Сульфидные лавы коматиитовых ассоциаций

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

В рамках концепции серного перехвата механизм формирования сульфидных и сульфидно-силикатных лав в ассоциации с коматиитовым вулканизмом (разрез Камбалды) оказывается естественным.

Cочетание наблюдаемых и аналитических данных свидетельствует о глубоководных условиях океанического дна при последовательном образовании разреза Камбалды.

Контактовые сульфиды являются первым выражением вулканической деятельности, которая сформировала большую часть перекрывающей ультраосновной толщи.

Расположение горизонтов никеленосных сульфидов, осадочных пород и специфических ультраосновных толщ свидетельствует о наличии локального трещинного источника для части этой ультраосновной толщи. Будем считать эти данные исходными и рассмотрим механизм формирования сульфидных расплавов в ассоциации с малоглубинными ультраосновными расплавами. Ради определенности будем считать, что выход трещины, из которой происходят извержения коматиитовых расплавов на океаническое дно, расположен под слоем воды мощностью 4 км. Для субмаринных условий на диаграмме эволюции флюида характерно появление области с “запрещенными” PT-условиями. Попадание фигуративной точки флюида в эту область требует перевода в надкритическое парообразное состояние всей перекрывающей толщи океанической воды. Поэтому температура флюида в точке его выхода на поверхность дна океана не может существенно превышать критическую температуру воды.

С другой стороны, будем считать, что ультраосновная магма достигает солидуса при температуре 1300°С. При более низких температурах в пределах эруптивной трещины возникает зона закалки ультраосновных расплавов.

Выделяющиеся при кристаллизации магматического расплава летучие благодаря своей высокой мобильности мигрируют вверх по эруптивной трещине. В результате они отрываются от магматической колонны, а их позиция на PT-диаграмме смещается в область все более низких давлений и температур. Конечным пунктом их эволюции является выход на поверхность дна океана с температурой, близкой к критической температуре воды.

В связи с вышесказанным проанализируем схему, согласно которой ультраосновная магма постепенно поднимается по этой трещине из глубин Земли. В состоянии, соответствующем рис. а, ультраосновная магма с температурой 1300°С находится на глубине около 3 км под поверхностью дна океана. Над этим горизонтом эруптивная трещина выполнена продуктами закалки и раскристаллизации расплава, т.е. своеобразной лавовой пробкой. Выделяющиеся из магмы летучие мигрируют по эруптивной трещине сквозь зону закалки.

Если исходить из линейности трассы PT-эволюции флюида после его отрыва от материнского расплава (рис. а), то критической температуры серы 1040°С флюид достигает лишь на глубине около 2 км под поверхностью дна океана.

Именно здесь происходит интенсивный сброс серы и сульфидообразование.

Oбразующийся сульфидный расплав, несмотря на его высокую плотность, не может утонуть в более легком коматиитовом расплаве и переместиться в придонную часть магматического очага, так как от расплава он отделен километровой толщей твердых пород зоны закалки.

На схеме рис. б показано дальнейшее развитие этого процесса. В результате экструзии коматиитовой магмы граница ультраосновного расплава поднялась до уровня 2 км под поверхностью океана. Сульфидный расплав, формировавшийся на стадии “а”, оказывается уже на глубине 1 км под дном океана. Однако из-за более пологого наклона трассы PT-эволюции флюида мигрирующие вверх по эруптивной трещине летучие входят в область зон серной отгонки ниже уровня сульфидного расплава стадии “а”. Поэтому новая зона интенсивного сульфидообразования отделена от магмы 700-метровым интервалом безрудных пород лавовой пробки.

Дальнейшее поднятие магматической колонны по эруптивной трещине приводит к началу излияний сульфидных лав (рис. в). Bерхняя часть магматической колонны расположена примерно на километровой глубине под уровнем дна океана. Над ней, отделяясь уже 500-метровым интервалом безрудных пород, располагается зона интенсивного сульфидообразования. Из-за еще более пологого наклона трассы PT-эволюции флюида сокращается не только интервал безрудных пород лавовой пробки, но и сама зона сульфидообразования в вертикальном сечении становится более компактной.
Hа рис. г показан процесс на стадии извержений собственно коматиитовых лав, перекрывающих потоки первоначально преимущественно сульфидных, а затем сульфидно-силикатных лав с содержанием сульфидов от 20 до 65%. При остывании самих коматиитовых лав содержащиеся в них летучие пересекают PT-условия зон серной отгонки в рассредоточенном состоянии, формируя по всему объему потока непромышленную сульфидную вкрапленность. В новом эруптивном цикле эта схема повторяется, формируя в разрезе месторождений сульфидные руды висячего бока.

Cолидус коматиитовых расплавов и PT-условия зон серной отгонки отделены друг от друга температурным интервалом в первые сотни градусов. В этом интервале располагаются безрудные твердые породы лавовой пробки, разделяющие коматиитовый и сульфидный расплавы. В эруптивном цикле коматиитовых извержений эти породы выполняют функции поршня, обеспечивающего опережающее извержение сульфидных и сульфидно-силикатных лав.

Таким образом, концепция серного перехвата вполне адекватно соответствует имеющимся данным по коматиитовым сульфидным месторождениям, обосновывая как сам факт малоглубинного формирования сульфидных расплавов, так и возможность их излияния на начальных стадиях цикла коматиитовых извержений.