Экология СПРАВОЧНИК

Гидротермальная минерализация является продуктом химического и термального обмена между океаном и литосферой в придонных гидротермальных конвективных системах. Различные минеральные фазы осаждаются из циркулирующих растворов под океаническим дном и на дне. Гидротермальная активность низкой интенсивности (температура излияния меньше 200° С; относительно медленная скорость потока; высокое массовое соотношение воды и породы; продукты цеолитовой фации метаморфизма) почти повсеместна в океанических бассейнах. В отличие от этого гидротермальная деятельность высокой интенсивности (температура излияний 200-400° С; относительно высокая скорость потока; более низкое соотношение вода/порода; продукты зеленосланцевой фации метаморфизма) крайне локализована вокруг магматических тепловых источников в центрах спрединга, окрестности магматических островных дуг и внутриплитных вулканических центрах [463]. Низкая гидротермальная активность важна для низкотемпературных изменений и осаждения минералов (окислы металлов, гидроокислы, силикаты), что предполагает умейьшение проницаемости коры и ограничение циркуляции [411, 515].[ ...]

Исследование минерализации на гидротермальных полях основывается на следующих положениях [367].[ ...]

За время, близкое 106- 107 лет может происходить перестройка в относительном движении плит, приводящая к изменению типа и протяженности границ плит; скорости и направления их движения, к увеличению или уменьшению интенсивности гидротермальной активности, перераспределению гидротермальных выходов и изменению в интенсивности вулканической и тектонической деятельности [464].[ ...]

Г идротермальная активность энергетически контролируется внедрениями магматического материала и связанными с ними вулканическими извержениями, которые, вероятно, происходят с периодичностью от (103—10 лет) на медленно и средне раздвигающихся хребтах до (10-103лет) на быстро раздвигающихся СОХ. Продолжительность жизни активных гидротермальных полей может достигать 10й лет (например, гидротермальное поле ТАГ [467]. Она связана с частотой внедрения магмы и благоприятными тектоническими условиями на отдельных спрединговых сегментах. Процессы тепломассопереноса и химические реакции между циркулирующими растворами и океанической корой происходят по времени от 1 года и менее до сотен лет; химические реакции между существующими гидротермальными растворами и окружающей морской водой происходят в течение нескольких секунд [367].[ ...]

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 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 [ ...]

Каналы с быстрым истечением вод (и » 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].[ ...]

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.[ ...]

Рисунки к данной главе:

Морфология разных типов высокотемпературных гидротермальных построек, по [72]

Разрез верхней части “черного курильщика”, по [233]

Вернуться к оглавлению