РТУТЬ КАК ИНДИКАТОР СОВРЕМЕННОЙ РУДООБРАЗУЮЩЕЙ ГАЗО-ГИДРОТЕРМАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ (КАМЧАТКА)
© 2014 г. С. Н. Рычагов*, А. А. Нуждаев*, И. И. Степанов**
*Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН 683006Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9 E-mail: rychsn@kscnet.ru, envi@kscnet.ru **ОАО "Александровская опытно-методическая экспедиция" 601650Александров, Владимирская обл., Красный пер., 6 E-mail: stepanovvi@mail.ru Поступила в редакцию 01.04. 2011 г. Принята к печати 09.04.2012 г.
Обсуждаются новые данные о распределении ртути во вмещающих вулканогенно-осадочных и магматических горных породах, гидротермально-метасоматических породах и всех типах современных новообразований (гидротермальных глинах, аргиллизированных почвенно-пирокластических отложениях, кремнистых и лимонит-гематитовых плащах, донных осадках, солевых выпотах различного состава, и др.), характерных для зоны гипергенеза геотермальных месторождений. На примере Нижне-Кошелевского (пародоминирующего) и Паужетского (водного типа) геотермальных месторождений, термальных полей Кошелевского вулканического массива и Камбального вулканического хребта (Южная Камчатка) показано значение ртути как элемента-индикатора температуры, фазового состояния и динамики гидротерм, интенсивности процессов аргиллизации пород, относительного возраста (зрелости) геотермальных месторождений и термоаномалий.
Ключевые слова:ртуть, газо-гидротермальная система, геотермальное месторождение, зона гипергенеза, гидротермально-метасоматические образования.
DOI: 10.7868/S001675251312008X
ВВЕДЕНИЕ
Изучение поведения ртути в геологических структурах остается актуальным, в частности, для решения задач в области геодинамики зоны перехода океан-континент и районов тектоно-магма-тической активизации, совершенствования методик поиска различных рудных и нефтегазовых месторождений, картирования флюидопроводя-щих разломов, выявления участков техногенного заражения атмо, био- и гидросферы в районах мегаполисов и оценки воздействия этих новообразованных геохимических аномалий на гидрогеологические и др. природные системы. Решению отмеченных задач может помочь исследование геохимии Щ в современных гидротермальных системах и геотермальных месторождениях, которые отличаются от других геологических объектов высокой динамикой газов и гидротермальных растворов и, соответственно, характеризуются большой подвижностью химических элементов, переносимых в составе теплоносителя. Исследования в этой области показали, что ртуть служит индикатором температурного режима и структуры проницаемости гидротермальных систем и геотермальных (рудных) районов [1—3]. Наши работы обращают внимание на различный характер поведения Щ в гидротермальных системах
прогрессивного и регрессивного этапов развития, а также в разных типах минеральных новообразований зоны гипергенеза геотермальных месторождений [4—6]. Детальное изучение особенностей распределения Щ в гидротермальных глинах, кремнистых и железистых осадках, поч-венно-пирокластических отложениях, развитых внутри и за пределами термальных полей, донных осадках, солевых отложениях различного состава и в отдельных минералах — все это позволит создать основу модели геохимического цикла ртути в современных и древних рудообра-зующих гидротермальных системах.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
На основе исследования опорных геологических разрезов и керна глубоких скважин, проходки шурфов и картировочных скважин на геотермальных полях, систематического опробования образующихся на дневной поверхности кремнистых и др. отложений, изучены все типы неизмененных горных пород и гидротермально-метасо-матических новообразований, развитых на территории Паужетско-Камбально-Кошелевского геотермального (рудного) района Южной Камчатки. Описание пород и новообразований приводится ниже. Масса проб составляла, в среднем, 1 кг. Подготовка проб выполнена стандарт-
4
145
Рис. 1. Схематическая геологическая карта Паужетско-Камбально-Кошелевского геотермального (рудного) района, Южная Камчатка. Составлена на основе обобщения материалов научных исследований и государственных геологических съемок масштаба 1 : 200000. 1 — Вулканиты алнейской серии (лаво-пирокластические нерасчлененные отложения фундамента неогенового возраста, N31) и эталонской свиты (туфопесчаники, туфоалевролиты, туфы, гравелиты, конгломераты миоценового возраста, ^е)); 2 — вулканогенно-осадочные отложения паужетской свиты (туффиты нижне-среднечетвертичного возраста, QI_п); 3 — игнимбриты (дациты, риодациты среднечетвертичного возраста, ВДп); 4 — лавовые комплексы Кошелевского вулканического массива: нижнечетвертичный андезидацитов-андезиба-зальтов (aZ-aPQI), среднечетвертичный контрастного состава (от дацитов до базальтов, Z-PQш), верхнечетвертичный андезибазальтов (a-PQIy); 5 — вулканиты Камбального хребта (лавы, пирокластические потоки, экструзии от кислого до основного состава среднечетвертичного возраста, Z-PQш); 6 — пемзовые отложения дацитов верхнечетвертичного возраста (ВДгу); 7 — субвулканические и экструзивные тела базальтов и андезитов неогенового возраста (Р^, а^), 8 — экструзивно-субвулканические тела среднечетвертичного возраста основного и контрастного состава (PQщ, ^^ш) и верхнечетвертичного возраста кислого состава (ВДру); 9 — поля гидротермально измененных пород: а — вторичных кварцитов, б — аргиллизитов; 10 — основные современные термоаномалии района: 1 — Первые Горячие Ключи (Пионерлагерь), 2 — Вторые Горячие Ключи (Паужетское месторождение), 3 — Северо-Камбальная, 4 — Центрально-Камбальная, 5 — Южно-Камбальная, 6 — Верхне-Кошелевская, 7 — Нижне-Кошелевская.
