Окенический рифтогенез - Дубинин Е.П.
ISBN 5-89118-198-3
Скачать (прямая ссылка):
для массы воды, которая должна быть вынесена через жерло черного курильщика, чтобы сформировать рудное месторонадение массы М:
Мц ~ MFJAC.
Если осаждение FeS2 происходит на дне океана, то ДС = С(Готр)-С(0° С), где Тегр - температура на выходе струи. Если же имеется какой-либо температурный барьер в коре на промежуточной глубине, то ДС = С(Гстр)-С(Г,10р), где TC(V - температура струи у места осаждения сульфида из воды, Тпор -температура вмещающей породы на той же глубине.
Количество тепла, выносимое струйной конвекцией, равно:
От = ^вО^в^стр >
где Срв - теплоемкость воды при температуре, равной температуре струи на выходе Тотр. Пусть tM -время формирования месторождения. Средний поток тепла в единицу времени, соответствующий полному количеству тепла Q вынесенного струей, можно оценить тогда как:
Я ~ бтАм >
а при этом средний расход жидкости в единицу времени будет равен Мй /1Ы. Можно попытаться найти этот расход, решая совместную систему уравнений теплопереноса и массопереноса для области с конвектирующими фазами. Но задача будет слишком сложной для решения, так как конвекти-рующая в окрестности магматического очага вода может существовать как в закритическом состоянии в виде пара, так и в докритическом состоянии в виде жидкости. Содержание солей может существенно менять ее свойства. В такой ситуации оправдан упрощенный осредненный подход к проблеме.
Считают, что основная часть теплового потока, идущего с кровли камеры, расходуется на возбуждение гидротермальной конвекции и выносится в струях типа “черных курильщиков”. Количество вынесенной жидкости зависит от площади гидротермального поля. Его типичная длина для участков ВТП составляет от 3 до 5 км. Будем считать, что весь тепловой поток с кровли камеры на участке длиной 3-5 км расходуется на генерацию гидротермальной конвекции и выносится в конечном счете в струях жидкости гидротермального поля, формирующих месторождение. Расчеты дают возможность оценить этот поток по положению изотермы Тр=125° С, отмечающей нижнюю границу проникновения гидротерм (закрытие трещин), и изотермы Ts= 1150° С, отмечающей начало плавления базальтовых пород коры. Обе изотермы ограничивают зону кондуктивной теплопроводности, и тепловой поток в ней можно оценить по формуле:
q(t,x)=K^ -7-| , (6.1)
(.Zs-Zp)
где z,s, zp - глубины соответствующих изотерм (от уровня дна моря). Зная величину теплового потока
q из рассчитанных глубин указанных изотерм, можно оценить время формирования месторождения. Связь теплового потока q в кондуктивной зоне над магматической камерой с интенсивностью гидротермальной конвекции естественна: чем выше q, тем конвекция слабее. Подставляя в указанные выше зависимости значения коэффициентов, получим формулу для приближенной оценки времени формирования месторождения сульфидных руд:
52.84- M-Tc,,-(zs-zP)
tM=------------. (6.2)
м ACKLW
Здесь М - масса рудного месторождения (в млн т); Тстр - температура струи на выходе в 100° С (либо ГСТр-ГПор для промежуточного барьера); L- W (км ) -площадь области “теплового гидротермального сбора” с крыши резервуара магмы с шириной плоского участка кровли W и длиной L\ z.T, zp - глубины изотерм (в км), ЛС - концентрация Fe в воде на выходе (при т= Гетр) составляет 10'4; К - коэффициент теплопроводности пород в кондуктивной зоне над крышей камеры (0,009 кал/см-с ° С).
Подставляя эти значения, получим, что для примера на рис. 4.17 (быстро раздвигающиеся хребты с характерной шириной плоского участка кровли камеры 4-5 км) время формирования типичного месторождения будет порядка первых тысяч лет для характерной длины участка гидротермальной активности 4 км и формой кровли камеры, установившейся к 280 тыс. лет после начала формирования очага в коре. Для хребтов со средними скоростями спрединга эти времена могут быть в 3-5 раз больше, в основном из-за более узкой кровли очага.
Наши расчеты, проведенные совместно с Ю.Галушкиным, для модели с F=10 см/год, показали, что ширина зоны интенсивного рудообразова-ния постепенно растет с ростом времени спрединга. Так для времен 10-30 тыс. лет с начала процесса формирования очага она не превосходила 0,5 км. При этом время формирования стандартного месторождения сложенного сульфидами Fe массой 3 млн т, будет превышать 30 тыс. лет, что составляет нереальную величину для активного спрединга, т.к. сформированные рудные образования будут неоднократно перекрываться лавовыми потоками. Для периода спрединга 50-300 тыс. лет ширина зоны эффективного гидротермального оруденения будет достигать и даже превосходить 3-4 км, а времена образования типичного месторождения приближаются к 3-5 тыс. лет. Для быстрого спрединга это также слишком большое время. Поэтому либо размеры образующихся месторождений будут меньше, либо процесс их образования будет приурочен к режиму отмирания хребта, когда должны отсутствовать лавовые излияния на поверхность дна океана (при перескоке оси спрединга, например) [26].
