Пульсационная гипотеза С.Смирнова была разработана в противовес одноактной схеме зонального размещения постмагматических рудных месторождений. В 1937 г. С.Смирнов выдвинул новую модель о пульсационном поступлении гидротермальный растворов, которые импульсами отделяются от магматического очага по мере его остывания в результате неоднократного раскрытия трещин. Так осуществляется многостадийный гидротермальный процесс, что подтверждено преобладающими исследователями гидротермальных месторождений. К критическим замечаниям по несостоятельности теории В.Эммонса С.Смирнов относил, кроме отсутствия полной эволюционной зональности, ряд геологических признаков. Это пересечения разновозрастных жил разного состава, совмещение в пространстве высокотемпературных и низкотемпературных ассоциаций, брекчии и др. Согласно теории С.Смирнова состав металлов в каждой новой порции гидротермального раствора изменяется во времени, что приводит к последовательному формированию месторождений различного состава.
В настоящее время геологи признают разные типы и формы проявления зональности на гидротермальных месторождениях и относительно магматических источников рудоносных растворов. Так, В.И.Смирновым выделяются дварода первичной зональности гидротермальных рудных тел – зональность первого рода (стадиальная) и зональность второго рода (фациальная). Зональность стадиальная разделяется на зональность повторных тектонических разрывов, зональность тектонического раскрывания трещин, зональность внутрирудного метасоматоза. Зональность фациальная включает зональность состава пород, фильтрационную зональность, зональность отложения.
Вопрос 4. Ореолы рассеяния. Вмещающие породы вокруг гидротермальных рудных тел часто сопровождаются повышенным количеством рудообразующих металлов. Площади распространения таких пород называются ореолами рассеяния, которые могут быть первичными и вторичными.
Первичные ореолы образуются при формировании месторождений вследствие пропитывания вмещающих пород минерализованными гидротермальными растворами. Они представлены тонкой спорадической вкрапленностью рудообразующих минералов, которые рассеяны во вмещающих породах по периферии рудных тел и не всегда улавливаются визуально. Против натурального геохимического фона – кларка, содержание рудообразующих элементов повышено на несколько порядков и определяется по данным анализов проб, отбираемых при специальной металлометрической съемке.
Форма первичных ореолов, также как морфология зон гидротермально измененных пород, имеет вид чехла, облекающего рудные тела. Ореолы больше вытянуты вверх над рудными телами, чем в сторону от них. Они сопровождаются апофизами вдоль структур, благоприятных для оттока гидротермальных растворов (трещиноватости, разломов, зон дробления). Сводка данных (Э.Баранов, С.Григорян, Л.Овчинников) по вертикальной зональности химических элементов в первичных ореолах рассеяния гидротермальных месторождений свидетельствует о том, что одни металлы предпочтительнее занимают нижние подрудные части ореолов, другие – средние, а третьи – верхние надрудные. Это связано с различной подвижностью элементов в растворах. Единый ряд распределения типичных элементов в ореолах рассеяния (сверху вниз) представляется в следующем виде: Ba-Sb, Hg, Ag, Rb, Zn, Au, Cu, Vi, W, Mo, U, Sn, Co, Ni, Be. Этот универсальный ряд также как ряд Эммонса в полном виде не проявляется, но отдельные его звенья наблюдаются в природе. Причем существуют определенные наборы элементов для конкретных промышленных типов гидротермальных месторождений и по их составу можно прогнозировать различные уровни эрозионного среза этих месторождений, а также координировать направление поисков рудных тел.
Вторичные ореолы образуются при химическом разложении и механическом разрушении верхней части рудных тел в приповерхностной зоне, в связи с разносом рудного материала по поверхности земли. Среди них выделяются механические, водные, газовые, смешанные ореолы.
Вопрос 5. Физико-химические условия рудообразования, источники воды и минерального вещества гидротермальных систем, формы переноса минеральных соединений гидротермальными растворами.
Растворы, в которых переносятся минеральные вещества и из которых образуются полезные ископаемые, являются большей частью водными. По физическому состоянию они могут относиться к взвесям, коллоидам и молярным растворам. Для их проникновения сквозь массу горных пород необходимо, чтобы эти породы обладали проницаемостью, пористостью, пустотами. Полезные минералы выпадают из горячих минерализованных растворов при различных физико-химических условиях, которые определяются, прежде всего, температурой и давлением.
