научная статья по теме ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ОСАДКОВ И ТРАНСФОРМАЦИЯ СОСТАВА РАСТВОРОВ ВО ВПАДИНЕ ГУАЙМАС КАЛИФОРНИЙСКОГО ЗАЛИВА Математика

Текст научной статьи на тему «ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ОСАДКОВ И ТРАНСФОРМАЦИЯ СОСТАВА РАСТВОРОВ ВО ВПАДИНЕ ГУАЙМАС КАЛИФОРНИЙСКОГО ЗАЛИВА»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2015, том 461, № 2, с. 197-200

= ГЕОЛОГИЯ

УДК 551.46

ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ОСАДКОВ И ТРАНСФОРМАЦИЯ СОСТАВА РАСТВОРОВ ВО ВПАДИНЕ ГУАЙМАС КАЛИФОРНИЙСКОГО ЗАЛИВА © 2015 г. В. Б. Курносов, Е. В. Блинова

Представлено академиком РАН Ю.М. Пущаровским 28.08.2013 г. Поступило 23.08.2013 г.

Б01: 10.7868/$086956521508023Х

Глобальный тектономагматический процесс образования в срединно-океанических хребтах океанической коры и движения ее в стороны от оси спрединга сопровождается формированием над магматическими камерами гидротермальных систем. Взаимодействие вода—порода в них рассматривают как основной процесс, обеспечивающий минерализацию растворов при их миграции через новообразованную океаническую кору. В конечном итоге растворы разгружаются на дне, формируя гидротермальные рудные постройки и металлоносные осадки. Подводные гидротермальные источники известны в срединно-океа-нических хребтах, перекрытых осадками, без осадочного покрова и отличаются друг от друга составом растворов.

Работа посвящена выявлению роли осадочного покрова в изменении состава проходящих сквозь него горячих растворов на примере рифтовой впадины Гуаймас Калифорнийского залива (27° с.ш. Восточно-Тихоокеанского поднятия (ВТП)).

В рифтовой впадине Гуаймас пробурены скважины в южном и северном трогах (477, 477А глубиной 267 м и 481, 481А глубиной 384 м), которые представляют собой спрединговые сегменты [8], а также в районе, расположенном между ними (скв. 478 глубиной 464 м) (рис. 1). Впадина заполнена верхнеплейстоценовыми гемипелагическими осадками, турбидитами и диатомовыми илами, скорость накопления которых около 1200 м/млн лет [4]. Осадки во впадине Гуаймас в разной степени изменены под воздействием гидротермальных процессов [5, 6, 9]. Наиболее интенсивные изменения выявлены в южном троге в скв. 477А. Осадки представлены песчаниками, песчанистыми алевролитами. В них установлена новообразованная минеральная ассоциация: кварц—альбит-

Теологический институт Российской Академии наук, Москва E-mail: vic-kurnosov@rambler.ru

хлорит-эпидот-сфен-пирит—пирротин [5, 6], которая отражает температуру минералообразо-вания около 300°С. В районе скв. 477А замерен высокий тепловой поток - 30 ЕТП [13]. В южном троге действуют гидротермальные источники с температурой до 320°С [1], максимальная замеренная температура 359°С [10]. Обнаружены также гидротермальные постройки [1, 7].

Для выявления влияния осадочного покрова на трансформацию состава растворов, проходящих сквозь него, были изучены гидротермально измененные осадки из южного трога впадины Гуаймас (скв. 477А) и исходные неизмененные осадки из скв. 481, 481А, 478. Определение содержания макро-, микроэлементов в валовых образцах осадков проведено методами масс-спектро-метрии с индуктивно связанной плазмой, рентге-но-флуоресцентного анализа, мокрой химии. Полученные результаты приведены в табл. 1 и показаны на рис. 2 в виде элементограммы средних составов гидротермально измененных осадков, нормированных по среднему составу неизмененных осадков.

