Особенности осадкообразования в районах гидротермальной деятельности в океане (на примере 21 градуса ю.ш. Восточно-Тихоокеанского поднятия) Деков, Веселин Митев

Введение к работе

Антузльность проблемы. Гидротермальные процессы на дне оне-ана привлекают в настоящее время пристальное внимание ученых и их изучение является приоритетным направлением морской геологии.

Одним из значительных проявлений гидротермальной деятельности на дне онеана является образование металлоносных осаднов.. Металлоносные осаяни представляют собой специфический тип донных отложений, состав которых в большой мере определяются поставной гидротермального вешествз , происходящей в субмаринных условиях." Формирование металлоносных осаднов тесным образом связано с процессами сульфидного рудообраэовзиия, они являются ореолами рассеяния сульфидных фаз. Эта связь определяет актуальность данной работы, тан нан онеанические сульфидные рулы рассматриваются^ настоящее оремя в качестве нового перспективного вида минерального сырья. Изучение закономерностей изменения химического, минерального и гранулометрического состава металлоносных осаднов необходимо для понимания осадочного процесса в вулнаничесни активных областях Мирового океана. Исследование истории субмарин⁰ ных гидротермальных процессов, "записанных" в металлоносных осадках, кроме чисто теоретической ценности имеет и практическое значение в случае поисков древних рудных залежей, перекрытых лавами или осадками.

Цель и задачи исследования.. Целью работы является изучение закономерностей формирования химического, минерального и гранулометрического составов металлоносных осадков в пространстве и во времени и их связи с гидротермальными источниками. Эта цель раскрывается в постановке и решении следующих задач:

изучение геохимии металлоносных осадков, формирующихся в результате деятельности гидротермальных полей в районе 21ю.ш. Восточно-Тихоокеанского поднятия (ВТП); сравнение изученных отложений с сходными образованиями других районов Мирового онеана; выявление закономерностей распределения основных осадкообраэую-щих элементов и микроэлементов в металлоносных осадках; выделение геохимических ассоциации и оценка влияния разных литогенети-чесних факторов на формирование рассматриваемых отложений;

изучение минерального состава металлоносных отложений и его изменений во времени;

исследование гранулометрических спектров металлоносных

осапнов; изучение связей гранулометрического и химического составов;

изучение изотопного состава радиоактивных элементов металлоносных осадков ; определение скоростей осаанонаноппения и абсолютных масс химических компонентов и их изменения во времени;

создание модели тектоно-вупканического развития сегмента сверхбыстрого слродинга на 21ю.ш. ВТП; исследование изменений химического, минерального и гранулометрического составов металлоносных осадков в ходе гидротермального процесса; выделение и характеристика гидротермального этапа и определение его продолжительности ;

изучение миграции гидротермальных полей вдоль оси спре-динга,

Защищаемые полоняния.

1. В районе 21ю.ш. ВТП выделено крупнейшее в иире попе металлоносных осадков , часть которого детально изучена. Состав оса-днов здесь определяется интенсивной гидротермальной деятельностью, отдаленностью от нонтинентоа и высоким биогенный фоном.

2. На базе детальных исследования предлагаются геохимические критерии, основанные на выделении аномалий концентраций и скоростей накопления Fe, Си, Zn, Ва, Si, Ті, Ni, Со, редкоземельных элементов (РЗЭ) металлоносных осадков, а также физические критерии - магнитные характеристики осадков, которые позволяют выявлять районы, перспективные для поисков участков сульфидного оруденения в вулканически активных зонах Мирового океана,

3. Изучена история высокоспредингового сегнента на 21ю.и. ВТП, которая отражается на сставе и распределении металлоносных осаднов. Выделяются зтапы перманентно развивающихся магматических процессов, яараинапьно иэменяюиихся с периодом 100 тыс. лет. На их фоне чередуются вулканическио и гидротермальные этапы со средней продолжительностью около 10 тнс. лет. Гидротермальные этапы состоят из высокотемпературной фазы и низкотемпературных, развивающихся до и посла высокотемпературной. Эти фазы отражаются'в осадках по спецпфическсну поведений ряда химических элементов и характерному минеральному и гранулометрическому составу, Чисто тектонический отап (пабладаеный на нио;;оспродиьговых хребтах) здесь.отсутствует. -

4. Установлено, что гидротермальные поля высокоскоростного центра спредннгв на 21».и» ВТП эа Ьоспедниэ 50 тыс. лет митри-

ровали вдоль*оси хребта со скорость» около 70 см/гол. Научная новизна .

5. Детально охарактеризована область высоноспреяингового хребта, изучено поле металлоносных осадков в районе 21ю.ш. ВТП; описаны особенности распределения различных химичесних элементов, выявлены их парагенетичесние ассоциации; исследованы минеральный состав и гранулометрические спектры металлоносных осадков.

6. Впервые с необходимой полнотой изучен изотопный состав естественных радиоактивных элементов металлоносных осадков. Детально исследованы изменения в пространстве и во времени скоростей осаднонанопления и абсолютных масс химических элементов.

7. На основании анализа химического, минерального и гранулометрического составов металлоносных осадков во времени предложена модель тентоно-вулканичесного развития центра спрединга в районе 21 о.и. ВТП; охарактеризованы этапы и фазы развития центра спрединга; определена их продолжительность.

8. С помощью метопа абсолютных масс впервые установлена миграция гидротермальных центров вдоль оси спрединга .

Практическая значимость работы. Практическое значение рабоо-ты определяется возможностью использования ее результатов при геопого-разведочных работах на сульфидное орупенение в океане. Для этих целей в составе металлоносных осадков выделены элементы и модули-индикаторы, характеризующиеся нонтрастными аномалиями в ореолах рассеяния. Выделены участии, перспективные для поиска полиметаллических сульфидов в северной части исследуемого полигона . Дана рекомендации для поиска не только современных, но и древних скоплении массивных сульфидов, ныне захороненных под толщей осадков.

Фактический материал и методы исследования. Фактический материал .положенный в основу диссертации, был получен в 1987-88 гг. в 4-й рейсе НИС "Геолог верегга.-г" к птезно предоставлен автору. | Основным объектом исследования были ме. .аллоносные осадки участка ВТП от 20*30 ю.ш. до 22 00 в.и. Фотоматериалы, образцы базальтов и сульфидных руд, отобранные в рейсе, в значительной мере также учтены для решения вышеназванных проблем.

Аналитический номппенс включал многочисленные набортные и стационарные исследования. На основании полученных аналитических данных составлялись схемы и графики распределения отдельных параметров, строились концептуальные и численные модели. Информация

обрабатывалась с применением различных математических методов.

Публикации и апробация работы. По теме диссертации опубликованы з статьи. Основные положения работы докладывались автором на 2-м и 3-м Всесовзных совещаниях "Тектоника литосферных ппит" (Звенигород, 1989, 1991).

Струнтура и объем работы. Работа состоит из Введения, 7 глав и Заключения. Она изложена на 162 стр. машинописного текста, содержит 27 таблиц, 61 рисунок и список литературы из 209 названий.

Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю члену-корреспонденту РАН А.П.Лисицыну за консультации -и детальные критические замечания в ходе работы. Автор благодарит Е.Г.Гурвича, В,И.Купцова, П.А.Богданова, Н,А.Левитана, Т.С. Гендпер, З.Н.Горбунову, В.В.Серову за огромную помощь в работе, С.С.Изотову, М.Г.Кочеткову, Е.М.Волкову, О.И.Франтеннову и И.Е. Пережогину за содействие в подготовке и оформлении диссертации.