Е. В. Румянцева

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

 

(научный руководитель Ю. С. Бородаев)

 

Летом 1997 г. французско-британско-португальской экспедицией FLORES во время погружений на ГОА “Наутил” на западном склоне осевого поднятия рифта Срединно-Атлантического хребта в 400 км к юго-западу от Азорской точки тройного сочленения было обнаружено гидротермальное поле Рэйнбоу, пространственно связанное с серпентинитовым массивом [5]. В экспедициях на НИС “Академик Мстислав Келдыш” с двумя глубоководными обитаемыми аппаратами “Мир” на борту поле посещалось четыре раза: в 1998, 1999, 2002 и 2003 гг. Основной материал был получен автором во время студенческой практики 2003 г. на НИС “Академик Мстислав Келдыш”, а также заведующим кафедры геологии и геохимии полезных ископаемых Геологического факультета МГУ Старостиным В. И. в экспедиции того же судна в 2002 г.

Поле Рейнбоу расположено в пределах внутреннего рифта, образованного структурными элементами, типичными для рифтов низкоспрединговых хребтов. В центральной части рифтовой долины шириной около 12 км находится осевое поднятие рифтового простирания, названное хребтом Рейнбоу, сложенное серпентинитами. Гидротермальное поле Рейнбоу находится на западном склоне этого осевого поднятия на наклонной (15–20°) площадке на глубине 2270–2320 м [1–3].

Коренные породы, вмещающие гидротермальные залежи, судя по поднятым образцам, относятся к аподунитовым и апогарцбургитовым серпентинитам.

В гидротермальных отложениях поля Рейнбоу определен следующий минеральный состав: наиболее распространены халькопирит, пирротин, сфалерит, изокубанит, марказит и пирит; часто встречаются борнит, дигенит, халькозин, ковеллин, гидроксиды железа и магнетит; редко обнаруживаются троилит, вюртцит, пентландит и миллерит. Из нерудных минералов преобладает ангидрит, в подчиненном количестве найдены барит, кальцит, опал и кварц.

В исследованных пробах выделены 4 разновидности гидротермальных отложений.

Первые две разновидности проб представлены фрагментами активных и реликтовых гидротермальных труб [4]. Большинство образцов как активных, так и реликтовых труб покрыто железистой коркой.

Активные и реликтовые гидротермальные трубы имеют зональное строение: внешняя зона сложена тонкозернистым сильно пористым (размеры пор 0.2–1 мм) сфалеритовым материалом, иногда сажистым скрытокристаллическим сфалеритом. В центральной (внутренней) зоне преобладают сульфиды меди и железа.

В гидротермальных трубах с четко проявленным крупным центральным каналом наблюдается несколько иная смена минеральных ассоциаций. Внешняя сфалеритовая зона в них может вообще отсутствовать. Центральная (вблизи канала) зона сложена фазой Cu₂Fe₃S₅, близкой к изокубаниту. Она постепенно сменяется халькопиритовой зоной. К периферии трубы зерна халькопирита постепенно замещаются борнитом (как в центре зерна, так и по краям). Далее следует зона мономинерального борнита. Вокруг борнитовой зоны присутствует пористый агрегат плохо индивидуализированных минералов, которые по составу отвечают системе борнит-халькозин-ковеллин. В этой же зоне спорадически встречаются зерна халькопирита, пирита и марказита.

Описываемые гидротермальные трубы разбиты радиальными и концентрическими трещинами, вдоль которых развиваются новообразованные минеральные фазы, в первую очередь, борнит, халькопирит, миллерит. На границе между халькопиритовой и борнитовой зонами повсеместно развивается мелкая вкрапленность Ni-Co минералов – миллерита и пентландита.

Самые верхние части активных гидротермальных труб, как правило, тонкостенные (2–5 мм), и сложены ангидрит-халькопиритовой минеральной ассоциацией.

Третья разновидность гидротермальных рудопроявлений представлена гидротермальными плитами. Эти сульфидные плиты часто слоистые, с многочисленными горизонтальными полыми каналами (до 3 мм), указывающими на то, что под их поверхностью высокотемпературный гидротермальный раствор от основных каналов постройки мог перемещаться горизонтально. Вещество плиты – массивное, очень крепкое, сложенное, по-видимому, отложениями медно-цинковой специализации. У основания плиты присутствует среднекристаллическая зона сульфидов меди. В разных районах поля Рейнбоу вещество этих плит может быть как непосредственно осажденным из гидротермального раствора, так и существенно переработанным, перекристаллизованным.

Собственно массивные сульфидные отложения (четвертая разновидность) представлены минеральными ассоциациями с преобладанием халькопирита (сфалерит, кубанит, борнит, пирротин, марказит, пирит). Сульфидные агрегаты малопористые, массивные; их структуры мелко- и тонкозернистые. Стенки мелких пор и пустот иногда выполнены мелкими (около 0.5 мм) кристалликами сфалерита, троилита и халькопирита (крустификационная структура). Встречаются участки существенно пирротиновых руд. Агрегаты их плотные, содержат вкрапленность ксеноморфных обособлений кубанит-халькопиритового состава.

Основными химическими элементами сульфидных отложений гидротермального поля Рейнбоу, как, впрочем, и других полей спрединговых центров, являются Fe, Cu и Zn. Соотношение этих химических элементов в пределах поля крайне изменчиво. Содержание железа изменяется от 5.94 до 60.6 % (среднее – 28.77 %), меди – от 0.29 до 42.92 % (среднее – 10.54 %) и цинка – от 0.01 до 25.26 % (среднее – 10.4 %).

Сульфиды поля Рейнбоу по сравнению с другими полями океанических рифтов характеризуются очень высокими содержаниями цинка, никеля и, особенно, кобальта, а также суммарным содержанием цинка и меди.

Среднее содержание кобальта в сульфидах поля Рейнбоу (0.36 %) в несколько раз превосходит величину для поля Логачев и более чем на порядок – величины для полей ТАГ, Брокен Спур, Снейк Пит. Этот химический элемент является индикаторным для сульфидов полей Рейнбоу и Логачева. Следует также подчеркнуть, что часть проб сульфидных отложений содержит ураганные количества никеля.

При сходном минеральном составе гидротермальных отложений поля Рейнбоу и рудопроявлений других отрезков Мировой рифтовой системы, спецификой состава первых является то, что сульфиды меди и цинка, отлагающиеся в разных температурных условиях, пространственно слабо разобщены. Многие сульфидные образцы одновременно обогащены и цинком, и медью. В рудопроявлениях этого поля присутствует мелкая вкрапленность Ni-Co минералов – миллерита и пентландита, не встречающихся в других гидротермальных полях океанических рифтов (за исключением поля Логачева Срединно-Атлантического хребта). Кроме того, в сульфидных отложениях труб часты находки обособлений магнетита и гетита.

Формирование гидротермальной залежи поля Рейнбоу связано с гидротермальной глубинной циркуляционной системой и серпентинизацией. Первичный рудоносный флюид при подъеме к поверхности дна испытал фазовую гетерогенизацию в самых подповерхностных горизонтах океанической коры.

 

Литература