начало отчета

ВВЕДЕНИЕ

 В соответствии с темой, по которой велись работы, отчет разделен на два крупных раздела. Первый посвящен созданию моделей развития магматической деятельности в недрах современных гидротермальных систем Камчатки, второй – исследованию самородных металлов и интерметаллических соединений.

Материалы, излагаемые в первом разделе отчета, направлены на решение одной из основных проблем геотермии - проблемы теплового питания гидротермальных систем. Решение этой проблемы имеет не только теоретическое, но и практическое значение, так как от ответа на вопрос – откуда поступает тепло? – зависит то, на каких участках будут ставиться детальные и дорогостоящие геофизические, геохимические и другие виды специальных исследований, где будут закладываться скважины на геотермальных месторождениях.

Несомненная связь гидротермальной активности с районами развития современной или относительно юной вулканической деятельности с самого начала развития геотермии приводила исследователей к выводу, что термопроявления на поверхности связаны с магматической деятельностью, с близповерхностными магматическими очагами, которые и являются основными источниками тепла для расположенных над ними гидротермальных систем (1, 2 и др.). Дальнейшие работы показали, что гидротермальная активность на земле проявляется в самых разнообразных геолого-структурных условиях, в том числе и в районах, где полностью отсутствуют проявления магматизма.

В настоящее время выделяется пять основных типов геотермальных систем: 1) молодые магматические системы, связанные с четвертичным вулканизмом и интрузиями магмы; 2) тектонические системы, проявляющиеся в тектонически-активных районах с повышенным тепловым потоком, где отсутствует магматическая активность; 3) системы в глубоких осадочных бассейнах (“geopressured systems”); 4) системы, связанные с блоками нагретых сухих пород (“hot dry rock systems)”, и 5) системы, непосредственно связанные с резервуарами магмы или магматическими озёрами (“magma tap systems”) (3).

В настоящем отчёте рассматриваются районы, где проявляются высокотемпературные гидротермальные системы Камчатки (Табл.1). Поскольку все высокотемпературные гидротермальные системы располагаются в пределах четвертичных вулканических поясов (рис.1), то их связь с магматической деятельностью не вызывает сомнений и они должны быть, по видимому, в основном отнесены к первому из указанных выше типов. Источником их теплового питания, соответственно, необходимо предполагать в большинстве случаев интрузии магмы.

Связь гидротермальных проявлений с близповерхностными магматическими очагами предполагалась многими исследователями Камчатки (6, 7, 8, 9 и др.). Обосновывается она и в одной из недавних работ (10). В то же время ещё в 1966 году В.В.Аверьевым было показано, что длительное существование высокотемпературных гидротермальных систем не может быть обеспечно теплом одноактно внедрившихся и остывающих магматических очагов (11). Эта точка зрения была поддержана и рядом других исследователей (12, 13).

Примечание: *- с учетом тепловой разгрузки Северного кратера вулкана Мутновского.

В конце 70^-х начале 80^-х годов по инициативе В.И. Белоусова было проведено изучение магматической деятельности, связанной с кислым коровым магматическим очагом, расположенным в недрах Узон - Гейзерной вулкано-

тектонической депрессии (14, 15, 16, 17, 18, 19). В результате этих работ было выявлено, что данный очаг за последние 100 тыс. лет два раза испытал разогрев от температур, близких к солидусу, до 1000^оС и выше. При этом трижды в очаг внедрялись базальтовые магмы с температурой около 1300° С и каждый раз состав магмы в очаге изменялся от среднего до кислого. Был сделан вывод, что коровые магматические очаги выступают, в основном, как аккумуляторы тепла, поступающего с более глубоких уровней с базальтовыми магмами, что сами эти очаги могут быть источниками тепла для гидротерм лишь тысячи и десятки тысяч лет и при отсутствии поступления тепла извне сравнительно быстро застывают (20).

