Геохимия гидротермальных процессов

Метаморфизм – процесс преобразования (вторичного) горных пород в результате изменения физико-химических условий под воздействием геологических факторов. Происходит при участии вод. Химический систав пород чаще существенно не меняться (кроме Н₂О и СО₂), а может сопровождаться изменением химического состава в результате привноса или выноса вещества.

Таким образом участие воды и водных рассолов – обязательное условие метаморфизма, метаморфического рудообразования и рассеяния элементов – в общем смысле все процессы метаморфизма можно назвать гидротермальными процессами, а геологические образования, в которых происходят эти процессы – гидротермальными системами. Однако не каждый гидротермальный процесс можно назвать метаморфическим? К метаморфизму не относятся процессы, происходящие в зонах выветривания, цементации и расплавления пород (геол. Справочник).

Масштабы гидротермальных процессов в земной коре по нашим меркам огромны. По последним данным содержание воды в горных породах до глубин 8-10 км может достигать 0,1 %. Фактические это подземные океаны воды.

Для гидротермальных систем характерен метасоматоз.

Метасоматоз – это метаморфизм с привносом одних элементов в систему и выносом других.

Изменения химического состава породы при метасоматозе происходит посредством замещения одних минералов другими. Замещение совершается обычно при участии поровых растворов, которые растворяют одни минералы и немедленно отлагают другие, так что в течение замещения порода в целом сохраняет твердое состояние. Гидротермально-измененные породы именуются гидротермалитами.

Различают инфильтрационный и диффузионный метасоматоз. инфильтрационный метасоматоз охватывает большие толщи пород, простирающиеся на целые километры. Диффузионный – обычно распространяется на несколько метров.

Взаимодействие термальных поровых растворов с породой приводит к формированию метасоматической зональности, и как результат – формированию гидротермальных тел и месторождений – жилы, штокверки, пластообразные, неправильные по очертаниям залежи. Достигают длины в несколько км при ширине от нескольких см до десятков метров.

Гидротермальные месторождения формируются в широком интервале глубин от 0 до более 10 км, оптимальные условия – от нескольких сотен до 5 км.

Механизм таков: гидротермальные месторождения – это осадки, выпадающие из горячих водных растворов, циркулирующих в недрах Земли при снижении (в некоторых случаях увеличении) температуры. Источники гидротермальных вод:

1. Магматическая вода, отделяющаяся от магматических расплавов в процессе их застывания
2. метаморфическая вода, освобождающаяся из водосодержащих минералов в глубоких зонах Земли при их перекристаллизации
3. Захороненная вода в порах морских осадочных пород, выделяющаяся при тектонических смещениях или под действием температуры
4. Метеорная вода, проникающая по водопроницаемым пластам в глубины земли.

1-известняки, 2-доломиты, 3-скарны, 4-граниты, 5-7 продукты метасоматнческих процессов (5-калишпатизированные граниты, 6-альбитизированные граниты, 7- грейзенизированные породы), 8-16-грейзены (8-слюдяно-кварцевый, 9-кварцевый, 10-топазовый, топаз-кварцевый, 11-слюдяной, турмалин - слюдяной, 12-топаз - флюоритовый, 13-слюдяно - флюоритовый, 14-флюоритовый, 15-слюдяно - селлаит-флюоритовый, 16 - селлаит -флюоритовый), 17-жилы выполнения

Температура начала образования метосоматитов 600-700⁰С постепенно снижаясь до 50-25⁰С. Наиболее обильное гидротермальное рудообразование происходит при 400-100⁰С

При изменении давления, температуры, рН, окислит.-восст. условий происходит выпадение веществ из раствора. Отложение происходит в:

1. открытых полостях
2. как результат замещения пород, по которым протекуют гидротермальные воды

В первом случае образуются жильные гидротермальные тела, во втором – метосоматические.

Гидротермальные тела обычно окружены ореолами рассеяния элементов, по которым можно обнаружить рудное тело и выявить различные метасоматические зоны, для каждой из которых характерны свои комплексы минералов и элементов.