Реферат: Гидротермальные системы островодужных сред

Температурный градиент на больших глубинах - кондуктивный. Выше этого уровня в пределах конвективной зоны температурный градиент контролируется давлением, поскольку он ограничен точкой кипения воды при разных давлениях.

Ограничивающим условием для воды в жидкой фазе является, так называемый градиент точки кипения относительно глубины [boiling-point-for-depth (рис. 1.5 и таблица 1.1).

Он представляет собой столб воды, который всегда находится точно в точке кипения: любое снижение давления в любой точке будет вызывать кипение. Этот градиент представляет исключительно теоретический интерес: во многих гидротермальных системах градиенты температур и давлений очень близки к кривой bpd.

Следовательно, температурный градиент (т. н. увеличение температуры на единицу глубины, не абсолютная температура) высокий около поверхности и меньше на большей глубине.

Таблица 1.1

Взаимоотношения точки кипения и глубины для чистой воды

Наоборот температурный градиент в пародоминирующей зоне очень маленький. Зона находится вблизи изотермии (рис.1.6). В соответствии со свойствами воды такие зоны часто имеют температуру 235-240°С.

Самые высокие температуры в порфировых средах достигают температур магматических расплавов, (до 1000°С), хотя большая часть рудной минерализации происходит при значительно более низких температурах по причинам, которые мы будет осуждать более детально позже.

При этих температурах породы находятся в пластическом состоянии и не способны к образованию трещин, таким образом, имеются малые возможности для формирования потоков жидких гидротерм.

И только когда породы значительно остывают и становятся хрупкими, жидкие гидротермы смогут мигрировать в этих условиях.

Однако при температурах, когда происходит отделение летучих из остывающего расплава, возможен диффузионный перенос гидротерм.

В конвективной части гидротермальной системы температуры для воды могут достигать критических значений (374°С для чистой воды, но значительно более высоких для рассолов), но по причинам, связанным с проницаемостью вмещающих пород и растворимостью кремнезёма, температуры более 330°С обычно не встречаются в активных конвективных гидротермальных системах по вертикали до 3 километровой глубины.

Зона, где образуется большая часть промышленной эпитермальной рудной минерализации, располагается в верхней части (километровой мощности) системы, где температуры изменяются в пределах +100-+260°С.

В этой зоне происходят самые большие физико-химические изменения, и имеются самые большие возможности для процессов смешения гидротермальных растворов.

Здесь, где формируются магматогенные флюиды, происходит большая часть реакций, уравновешивающих эти флюиды с изверженными породами, и, таким образом, эта зона характеризуется самым большим потенциалом взаимодействий вода-порода, гидротермальных изменений и образования руд.

Размеры типичной гидротермальной системы зависят от геологии и топографии. Этот вопрос будет обсуждаться в деталях позже. Исходя из общих структурных позиций, площадь зоны восходящих гидротерм может колебаться в пределах 1-3 км² .

Зоны растёков (латеральных потоков) могут достигать длины 20 км, хотя они обычно распространяются преимущественно вдоль доминирующих разломов, а не равномерно по радиальным направлениям по всей вмещающей толще пород (рис.1.7).

Гидротермы не всегда просачиваются в стороны по всем направлениям и рассеиваются, что подразумевает снижение скорости потока гидротерм, другие же характеристики остаются равными.

Если имеется какой-то значительный латеральный гидравлический градиент, то большая часть гидротерм будет проходить на некоторых участках потока с относительно высокой скоростью, сохраняя свои химические характеристики и прежнюю температуру, поскольку они самоизолируются в связи с изолирующим влиянием окружающих пород.

Латеральные потоки могут иметь латеральный температурный градиент несколько градусов на километр потока.

Генерализованное представление о современных гидротермальных системах, приведенное выше, не отражает всей полноты имеющегося на настоящее время объёма информации об этих геологических структурах.

Оно не отражает всей совокупности научных представлений о гидротермальной деятельности, а именно, её связи с источниками тепла и глубинными процессами, обусловленными проявлениями вулканно-плутонической активности; также роли гидротерм в процессах извлечения металлических элементов из массы пород, в которых они рассеяны, транспортирования их в условиях гидротермальной активности и магматизма, концентрирования на путях миграции гидротерм и отложения, которые приводят к формированию рудных месторождений.