Полиметаллические массивные сульфиды на современном морском дне
Полиметаллические массивные сульфиды на современном
морском дне
Резюме.
Полиметаллические колчеданы на современном морском дне обнаружены в
разнообразных тектонических обстановках на глубине от 3700 до 1500 м от водной
поверхности. Эти отложения локализуются в быстро, средне-, и медленно
раздвигающихся срединно-океанических хребтах, на осевых и заосевых вулканах и
морских возвышенностях, в рифтах заполненных осадками, которые примыкают к
континентальным окраинам, и в связанных с субдукцией задуговых бассейнах. Тем
не менее, высокотемпературная гидротермальная активность и большие скопления
полиметаллических сульфидов известны всего лишь в 25 различных местах. Каждая
отдельная залежь содержит от 1 до 5 млн. тонн колчеданов ( например Хребет
Южный Эксплорер; Восточно-Тихоокеанское Поднятие 13С; ТАГ Гидротермальное
поле), и только две известные залежи (Срединная возвышенность и впадина
Атлантис П, Красное море) содержат значительно большее количество колчеданов -
от 50 до 100 млн. тонн.
Этот
диапазон (1- 100 млн. тонн) укладывается в размеры многих ассоциирующих с
вулканами колчеданных месторождений, которые находятся на суше. Однако,
подавляющее большинство известных сульфидных проявлений на морском дне содержат
всего несколько тысяч тонн колчеданов и включают в основном рассеянные
гидротермальные выходы, холмы и отдельные кратерные структуры. Полученные
образцы из 25 всемирно известных залежей представляют собой не более чем
несколько сот тонн материала. Минералогия этих образцов включает как
высоко-(> 300-350"), так и низкотемпературные (< 300 C) образования,
состоящие из различных соотношений пирротина, пирита /марказита, сфалерита/,
вюрцита, халькопирита, борнита, изокубанита, барита, ангидрита и кремния.
Колчеданные залежи в задуговых обстановках дополнительно могут включать
значительное количество галенита, Pb-As-Sb сульфасолей ( в том числе иорданит,
беннантит и тетраэдрит ), реальгар, аурипигмент и местами самородное золото.
Результаты 1300 химических анализов этих образцов показывают, что морские
залежи содержат значительные концентрации меди и цинка, сравнимые с такими же
содержаниями в колчеданных месторождениях на суше. Осадочные рудовмещающие
породы, которые развиты шире, чем отложения срединно-океанических хребтов,
обнаруживают более низкие концентрации и содержания основных металлов,
отвечающих за взаимодействие флюид-осадок. Первые образцы сульфидов задуговых
спрединговых центров на западе и юго-западе Тихого океана показывают, что эти
отложения имеют более высокие средние концентрации цинка, свинца, мышьяка,
сурьмы и бария, чем залежи срединно-океанических хребтов обедненных осадками.
Концентрации Au и Ag в образцах некоторых залежей срединно-океанических хребтов
локально высокие (до 6,7 ppm Au и 1000 ppm Ag), но могут достигать концентраций
более чем 50 ppm Au и 1,1 % Ag в колчеданах незрелых задуговых рифтов,
сложенных, главным образом, кислыми вулканическими породами.
Залежи
колчеданов были обнаружены на глубине не менее 1500м, так как кипение
гидротермальных флюидов предотвращает образование типичных полиметаллических
колчеданов на небольших глубинах (то есть менее чем несколько сот метров ), где
гидростатическое давление настолько низко, что препятствует фазе разделения. В
этом случае возможна минерализация с явными эпитермальными признаками и
существенным количеством драгоценных металлов.
Введение
В
течение последних 15 лет, морские полиметаллические сульфиды были обнаружены в
различных вулканических и тектонических обстановках на дне современных океанов
на глубине от 3700м до 1500м от уровня океана. Тем не менее детально
исследована только малая часть (менее чем 5% ) мировых океанических хребтовых
систем: около 20 залежей расположенных в Тихом океане, 4 - в Атлантическом и по
одному в Индийском океане и Средиземном море (рис 1). Одна из самых больших
залежей находится во впадине Атлантис П Красного моря.
Полиметаллические
сульфидные отложения находятся на быстро-, средне- и медленно раздвигающихся
срединно-океанических хребтах, на осевых и заосевых вулканах и морских
возвышенностях, в заполненных осадками рифтах, примыкающих к континентальным
окраинам и в связанных с субдукцией задуговых обстановках (рис 2). Rona (1988),
Rona and Scott (1993) и Hannington at al. (1994) собрали данные по более чем
100 проявлениям гидротермальной минерализации на морском дне, включая Fe- и Mn-
оксидные отложения, нонтронитовые залежи, вкрапленные сульфиды,
металложелезистые осадки , полиметаллические колчеданные холмы с черными и белыми
курильщиками. Однако, высокотемпературная гидротермальная активность и большая
аккумулятивность полиметаллических сульфидов известны всего лишь в 25 различных
местах.
Полная
оценка экономической значимости этих залежей невозможна из-за отсутствия достаточного
количества данных, касающихся их распределения, размеров и общего состава.
Картирование и отбор образцов производились, в основном, с помощью глубинного
троса с глубоководной телекамерой, драгированием, подводными работами и, в
последнее время, дистанционно управляемыми механизмами (ROV”s). Большинство
залежей были исследованы только по двум величинам: их протяженности и составу,
который с глубиной слабо выдержан. Некоторое правильное понимание третьей
величины может быть получено с помощью глубинного бурения (Ocean Drilling
Program) или - небольшими подводными буровыми установками (Ryall, 1987;
Johnson, 1991). Однако, систематическое бурение залежей таких как эти внесено в
действующие наземные исследовательские программы (например, многие тысячи метров
бурения до единичной залежи), находящиеся за пределами сферы современных
исследовательских программ морского дна. Геологическое строение гидротермальных
залежей на морском дне обычно картируется только внутри ограниченных площадей (