в) Фокусирование гидротермального потока.
Течение гидротерм в условиях кипения в восходящем потоке гидротерм может быть обусловлено двумя механизмами: конвекцией (которая формирует всплывание) и течением (поток) в открытых пространствах, образованных в результате режима тектонического растяжения. Sibson (1989) описывает последний механизм, как всасывание «разломным» насосом. Он представляет его, как процесс притока гидротерм, где наличие флюида задерживается расширительным открыванием разлома до тех пор, пока первичное давление не ограничится или большее напряжение растяжения было развито после того, как произошло последующее открывание. Всасывание индуцируемого потока гидротерм будет происходить лишь во время открытия разлома, если не происходят отделения фазы и конвекция, кроме случая, когда в некоторой части восходящего потока гидротермальной системы уже происходит кипение. Недавно образованное открытое пространство будет заполняться газом и паром вследствие падения результирующего давления. Это не происходит до тех пор, пока полностью не уменьшится плотность флюидов, что приводит к усилению конвекции, которая стимулирует приток новых гидротерм. До расширения ламинарное течение пузырьков, когда пар и вода двигаются с одинаковой скоростью, будет преобладать (McNabb, Henley, 1998), но оно будет переходить в турбулентный ограниченный в объёме поток после расширения разлома. В турбулентном медленном течении пар движется быстрее, чем вода, которая в свою очередь движется более медленно, чем в пузыристом потоке, в том смысле, что вода становится неспособной к переходу в паровую фазу, формирующую обволакивающие пленки вдоль стенок разлома. Свидетельством этого процесса является насыщенный металлами глинистый раствор, выходящий из геотермальной скважины, который образуется по мере увеличения доли пара в воде с течением времени (Christenson, Hayba, 1995). Открытие и закрытие скважины имитирует циклический процесс расширения разлома. Сульфиды, с текстурами отложений жидкой глины, были обнаружены в золотых эпитермальных месторождениях лоу сульфидейшн, например, месторождение Вайхи в Новой Зеландии (Panther, Mauk, Arehart, 1995).Образование такой жидкой глины оказывает сильное влияние на химический состав остаточных гидротерм. Помимо отложения золота кислотность, обусловленная отложением сульфидов, будет замедлять полимеризацию кремнезёма и последующее, спровоцированное этим процессом, отложение золота, тем самым, увеличивая концентрации таких сульфидных полос. Свидетельства такого увеличения кислотности были обнаружены на месторождении Голден Кросс в 10 км от месторождения Вайхи (Simpson et al., 1995), где каолинит присутствует в сульфидных полосах, обедненных кремнезёмом, с зонами высоко концентрированной золотой руды.
Температура кипения гидротерм также будет изменяться во время цикла растяжения. В начале падения давления, вызванного расширением разлома, температура гидротерм будет снижаться почти мгновенно и доля пара увеличится, чтобы сохранились изоэнальпийные условия насыщения вода-пар. Теплоотдача от вмещающих пород происходит медленнее, вследствие взаимодействия низкой теплопроводности пород и слоя более холодного аморфного кремнезёма, отлагающегося между более нагретыми породами, и более низкотемпературными гидротермами. Теплоотдача будет, в основном, происходить в воду, т.к. она имеет более высокую теплоемкость, чем пар, и поскольку пар быстро удаляется вверх, находясь, меньшее время в контакте с вмещающей породой благодаря вязкому течению. Это приводит к дальнейшему всплеску нарастающей иммобилизации воды.
В конечном счёте, с началом подъёма конвергирующей воды, нормальная точка кипения на глубине возвращается в исходное положение.
Следовательно, будут образовываться перемежающиеся периоды разных режимов течения и температур, создающие циклы осаждения, вызванные расширением разломов (рис.7.4), которые формируют тонко полосчатую ритмичную текстуру рудоносных частей эпитермальных жил. Однако, цикл часто неполный, в особенности, что касается рудосодержащих полос, и может быть ограничен последующим расширением разлома на любой стадии, когда части жил становятся изолированными. Изоляция жил должна воздействовать механически для того, чтобы создать напряжение. Аморфный кремнезём, который отлагается в результате падения первоначального давления и температуры, по-видимому, может отлагаться в виде геля со слабым механическим воздействием. Он должен быстро кристаллизоваться в халцедон с образованием микрокристаллов и создавать достаточное механическое воздействие.