Для решения этой задачи, кроме изучения осадков, привлечены данные по составу гидротерм во впадине Гуаймас, перекрытой осадочным чехлом, и гидротермальных источников на 21° с.ш. ВТП, где нет осадков [2, 11, 12]. Допущение, что растворы, разгружающиеся в океане на 21° с.ш. и в других районах ВТП, по составу близки, позволило растворы, поступающие в осадочный покров, приравнять к гидротермам на 21° с.ш. ВТП и на этом основании ориентировочно оценить изменения состава горячего раствора при его прохождении сквозь осадочную толщу в южном троге впадины Гуаймас [1]. Этот подход в определении влияния осадочных толщ на трансформацию растворов, мигрирующих через них, отражен в элементо-грамме средних составов растворов гидротермальных источников во впадине Гуаймас, нормированных по среднему составу гидротерм в районе

198

КУРНОСОВ, БЛИНОВА

30° с.ш.

25°

115° з.д. 110°

105°

112° з.д.

111°30'

111°

27°30'

27°00'

Рис. 1. Структурно-тектоническая схема строения Калифорнийского залива (а), [4] с дополнениями, и расположение скважин глубоководного бурения (б), [2] с дополнениями.

21° с.ш. ВТП (рис. 2). Элементограмма построена по данным [2].

Совместное рассмотрение элементограммы для растворов, прошедших сквозь осадки, и элементограммы для гидротермально измененных осадков (рис. 2) показывает, что обеднение растворов 2п, Си, Сё при их миграции сквозь осадочный покров, а также обогащение растворов ЯЪ, Аз, К, Вг, С1 согласуется с увеличением или соответственно с уменьшением содержания этих

10 Е

0.01 ^

Мп РЪ Си Ав А1 Сё Ы А К Вг N Fe 2п Со Ве Ва ЯЪ Са Бг С1 Мв

Рис. 2. Элементограммы средних составов гидротермально измененных осадков, нормированных по среднему составу неизмененных осадков (1), и средних составов растворов гидротермальных источников, нормированных по среднему составу гидротерм на 21° с.ш. ВТП (2), во впадине Гуаймас.

элементов в осадках при их гидротермальном изменении. Таким образом, для этой группы элементов хорошо прослеживается влияние осадочного покрова на изменение состава растворов.

При сильном снижении концентрации Мп, Со в подводных гидротермальных источниках впадины Гуаймас по сравнению с гидротермами на 21° с.ш. ВТП мы ожидали значительное увеличение содержания этих элементов в гидротермально измененных осадках. Но в осадках содержание Мп не изменяется, содержание Со только слабо возрастает. Из этого следует, что растворы, поступающие в осадочный покров, изначально обеднены Мп, Со и влияния осадков в трансформации состава горячего раствора для них нет или оно незначительно. Такой же вывод применим для РЪ, Б1, так как гидротермы впадины Гуаймас обеднены ими примерно в 1.5 раза, а обогащение гидротермально измененных осадков этими элементами едва заметно. Положение с суммарным Бе такое, как с Мп и Со, т.е. при сильном обеднении гидротерм Бе во впадине Гуаймас его содержание в измененных осадках остается примерно таким, как и в неизмененных. Следовательно, осадки не участвуют в изменении состава растворов для суммарного Бе. Но при рассмотрении раздельно Бе3+ и Бе2+ видно (табл. 1), что содержание Бе3+ в измененных по сравнению с неизмененными незначительно уменьшается, слабо обогащая растворы, в то время как содержание Бе2+ увеличивается в гидротермально измененных осадках втрое, обедняя растворы и расходуясь на форми-

ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ОСАДКОВ 199

Таблица 1. Содержание химических элементов (г/т) в исходных и гидротермально измененных осадках из впадины Гуаймас

Элемент Исходные осадки Скв. 478, 481, 481А Измененные осадки Скв. 478А

Пределы содержаний Среднее содержание (п = 5) Пределы содержаний Среднее содержание* (п = 10)

Мин. Макс. Мин. Макс.

Мп 448 1417 773 416 1822 884

Fe 33574 37568 34940 16848 72666 40195

Fe2+ 1989 8281 4146 2190 30429 18061

Fe3+ 25292 34689 30794 6003 54152 22134

РЬ 16.2 27.8 21.3 1.5 176.9 24.2

Zn 78 111 94 56 1933 690

Си 16.5 26.2 22.7 28.7 665.5 153.8

Со 9.7 12.8 11.2 4.9 38.4 14.6

Ag 0.14 0.29 0.22 0.07 1.57 0.47

Be 1.45 1.69 1.56 1.22 2.26 1.72

А1 65877 74331 70706 50404 75005 62961

Si 275672 297207 287528 262718 348630 305325

Сё 0.46 1.34 0.85 0.12 13.76 3.92

Ва 621 852 736 45 302 162

О 41.7 55.8 46.9 1.8 7.4 4.5

ЯЬ 94 106 102 1.4 8.7 3.4

А5 10.8 16.0 12.8 0.20 1.61 0.87

Са 21348 33537 26717 17170 81 990 36025

К 21924 24059 22688 637 3106 1472

Sr 298 371 330 364 730 479

Вг 11.0 44.0 28.6 5.0 37.5 14.6

С1 5219 20098 11763 2800 14090 6567

№ 17432 25724 22225 14911 33838 27129

Б 4594 5312 4910 2621 4713 3816

МБ 15136 18016 16552 13359 33839 21704

* Для макроэлементов п = 11.

рование сульфидных минералов в осадках. Таким образом, наиболее выраженное перераспределение Fe при взаимодействии раствор—осадок связано с Fe2+. Вероятно, что Fe, зарегистрированное в подводных гидротермах [11, 12], представлено преимущественно Fe2+, учитывая, что постройки черных курильщиков сложены сульфидными минералами, содержащими Fe2+.

Увеличение содержания Лб одновременно в измененных осадках и гидротермальных источниках показывает, что растворы, поступающие в осадочный покров, имеют более высокую концентрацию Лб, чем гидротермы на 21° с.ш. ВТП. Более высокая концентрация остается и после того как часть Лб из растворов расходуется наряду с Zn, Си, Со, Сё, РЬ на формирование сульфидных

минералов. Увеличение содержания Be, Са, 8г в подводных гидротермах впадины Гуаймас при слабом увеличении их содержания в гидротермально измененных осадках также показывает, что этими элементами растворы по сравнению с гидротермами на 21° с.ш. ВТП были обогащены еще до поступления в осадочный покров. Осадки на их концентрацию в растворах не оказали заметного влияния.

Гидротермально измененные осадки сильно обеднены Ва, Li. Содержание Ва в подводных гидротермальных источниках во впадине Гуаймас также меньше, чем на 21° с.ш. ВТП. Из этого следует, что растворы, поступающие в осадочный чехол, изначально обеднены Ва. Его концентрация в растворах, мигрирующих сквозь осадочный по-

200

КУРНОСОВ, БЛИНОВА

кров, повышается вследствие поступления Ва из осадков при их гидротермальном изменении. Но его содержание в растворах остается низким, и в результате на поверхности дна разгружаются растворы с пониженным содержанием Ва по сравнению с гидротермами на 21° с.ш. ВТП. С Li происходит то же, и растворы, несмотря на дополнительное поступление в них Li из осадков, в конечном итоге по концентрации в них этого элемента сравнимы с содержанием Li в гидротермах на 21° с.ш. ВТП.

В гидротермах впадины Гуаймас концентрация А1, На сопоставима с их содержанием в растворах подводных гидротермальных источников на 21° с.ш. ВТП. В гидротермально измененных осадках содержание А1, На также почти не меняется. В измененных осадках содержание Мб немного увеличивается. Учитывая что подводные гидротермы не содержат Мб, можно заключить: осадки забирают его остатки из растворов перед их разгрузкой на дне.

Результаты сравнительного изучения содержания химических элементов в гидротермально измененных и неизм

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.

Показать целиком