Температура образования гидротермальных месторождений. Завершение раскристаллизации магмы на глубине происходит при температурах 1000800С. Начальная температура гранитного пегматитового расплава оценивается в 800-700С. Непосредственное измерение газовых струй современных вулканов показывает, что хотя в отдельных редких случаях она достигает 1020С, обычно же лежит ниже 700С. Определения температур кристаллизации гидротермальных минералов по газо-жидким включениям показывают значения от 560-540С до 50-25С. Наиболее характерны температуры гидротермального процесса в интервале 400-100С.
Давление при образовании гидротермальных месторождений в некоторой степени соответствует их глубине формирования. Так, согласно И.Кушнареву, все эндогенные месторождения Кураминских гор (включая гидротермальные) образовались в пределах глубин 500-4500 м . Это соответствует гидростатическому давлению 5-45 МПа и литостатическому давлению 13-115 МПа. Фактически оно может быть и больше и меньше. Меньше при образовании открытых полостей при тектонических деформациях, а больше в связи с превращением воды в пар, который сжатый в порах может повышать давление, таких причин может быть множество. Все существующие в настоящее время попытки измерить давление на основании различных экспериментов позволяют лишь выявить широкий диапазон. Гидротермальное рудообразование может начинаться при высоких давлениях – от первых десятков до 400-500 МПа, но наиболее продуктивной рудообразующей стадии обычно соответствует давление 150-200 МПа.
Источники воды гидротермальных систем также могут быть различны. К ним относят следующие источники: магматическая вода, вода метаморфического происхождения, захороненная вода древних осадков, атмосферная, или вадозная вода глубокой циркуляции, вода морей и океанов, вовлекаемая в гидротермальные системы.
Магматическая вода (или ювенильная) отделяется от магматических расплавов в процессе их остывания и преобразования в изверженную породу. По данным разных авторов кислые магмы содержат не менее 2% и до 10% воды, основные – не менее 1 % и до 5-6%. Если принять за среднее содержание воды в магматическом расплаве 8 %, а удерживающуюся воду при кристаллизации глубинных пород в количестве 1 %, то 7 % воды, высвобождающейся при кристаллизации расплава составят около 0,2 км3 от каждого кубического километра расплава.
Метаморфическая вода формируется в результате прогрессивного метаморфизма горных пород под действием возрастающих температур и давлений. В свежих слабометаморфизованных породах может находиться около 30% (от массы пород) воды различных форм: поровой, пленочной, капиллярной, интерминеральной, конституционной. При различных ступенях метаморфизма происходит высвобождение различных форм этой воды. Согласно Г.Войткевичу и Г.Лебедько, свежий осадок может содержать до 60 % воды, в зоне диагенеза и катагенеза сохраняется 30-20 %, в породах зеленосланцевой фации около 4 %, в породах амфиболовой фации 2-1 %, а гранулитовой – около 0,5%. Если принять плотность глинистых пород 2,5 г/см3 и потерю воды 9%, то при метаморфизме 1 км3 осадков высвободится около 200 млн. т воды. Эта вода может быть реализована при образовании гидротермальных месторождений.
Захороненная вода находится в пористом пространстве древних осадков, погруженных вместе с осадками на глубину и слагающих различные формации осадочных пород. Первоначально количество такой воды может достигать первых десятков процентов от массы породы. Под воздействием тектонических, магматических процессов(стресс, внедрение магматических масс) захороненная вода может высвобождаться , нагреваться, приходить в движение, участвовать в формировании гидротермальных систем.
Атмосферная водапри соответствующих гидрогеологических условиях может проникать в глубинные части земной коры, нагреваться, минерализоваться и приобретать свойства гидротермальных растворов.
Морская вода также может быть вовлечена в гидротермальный процесс в тех случаях, когда в придонные части моря или океана внедряются магматические массы, создающие местные очаги разогрева. Происходит засасывание морских вод на глубину и вовлечение их в систему гидротермальной циркуляции.
Источники минерального вещества при формировании гидротермальныхсистем можно разделить на три главных группы: