УДК 556.314.6(571.53/.55)
МИНЕРАЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ТРАВЕРТИНОВ СОВРЕМЕННЫХ КОНТИНЕНТАЛЬНЫХ ГИДРОТЕРМ (СКВАЖИНА Г-1, ТУНКИНСКАЯ ВПАДИНА, БАЙКАЛЬСКАЯ РИФТОВАЯ ЗОНА)1
© 2015 г. Б. Р. Соктоев*, 2, Л. П. Рихванов*, С. С. Ильенок*, Н. В. Барановская*, Т. Т. Тайсаев**
*Томский политехнический университет 634050, Томск, пр. Ленина, 30 **Бурятский государственный университет 670000, Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а Поступила в редакцию 19.05.2014 г.
Представлены результаты изучения минерального и элементного состава компонентов в траверти-нах современного очага разгрузки гидротермальных флюидов в Тункинской котловине Байкальской рифтовой зоны. Установлено, что они сложены в основном двумя модификациями карбоната кальция: арагонитом и кальцитом. В их матрице выявлено около 20 разновидностей микроминеральных фаз Ag, Au, Pb, Cu, Sb, Sn, Fe и ряда других химических элементов. Близкие к этому минеральные отложения ранее обнаружены в областях современного рудообразования на дне океана и в тектонически активных структурах земной коры (Новая Зеландия, Челекен и др.). Полученные фактические материалы позволяют подтвердить мнение ряда исследователей областей современного гидротермального рудообразования в зонах спрединга о том, что для формирования гидротермальных проявлений вовсе не требуются существенные концентрации тех или иных металлов в термальных водах, а нужны лишь благоприятные геохимические барьеры. Таковыми, по нашим данным, могут являться микробные сообщества (маты), концентрирующие в своем составе химические элементы, соответственно играющие важную роль в формировании рудной минерализации в зонах разгрузки термальных вод. Согласно полученным данным, на территории Тункинской впадины термальные углекислые воды, содержащие в том числе глубинные компоненты, поступают в верхние горизонты земной коры, вовлекаются в существующие гидрогеологические системы и смешиваются с водами активного водообмена, внося вклад в формирование их химического состава. Это проявляется в специфическом элементном и микроминеральном (Au, Ag и др.) составе солевых образований, образующихся при кипячении питьевых вод. В данном локальном очаге разгрузки термальных вод выявлен радиогеохимический феномен, аналогичный таковому, обнаруженному при исследовании "черных курильщиков" на хребте Хуан-де-Фука и названному эффектом "радиоактивных сирот" ("radioactive orphans").
DOI: 10.7868/S0016777015040048
ВВЕДЕНИЕ
Во второй половине ХХ века началось изучение современных гидротермальных систем в областях развития вулканизма, а также локальных очагов развития гидротермальных систем в активизированных блоках земной коры континентального типа в Восточно-Африканском рифте (Degens et al., 1972), в системе Солтон-Си в континентальной части Калифорнийского рифта (White et al., 1963), в Новой Зеландии (Weissberg, 1969), на полуострове Челекен в Прикаспии (Лебедев, Бугельский, 1967), в Байкальской рифто-
1 Статья подготовлена по материалам доклада, представленного на Третьей молодежной школе ИГЕМ РАН 02— 06.12.2013.
2 Адрес для переписки: Б.Р. Соктоев, e-mail: bulatsoktoev@gmail.com
вой зоне (Ломоносов, 1974) и в ряде других районов мира. Но настоящей научной сенсацией, позволившей совершенно по-иному взглянуть на процессы гидротермального рудообразования, стало открытие современных гидротермальных систем на дне Мирового океана (СУЛМБХ, 1978; Francheteau, №е^ат, СИоикгоипе а1, 1979; Богданов и др., 1997; Бутузова, 2003; Гурвич, 1998; Басков, Суриков, 1975; и др.). Эти образования интенсивно изучались и изучаются учеными разных стран, в том числе российскими (Богданов и др., 1997, 2002; Бортников, Викентьев, 2005; Бутузова, 2003; Гурвич, 1998; Перцев и др., 2012; Шарков и др., 2007; и др.). Полученные результаты позволяют создавать модели формирования древних и современных месторождений, определять состав и источники флюидов, источники металлов в
гидротермальных системах и решать многие другие вопросы рудообразования. Действительно, настоящее — ключ не только к будущему, но и к прошлому.
Современное рудообразование в активных гидротермальных системах на дне Мирового океана и в рифтогенных структурах континентов несколько отличается как по масштабам, так и по минералого-геохимическим особенностям. Если рудообразующие системы дна океана носят преимущественно сульфидный характер накопления с образованием барита из высококонцентрированных рассолов высоких температур, то на континентах это, как правило, кремнистые (гейзериты) или карбонатные (травертины) накопления из источников разной степени минерализации (от высоко- до слабоминерализованных) и сравнительно низких температур (менее 100°С). При этом количество выпадающих сульфидов и оксидов также сильно колеблется.
