Золотая и медная минерализация - геохимические и физические процессы

Взаимодействие вода-порода. В большинстве гидротермальных систем гидротермальные растворы не всегда находятся в равновесии с вмещающими породами. В результате гидротермальных изменений наблюдается образование более низкотемпературных и гидратированных фаз, но без значительных изменений химического состава гидротерм при взаи

модействии вода-порода. Важным исключением являются месторождения типа Карлин, которые образуются при взаимодействии гидротермальных растворов и карбонатных пород. Оказалось, что в этом случае часть карбонатного вещества помогает отложению золота. Другое исключение относится к системам хай сульфидейшн, где гидротермы имеют другой, более агрессивный состав. Но помимо этих примеров, взаимодействие вода-порода обычно не эффективно при формировании локальных концентрированных золоторудных образовании

Смешение гидротерм. Этот процесс имеет разнонаправленное влияние. Смешение высокотемпературных (горячих) гидротерм с холодными подземными водами будет как разбавлять концентрации золота (ослабляя процесс отложения золота), так и охлаждать горячие гидротермы (повышая вероятность золотого рудообразования). Эффект охлаждения доминирует, но не во всех случаях. Таким образом, этот процесс будет обусловливать частичное отложение золота, но степень концентрации его будет не высокой. Однако изменение рН или концентрирование бисульфидов, вследствие прямого смешения гидротерм или в результате соосаждения с другими минеральными фазами, приводит к концентрированию золота. Особенно важным является процесс, в результате которого вторичные гидротермальные растворы, которые могут иметь высокую кислотность (см. ниже), смешиваются с восходящими струями пара, поднимающимися от первичных субнейтральных гидротерм.

Кипение гидротерм. Этот процесс также разнонаправленный. Эффект концентрации в результате испарения и охлаждения гидротерм приводит к потере их энергии и ускорению отложения золота, хотя влияние этого процесса незначительное. Наибольшее влияние на этот процесс оказывает выделение газов из гидротерм. Удаление 1% воды в виде пара будет сопровождаться потерей гидротермами подавляющей доли растворенного газа (точное количество зависит от температуры и рН гидротерм) (рис.5).

Отделение H2S вызывает быстрое отложение золота, которое может быть усилено соосажденим других минералов, особенно сульфидов. Ситуация осложняется взаимосвязанными с этим процессом изменениями рН. Влияние дегазации CO2 и H2S сводится к тому, что гидротермы становятся более щелочными. Этот процесс препятствует отложению золота. Но в целом комбинация этих факторов означает, что отложению золота благоприятствует резко возникшее, обширное и продолжительное кипение. Этот процесс является главной причиной образования промышленных с высокими содержаниями золота эпитермальных месторождений.

3. Кипение и газоотделение

Для понимания флюидных процессов в гидротермальных системах, необходимо изучить происходящие там кипение и дегазацию (газоотделения). Для такого флюида, как вода, при любой конкретной температуре, имеется понятие теоретического давления пара. Это давление, которое будет существовать над свободной водной поверхностью в открытом сосуде. Если такое давление будет меньше, чем давление ограничивающей его жидкости в парообразной фазе, то жидкая фаза будет испаряться до тех пор, пока не будет достигнуто равновесное давление в обеих фазах. В ограниченной системе, в которой паровая фаза может удаляться (если уменьшается ограничительное давление до значений меньше, чем давление насыщенного пара) или увеличивается температура (в том случае, когда давление насыщенного пара больше, чем ограничительное давление), то жидкие гидротермы будут очень быстро (взрывоподобно) превращаться в пар, что определяется словом "флэш". Процесс будет продолжаться до тех пор, пока температура гидротерм упадет до соответствующего (достаточного) значения, при котором давление насыщенного пара будет меньше, чем ограничительное давление, или давление поднимется до значений давления насыщенного пара, или же приток гидротерм прекратится.

Аналогичная ситуация характерна для растворённых газов. Любой конкретной температуре гидротерм соответствует теоретическое давление насыщенных газов. Поскольку водяной пар также присутствует в этом процессе, то это давление называется парциальным давлением газа. Но необходимо помнить, что, за исключением случаев с очень высокими давлением или концентрацией, газы в сосудах действуют независимо. Общее давление представлено суммой парциальных давлений. Таким образом, газ, по существу, игнорирует давление водяного пара. Если ограничительное давление меньше, чем парциальное давление насыщенного газа, то газ будет выходить из раствора. Если парциальное давление газа превышает значения насыщения, то газ будет растворяться в жидкой фазе.

"Дегазация" и "кипение" - это физические аналоги. Они имеют одни и те же причины их протекания, т.е. они обусловлены превышением парциального давления над ограничительным давлением. Упрощенно это можно представить так: "кипение" условно относится к основной фазе (растворителю), а "дегазация" - к подчиненной (второстепенной) фазе ("раствор"). В смеси (растворе) они находятся совместно.

Эпитермальные месторождения, по определению, связаны только с до критическими гидротермами. Критические и над критические температуры (374°С для чистой воды) воды могут существовать лишь в виде единой фазы независимо от давления.

Умозрительно эта фаза обычно рассматривается в качестве пара, но при таких высоких температурах даже жидкая вода имеет свойства, отличные от свойств, характерных для воды в окружающих условиях. Жидкая вода при около критических температурах имеет довольно низкую плотность и особенно низкую вязкость по сравнению с водой, находящейся в окружающих нас условиях, и значительную (повышенную) способность в качестве растворителя. Таким образом, она мобильнее и "агрессивнее" нормальной, известной нам, вода.

В порфировых около магматических средах вода может быть в условиях над критического режима, но отмечается, что критическая точка резко поднимается при повышении концентрации раствора (Рис.6). Таким образом, высокоминерализованные гидротермы, связанные с порфирами, могут находиться в до критическом режиме и подвергаться "кипению" с разделением на две разные фазы при температурах на многие сотни градусов, превышающие критическую температуру воды.

4. Локализация мест кипения в гидротермальных системах

Кипение любого флюида может происходить при наличии 2-х условий: при уменьшении давления и притоке тепла. Необычным является дополнительный приток тепла в гидротермальную систему, кроме особого случая, связанного с внедрением дайки, которая может быть причиной образования значительной области кипения. Обычно кипение гидротерм в гидротермальной системе происходит в результате падения давления. Это может быть более или менее спокойный, устойчивый процесс, по мере того как восходящие флюиды достигают зоны, где ограничительное давление достаточно короткое время сохраняет их в жидком состоянии. В этом случае будет поддерживаться более или менее постоянный уровень глубины кипения, над которым располагается пародоминирующая зона и, вероятно, происходит эмиссия (истечение) пара из поверхностных фумарол. Крайний случай спокойного непрерывного кипения в гидротермальной системе это парение над горячим источником.

 Скачать реферат