УДК 553.3.072
СОВРЕМЕННЫЕ КОЛЧЕДАННЫЕ ЗАЛЕЖИ РУДНОГО РАЙОНА СЕМЕНОВ (СРЕДИННО-АТЛАНТИЧЕСКИЙ ХРЕБЕТ, 13°31' С.Ш.): ХАРАКТЕРИСТИКА АССОЦИИРУЮЩИХ ПОРОД ВНУТРЕННЕГО ОКЕАНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА И ИХ ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ
© 2012 г. А. Н. Перцев*, Н. С. Бортников*, Е. А. Власов**, В. Е. Бельтенев***,
И. Г. Добрецова***, О. А. Агеева*
*Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН 119017, Москва, Ж-17, Старомонетный пер., 35 **Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова 119992, Москва, Воробьевы горы ***Полярная морская геологоразведочная экспедиция (ПМГРЭ) 188512, Ломоносов, Ленинградская обл., ул. Победы, 24 Поступила в редакцию 13.11.2011г.
Внутренние океанические комплексы и высокоамплитудные сдвиги растяжения, характерные для медленно-спредингового Срединно-Атлантического хребта, имеют принципиальное значение для структурного контроля крупных гидротермальных систем, в том числе формирующих придонное сульфидно-полиметаллическое рудоотложение. Рассмотрены структурно-геологические, петрографические и минералогические данные по внутреннему океаническому комплексу (ВОК), вмещающему серию недавно открытых неактивных гидротермальных сульфидных полей на 13°31' с.ш. Средин-но-Атлантического хребта: Семенов-1, -2, -3, -4 и -5. Внутренний океанический комплекс представлен серпентинизированными и оталькованными перидотитами и редкими габброидами, однако все гидротермальные поля обнаруживают вещественные признаки базальтового субстрата. Наложенные на внутренний океанический комплекс вулканические структуры выделяются по ряду выходов пил-лоу-лав со свежими закалочными стеклами. Долериты рассматриваются как подводящие каналы этих структур, вероятно — разрозненные дайковые рои. Наложенные вулканические структуры преимущественно развиты в субширотной крутопадающей тектонической зоне на линии гидротермальных сульфидных полей Семенов-1, -2, -5 и -3. Гидротермально-метасоматические преобразования пород можно отнести к нескольким принципиально разным проявлениям. Широко распространенные по массиву ВОК апосерпентинитовые талькиты с пирротин-пиритовой минерализацией, а также находка апобазальтовых тальк-хлоритовых метасоматитов с пиритовой минерализацией могут быть интерпретированы как продукты гидротермальной активности в проницаемой зоне высокоамплитудного сдвига. Хлоритизация и брекчирование базальтов с наложением кварцевой (или опаловой), баритовой и пиритовой (или халькопиритовой) минерализаций связано непосредственно с придонным сульфидоотложением. Для самородно-медной минерализации в практически неизмененных базальтах в поле Семенов-4 предполагается отложение из рудообразующих флюидов перед их поступлением в зону придонного сульфидоотложения. Высокотемпературные апобазитовые амфиболиты с плагио-гранитными прожилками интерпретируются как тектонические фрагменты наиболее высокотемпературных частей гидротермальных систем, где могло происходить частичное плавление базитового материала в присутствии водного флюида с образованием плагиогранитных расплавов. Кремнекислые породы (плагиограниты, диориты и тоналиты), обнаруженные в тектонической зоне контроля придонных гидротермальных полей Семенов-1, -2, -5 и -3, относятся как к плутоническим, так и субвулканическим телам и рассматриваются как вероятные продукты частичного плавления базитового материала в глубинных частях гидротермальных систем. Структурное положение гидротермальных полей различно. Гигантское поле Семенов-4 приурочено к области выклинивания базальтов висячего бока и выходу зоны высокоамплитудного сдвига к поверхности дна. Серия сравнительно мелких полей (Семенов-1, -2, -3 и -5) развита на массиве внутреннего океанического комплекса, в наложенных вулканических структурах, в пределах субширотной крутопадающей тектонической зоны. Структурный контроль гидротермальных систем при формировании гидротермальных полей на 13°31' с.ш. также интерпретируется по-разному. В случае поля Семенов-4 восходящий поток флюидов мог быть приурочен к проницаемой зоне высокоамплитудного сдвига, а корневая часть гидротермальной системы с магматическим нагревателем могла находиться на значительном удалении, под осевой зоной спрединга. Для серии остальных четырех сравнительно мелких полей предполагается связь восходящих флюидных потоков и корневых частей гидротермальных систем с наложенными на внутренний океанический комплекс вулканическими структурами в крутопадающей тектонической зоне.
