственно в осадки.
Известны сульфидные рудные образования, залегающие в современных осадках вблизи континентов и во внутриконтинентальных рифтах (Красное море). Наиболее полно рудоносные осадки, формирование которых происходило под воздействием поступающих в них гидротерм, изучены в Красноморской рифтовой зоне (Батурин, 1971; Pushelt, Laschek, 1984; Богданов и др., 1986; Бутузова, 1998, 2003; и др.) и в рифтовых зонах, примыкающих с запада к Северо-Американскому конти-
Адрес для переписки: И.Ф. Габлина. E-mail: gablina@ilran.ru
нентальному блоку — впадина Гуаймас в Калифорнийском заливе, Мидл-Вэлли, срединная долина хребта Хуан-де-Фука, трог Эскабана и др. в Тихом океане (Curray, Moore et al., 1982; Гидротермальные..., 1993; Goodfellow, Franklin, 1993; Kurnosov et al., 1994; Zierenberg et al., 1993; Лисицын и др., 1989; Геологическое., 1990; Богданов и др., 1989, 2006). В зонах срединно-океанических хребтов, удаленных от континентов, с маломощным осадочным покровом, этим процессам до настоящего времени не уделялось должного внимания. Одной из причин такого положения является трудность в определении природы минеральных компонентов. Они могут быть гидротермально-осадочными (выпавшими из гидротермальных плюмов или сформированными в результате разрушения гидротермальных построек); аутиген-ными (возникшими на месте в процессе постсе-диментационных преобразований), в том числе гидротермально-метасоматическими; терриген-ными (привнесенными с континента) и эдафо-генными (продуктами разрушения субстрата). В то же время Ю.М. Богдановым с соавторами (2012) на примере нескольких гидротермальных полей САХ показано, что по периферии построек, образованных фокусированными источниками на дне океана, "океанская вода проникает в подповерхностные горизонты, где встречается с
диффузными потоками". Так, по мнению этих исследователей, формируется основание поверхностных построек. Безусловно, воздействию диффузных потоков подвергаются не только подстилающие базальты, но и карбонатные осадки.
Целью данной работы являлось изучение вторичных изменений донных осадков в зонах рудо-образования и определение роли диффузных гидротермальных растворов при формировании металлоносных и рудоносных осадков. Для решения поставленных задач рассмотрено распределение основных породо- и рудообразующих элементов в донных осадках рудного поля Ашадзе-1 и изучены минеральные новообразования в них, непосредственно в зоне выхода гидротерм и на различном удалении от нее. В отличие от большинства предыдущих работ основным объектом исследований мы избрали биогенный материал карбонатных осадков, минеральный состав которого на стадии седиментогенеза единообразен в рассматриваемой зоне океана — это кальцитовые раковины отмершего планктона и бентоса. Различие в их преобразовании может быть связано только с различными условиями диагенеза или наложенными процессами. Такой подход к исследованию океанских осадков, примененный впервые, позволил нам определить природу вторичных изменений осадков и дополнить существующие представления об условиях формирования рудоносных осадков.
КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛЯ АШАДЗЕ-1
Поле Ашадзе-1 самое глубоководное (4100— 4200 м) среди современных гидротермальных полей Срединно-Атлантического хребта, связанных с ультрабазитами. Оно было открыто "Полярной морской геологоразведочной экспедицией" в 2003 г. в районе 13° с.ш. САХ в 22-м рейсе НИС "Профессор Логачев". По данным ПМГРЭ (Бельтенев и др., 2003; Шилов и др., 2003, 2005; Бекепуоу г1 а1, 2006), поле площадью 450 х 350 м вытянуто в субширотном направлении, расположено на тектонической ступени подножья западного склона рифтовой долины и контролируется пересечением краевого глубинного разлома с зоной субширотных тектонических деформаций. Особенность тектонического положения поля заключается в том, что днище рифтовой долины сложено базальтами, а по всему цоколю ее западного борта, где расположено поле Ашадзе-1, развиты породы ультраосновного состава. В геологическом строении поля участвуют преимущественно габброиды и серпентинизированные перидотиты. Характерно наличие большого количества разнонаправленных тектонических нарушений и блоковое строение, что объясняется близостью к трансформному разлому и свидетельствует о высокой геодинамической активности приразлом-
ной области. Ультрабазиты перекрыты донными осадками, мощность которых, по данным предыдущих исследователей, превышает 3 м, а вблизи гидротермальных построек сокращается до 0.5 м и менее. Рудное поле представлено двумя рудными телами с реликтовыми и активными гидротермальными постройками, рудоносными и металлоносными осадками (фиг. 1). В придонных слоях воды зафиксированы аномальные значения мутности, температуры и содержания растворенных Мп, Fe, Zn (Бельтенев и др., 2003; Судариков, Жирнов, 2003; 8иёаг1коу а1, 2004), а также пониженная плотность донных вод, связанная с наличием большого количества газов в гидротермах, в частности водорода и метана. Температура гидротермальных растворов на этом поле достигает 353°С, рН 3.5 и минерализация от 0.8 до 1.3 от солености морской воды (Судариков и др., 2008, 2009).