.. 13 4 7 8 :а-,9 , 10
ным способом. Образцы высушивались при комнатной температуре (не превышающей 30°С). Навеска в 100 ± 10 граммов истиралась в чугунной ступке и просеивалась с помощью комплекта лабораторных сит, изготовленных из нержавеющей стали. На аналитические исследования представлена фракция 0.1—0.2 мм, масса которой для каждой пробы составила 50 ± 5 граммов. Определения содержания ртути выполнены в Институте геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН методом беспламенной атомно-абсорбци-онной спектрометрии, прибор РА-915; и в Институте вулканологии и сейсмологии ДВО РАН атом-но-флюоресцентным методом с диффузионным разделением, прибор "Меркурий 3М". Погрешность определений обоими методами составляет, в среднем, 10—30%. Количество проб — более 500, число проб для контрольных измерений — 28.
ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
Паужетско - Камбально - Кошелевский геотер -мальный (рудный) район, на примере которого выполнена работа, входит в состав Южно-Камчатской геотермальной провинции [7]. Район
отождествляется с вулканическим центром, представленным крупной тектоно-магматиче-ской структурой, эволюционирующей с раннего олигоцена по голоцен [8], рис. 1. Породы района типичны для островодужного комплекса: вулка-ногенно-осадочные (туффиты от тонко- до гру-бообломочных), изверженные (лавы и туфы) и интрузивные (от крупных субвулканических тел диоритов и габбродиоритов до силлов и даек андезибазальтов). Преобладающий состав пород — средний, в меньшей степени основной и кислый, что характерно для андезитового вулканизма. Район включает три основные геологические структуры, определяющие его развитие, положение источников тепла и рудного вещества, гидродинамику и формирование отдельных геотермальных аномалий: Паужетскую гидротермально-магматическую систему, Камбальный вулканический хребет (тек-тоно-магматическое поднятие) и Кошелевский вулканический массив.
Паужетская гидротермально-магматическая система расположена в одноименной вулкано-тек-тонической депрессии четвертичного возраста, размером в плане 20 х 25 км [9]. Восточный фланг депрессии осложнен тектоно-магматическим под-
нятием Камбального вулканического хребта. Поднятие контролирует три группы современных термальных полей на протяжении более 15 км. На юге эту структуру замыкает Камбальный вулкан, относящийся к действующим.
Кошелевский вулканический массив образован за счет эволюции периферического магматического очага, сформировавшегося на пересечении крупнейших южнокамчатских разломов. Массив сложен постройками пяти вулканов возрастом от нижнечетвертичного до голоценового, состав пород преимущественно средний [10]. Это типичный, но сложный андезитовый вулкан, локализованный на сочленении камчатского и курильского сегментов островной дуги, разделенных сквозькоровыми разломами на крупные региональные тектонические блоки. Сквозькоровый характер разломов подтверждается геофизическими данными, результатами изотопно-геохимических исследований, сведениями о наличии в составе восходящих потоков метана и тяжелых углеводородов [10—14].
Непосредственными объектами наших исследований послужили современные термальные поля района (Верхне- и Нижне-Кошелевское, Верхне-Паужетское, Южно-Камбальное Центральное) и Паужетское и Нижне-Кошелевское геотермальные месторождения.
Паужетское геотермальное месторождение является одним из наиболее изученных на Камчатке [9, 15, 16]. Его установленная мощность составляет 11 МВтэ (электрической мощности), прогнозная >60 МВтэ в расчете на 100 лет эксплуатации [17]. На месторождении выделяется несколько поверхностных термоаномалий. Верхне-Паужетское термальное поле является наиболее крупным (100 х 150 м в плане). По данным бурения установлено, что геологическая структура этого участка представлена тектоно-маг-матическим поднятием четвертичного возраста, определяющим движение восходящего потока хло-ридно-натриевых термальных вод и образование длительно эволюционирующей зоны перехода жидкость-пар [18]. Вследствие кипения гидротерм на глубине от 50 до 150 м в туфах и туффитах Средне-Паужетской подсвиты образованы гидротермально-метасоматические брекчии кварц-адулярового состава, к которым приурочены комплексные геохимические барьеры (Аи, Аё, Аз, В, К, Li, Rb).
Нижне-Кошелевское геотермальное месторождение разведано в 1975—84 гг. Его прогнозные ресурсы оценены в 210 кг/с сухого пара или 90 МВтэ [12]. Особенностью месторождения является наличие мощной зоны перегретого пара, расшир
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.