Адрес для переписки: А.Н. Перцев. E-mail: alexei_n@igem.ru
ВВЕДЕНИЕ
Обнаружение сульфидных руд, отлагающихся из горячих гидротермальных источников ("черных курильщиков") на дно Океана в 1978 г. на Восточно-Тихоокеанском поднятии на 21°с. ш. (Суатех, 1978; Francheteau г1 а1, 1979), стало одним из крупнейших открытий геологии XX столетия, сыгравшим важную роль в более глубоком понимании ру-дообразующих процессов, в частности условий образования колчеданных руд, ассоциирующихся с вулканическими породами (Бортников, Викен-тьев, 2005). В первое пятилетие после этого открытия считалось, что современные субмаринные колчеданные рудопроявления приурочены к быст-ро-спрединговым (скорость полуспрединга >2 см/год) срединно-океаническим хребтам, как Восточно-Тихоокеанское поднятие. Под ними на глубине около 3 км залегает магматическая камера, что приводит к зарождению конвективной ячейки, где просачивающаяся вглубь нагретая до ~400°С морская вода при взаимодействии с породами извлекает из них металлы и превращается в кислый с рН 1—3 гидротермальный флюид, поднимающийся благодаря своей плавучести вверх и отлагающий руды на океанском дне. Гидротермальная активность на медленно-спрединговых (скорость полуспрединга <2 см/год) срединно-океанических хребтах, как Срединно-Атлантиче-ский хребет (САХ), представлялась маловероятной из-за недостаточного теплового потока ввиду того, что под ними магматические камеры не выявлялись геофизическими методами. Эта точка зрения изменилась, когда на САХ на 26° с.ш. было обнаружено гидротермальное поле, названное Трансатлантический Геотраверс, более известное как ТАГ ^опа г1 а1, 1986). Образование современных сульфидных построек в зонах спрединга на срединно-океанических хребтах связывалось с базальтовым вулканизмом. Открытие нового типа субмаринных сульфидных руд на гидротермальном поле Логачев на САХ 14°45' с.ш. (ВаШеу г1 а1, 1994; Богданов и др., 1997), а затем и Рейнбоу ^ощ^ г1 а1, 1998; Богданов и др., 2002), связанных с выходами мантийных ультрабазитов в борту рифтовой долины, привело к заключению, что в срединно-океанических хребтах гидротермальные процессы протекают как в их осевых зонах в связи с активным базальтовым вулканизмом, так и во внеосевых зонах, где обнажаются перидотиты и габбро. Эти находки вызвали интенсивное изучение Срединно-Атлантического хребта (САХ), что привело к обнаружению на нем новых сульфидных построек. В настоящее время на САХ известно 23 гидротермальных поля, причем 13 из них сложены сульфидно-полиметаллическими рудами. Большая часть из них локализована на САХ между 12°58' и 37°51' с.ш. Несколько новых гидротер-
мальных проявлений, приуроченных к ультраосновным и основным породам, были выявлены российскими экспедициями на НИС "Профессор Логачев".
Оказалось, что выходы габбро-перидотитовых комплексов и ассоциирующих с ними сульфидных руд приурочены к бортам рифтовых долин, имеющих асимметричное строение, т.е. борт, сложенный габбро и перидотитами, приподнят относительно борта долины, сложенного базальтами. Габбро-перидотитовые комплексы или внутренние океанические комплексы (ВОК) широко распространены на САХ, где на их долю приходится до 30% протяженности хребта (Smith et al., 2008; Escartln et al., 2008; MacLeod et al., 2009; Силантьев и др., 2011). Из-за характерной бороздчатой поверхности выходов (mullion structure) такие комплексы иногда называют "мегамуллионами" (megamullions) (Tucholke, 1998). Породы ВОК выведены на океанское дно вдоль крупных океанических высокоамплитудных сдвигов растяжения (oceanic detachment faults), проникающих до подошвы океанической коры, благодаря которым часть базальтовой коры смещается разломом, обнажая более глубинные породы на фланге зоны спрединга (Conference..., 2010). Считается, что массивы ВОК как раз и образованы пологими частями таких разломов, представляя собой их лежачие крылья.
Большинство исследователей полагает, что значительная часть долгоживущих активных гидротермальных систем, формирующих крупные запасы придонных сульфидно-полиметаллических отложений, предпочтительно приурочена именно к асимметрично-спрединговым сегментам САХ с высокоамплитудными сдвигами и массивами ВОК (McCaig et al., 2010).
Вместе с тем проведенные в последние годы исследования массивов ВОК с применением детальной батиметрии, локаторов бокового обзора и сейсмических данных (Fouquet et al., 1998; Smith et al, 2003; MacLeod et al., 2009; McCaig et al, 2010 и др.) показали, что структурный контроль гидротермальных систем в этих обстановках, как и вещественные характеристики сульфидных отложений могут существенно различаться. Предполагается, что сами сдвиговые зоны могут контролировать флюидную циркуляцию и способствовать образованию областей разгрузки гидротермальных флюидов на значительном удалении от осевой вулканической зоны (deMartin et al., 2007 и др.). С другой стороны, ряд активных гидротермальных полей САХ с сульфидным рудоотложением функционирует на массивах ВОК, отражая энергетический и вещественный вклад скрытых базитовых магматических тел (Douville et al, 2002; Allen, Seyfried, 2004; Силан-
13°32'
А
13°30' с.ш.
45°00' _L 1 Л 2
44°58' A3 О 4
- - B
44°56'
5 LU 6
44°54' з.д. 0
• 7 ,_
2 км
Фиг. 1. Расположение гидротермальных сульфидных полей (серый цвет) в поднятии 13°30' и распространенность различных типов пород.
Цифры в кружках — гидротермальные сульфидные поля Семенов-1, -2, -3, -4 и -5 соответственно. А—В — разрез. 1 — серпентинизированные и оталькованные перидотиты ± габброиды (ВОК); 2 — долериты; 3 — свежие базальтовые лавы; 4 — апобазальтовые тальк-хлоритовые м
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.