Состав эпитермальных гидротерм, процессы, и химическая структура эпитермальных систем

Состав эпитермальных гидротерм, процессы, и химическая структура эпитермальных систем

Введение

Химический состав гидротерм является главным фактором, контролирующим растворимость металлов. Он также влияет на тип и минералогию изменений. Интерпретация химии гидротерм по данным гидротермальной минералогии и флюидных включений является необходимым условием к полному пониманию минералообразования и взаимосвязанных с ним гидротермальных процессов и их миграции. Более того, химический состав низкоерных гидротерм является относительно простым.

1. Состав низкосерных гидротерм в эпитермальных условиях

Имеются пробы гидротерм, полученные из флюидных включений. Многое из того, что известно об этих гидротермах, получено путём косвенного анализа. По существу, описать часто можно только состав гидротерм в виде эквивалента вес.% NaCl, с помощью которого можно объяснить наблюдённую температуру замерзания. Отношение между кажущейся минерализацией и температурой замерзания флюидного включения было определено Поттером и др.;

Экв. Вес% NaCl = 1.76958 Z - 2384 х 10-2 Z2 + 5.2778 + 10-4 Z3, где Z является понижением t замерзания. Таким образом, флюидное включение, имеющее понижение t замерзания на 1.0 0С, эквивалентно NaCl = 1.73 вес.%.

Хеденквист и Хенли систематизировали большинство данных о t замерзания флюидных включений, полученных на эпитермальных системах благородных и неблагородных металлов. Эти данные обобщены в таблице. Кажущаяся солёность "ископаемых" эпитермальных гидротерм колеблется в пределах 0-8 экв. вес.% NaCl, с преобладанием гидротерм, имеющих минерализацию менее 3 экв. вес.%. Кажущаяся минерализация

эпитермальных месторождений неблагородных металлов несколько выше и колеблется от О до 17 экв. вес.% NaCl. Simmons et al. представили очень детальные данные по флюидным включениям для сульфидной и серебренной минерализации в серебренном эпитермальном месторождении Фреснилло в Мексике. Гидротермы, связанные с образованием серебра, имеют минерализацию 8-12 экв. вес.%№0, тогда как безрудная стадия кварцевых гидротерм имеет очень низкую минерализацию.

Таблица 1 Обобщённые типовые характеристики гидротерм низко серных геотермальных систем и эпитермальных рудных месторождений

200-310Th из штокверковых руд, среднее значение находятся вблизи верхнего предела и то же самое из слоистых руд + Полный предел значений из месторождений рассмотрен Хеденквистом и Хейли (1985,б) со средними из средних для каждого месторождения

++ Среднее из геотермальных систем кислых и андезитовых структур, включая морские системы. Системы типа Солтон Си не включены.

+++ Взято из Хеденквиста и Хейли (1985, б); большинство данных из систем Куроко имеют различную минерализацию, что не может быть объяснимо только кипением морской воды или участием СО2 в морской воде.

На основании наших данных по кажущейся минерализации флюидных включений мы имели бы на границе Cl - SO4 -Е CO2 большинство "ископаемых" эпитермальных гидротерм около вершины хлора (Рис. 1). Однако, изучение флюидных включений другими авторами было начато с определения их газового состава, в котором отмечается преобладание СО2. Колебание средних содержаний СО2 в эпитермальных месторождениях благородных и неблагородных металлов обобщены в таблице 1 в виде моль/кг (1.0 m СО2 = 4 вес % СО2).

Хеденквист и Хейли (Hedenquist, Henley, 1985, b) показали, как СО2> по аналогии с NaCl, будет участвовать в понижении температуры замерзания. Понижение температуры замерзания является функцией общей моляльности (т.е. общее растворение соединений Na+, K+, Ca^, Cl-, H2CO3 и т.д.) Это можно рассчитать соотношением -Tm0C = 1.86 Е mi

где 1.86 является константой моляльной температуры замерзания воды и Е mi - моляльной суммой всех соединений i. Уточняя Tm эпитермальных флюидных включений за счёт соединений СО2, можно видеть, что кажущаяся минерализация месторождений рудных благородных металлов частично совпадает с реальной минерализацией (NaCl + KCl + CaCl2 и др., всё выражено в виде экв. NaCl) современных геотермальных систем, размещённых в кислых и андезитовых вулканических структурах; колебания концентраций СО2 эпитермальных рудных месторождений и современных систем также аналогичны (Рис. 2, табл. 1).

Трудно сказать точно, какой состав эпитермальных гидротерм был, даже если известна его минерализация (откорректированная по газу). Можно его оценить путём изучения равновесий минерал-флюид (гидротермальные силикаты окислы и сульфиды), что будет изложено позже.

Однако, ископаемые эпитермальные гидротермы, ответственные за образование месторождений благородных металлов, аналогичны общей минерализации и газовому содержанию современных эпитермальных гидротерм, которые можно непосредственно анализировать, а затем обсудить некоторые физические и химические процессы, связанные с гидротермальным минералообразованием.

Лахир) и на Филиппинах всё ещё имеют связанные с ними горячие гидротермы. В дальнейшем будут обсуждаться особенности контроля формирования золотых месторождений в эпитермальной системе.

Таблица 2 представляет главные химические элементы глубинных хлоридных гидротерм активных эпитермальных систем. Они являются предполагаемыми минерализованными гидротермами, которые переносят значительные количества металлов. Концентрации благородных и неблагородных металлов получены в некоторых из них и обычно колеблются от ц/кг до ц/кг для неблагородных металлов плюс талий и до цг/кг для мышьяка и сурьмы. Значительно более высокие концентрации отмечаются в высоко минерализованных гидротермах.

Данные, полученные по Бродлэндс и Каверау гидротермальным системам в Н. Зеландии, показывают, что концентрации золота и серебра в глубинных гидротермах выше, чем ранее предполагалось. Эти результаты свидетельствуют, что глубинные гидротермы ближе к насыщению, чем обычно считалось.

Из таблиц 1, 2 и Рис. 1 видно, что иногда СО2 может равняться или преобладать над хлором в нейтральных гидротермах, несмотря на то, что часто используемый термин "хлоридные воды" относится к гидротермам более глубоких горизонтов активных и ископаемых эпитермальных систем. Это обычно применяется к низкосерным системам, тогда как высокосерные гидротермы будут иметь состав ближе к составу "вулканических газовых конденсатов. Эти высоко серные гидротермы и их возможная связь с медно-порфировыми системами будет обсуждаться более детально в последующих разделах.

С этих позиций будет рассмотрено формирование гибридных вод в эпитермальных системах на примере базовой модели, предложенной Хенли и Эллисом. Она объясняет особенности, наблюдаемые в гидротермальных системах, расположенных в кислых структурах. В следующем разделе будут обсуждены взаимосвязи кипения и глубины, газоотделения при кипении, смешивания и т.д.

Конвективная гидротермальная система преимущественно представлена метеорной водой и располагается над или вблизи магматического источника тепла. Основное различие между системой, связанной с кислым вулканизмом и системой, связанной с андезитовым вулканизмом может быть, если поверхность рельефа более резко колеблется в последнем примере. Если это так, то более высокий гидравлический градиент увеличит наклон горизонтального потока и большинство проявлений может проявиться на склонах. Пока основное внимание сосредоточено на системах, связанных с кислым вулканизмом. Обсуждение систем, связанных вулканизмом, рассмотрим при описании высокосерных гидротерм.

Таблица 2 Состав гидротерм в недрах активных гидротермальных систем, представленный на Рис. 1

Страницы: 1, 2