Файл: Арсанова, Г. И. Редкие щелочи в термальных водах вулканических областей.pdf

По-видимому, результатами изотопного анализа для гене­ тических целей следует пользоваться с большой осторожно­ стью— необходимо учитывать тип источников и возможные процессы разделения изотопов в природе. Для многих гидро­ терм возможно значительное приповерхностное и глубинное разбавление метеорными водами в пределах конкретных гид­ рогеологических структур. В результате «прохождения» воды через магму произойдет утяжеление в ней кислорода как след­ ствие его обмена между водой и силикатами (Виар, 1964; Тейлор, 1970), соотношение же изотопов водорода измениться не должно, так как водороду воды почти не с чем обменивать­ ся в очаге силикатного расплава. Небезынтересно отметить, что кислород кислых гранитных пород, особенно пегматитов, легче основных (Гаврусевич, 1969). Итак, данные по изотоп­ ному составу кислорода и водорода скорее подтверждают, чем опровергают предлагаемую модель образования хлориднонатровых высокотемпературных вод.

Изучая органическое вещество в термальных водах Кам­ чатки, В. М. Швец и Ю.Б.Селецкий (1968) пришли к выводу: метеорные воды участвуют в образовании таких гидротерм, как Паужетские, так как в их составе были обнаружены органические вещества. По мнению авторов, они не могли быть доставлены из пород, ибо породы их не содержат и, ста­ ло быть, генетически связаны с гумусом почв. На этом осно­ вании был сделан вывод о том, что в состав горячих вод вхо­ дят метеорные воды, причем молчаливо предполагается, что смешение происходило среди кристаллических пород. Не вда­ ваясь в происхождение органического вещества, обратим лишь внимание на аналитические данные авторов, из которых явствуют, что качественная характеристика органических веществ холодных метеорных и горячих хлоридно-натровых вод различна, что отрицает их генетическое родство.

Вы в о д ы

1.Характер распределения редких щелочных элементов подтверждает участие эндогенного вещества в составе хло­ ридно-натровых высокотемпературных вод (I группа).

представлены почти целиком эндогенным флюидом, сущест­ венно не разбавленным холодными инфильтрационными водами в пределах конкретных гидрогеологических структур.

3.Экспериментальные материалы по растворимости воды

в силикатных расплавах и данные по изотопному составу вод позволяют предполагать в качестве возможного меха­

93

низма возрождения мнфильтрационных вод поглощение их нижними участками магматических очагов и отторжение в апикальных в виде горячего флюида.

щадях распространения хлоридно-натровых высокотемпера­ турных вод; для некоторых вод II группы сокращение деятельности установлено прямыми наблюдениями. Хотя воды II группы и более холодные, их не приходится рассмат­ ривать как возникшие в результате разбавления флюида холодными инфильтрационпыми водами, так как содержание

магматических очагов, которые находятся на последних ста­ диях остывания, когда уже значительно снижена их энерге­ тическая мощность, сокращается количество отторгаемой во­ ды и, вероятно, в связи с этим увеличивается количество ми­ неральных веществ в отторгаемом флюиде. Одновременно по­ вышается содержание редких щелочных элементов в расчете на объем воды (мг/л), но остается постоянным или незначи­ тельно падает их количество на минеральную часть воды. Со­ держание других микроком.понентов (мг/л) тоже повышается в водах II группы, особенно таких легколетучих, как ртуть, мышьяк. Не исключено, что более высокое содержание легколетучих связано еще и с меньшими их потерями при подъеме к поверхности более холодных вод II группы по сравнению с высокотемпературными водами I группы. Более низкие температуры гидротерм II группы способствуют час­ тичному переходу газов в анионный состав раствора еще на значительных глубинах и соответственному поступлению из пород катионов (Na, Са, Mg и др.). По-видимому, эта мине­ ральная добавка в раствор уже в зоне гипергенеза является основной причиной падения содержаний редких щелочных

94

элементов в расчете на минеральное вещество воды для гид­ ротерм II группы по сравнению с их содержанием в гидротер­ мах I группы, а также значительно меньшей устойчивости их общесолевого состава.

