Ртуть

c Н.А. Озерова, С.И. Андреев(Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН, Москва, e-mail: o-zero-v@mail.ru, ВНИИОкеангеология, Санкт-Петербург, e-mail: andreev@vniio.ru). Ртуть в гидротермальных образованиях Океана. Материалы XVIII Международной научной конференции (Школы) по морской геологии Москва, N2,16–20 ноября 2009 г. Cc. 188 -192 http://rogov.zwz.ru/Marine%20geology%202009_t_2.pdf

Среди природных объектов в Океане изучены гидротермальные новообразования в срединно-океанических хребтах (СОХ): Срединно-Атлантическом хребте (САХ) и Восточно-Тихоокеанском поднятии и в Западно-Тихоокеанской транзитали.Установлена заметная дисперсия содержаний ртути в сульфидных новообразованиях СОХ: 5x10^-6–1,2x10^-3 % в САХ (Брокен Спур, Таг, Снейк Пит, Рэйнбоу, Логачев-1 и Логачев-2) и 1,2x10^-55–1x10^-3 % в Восточно-Тихоокеанском поднятии (6о, 9о, 13о с.ш. и 22о ю.ш., Хуан де Фука). Повышенные концентрации выявлены в Западно-Тихоокеанской транзитали: в тыловодужных структурах рифтовых зон и островных дугах. В тыловодужных структурах (Вудларк, Манус, Лау, подводный вулкан Пийпа) содержание ртути в сульфидных рудах – 4x10^-6–3,5x10^-2 %, а в мономинеральных пробах пирита и сфалерита – до 1 %. Bысокие концентрации в рудах характерны для постройки Вудларк, близкиe бортовым и средним содержаниям на ртутных месторождениях. В металлоносных осадках содержание ртути ниже, чем в сульфидных постройках: среднее 1,5x10^-5 %, но в целом они также повышены против кларка (4,5x10^-6 %). Наиболее высокая ртутоносность выявлена в Курильской грядe и на продолжении ее вулканического пояса на восточной Камчатке – по пробованию газов и конденсатов фумарольных и гидротермальных флюидов и продуктов их отложения, наличию в них редких выделений собственно ртутных минералов, а также по исследованию молодых рудных месторождений и проявлений. Установлена ртутно-колчеданная залежь на острове Кунашир (вулкан Менделеева), которая продолжает формироваться ртутьсодержащими парогазовыми струями в настоящее время.

Форма связи ртути в донных сульфидных новообразованиях изоморфная. Об этом свидетельствуют корреляционные связи ртути с халькофильными металлами: Вудларк – Hg-Zn, Hg-Cu, Hg-Ag; Манус – Hg-Pb, Hg-Ag; подводный вулкан Пийпа – Hg-Cu, Hg-Pb, Hg-Au. Это согласуется с наличием микровыделений сульфидов соответствующих металлов в сфалерите, вюртците, халькопирите, фрайбергите, сульфосолях серебра и др. Oтмечаются находки собственно ртутных минералов – лаффеттит и самородная ртуть. В ряде случаев преобладаeт сорбированная форма (в рудной постройке Лау, где заметные количества ртути связаны с гидроокислами железа, опала и нонтронита).

Донные образования в Западно-Тихоокеанской транзитали имеют более высокий уровень содержаний ртути, чем в САХ, что согласуется сo значительно большую глубину заложения разломов.

Число проб с повышенными содержаниями в nx10^-4 % существенно выше в Восточно-Тихоокеанском поднятии, чeм в сульфидных постройках СОХ –САХ , что согласуются со скоростями спрединга: в Восточно-Тихоокеанском поднятии она заметно больше, чем в САХ. Можно предположить, что в этом случае осуществляется более энергичное поступление ртутьсодержащих флюидов из глубин Земли.

Минералого-геохимические данные по Западно-Тихоокеанской транзитали позволяют полагать, что ртутоносность объектов обязана процессам ртутной дегазации: это проявления самородной ртути в океанических и континентальных условиях, повышенные содержания ртути в сольфатарной сере и включения в ней киновари на вулканах Курильских островов и восточной Камчатки, заметная концентрация ртути во флюиде (судя по конденсатам пара и газовой составляющей на вулканах Мутновский, Менделеева, Кудрявый, Узон), проявления эманационных ртутно-углеводородных месторождений в Сиамском бассейне и т.д. В плане обсуждения глубинности процесса ртутной дегазации важно подчеркнуть корреляцию ртути с "мантийным" гелием по зонам разломов мантийного заложения (данные по гелию заимствованы из работ Clark et al., 1969, Поляка, 1988, Prasolov et al.,2002, Ikorsky et al., 2002). "Mантийный" гелий обнаружен во флюидных включениях в сульфидах гидротермальных полей Логачев и Рэйнбоу (Бортников и др., 2001), где установлены повышенные содержания ртути. Кроме того, в вулканических эксгаляциях Исландии, которые обогащены ртутью, обнаружен избыток 40Ar, что, как полагают Б.Г. Поляк,В.И. Виноградов, В.И. Кононов и др. (1977), является специфической чертой мантийных газов.

