Серный перехват в образовании колчеданных месторождений

C http://ai-malyshev.narod.ru/GasFactor/GasFactorsFigs.html#Fig027 - Малышев А.И.

Фактический материал геодинамического режима Уралa- условия формирования рудоносных формаций претерпевали закономерные изменения от условий мелководных морей к глубоководным бассейнам и, далее, через подводные вулканические пояса к островодужным обстановкам. При этом закономерно менялся тип рудных формаций: от колчеданно-полиметаллической к медноколчеданной, затем к медно-цинково-колчеданной и, далее, к барит-полиметаллической.

Колчеданное рудообразование на Урале протекало в приповерхностных условиях при наличии перекрывающей водной толщи, нередко значительной. Это определяет две специфические особенности: 1) в условиях малых давлений линии предельных концентраций серы на PT-диаграммах с уменьшением глубины резко смещаются в область все более низких температур; 2) присутствие перекрывающей водной толщи обуславливает появление области “запрещенных” PT-условий. Попадание флюида в эту область требует перевода в надкритическое парообразное состояние всей перекрывающей водной толщи, поэтому температура флюида в точке его выхода на поверхность дна водных бассейнов не может существенно превышать критическую температуру воды.
Проведем сравнительный анализ различий в физико-химической эволюции эндогенных флюидов при наличии перекрывающей водной толщи разной мощности.

Рассмотрим ситуацию, когда флюид отделяется от магматического расплава при температуре 1000°С и давлении 3.5 x10step8 Па и эволюционирует в сторону снижения температуры и давления. Рассмотрим ситуацию отделения этого флюида в глубоководных условиях (рис. а – перекрывающая водная толща 5 км), условиях средних морских глубин (рис.б – перекрывающая водная толща 1 км) и условиях мелководья (рис. в – перекрывающая водная толща 0.2 км).

Протекание эволюции флюида в этих трех случаях будет резко различным.

В глубоководных условиях (рис.а) на пути трассы эволюции флюида оказывается барьер “запрещенных” PT-условий. Этот барьер соответствует контакту высокотемпературного флюида с придонными водами бассейна, флюид подходит к барьеру “запрещенных” PT-условий до пересечения изолинии исходной концентрации серы в составе флюида KS = MS/MS + H2O = 10%, поэтому сброс серы и последующее интенсивное сульфидообразование происходит исключительно при эволюции флюида вдоль барьера “запрещенных” PT-условий. При пересечении линий предельно допустимых концентраций газовой серы в составе флюида происходит последовательный сброс ее избыточных количеств в конденсат. Выход на барьер водной нейтрализации происходит при предельно допустимой концентрации газовой серы в составе флюида на уровне 0.15%. Отсюда следует, что в зоне контакта высокотемпературного флюида с придонными водами бассейна в конденсат сбрасывается 98.5% всей массы газовой серы, входящей в состав флюида. Это приводит к формированию придонных залежей колчеданных руд в условиях подводных гидротермальных полей. Cхема соответствует имеющимся наблюдениям о сульфидообразовании по типу “черных курильщиков”, протекающему в условиях глубин 3–5 км на дне океана. С другой стороны, ситуация с принудительным смещением трассы эволюции флюида в область более низких температур характерна для температурных рудных ловушек; эту T-ловушку можно назвать ловушкой водного контакта.

Dля колчеданных месторождений Урала более характерны мелководные условия островодужных обстановок. С уменьшением мощности перекрывающей водной толщи ситуация резко меняется. Диаграмма рис. б демонстрирует, что в условиях перекрывающей водной толщи мощностью 1 км аналогичная флюидная трасса входит в область зон серной отгонки задолго до выхода на барьер “запрещенных” PT-условий, пересекая изолинию исходной концентрации серы в составе флюида KS = 10% на глубине 1.5 км под дном океана. Выход в зону влияния придонных вод бассейна, т.е. на барьер “запрещенных” PT-условий, происходит уже вблизи барьера водной нейтрализации; лишь 5–10% всей массы газовой серы флюида сбрасывается и формирует сульфидную минерализацию в условиях придонных гидротермальных полей, 90–95% газовой серы поток теряет на подходах к поверхности дна бассейна, что определяет формирование колчеданных тел метасоматического генезиса.

B условиях мелководья (рис. в), а также в субаэральных условиях, сульфидообразование в зоне “запрещенных” PT-условий исключается, так как эта зона смыкается с барьером водной нейтрализации, на котором сброс серы приводит к образованию отложений собственно самородной серы.

Сульфидообразование при этом происходит метасоматическим путем на глубинах 300–1700 м, где сбрасывается 95% всей массы газовой серы, входящей в состав флюида. Эта диаграмма соответствует данным по вулканогенным месторождениям серы, где повсеместно отмечаются переходы близповерхностных отложений самородной серы в расположенные под ними сульфидные залежи