В ы в о д

Физико-химические и геологические особенности гидро­ терм II группы как то: содержание и отношение редких щелочных элементов, отсутствие прямой связи их содержа­ ний с минерализацией вод, более низкие температуры и рас­ ходы, чем гидротермами I группы, сокращение деятельности источников во времени и время проявления последнего актив­ ного вулканизма на площади их разгрузки — позволяют пред­ положить, что гидротермы II группы, так же как и гидротер­ мы I группы, непосредственно происходят из магматического флюида и существенно не разбавлены ипфильтрационными водами в пределах конкретных гидрогеологических структур, однако их генезис связан с магматическими очагами, нахо­ дящимися на последних стадиях остывания.

ным рассеянием флюида в подземной гидросфере. Учитывая сложность физико-химических свойств флюида и разнообра­ зие структурных особенностей пород верхней части земной коры, едва ли можно ожидать, что рассеяние флюида све­ дется только к разбавлению его водами коры. При разбав­ лении растворов с высоким содержанием редких щелочей маломинерализованными водами геохимическое поведение лития, рубидия и цезия близко, что наблюдается при разбав­ лении коренного потока или его жидкого дифференциата в зоне разгрузки гидротермальных месторождений (см. 1 .2 ).

дения их в гидротермах I и II групп. Реально предположить, что рассеяние в подземной гидросфере горячего флюида ос­ ложняется его глубинной подземной дифференциацией на пар и раствор, так как разница в поведении редких щелочей при переходе в пар значительная.

95

Согласно рассуждениям П. М. Тумлина и С. П. Кларка младшего (1970), флюид, поднимающийся с глубины, оказы­ вается в условиях все более снижающегося давления, однако спад давления па всем интервале не может происходить как линейная функция глубины,' поскольку флюид в открытых трещинах теряет давление медленнее, чем ограничивающие трещину боковые породы. Как следствие, в некоторой точке подъема должен произойти резкий сброс давления с резуль­ тирующим быстрым расширением флюида. Причем при температуре порядка 300° С и ниже резкий сброс давления и последующее расширение не вызовет значительной потери тепла. Расширение приведет к разделению флюида на пар — газ и раствор, и дифференциаты могут пространственно разоб­ щиться. При этом часть компонентов может покинуть раст­ вор — произойдет нечто вроде подземного вскипания, на воз­ можность которого впервые обратил внимание В. И. Вернад­

зовую часть с капельками раствора и раствор с парогазовыми пузырьками, хотя вполне возможно полное отделение газов и их последующее растворение в холодных метеорных водах.

Отношения Cs/Rb и Cs/Li в отдельных типах термальных водах III группы могут быть иногда выше при более низком содержании цезия, чем в гидротермах I и II групп. Отношения Cl/Li, Rb, Cs для вод III группы принимают не только боль­ шие, но и меньшие значения, чем для вод I группы. Cl/Cs падает со снижением минерализации вод и доли хлора в них, причем одновременно увеличивается общее количество цезия. Все это трудно объяснить, если не учитывать возможность подземного кипения, так как цезий среди редких щелочных элементов наименее интенсивно выщелачивается и быстрее переходит в поглощенный комплекс пород, хлор не участвует во вторичном гидротермальном минералообразовании, а ред­ кие щелочи, особенно цезий, не могут быть доставлены в ощу­ тимых количествах путем выщелачивания пород с фоновым их содержанием, тем более, что одновременно падает минерали­ зация вод. Между тем на летучесть соединений хлора в боль­ шей степени, чем на летучесть соединений щелочных элемен­ тов, влияет температура. Возможно, если разделение идет при не слишком больших температурах (по-видимому, порядка 300—400° С), происходит относительное по хлору увеличение в парогазовой части дифференциата редких щелочей.

Возникшие при подземном кипении дифференциаты могут оказаться в различной степени разбавленными холодными водами, причем неизбежно усложнение смешанных растворов за счет перевода в их ионно-солевой состав элементов из газов. Подземное окисление H2S возможно, если этому благо­ приятствуют условия (наличие окислителей и соответствую­

96