Исследования такого рода образований на континентах дают возможность датировать периоды активизации тектономагматических процессов (Дислер, 1971), устанавливать палеосейсми-ческие события, не определяемые другими методами (Дислер, Автандилова, 1991; Zilberman гг а1., 2000; и др.), реконструировать хронологию па-леоклиматических событий (Роа§е гг а1, 2000). Действующие гидротермальные системы на континентах дают возможность также исследовать специфику современных процессов рудообразова-ния в иных, чем в океане, геодинамических и физико-химических обстановках, дополняя и развивая знания по общей теории рудообразования.
Байкальская рифтовая зона (БРЗ) является одной из крупнейших структур такого типа в континентальных блоках земной коры. Ее характерные черты — морфологическая выразительность, интенсивный неоген-четвертичный вулканизм (ныне затухший), значительные геофизические аномалии, высокая сейсмичность и другие признаки новейшей тектоники. С позиций современной геодинамики этот район рассматривается как зона сопряжения рифтовых систем, отражающая существование плюма (Ярмолюк, Коваленко, 2003; Кштт гг а1, 2010; Зорин, Турутанов, 2005; и др.).
К одному из признаков проявления современных рифтогенных процессов можно отнести присутствие более 600 очагов разгрузки минеральных источников, различных по химическому составу, температуре и бальнеологическим свойствам (Пин-некер и др., 1968; Ломоносов, 1974; Ломоносов и др., 1977; Павлов и др., 1995; и др.). Закономерности их распространения определяются комплексом
геологических, гидрогеологических, геохимических и геотермических условий их формирования.
Нередко в местах разгрузки современных или древних источников наблюдается интенсивное минералообразование с формированием специфических типов горных пород, известных под названием гейзеритов и травертинов (фиг. 1), иногда занимающих значительные площади, как, например, в Аршанской системе минеральных источников в Тункинской котловине (Павлов и др., 1995; Скляров и др., 2007; и др.).
Для очагов разгрузки такого рода низкотемпературных гидротермальных растворов характерно развитие специфических биологических сообществ (биоценозов), представленных прокариотами, архебактериями, цианобактериями и другими представителями микрофлоры, которые образуют водорослево-бактериальные пленки или так называемые микробиальные (бактериальные) маты (Заварзин, Карпов, 1982; Намсараев и др., 2011; и др.). В данных образованиях происходят биохимические реакции каталитического типа, играющие огромную роль в процессах гидротермального рудообразования, на что обращал внимание академик Г.А. Заварзин (Заварзин, Карпов, 1982; Заварзин и др., 1989; и др.) и многие другие исследователи. Многочисленными исследованиями (Намсараев и др., 2011; Lazareva гг а1, 2009; и др.) установлено, что маты источников концентрируют элементы из термальных вод. Следует отметить, что в рудообразующих системах дна океана живые организмы, например фоссилии, играют важную аккумуляционную роль в накоплении металлов (Габлина и др., 2011; и др.).
В процессе исследований солевых отложений (накипи) питьевых вод как индикаторной среды (Язиков и др., 2004, 2009; Tapkhaeva гг а1, 2010; Монголина и др., 2011; Соктоев и др., 20142) было установлено высокое содержание А§ и Аи в пробах накипи питьевых вод в местности "Вышка" (Тункинская впадина), расположенной в 5 км от с. Жемчуг (Соктоев и др., 20141).
Этот факт послужил предметом детального минералого-геохимического изучения системы, включающей следующие компоненты окружающей среды: термальную и питьевую воду, травертины, микробиальные сообщества (маты) и солевые отложения (накипь) питьевых вод.
Целью данного исследования являлось установление взаимосвязи геохимических особенностей воды термальных источников, минеральных отложений, формирующихся из нее, и минерало-го-геохимических особенностей солевых образований в посуде.
Фиг. 1. Распространение современных продуктов гидротермального минералообразования в Байкальской рифтовой зоне (по Склярову и др., 2007).
1 — Сибирский кратон; 2 — Саяно-Байкальская складчатая область; 3 — граница кратона и складчатой области; 4 — источники (а) и скважины (б) с температурой воды выше 42°С (по Писарскому, 1987); 5 — гейзериты (а) и травертины (б); 6 — район исследования очага разгрузки (фиг. 2).
II
С*.
'б С
6
ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ
Район исследования входит в состав Байкальской гидрогеологической складчатой области (Пиннекер и др, 1968; Гидрогеология СССР, 1970; Ломоносов, 1974; и др.). Водоносные комплексы и формации Тункинского бассейна представлены широким возрастным диапазоном (Ломоносов, 1974, Павлов и др., 1995, Лехатинов, Лехатинова, 2008; и др.). Согласно работам (Пиннекер и др., 1968, Ломоносов, 1974; и др.), в осадочных отложениях преобладают порово-пластовые, трещин-но-пластовые, пластово-трещинные напорные, в том числе термальные минеральные воды. В ме-
таморфических и магматических породах более широко распространены трещинные, трещинно-карстовые и трещинно-жильные воды зон тектонических нарушений. Впадина отличается наличием значительного количества источников минеральных и пресных вод (только зарегистрированных — более 22 водопунктов).
Наибольшее распространение на территории Тункинской впадины имеют углекислые термальные воды (фи
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.