Тепло вмещающих пород будет способствовать такой кристаллизации. Этот процесс наблюдается на геотермальных трубопроводах. Во время дальнейших выбросов, которые обусловлены теплоотдачей вмещающих пород, более аморфный кремнезём отлагается вместе с редким адуляром и непрозрачными минералами. Кроме этого, быстрая кристаллизация аморфного кремнезёма необходима, чтобы увеличить механическое упрочение и это, возможно, происходит при наличии других минералов, благоприятствующих кристаллизации очень тонкозернистого кварца, а не халцедона. Поздний призматический кварц отлагается непосредственно во время возврата нормальной конвекции. Если полосы имеют ненарушенные границы, то здесь находились открытое пространство и непрерывный поток гидротерм на протяжении всего цикла, и полосы наиболее часто наблюдаются в раздувах жил. Полосы жильной брекчии могут встречаться обычно на границах жил, но они также могут располагаться вблизи и в центре жил, что свидетельствует о закупорке в сужениях перед расширением разлома. Главными событиями отложения золота, которые наиболее благоприятствуют этому процессу, это наличие больших объёмов гидротерм и их кипение в разломах. Для этого необходимо наличие горизонтальных сужений и расширений в разломах, где происходит образование жил и закупорка сужений для того, чтобы создать напор в гидротермальном потоке. В другом варианте любое открытие разлома может быть слишком медленным, а постепенность этого процесса не обеспечит большой перепад давлений, с которым может быть связано последующее отложение золота. Если открытие разлома слишком значительное, то большой перепад давлений, возникающий в этом случае, по-видимому, может способствовать притоку новых порций гидротерм во время кипения, уже имеющихся в полости разлома, что не может благоприятствовать интенсивному отложению золота. Это согласуется с наличием руд с высокими концентрациями золота в тонких полосах эпитермальных жил.
с) Механизм отложения золота.
Рудная минерализация размещается в очень тонко зернистом кварце и пирите с второстепенным адуляром. Тонкозернистый кварц часто имеет остаточные текстуры, указывающие, что он первоначально осаждался в виде аморфного кремнезёма, для чего необходимо, чтобы гидротермы были очень сильно пересыщены кремнезёмом. Маловероятно, что это может быть результатом локального уменьшения температуры, в процессе которой, по-видимому, могла быть термально буферированная ситуация. Пересыщение пиритом и золотом также происходит там, где присутствует адуляр, наблюдается увеличение рН, что исключает смешение с кислыми гидротермами, в качестве механизма отложения золота в этом типе месторождений.
Наиболее вероятным механизмом отложения золота является простая диссоциация
Au(HS)2-: 2Au(HS)2- + H2 + 2H+ ~ 2Au + 4H2S (1)
Следовательно, чтобы отложить золото требуется добавить соединения с левой стороны уравнения и удалить соединения справа. Раствор должен стать более восстановительным, более кислым и меньшим H2S.
Это не согласуется с первичным отложением золота в результате кипения гидротерм, поскольку Н2 плохо растворяется и выделяется при кипении. Кипящие гидротермальные растворы становятся щелочными, а потери H2S, хорошо растворимого газа, незначительны и возможны лишь при продолжительном кипении. Это привело ряд исследователей к полному отказу от процесса существования кипения, которое могло бы рассматриваться в качестве механизма отложения золота, тогда как другие исследователи предположили, что возможное отделение H2S в результате продолжительного кипения является достаточным, чтобы изменить рН и окислительное состояние. Эта идея позаимствована из химии золота в чистом виде и, поскольку золото составляет значительную часть компонентов, составляющих незначительное меньшинство в образующемся месторождении, поведение главных минералов, которые отлагаются с золотом, также должно быть рассмотрено.
Кремнезём является главным компонентом золото содержащих комплексов. Это определяется раствором, таким, каким является кремневая кислота:
H4SiO4 ~ H+ + HSiOs- (2)
он отлагается согласно реакции:
H4SiO4 ~ SiO2 + 2H2O (3).
Однако кремневая кислота является слабой кислотой и не очень сильно влияет на рН и любая концентрация Н+ сдвигает уравнение (1) вправо, что означает увеличение растворимости кремнезема, а не его отложение, как это наблюдается в натуре. Аморфный кремнезём также имеет сложный механизм отложения, который проявляется в том, что коллоидные частицы должны образоваться из пересыщенных растворов перед их отложением и имеется временной лаг между перенасыщением гидротермальных растворов относительно кремнезёма и образованием их коллоидов, известный как индукционный период. Следовательно, восходящие гидротермы, которые кипят и становятся пересыщенными в отношении кремнезёма, в результате парообразования и остывания не будут сразу отлагать кремнезём. Однако индукционный период будет более кратким при повышении концентрации кремнезёма, а для конкретной концентрации кремнезёма будет значительно короче при более низкой температуре, более высокой минерализации и большим рН, за исключением того, когда он был нейтрализован при очень высоких рН, вызванным увеличенной растворимостью (Klein, 1995). Эти условия совпадают с кипением, первоначально создающим пересыщенный раствор, и в последующем, приводящим к отложению кремнезёма в более холодных верхних частях зоны кипения, а не отложения кремнезема по всей зоне, где присутствуют пересыщенные кремнезёмом гидротермы. Следовательно, текстуры в местах отложения золота свидетельствуют о его образовании из сильно пересыщенных растворов относительно кремнезёма.
Пирит также находится с золотом, в связи с чем, необходимо рассматривать его отложении: Fe2+ + 2H2S ~ FeS2 + 2 H+ + H2 (4)
Fe2+ является преобладающей формой железа в водном растворе при его низкой минерализации (Heinrich, Seward, 1990). Эта реакция может быть обусловлена кипением, как результат концентрации раствора и уменьшения растворимости пирита с падением температуры. Она будет иметь очень сильное влияние на плохую растворимость золота вследствие потери H2S и восстановления кислотности раствора. Все эти условия способствуют понижению растворимости золота. Соосаждение пирита и золота согласуется с отложением золота в результате кипения, но механизм дальнейшего снижения рН должен сдерживать отложение золота.
Страницы: 1, 2, 3
