ГЕОЛОГИЯ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, 2008, том 50, № 2, с. 135-152
УДК 552.124.4
НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ РИФТОВОЙ ЗОНЫ СРЕДИННО-АТЛАНТИЧЕСКОГО ХРЕБТА
© 2008 г. Ю. А. Богданов*, И. В. Викентьев**, А. Ю. Леин*, О. Ю. Богданова*, А. М. Сагалевич*, А. В. Сивцов**
*Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН 117997, Москва, Нахимовский просп., 36 **Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН 119017, Москва, Ж-17, Старомонетный пер., 35 Поступила в редакцию 07.02.2007 г.
Приводятся новые сведения о низкотемпературных гидротермальных образованиях в рифтовой зоне Срединно-Атлантического хребта (САХ) полей: Снейк Пит, ТАГ, Брокен Спур и Лаки Страйк, полученные в 47-ом рейсе НИС "Академик Мстислав Келдыш". Они представлены образованиями фокусированных и диффузных потоков гидротермальных растворов и осажденным веществом из гидротермальных плюмов. В этих отложениях, изученных электронно-микроскопическими методами, идентифицированы протоферригидрит, ферригидрит, гетит, гематит, Мп-фероксигит, Fe-вер-надит. В небольших количествах обнаружены безжелезистый вернадит, акаганеит, опал, нонтро-нит, лепидокрокит, ярозит. Встречены агрегаты бактеральноподобной формы, образованные частицами протоферригидрита и развивающимися по нему ферригидритом, нонтронитом, гетитом, а также частицами безжелезистого вернадита и опала. С помощью методов атомно-абсорбционного и нейтронно-активационного анализов и прямым кинетическим (хроматографическим) методом в образцах были определены содержания петрогенных, редких и благородных металлов. Впервые в низкотемпературных гидротермальных отложениях САХ установлены существенные концентрации элементов платиновой группы (ЭПГ): максимальные - во внутренней части Fe-Mn-корок на поверхности гидротермальной трубы из поля Снейк Пит (0.13 г/т Pd, 0.12 г/т Rh и 0.03 г/т Pt при 16.5 г/т Аи, 642 г/т А§, 355 г/т Se) и в обедненной золотом (0.03 г/т Аи, 1.5 мас. % Ва, 683 г/т Se) корке - на поверхности обломка сульфидной руды поля Лаки Страйк (0.12 г/т Pd, 0.04 г/т Rh).
ВВЕДЕНИЕ
Изучение низкотемпературных гидротермальных отложений представляется важным по нескольким причинам. Во-первых, оно позволяет более полно описать процессы рудогенеза океанского дна, особенно когда низкотемпературные разности на гидротермальных полях являются главными. Во-вторых, именно они формируют покровы на поверхности сульфидных залежей, обеспечивающих их сохранность на океанском дне. В настоящее время получена достаточно надежная информация о том, что, по крайней мере, до 100 тыс. лет до захоронения под толщей рыхлых океанских осадков под достаточно тонкой коркой низкотемпературных образований сохраняются неизмененными сульфидные рудопрояв-ления. В-третьих, находки определенных низкотемпературных гидротермальных отложений при геологическом опробовании океанского дна могут быть использованы для поиска часто ассоциирующих с ними сульфидных рудопроявлений. В некоторых случаях они позволяют предсказать
Адрес для переписки: И.В. Викентьев E-mail: viken@igem.ru
и специфику этих рудопроявлений. В данной статье приводятся новые сведения о низкотемпературных гидротермальных образованиях рифтовой зоны Срединно-Атлантического хребта. В последние годы проведено несколько экспедиций НИС "Академик Мстислав Келдыш". Подводные геологические исследования выполнены в пределах нескольких гидротермальных полей с помощью глубоководных обитаемых аппаратов (8а§а1еуюИ et а1., 2005). В результате этих экспедиций получены материалы практически на всех основных активных гидротермальных полях, расположенных во внутреннем рифте Срединно-Атлантического хребта. Часть этих материалов уже опубликована (Богданова и др., 1990; Богданов и др., 200412). В данной работе приводится информация о низкотемпературных отложениях полей Снейк Пит, ТАГ, Брокен Спур и Лаки Страйк, полученная в 47-ом рейсе НИС "Академик Мстислав Келдыш" (фиг. 1). Новые и ранее опубликованные данные о низкотемпературных гидротермальных образованиях позволяют выполнить их типизацию.
ТАГ (3650 м) Снейк Пит (3500 м)
01 Ш2
Фиг. 1. Схема положения изученных гидротермальных полей рифтовой зоны Атлантического океана. 1 - поля, связанные с серпентинитами (Богданов и др., 2004! 2); 2 - поля, связанные с базальтами (настоящая работа).
ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДОВАННОГО МАТЕРИАЛА И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Все материалы на гидротермальных полях Срединно-Атлантического хребта были получены при погружениях ГОА "Мир". Первичное описание геологических образцов, их опробование выполнено непосредственно на борту судна.
Химический анализ проб производился в двух лабораториях. В Институте океанологии использовался метод атомной абсорбции в пламени ацетилен-воздух на атомно-абсорбционном спектрофотометре "Perkin-Elmer 503". Среднеквадратичная
ошибка определений оценивается в 3-5% - для К, N£1, М§ и Са, 5-7% - для Бе, Мп, Си, 2П, N1, Сг, Ы, Бг, А1 и Т1, 10-12% - для Со, РЬ и Сё. Контроль правильности определений осуществлялся путем параллельного определения анализируемых элементов в стандартных образцах СДО-1, СДО-2 и СДО-3.
