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
| Температура (°С) | Давление (бары абс) | Глубина (м) | Температура (о С) | Давление (бары абс) | Глубина (м) |
| 100 | 1.01 | 0 | 205 | 17.24 | 185 |
| 105 | 1.21 | 2 | 210 | 19.08 | 207 |
| 110 | 1.43 | 4 | 215 | 21.06 | 231 |
| 115 | 1.69 | 7 | 220 | 23.20 | 256 |
| 120 | 1.99 | 10 | 225 | 25.50 | 284 |
| 125 | 2.32 | 14 | 230 | 27.98 | 315 |
| 130 | 2.70 | 18 | 235 | 30.63 | 348 |
| 135 | 3.13 | 23 | 240 | 33.48 | 383 |
| 140 | 3.61 | 28 | 245 | 36.52 | 422 |
| 145 | 4.16 | 34 | 250 | 39.78 | 463 |
| 150 | 4.76 | 41 | 255 | 43.25 | 507 |
| 155 | 5.43 | 48 | 260 | 46.94 | 555 |
| 160 | 6.18 | 57 | 265 | 50.88 | 607 |
| 165 | 7.01 | 66 | 270 | 55.06 | 662 |
| 170 | 7.92 | 76 | 275 | 59.50 | 721 |
| 175 | 8.92 | 88 | 280 | 64.20 | 785 |
| 180 | 10.03 | 101 | 285 | 69.19 | 853 |
| 185 | 11.23 | 114 | 290 | 74.46 | 926 |
| 190 | 12.55 | 130 | 295 | 80.04 | 1004 |
| 195 | 13.99 | 147 | 300 | 85.93 | 1088 |
| 200 | 15.55 | 165 | 305 | 92.14 | 1178 |
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.