Проявления современных процессов ртутной дегазации установлены в результате непрерывных измерений содержаний ртути в надводной атмосфере с движущегося судна в прибрежной с Камчаткой акватории. Выявлена серия газортутных аномалий, которые, судя по данным МОВ, приурочены к зонам тектонических нарушений. Разломы в пределах Камчатки СЗ простирания хорошо трассируются на ЮВ на ртутные аномалии в океане. Совокупное рассмотрение ртутоносности таких структур океан-континент свидетельствует о ртутной дегазации в их пределах.

Такая сопряженность ртутьсодержащих объектов по единым зонам глубинных разломов океан-континент рассмотрена в глобальном масштабе: Африкано-Аравийский линеамент (рифтовая зона Красного моря), Восточно-Тихоокеанское поднятие – разлом Сан-Андреас – срединно-океанические хребты на севере и др. (Озерова, Пиковский, Бутузова, Карамата, 2007).

Глубинные рудогенерирущие структуры, поставляющие ртутьсодержащие флюиды, продемонстрированы на примере Западно-Тихокеанской транзитали. В своем развитии транзиталь захватывает не только коровые, но и мантийные горизонты до глубин 900–1450 км. Сейсмотомографические схемы иллюстрируют горизонтальную неоднородность мантии, когда в ее составе наблюдаются мелкие хаотично разобщенные компетентные блоки (тела), разделенные участками с существенным падением скоростей S-волн.Корни этих блоков протягиваются от коры к низам мантии. Это позволяет предполагать наличие исходного энергетического первоисточника рудных процессов в Запад-но-Тихоокеанской транзитали на самом глубинном уровне.

Современная морфоструктура Западно-Тихоокеанской транзитали иллюстрирует высокую дискретность ее строения, что выражается в мозаичном расположении тектонических элементов с хорошо выраженными признаками структур как океанического, так и континентального ряда. Геометрия их размещения обусловлена неоднородностью верхней мантии и доокеанической коры и тесно связана с двумя планетарными гидротермальноактивными мегазонами в пределах транзитали: Курило-Яванской (ЮЗ простирания), контролирующей Курильское и Марианское звенья островных дуг, и Тонго-Новогвинейской (ЮВ простирания), расположенной дискордантно к первой [Андреев, 1999]. Обе мегазоны четко фиксируются системами линейно ориентированных аномалий теплового потока, отличаются многочисленными гидротермальными центрами, вулканами, скоплениями сульфидных руд Zn, Cu, Pb, Au, Ag с повышенными содержаниями ртути.

Эти мегазоны могут рассматриваться как главные рудогенерирующие и рудораспределяющие тектонические структуры, отвечающие за поступление мантийных компонентов, включая ртуть, в ходе современных гидротермальных процессов в задуговых и междуговых рифтах, где чаще всего концентрируются глубоководные полиметаллические сульфиды. Эти мегазоны свидетельствуют также, что Западно-Тихоокеанская транзиталь и подобные ей могли закладываться ниже уровня aстеносферы и, по-видимому, наследуют структурный план, сформировавшийся в эпоху, предшествующую современному постсреднеюрскому океанообразованию.

Здесь следует вспомнить также сейсмотомографические исследования (V. Yu. Kolobov, I.Yu. Kulakov, Yu.V. Tikunov, 2001), в районе котловины Северо-Фиджийского моря Западно-Тихоокеанскoй транзитали, где известны сульфидные новообразования. Они установили, что сходящиеся в тройной точке рифты в котловине имеют под собой мощный глубинный энергетический поток, поднимающийся из мантии с глубин 600–650 км. В троге Лау энергетический поток имеет корни на глубинах 400–500 км.

Ранее ртутная дегазация изучaлась на континенте (Озерова, 1986); при этом было показано, что глубинные магматические породы, включая различные типы кимберлитов и заключенных в них ксенолитов – отторженцев верхней мантии, обеднены ртутью, т. е. верхние горизонты мантии дегазированы по ртути. Теперь по результатам исследований в океане ртутную дегазацию следует рассматривать как глобальный процесс, обеспечивающий ртутью различные природные образования на континенте, в океане, а также ртутные аномалии в подвижных поясах Земли. Генерации ртутьсодержащих флюидов мантийнaя, в Западно-Тихоокенской транзитали- многиe сотни километров. Именно там можно ожидать повышенные концентрации ртути, которые установлены в каменных метеоритах (Reed, 1971; Ozerova et al., 1973).

Геохимическая обстановка сульфидного рудообразования в океане близка той, которая существовала во время колчеданного рудообразования на Урале, где в ртутьсодержащих колчеданных рудах известны лишь редкие микровыделения ртутных минералов –киновари и колорадоита. Для Уральской колчеданной провинции объясняют это обстоятельство развитием обильного базальтоидного магматизма, что привeло к рассеиванию ртути, поступающей с флюидами из глубин Земли и соосаждением ртути с сульфидами других металлов в антрактах между излияниями лав. Эти же причины обусловили отсутствие заметной ртутной минерализации в океане.