Содержания остальных элементов, кроме элементов платиновой группы (ЭПП), в пробах были определены с помощью инструментального ней-тронно-активационного анализа (ИНАА) в ИГЕМ РАН (аналитик - А.Л. Керзин). Фракции неистер-
того минерального вещества (+0.2...-1 мм) весом 50-100 мг, отобранные для исследования, запаивались в полиэтиленовую пленку. Перед активацией образцы помещались в фильтровальную бумагу и алюминиевую фольгу. Эталоны, в качестве которых использовались стандартные образцы руд -РУС-1... 4, 2887.2889-84, 3593.3596-86 упаковывались аналогично. Образцы были облучены в течение 15-17 ч в потоке нейтронов 1 х 10E13 н/см2 сек в реакторе ИРТ (Московский инженерно-физический институт). Измерения наведенной активности производились на гамма-спектрометре: анализатор "919+GEM45190 ORTEC" ("HPGe" коаксиальный детектор, диапазон измеряемых энергий 100-1800 КэВ, разрешение 1.8 КэВ по линии 1332 КэВ). При анализе были использованы следующие нуклиды и у-линии (КэВ): 198Au (412),122Sb (564), 124Sb (602 и 1691), 76As (559), 110MAg (657), 131Ba (496), 75Se (264), 131Те (364). Измерения проводились в два этапа: на 7-10-й день после облучения определялись содержания As, Те, Ва, Sb, Au; на 25-30-й день после облучения определялись содержания Ag, Sb, Se. Обработка результатов измерения проводилась программным пакетом "ASPRO-NUC" (ГЕОХИ РАН). Для 1-2 проб из каждого поля были определены ЭПГ прямым кинетическим (хроматографиче-ским) методом на целлюлозе с предварительным химическим концентрированием суммы платиновых металлов из навески 2 г (аналитики - И.Б. Никитина, Н.Н. Никольская, ИГЕМ РАН). Пределы обнаружения Pt - 0.01 г/т, Pd - 0.01 г/т, Rh - 0.001 г/т, lr - 0.002 г/т (1г во всех пробах не обнаружен -<0.002 г/т).
В большинстве поднятых на борт образцов гидротермальных отложений низкотемпературные разности находились в виде корок, а часто в виде тонких пленок на поверхности высокотемпературных сульфидных рудопроявлений. В некоторых случаях отобрать пробы тонких пленок низкотемпературных отложений исключительно сложно, они бывают незначительно (до первых об. %) механически загрязнены материалом подстилающих их сульфидных отложений.
Минеральный состав низкотемпературных фаз гидротермальных отложений исследовался на аналитическом просвечивающем электронном микроскопе "JEM-100C", оборудованном гониометром с углом наклона ±60° и энергодисперсионной приставкой "Kevex-1500" по схеме: с каждой частицы последовательно получались ее изображение на просвет, энергодисперсионный спектр и электронограмма.
ГИДРОТЕРМАЛЬНОЕ ПОЛЕ СНЕЙК ПИТ
Низкотемпературные отложения на гидротермальном поле Снейк Пит отобраны с поверхно-
сти гидротермальных труб (постройки Фир Три и Неил), а также с поверхности базальта.
Две разновидности низкотемпературных отложений опробованы на постройке Фир Три (табл. 1). Первая разновидность представлена тонкой глобулярной железистой пленкой на поверхности сульфидных образований гидротермальной трубы с содержанием (мас. %): Бе - 44.4 и Мп - 1.96, несколько повышено содержание 2п (0.95) и РЬ (0.55). Содержания остальных химических элементов, как и во всех описанных ранее типах низкотемпературных гидротермальных отложений (НекШап а1., 1993), очень малы.
Вторая разновидность образует корку, покрывающую массивный сульфидный материал трубы, в нижней части корки присутствует очень влажный, мягкий, землистый материал. На нем присутствует тонкая железистая пленка. В рыхлой массе основными минеральными фазами являются пирит и халькопирит. Но присутствуют также низкотемпературные минералы - прото-ферригидрит и нонтронит. Однако в ее пределах обнаружены тонкие (менее 1 мм) трещинки, выполненные пиритом, халькопиритом и подчиненным сфалеритом. Эти трещинки фиксируются обособлениями атакамита.
На постройке Неил тонкая пленка оксидных минералов железа (содержание Бе - 39.7, Мп -0.07 мас. %) покрывает сульфидное вещество трубы с четкой внутренней концентрической зональностью, проявляющейся в изменении минерального состава, размерности зерен минералов и структуры отложений. При отборе поверхностной пленки проба была незначительно загрязнена сульфидными минералами вещества, ее подстилающего. По химическому составу слагающие эту пленку низкотемпературные образования характеризуются исключительно низким содержанием марганца.
В веществе корок и пленок, покрывающих сульфидные отложения гидротермальных труб, наблюдается определенная направленность изменения минерального состава. Вещество ее внешней части сложено протоферригидритом, индивиды которого имеют бактериальноподобные формы. В некоторых случаях встречены частицы предельно плохо окристаллизованной Бе-прото-фазы. Обнаруженный здесь ферригидрит является продуктом перекристаллизации протоферри-гидрита. На электронограммах протоферригид-рита проявляются наиболее сильные базисные МО-отражения, тогда как на электронограммах ферригидрита, помимо базисных, - рефлексы Нк1 (фиг. 2а, б).
В нижней части корок и
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.