ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ ФЛЮИДОВ В ГИДРОТЕРМАЛЬНО-МАГМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
Рис. 1. Классификация систем гидротермальных изменений в виде функции эффективного отношения флюид/порода
Согласно первому геохимику Агриколе (1556), средневековые алхимики говорили: non reagent nisi solute . Геохимический перевод: ничего не произойдёт, если нет флюида, необходима реакционная среда, позволяющая минеральным компонентам транспортироваться и взаимодействовать друг с другом. Классическая геология относила флюиды на вторую позицию; в итоге, когда породы можно было изучать, то большая часть летучих компонентов, представленных на ранних стадиях, исчезали. Однако, недавно стало очевидным, что флюиды являются равными партнёрами во многих геологических процессах, доминирование пород наблюдается в одно время, а флюидов в другое. Главным фактором, управляющим относительным влиянием в метаморфических, и метасоматических процессах, является в какойто степени, переменные величины, определяемые отношением вода/порода или флюид/порода (рис. 1). Они относятся только к закрытым системам. Обычно для динамических геологических систем эти отношения не могут быть применены в полном объёме, но могут использоваться в качественном значении, если их оценивать относительное влияние без количественных значений флюидов и пород, вовлеченных в гидротермальный процесс. Прежде чем обсуждать относительное взаимодействие флюидов и пород необходимо сделать обзор происхождения главных флюидных фаз в магмо-гидротермальных системах. Поскольку такие системы преимущественно располагаются вдоль границ конвергентных плит, необходимо подчеркнуть происхождение и эволюцию флюидов в системах связанных с этим типом тектонического режима (Giggenbach, W.F.1997, The origin and evolution of fluids in magmatic-hydrothermal systems, inBarnes, H.L., ed., Geochemistry of hydrothermal ore deposits, 3rd edition: New York, John Wiley, p. 737-796 – перевод статьи смотри в ПРИЛОЖЕНИИ).
Большая часть информации недавно полученная о летучих компонентах в дуговых системах базируется на анализах газов, выделяемых высокотемпературными фумаролами на андезитовых вулканах (таблица 1).
Таблица 1 Химический состав газовых термальных проявлений на вулканических и гидротермальных системах в моль/моль
Для мантии, информация о составе летучих компонентов, в основном, получена в результате исследований газов, извлекаемых из пород, извергавшихся в субаэральных условиях или на дне океанов. Даже в последнем случае породы, по-видимому, должны были терять большую часть первичных летучих компонентов, в особенности тех, которые обладают меньшей растворимостью, в результате образования пузырьков, которые начинается уже на значительных глубинах (Bottinga and Javoy, 1990). Следовательно, предполагается, что состав летучих компонентов, при извержениях в субаэральных условиях или даже в подводных лавах и доступный для экстракции и анализа может быть сильно изменен вторичными процессами перераспределения между летучими компонентами и расплавом (Taylor, 1986). Более надёжный состав мантийных и дуговых летучих компонентов, очевидно получается в результате сопоставления их в разных условиях их выделения. В настоящее время, достаточно надёжная и полная информация о летучих компонентах, выделяемых мантийными магмами, очень ограничена. В таблице 15.1 приведены три анализа. Два из них - из очень сильных высокотемпературных фумарол в кратере Халемаумау на вулкане Килауэа (KL) и на вулкане Сьерра Негра (SN) на Галапагосских островах и третий анализ летучих компонентов из «Поппин Рокс» (PR) извергнутых на глубине 3 800м Срединно-Атлантического хребта. Предполагается, что они представляют состав летучих компонентов близкий к оригинальным состава их в мантии (Javoy and Pineau, 1991).
Как эти газы из Срединно-Атлантического хребта (PR), так и из двух «горячих точек» (PR, SN) располагаются на Рафике вблизи друг друга, позволяя предполагать, что относительные содержания газов N2, He, и Ar выделяемых из расплавов верхней и нижней мантии, являются почти похожими. Их отношения N2/He и N2/Ar значительно меньше отношений в пробах, отобранных из систем, расположенных на границах конвегентных плит. Большая часть точек термальных проявлений систем, связанных с известково-щелочным магматизмом, расположенным по периферии Тихого океана, располагается в районе высоких отношений N2/He и N2/Ar значительно выше таковых для воздуха. Три анализа вулканических газов, связанные с щелочным магматизмом, из Флегрейских Полей (CF) и Острова Вулькано (VU) в Италии (Sano et al., 1989; Tedesco et al., 1990) и Острова Милос (ML) в Греции, вместе с газами Миравалле (MV) в Коста Рика (Giggenbach and Corrales, 1992) и Сатсума Иводжима (SI) в Японии (Shinohara et al., 1993), занимают промежуточные позиции. В случае Средиземноморских летучих компонентов, относительно более низкие содержания N2 или повышенные концентрации Не могут отражать усиленное взаимодействие с мантийным материалом во время миграции летучих компонентов с больших глубин. Для других двух систем MV и SI, низкие содержания N2 , вероятно, отражают малые количества морских осадков, достигающих зон генерации дуговых магм, вследствие особых тектонических режимов, как обсуждалось детально Herrstrom et al. (1995) и Kita et al. (1993).
Чёткие различия относительных содержаний N2, Ar, и He летучих компонентов, связанных с геотермальными и вулканическими системами вдоль конвергентных и дивергентных плитовых границ, чётко предполагается, что первые содержат основную долю азота по сравнению с вулканическими системами, чем метеорного или мантийного происхождения. Эти выводы будут использоваться при обсуждении происхождения двух других главных компонента геотермальных и вулканических флюидов СО2 и Н2О.
СМОТРИ САЙТЫ