Гидротермальные изменения в эпитермальных системах

рН раствора, находящегося в равновесии с К-слюдой и адуляром, нельзя определить по фазовой диаграмме, подобной Рис. 1 с без знания концентрации К+, поскольку Na и К являются главными катионами в эпитермальном растворе. Их отношение зависит от температуры, а концентрация хлора при данной температуре будет регулировать концентрацию К+. Однако, для большинства разбавленных эпитермальных гидротерм

концентрация К+ такая, что рН поля стабильности К-слюды-адуляра составит 5.6-5.8 при t=2500С, что по - существу, является нейтральной реакцией при данной температуре. Таким образом, большинство глубинных эпитермальных гидротерм имеют почти нейтральный рН перед кипением и газовыделением, поскольку они являются стабильными для К-слюды—адуляра.

Кипение и газоотделение, как обсуждалось ранее, сопровождается повышением рН, оставшейся жидкой фазы. Если парогазовая смесь конденсируется в грунтовых водах, то нагретые паром гидротермы будут иметь высокие содержания Н2СО3 и, следовательно, рН стремится к понижению. Поскольку углекислота является слабой кислотой, то рН бывает ниже 5, но этого достаточно для продвижения нагретых паром гидротерм к полю стабильности иллита и приводит к образованию больших ореолов глинистых изменений, которые наблюдаются при образовании относительно периферийных низкотемпературных гидротермальных изменений во многих современных системах и рудных месторождениях.

Если парогазовая смесь достигает вадозовой зоны, то H2S будет адсорбироваться насыщенными кислородом водами и окисляться до серной кислоты.

Этот процесс приводит к образованию нагретых паром кислых сульфатных гидротерм, уже описанных выше, что отразится в различии компонентов гидротермальных минералов. Хотя кислые гидротермы высокосерных систем образуются различными путями, они могут также находиться в равновесии с одними и теми же минералами. Более высокие температуры кислых высокосерных гидротерм могут также привести к образованию кислых минеральных комплексов, отличающихся от комплексов, образованных при г~100°С; однако иногда также отмечается, что кислые гидротермы поверхностного формирования инфильтруются вглубь по трещинам, нагреваются и также участвуют в образовании высокотемпературных кислых минеральных комплексов.

2.1 Гидротермальные реакции, связанные с относительно кислыми гидротермами

Комплексы минералов, свидетельствующих об относительно кислом составе гидротерм, обычно располагаются в близ поверхностных условиях активных эпитермальных систем глины, плюс алунит и самородная сера). Этот комплекс "продвинутой аргиллизации» в случае присутствия смектита и, возможно, каолина связан с сульфатно-кислыми конденсатами. Гидротермы, их производящие, могут быть углекислыми конденсатами.

Bethke предлагал следующие реакции генерации сульфатно-кислых гидротерм в эпитермальных системах.

4H2S + 8O2 = 4H2SO4 4SO2 + 4H2O = 3H2SO4 + H2S 2FeS2 + 7H2O + 9O2 = 2Fe2O3 ' 3H2O + 4H2SO4

Первая реакция 15 является обычной и может привести к образованию сульфатно-кислых, нагретых паром, конденсатов вблизи поверхности. Кислород для этой реакции получается из атмосферы. Это приводит к обычной поверхностной аргиллизации, перекрывающей многие системы.

Третья реакция происходит, в результате окисления ранее образованных сульфидов железа в супергенных условиях, в постминерализационных процессах, вовлекающих окислительные грунтовые воды. Это приводит к окислению рудной зоны и перекрытию сульфидных руд.

Вторая реакция представляет собой переход магматического SO2 в сульфаты и сульфиды и также сопровождается HCl и HF. Это глубинные кислые гидротермы будут находиться в недрах системы.

Комплекс "поверхностной аргиллизации" характеризуется высокой степенью гидролиза и выщелачиванием, относительно высоким содержанием общей серы и окислительными условиями. Следовательно, сера окисляется и серная кислота выщелачивает катионы, вынося алюминий и силикаты и/или сульфатные комплексы. В зависимости от температуры и относительной концентрации металлов, изменяются характеристики комплексов этих минералов. В большинстве случаев эти гидротермальные изменения происходят сверху вниз; хотя высокосерные системы не всегда следуют этому обобщению.

. Обобщённая иллюстрация взаимоотношений полей стабильности продуктов гидротермальных изменений дана в виде функции активностей K2SO4 и H2SO4. Каолинит стабильнее пирофиллита при t ниже 2500С. Кварц присутствует при постоянных t и Р; размер поля остаточного кремнезёма зависит от концентрации алюминия. Диаграмма и фазовые взаимоотншения составлены Henley et al.; Stoffregen.

Ореол гидротермальных изменений от рудного остаточного кварца до свежих пород в Summitville в Колорадо

При рН 1.7-2.0, происходит общее выщелачивание катионов, оставляя только кремневый осадок. При пониженных рН проходить образование алунита, каолинита, иллита и КПШ в свежих породах.

Тонкозернистый рассеянный пирит часто встречается вблизи нижней границы сульфатно-кислых изменений, где железо осаждается из раствора вследствие присутствия восстановленной серы. Аморфный кремнезём и кристобалит являются обычными минералами, связанными с сульфатно кислыми изменениями.

В зависимости от концентрации общей серы в жидкой фазе самородная сера может образовываться наряду с алунитом или каолинитом. Самородная сера может осаждаться прямо из раствора по мере конденсации пара, а H2S адсорбируется жидкостью. Так как H2S окисляется до сульфата, то общая сера в растворе будет возрастать и рН уменьшаться. При рН 2-4 самородная сера становится стабильной, наряду с сульфидами и сульфатами.

Нижний предел рН поверхностных сульфатных вод обычно ~ 2; более низкие рН свидетельствуют о присутствии вулканогенного HCl, HF и т.д., которые не были нейтрализованы. Следовательно, остаточный кремнезём, главным образом, ассоциируется с высокосерными средами.

Золотоносные кислые сульфатные термы на Филиппинах и в Н. Зеландии были недавно интерпретированы, как результат адсорбции газового потока в грунтовых водах. В результате этого формируются большие площади поверхностных гидротермальных изменений. Bogie et al., назвал эти структуры Кайпохан и предположил, что они образовались в результате остывания на глубине парогазовой смеси в результате конденсации пара, но при отделении газов к поверхности. По мере того, как пар нагревал сульфатные гидротермы, H2S окислялся до сульфата. Этот процесс может не сопровождаться какими-либо гидротермальными изменениями; однако, изменения являются индикатором близости глубинной гидротермальной системы, современной или древней. Вертикальное разделение поверхностной Кайпохан и глубинных гидротерм будет усиливаться в районах с высоким рельефом. Поскольку газы поднимаются под относительно большим углом, то в районах с высоким рельефом они будут располагаться ближе к глубинному восходящему потоку системы, чем потоки жидких гидротерм.

Связь между каолинитом и пирофиллитом показана на Рис. 4.

 Скачать реферат