Таким образом, несмотря на очевидную связь гидротермальной деятельности с близповерхностными кислыми магматическими очагами, характер этой связи представлялся достаточно сложным. Возникновение близповерхностных коровых очагов в земной коре ещё не является залогом того, что над ними возникнут гидротермальные системы. Подтверждением этого вывода служит и то, что высокотемпературные гидротермальные системы на Камчатке связаны лишь с тремя из пятнадцати кальдер, которые являются поверхностным отражением существующих в недрах верхнекоровых магматических очагов – Узон-Гейзерной, Академии Наук и Большесемячикской. В последнем случае эта связь также не очевидна, так как внутри этой кальдеры терм нет - все они находятся за её структурными границами (21, 22). На целом ряде других кальдер Камчатки – Хангар, Уксичан, Курильской, Ильинской, Желтовской, Призрак, Ксудач, Опала, Горелого, Соболиного, Стены, Крашенинникова – термопроявления либо вообще отсутствуют, либо существуют, но очень небольшие, не позволяющие говорить о наличии в недрах высокотемпературных гидротермальных систем.

1 – вулканические пояса: I – Восточно-Камчатский (Восточный), II – Центрально-Камчатский (Срединный); 2 – основные вулканы (а) и кальдеры (б); 3 - высокотемпературные гидротермальные системы, по (4, 5): 1 – Кошелевская, 2 – Паужетская, 3 – Ходуткинская, 4 – Мутновская, 5 – Больше-Банная, 6 – Карымская, 7 – Семячикская, 8 – Гейзерная, 9 – Узон, 10 – Апапельская, 11 – Киреунская; 4 – глубоководные желоба. Стрелки указывают на геотермальные районы, выделенные В.В.Аверьевым: 1 – Паужетский, 2 – Мутновский, 3 – Узон-Семячикский.

“Рис.1”

 В конце 80^-х годов Институтом вулканологии ДВО РАН были проведены комплексные работы по изучению гидротермальных систем Срединного хребта, в том числе трёх известных здесь высокотемпературных гидротермальных систем – Апапельской, Киреунской и Двухюрточной (4). Полученные в ходе этих работ данные о геологическом строении и геолого-структурных позициях названных гидротермальных систем (23) также показали, что их тепловое питание осуществляется не только за счёт близповерхностных кислых магматических очагов, а за счет более сложных процессов тепломассопереноса, происходящих в зонах глубоко проникающих разломов.

Второй большой раздел отчета посвящен исследованию самородных металлов и интерметаллических соединений, механизма их образования и накопления. Вопрос об источнике рудного вещества является одним из ключевых в теории происхождения гидротермальных рудных месторождений. Решение его обычно зависит от степени изученности конкретного месторождения и даже при весьма благоприятных обстоятельствах (например, детальной разбуренности месторождения) не всегда возможно, поскольку каждый последующий этап рудообразования затушевывает информацию о предыдущих этапах повторяемостью минералого-геохимических процессов. Мы в отчете подходим к решению этой проблемы принципиально с другой позиции – изучения начальных этапов гидротермального минерало-рудообразования. Современные высокотемпературные гидротермально-магматические системы отвечают тем объектам, на примере которых возможно разобраться в причинно-следственных связях магматических и гидротермальных рудообразующих процессов.

Минеральные рудные образования (самородные металлы, твердые растворы, интерметаллические соединения) чаще всего в форме шаровидных глобулей, а также других частиц (в виде неправильных кристаллов, проволочек, каплевидных) выделяются в различных типах осадков или пород и в разных геологических обстановках (24, 25, 26, 27). В гидротермальных рудах такие образования также встречаются (28, 29). Рудные и силикатные “шарики” из метасоматитов современных гидротермальных систем были практически не изучены – известны лишь находки самородного железа, имеющего по мнению авторов публикации (30) первичномагматическую природу. Вместе с тем, нашими работами было установлено, что рудные и силикатные глобули и частицы другой формы несут в себе богатейшую информацию о температуре, составе и других параметрах эндогенного флюида, а также о структурообразующих процессах, протекающих в недрах и на поверхности систем (31, 32 ).

Авторами настоящего отчета в разделе 2 выделены и детально охарактеризованы минеральные рудные и силикатные образования, имеющие в основном шаровидную форму, установленные в пределах современных высокотемпературных гидротермально-магматических систем Баранского (центральная часть о.Итуруп), Северо-Парамуширской (о.Парамушир, Большие Курильские о-ва) и Мутновской (Южная Камчатка).

наверх