Реферат

Жизненный цикл гидротермальных систем

1. Введение

В этом разделе описаны типичные изменения, которые может пройти гидротермальная система в течение одного цикла, и рассмотрены возможные пути их исторического развития. Этот процесс имеет не только теоретическое значение. Материал базируется на наблюдениях реальных систем, часть которых связана с известными промышленными месторождениями. Так, например, на месторождении Крид в штате Колорадо в США, были выполнены детальные исследования по флюидным включениям, а «стратиграфия» была изучена по окраске полос обильно присутствующего в жилах сфалерита. Она позволила установить воздействие на систему контролирующего временного фактора (рис. 6.1). На этом месторождении можно распознать двадцать различных этапов отложения сфалерита. Эти данные показали процесс уменьшения минерализации и температуры во времени, в связи с чем можно высказать предположение о постепенном разбавлении и остывании первичных магматических флюидов. Они также свидетельствуют о двух циклах обновления гидротермальной системы, которые сопровождались несколькими более мелкими флуктуациями в режиме гидротермальных растворов.

2. Единый цикл

Факторы, которые в пределах одного жизненного цикла гидротермальной системы, влияют на эволюционные изменения следующие:

- физические изменения в результате остывания;

- химическая эволюция вследствие изменений первичных флюидов;

- химическая эволюция вследствие изменений вторичных гидротерм;

- эрозия.

Эти факторы определяют все процессы в гидротермальной системе, но их удобнее рассматривать во времени по отдельности.

2.1 Остывание плутонов

Простейшая модель гидротермальной системы представляет собой систему, наведённую тепловым полем внедрившегося плутона, который, взаимодействуя с подземными водами, начинает остывать. Формируется конвективный теплообмен, в результате чего плутон остывает быстрее. Со временем происходит тепловое дробление плутона, в связи с чем, вода может проникать в плутон, извлекая тепло и выщелачивая минералы (рис. 6.2)

По-видимому, эта модель является слишком упрощенной для любой реальной системы. Но даже для этой простой модели математическое моделирование процесса остывания показывает, что любая точка в пределах окружающих вмещающих пород может подвергаться полному комплексу термических и химических событий, обусловленных физическими свойствами воды при разных температурах, кипения и физических эффектов, сопровождающих внедрения подземных вод в плутон. Это не простой процесс подъёма температуры до пикового значения и последующего её уменьшения (рис.3), поскольку происходит изменение проницаемости со временем по мере расширения зоны дробления, сопровождаемое усилением конвекции.

Факторы, такие как, экзотермическая природа химических реакций во время гидротермальных изменений, будут усложнять картину. Отмечается, что диаграммы, приведённые выше, основаны на некоторых ранних работах Cathles, которые недавно были усовершенствованы (Cathles, Erendi, 1997), но выводы остались прежними.

2.2 Изменения первичных гидротерм

Плутон будет частично твёрдым и жидким, если он размещается впервые. ............