Осадки представляют собой биогенные обводненные илы с включениями фрагментов измененных перидотитов и габброидов субстрата в нижних горизонтах. Рудоносные осадки ^ебкв >10%, (Си + + Zn)бкв > 0.25%) бескарбонатные, алеврито-пес-чаные и алеврит-гравийно-песчаные, часто несортированные, бежевого и красно-коричневого цвета в верхней части, коричнево-серые и голубовато-серые в нижней части колонок, содержат вкрапленность сульфидов, которые сменяются гидроксидами в верхнем, придонном слое (обычно на глубину 15—20 см). Металлоносные осадки ^ебкв > 10%, (Си + Zn)бкв < 0.25%) представлены бежево-серыми пелит-алеврит-песчаными пятнистыми карбонатными и глинисто-карбонатными фораминиферо-кокколитовыми и кокколит-фораминиферовыми илами.
Проведенные нами ранее биостратиграфические исследования показали, что микробиота составляет до 80—90% песчаной и алевритовой фракций металлоносных карбонатных осадков. Она представлена планктонными и бентосными фора-миниферами, кокколитами, раковинами остракод, спикулами губок, редкими экземплярами кремневых радиолярий. Преобладают планктонные фора-миниферы и кокколиты. По комплексу фауны возраст осадков определен как голоцен-верхнеплейстоценовый (0—30 тыс. лет). Изученные комплексы планктонных и бентосных фораминифер являются характерными для тропической зоны Атлантического океана. При переходе от голоцена к позднему плейстоцену возрастает число видов и общее количество бентосных фораминифер, кокколи-тов и остракод (Габлина и др., 2011).
Максимальный возраст сульфидных руд из гидротермальных построек, определенный торий-урановым методом, составляет 7.2 ± 1.8 тыс. лет (Кузнецов и др., 2007). В настоящее время поле активно. Содержание основных рудных эле-
Фиг. 1. Схема распространения металлоносных осадков гидротермального поля Ашадзе-1 в горизонте 1 (0—5 см). 1—4 — станции опробования и их номера: 1 — коробчатый пробоотборник, 2 — виброударная установка, 3 — телегрейфер (белые значки — станции опорного разреза, черные — прочие); 4 — гидрофизический зонд; 5 — геохимические аномалии придонных вод; 6—9 — типы осадков (в пересчете на бескарбонатное вещество): 6 — металлоносные (Бе > 10%, Си + Zn < 0.25%), 7 — металлосодержащие (Бе 7—10%, Си + Zn > 0.25%), 8 — рудосодержащие (Бе 10—30%, Си + Zn > > 0.25%), 9 — рудные (Бе > 30%, Си + Zn > 0.25%); 10 — колонки осадков (вертикальный масштаб 1 : 30); 11 — карбонатные осадки, 12 — измененные перидотиты, 13 — сульфиды, 14 — контуры рудных тел и их номера, 15 — контур рудного поля.
ментов в рудоносных осадках в пересчете на бескарбонатное вещество составляет: Бе 10—30% и выше; Си от десятых долей % до 5% и выше, Zn 0.01—0.4, редко до 1.4%. По периферии рудного поля содержание металлов в осадках снижается.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Нами были изучены образцы осадков поля Ашадзе-1, отобранные сотрудниками ВНИИОке-ангеология в 26-м рейсе НИС "Профессор Логачев", проводившемся ФГУНПП "Полярная морская геологоразведочная экспедиция" (ПМГРЭ) в 20
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.