Окенический рифтогенез - Дубинин Е.П.
ISBN 5-89118-198-3
Скачать (прямая ссылка):
Итак, высокотемпературные гидротермальные системы в рифтовых зонах СОХ неустойчивы по своей природе. Немного известно о времени жизни отдельных выходов, или группы выходов. Еще меньше известно о временных изменениях гидротермальных выходов в пределах единого гидротермального поля. За последние 20 тыс. лет высокотемпературные выходы на активном в настоящее время гидротермальном поле ТАГ обычно проявляются приблизительно каждые 4 000-6 000 лет. Современная активность здесь началась около 50 лет назад [338]. Возрастные данные по гидротермальному полю Снейк Пит на 23° с.ш. указывают на то, что это поле было реактивизировано около 80 лет назад [338]. На 21° с.ш. ВТП активные излияния происходили в течение нескольких десятилетий, но меньше, чем 100 лет назад [336]. Однако на 13° с.ш. ВТП возрастная активность выходов, как правило, 10-15 лет, а возраст образцов из устья неактивных выходов на оси грабена южнее 12°47' с.ш. составляет около 150 лет [337]. Группы гидротермальных выходов, так же как и отдельные выходы могут быть стабильными по своим параметрам (температура, геохимия), так и резко изменяться в течение короткого промежутка времени.
Времена жизни гидротермальных систем тесно связаны также с проблемой засорения трещинных каналов и осаждения в них минералов. Кремнезем в виде кварца, халцедона или кремния - наиболее распространенный вид отложений в трещинах гидротермальных систем. Причина этого в сильном уменьшении растворимости кремнезема при уменьшении температуры [496]. Осаждение других минералов играет меньшую роль. При медленной скорости истечения жидкости и ~1 кг/с осажденный кварц закупорит объем площадью 100 rv? и толщиной 1 см примерно за год [498]. А трещина шириной 1 см при объемном расходе воды 0,04 см /с (на единицу длины простирания трещины) закупорится за 150 лет при температуре воды на глубине 150° С и за 30 лет при 7'=300оС [496]. При сужении канала в процессе осаждения минералов поток жидкости, проходящий через сечение такого канала, сокращается пропорционально при ламинарном и пропорционально <//2 -при турбулентном течениях, где d - диаметр сечения канала.
Каналы с быстрым истечением вод (к » 1кг/с) закупориваются медленно в силу малого изменения температуры воды в них. Каналы с медленным истечением воды (и < 1 кг/с) закупориваются еще хуже, так как протекающая в них вода имеет сравнительно низкую температуру и масса ее относительно мала. Быстрее всего закупориваются гидротермальные каналы со средними скоростями истечения (и ~1 кг/с), в которых и масса перетекающей жидкости велика и изменения температуры жидкости значительны [496].
Что же касается растворимости тяжелых элементов в воде, то здесь большое значение приобретает коэффициент взаимодействия “вода - порода”, равный отношению количества воды, прошедшей через систему, к количеству измененной (прореагировавшей с водой) породы. Для геотермальных систем это отношение лежит в пределах 7-16. Столь низкое отношение коэффициента взаимодействия “вода - порода” препятствует переносу водой металлов (их растворимости) при температурах воды Г<350° С. Однако, при 7X350° С растворимость тяжелых металлов в воде и рудогенерация резко возрастают [40]. Для гидротермальных систем осаждение тяжелых элементов в любом случае не является определяющим фактором закупорки трещин по сравнению с осаждением кварца.
В рифтовых зонах Мирового океана было выявлено около 139 глубинных гидротермальных полей (65 из них активных, см. рис. 5.1) [466, 367]. Можно ожидать, что число таких систем будет увеличиваться по мере дальнейших исследований рифтовых зон. Наличие 17 активных гидротермальных систем вдоль отрезка неовулканической зоны длиной 250 км в рифтовой системе Исландии и по крайней мере 14 активных гидротермальных систем вдоль отрезка длиной 900 км в Красном море указывает пространственный диапазон в распределении гидротермальных полей между 15 и 64 км [429].
На спрединговых хребтах со средней скоростью раздвижения расстояние между активными гидротермальными системами варьирует от нескольких сотен метров (21° с.ш. ВТП [159]) до нескольких километров (сегмент хребта Эндевер [222]). На быстро раздвигающихся СОХ (например, 13° с.ш. ВТП) расстояние между активными полями достигает нескольких сотен метров [283]. Действительное же распределение гидротермальных полей вдоль глобальной системы спрединговых зон неизвестно. Известно только то, что распределение гидротермальных донных систем глобально по простиранию рифтовых зон и включает различные тектонические обстановки медленно- и быстроспре-динговых СОХ, задуговые центры спрединга, островные дуги и преддуговые районы, вулканические подводные горы и области предполагаемых мантийных плюмов [39, 30, 7, 15, 87 ].
Размеры гидротермальных полей также очень различаются (см. табл. 5.1). На быстро раздвигающихся СОХ (например, 13° с.ш. ВТП) гидротермальные выходы приурочены к трещинам, расположенным в осевом грабене. Активные области имеют 10-30 м в длину и 5-10 м в ширину и содержат от 3 до 10 конусовидных сооружений высотой от первых метров до 25 м [249]. В отличие от этого гидротермальное поле на хребте Эндевер охватывает площадь 180 м на 300 м вблизи стенки рифтовой долины [222]. Самые крупные сульфидные сооружения представляют собой блоковые структуры с крутыми стенками и размером в основании 30 м на 30 м и около 20 м высотой и располагаются на пересечении сбросов и разломов, представляющих, вероятнее всего, фокус гидротермальных излияний. Гидротермы изливаются из отверстий, расположенных на вершине этих структур и имеют диаметр от 3 до 5 см.
