Гидротермальные процессы

Гидротермальные процессы - эндогенные геологические процессы образования и преобразования минералов и руд, происходящие в Земной Коре на средних и малых глубинах с участием горячих водных растворов при высоких давлениях. В результате гидротермальных процессов происходит формирование гидротермальных жил и рудных месторождений.

В зависимости от температур образования принято выделять пневматолитовые (выше 400^°С) и собственно гидротермальные месторождения (400 - 50^°С). Несколько особняком стоят гидротермальные жилы т. наз. "альпийского типа", минералообразование в которых происходит вне зависимости от близости магматических очагов и их влияния.

Классификация и генезис

В соответствии с температурой образования гидротермальные месторождения обычно разделяются на три группы:

1) высокотемпературные (гипотермальные), возникающие в интервале температур 400—300° С ;
2) среднетемпературные (мезотермальные), с температурами образования от 300 до 150° С ;
3) низкотемпературные (эпитермальные), отвечающие температурам от 150 до 50° С.

Месторождения, размещающиеся вблизи магматического очага (перимагматические), обычно более высокотемпературные, а расположенные на значительном от оного удалении (апомагматические) — низкотемпературные. Согласно Бергу, характерные химические элементы гидротермальных жил располагаются зонально вокруг материнского интрузива.

Восходящие гидротермальные растворы могут взаимодействовать с растворами поверхностного происхождения (вадозные растворы) - в таких случаях возникают месторождения смешанного происхождения. Некоторые авторы считают, что гидротермальные месторождения могут формироваться путем мобилизации халькофильных элементов из относительно обогащённых водой (преимущественно осадочных) пород под воздействием тепла остывающего интрузива. По этой схеме интрузив скорее является стимулятором, чем первичным источником гидротермальных веществ.

А вот что пишет в этой связи выдающийся Российский геохимик А.А.Сауков:

По существу нет никаких прямых доказательств генетической связи с магмами не только альпийских жил, но и многих других гидротермальных месторождений, обычно относимых к безусловно магматогенным. Достаточно упомянуть многочисленные так называемые эпитермальные, или телетермальные, месторождения ртути, сурьмы, мышьяка, свинца, цинка, меди и других металлов. Во всех перечисленных примерах является бесспорным образование минералов из более или менее нагретых водных растворов, но бесспорно также и отсутствие генетической связи с теми или иными интрузиями. Все это доказывает, что отождествлять понятия "гидротермальный" и магматогенный в этих и подобных случаях нет оснований. Как известно, слово "гидротерма" в переводе на русский язык обозначает "горячая вода". Соответственно, гидротермальные растворы — это нагретые водные растворы. В самом понятии "гидротермальный" не заключено представление о способе происхождения этих вод или источника их тепла, они не обязательно должны быть магматогенными. Следовательно, понятие "гидротермальный" является гораздо более широким, чем общепринятое в геологической литературе. Искусственное сужение этого понятия зачастую ведет к явным недоразумениям и должно быть отброшено. В самом деле, нет никаких серьезных оснований утверждать, что горячие водные растворы в природе могут образоваться лишь магматогенным путем, т. е. в результате выделения из остывающих магматических масс. Гидрогеологами убедительно доказано, что воды поверхностного метеорного происхождения могут опускаться на значительные глубины (до 4000 м. и более), причем их температуры могут достигать при этом 100^° и выше, т. е. эти воды будут гидротермальными в буквальном смысле. (А.А.Сауков, 1976)

Механизм образования пневматолитовых и гидротермальных минералов можно проиллюстрировать на примере следующих двух реакций: 2Na₃SЬS₃ + 3С0₂ + 3Н₂0 = SЬ₂S₃ + 3Na₂СО₃ + 3H₂S (для антимонита) 2Na₃FeCl₆ + 3Н₂0 = Fe₂O₃ + 6HCl + 6NaCl (для гематита)

Образование гидротермальных минералов может быть объяснено с позиций гипотезы кислотно-основной дифференциации, выдвинутой Д. С. Коржинским. В соответствии с этой гипотезой кислотные компоненты раствора (СО₂, НСI, Н₂ и др.) фильтруются сквозь породы быстрее, чем другие компоненты (кислотно-фильтрационный эффект). Так, например, эксперименты акад. Жарикова показали, что такие катионы, как медь и железо, перемещаются медленнее, чем растворитель, в то время как Сl⁻ и SО₄²⁻ двигаются быстрее растворителя; при зтом анион хлора подвижнее сульфат-аниона.

Благодаря тому, что гидротермальные минералы кристаллизуются из водных растворов, они обычно содержат газово-жидкие включения и в некоторых случаях мельчайшие кристаллы галита, сильвина и других галогенидов. Такого рода жидкие включения используются для оценки состава и температуры гидротермальных растворов в период кристаллизации (термобарогеохимия).

Значение

Гидротермальные месторождения представляют собой наиболее важный источник таких металлов, как Сu, РЬ, Аg, Аu, Нg, Gе, Тi, Мо, W, Zn, Cd, Co, и др., а также многих ценных минералов, отчасти перечисленных ниже

Типичные гидротермальные минералы

Примеры гидротермальных месторождений

Хрусталеносные альпийские жилы Альп и Приполярного Урала.
Полиметаллические месторождения Приморья (Дальнегорск)
Сурьмяно-ртутные месторождения Киргизии (Хайдаркан, Кадамджай, Чаувай)

...........

Литература:

Коржинский Д. С. - Физико-химические основы анализа парагенезиса минералов. М., 1957.
Сауков А. А. - Геохимические очерки. М., "Наука", 1976.