2.4.1. Поведение ртути на дневной поверхности и в недрах системы
Ранее отмечалось, что ртуть в современных гидротермальных системах имеет тенденцию отгоняться из прогретых пород недр систем и накапливаться в аргиллизированных породах вблизи дневной поверхности (145). Аномалии ртути трассируют термоподводящие разломы в пределах наиболее прогретых участков геотермальных полей. В большинстве случаев предполагается, что источником ртути служит верхняя часть коры. Детальное изучение гидротермально-магматических систем, находящихся на различных этапах своего развития – прогрессивном высокотемпературном, экстремальном среднетемпературном и регрессивном низкотемпературном – показало, что отмеченные тенденции имеют место только для регрессивного этапа (Паужетская и Паратунская системы). Для прогрессивного этапа, и отчасти экстремального, на которых находятся Северо-Парамуширская и Мутновская системы, породы вертикальных разрезов в целом обогащены ртутью: до 25-100 х 10-6 % против 1,0–2,2 х 10-6 % (фоновые значения для региона, по 146). Вместе с тем, картина распределения Hg в гидротермально-магматических системах Баранского и Северо-Парамуширской неоднородна от разреза к разрезу. Рассмотрим особенности распределения Hg в различных блоках системы и возможные причины такого распределения (см. рис. 25).
В относительно опущенном блоке II наблюдается чередование участков с низкими и относительно высокими содержаниями ртути по всему разрезу (рис. 33). Аномально высокие содержания Hg коррелируют с зонами повышенной трещиноватости и открытой пористости пород, участками разуплотнения на границах литологических горизонтов, зонами сульфидизации. Отмечается также накопление ртути в рыхлых обломочных породах, находящихся под и между потоками лав или силлами андезитов и андезитобазальтов. Лавовые потоки и субгоризонтально залегающие субинтрузивные магматические тела, отличающиеся высокой плотностью и слабой проницаемостью для парогидротерм и газов, по-видимому, служат экранами и для флюида, насыщенного парами ртути. Корреляции распределения содержаний ртути с различными метасоматитами в данном блоке не наблюдается, но можно
Геологический разрез относительно опущенного блока в центральной
части гидротермальной системы Баранского, скважина 54
1 - алевролиты, песчаники и туфоалевролиты, туфопесчаники; 2 – галечники; 3 –туфогалечники; 4 – туфоконгломераты; 5 – туфы псефитовые андезитового состава; 6 – то же, псаммитовые; 7 – игнимбриты и пемзовые туфы от андезитового до дацитового состава; 8 – интрузивные туфы; 9 – эффузивы, дайки и силлы андезито-базальтового состава; 10 – грубообломочные делювиальные отложения; 11 – стратиграфические границы; 12 – зоны трещиноватости; 13 – тектонические брекчии; 14 – брекчии эндо- и экзоконтактов лавовых потоков, даек и силлов; 15 – гидротермальные брекчии; 16 – полимиктовые комбинированные брекчии; 17 – участки повышенной пористости пород; 18 – границы тектонических зон и фаций метасоматитов; 19 – среднетемпературные пропилиты; 20 – низко-среднетемпературные пропилиты; 21 – низкотемпературные пропилиты; 22 – опал-каолинит-алунитовые породы зоны сернокислотного выщелачивания; 23 – гидротермалиты зоны перехода жидкость-пар; 24 – повышенное содержание эпидота в породах; 25 – то же, сульфидов; 26 – границы геохимических аномалий; 27 – распределение содержаний ртути в пиритах.
Рис. 33”
отметить падение содержаний Hg до фоновых значений в зонах перехода жидкость-пар. Высокая открытая пористость кварц-адуляровых метасоматитов этих зон (до 50%) обеспечивает легкую миграцию паров ртути по разрезу. Содержание Hg в мономинеральных пробах пирита еще выше, чем в валовых пробах пород (см. рис. 33). По-видимому, ртуть локализуется не только на поверхности и в микротрещинах кристаллов пирита, но и входит в виде изоморфной примеси в структуру минерала, вследствие чего полное выделение Hg происходит только при температурах разрушения кристаллической решетки (выше 450-5500С).
Распределение содержаний ртути в пределах горстов еще более неравномерно от разреза к разрезу. Отдельные участки (разрезы скважин 64, 65 и 72) фактически стерильны, другие (скважины 57 и 59) включают аномалии ртути на глубинах 300-400 м или глубже, третьи (скважина 3К) обогащены Hg на первых метрах от дневной поверхности. Эта особенность поведения ртути в разрезах горстов, по-видимому, связана с их высокой раздробленностью на блоки-пластины различной мощности, насыщенностью открытыми разрывными нарушениями, по которым активно циркулируют термальные и холодные поверхностные воды; неоднородностью современного температурного поля и подъемом фронтов локальных тепловых потоков близко к дневной поверхности. За счет этого происходит как отгонка ртути из наиболее прогретых участков, так и ее накопление в зонах охлажденных пород. Об охлаждении конкретного блока в недрах гидротермальной системы свидетельствует наличие аргиллизированных пород. С участками тектонически нарушенных и аргиллизированных пород, как правило, и коррелируют аномалии высоких содержаний ртути в глубоких частях разреза. Аналогичная картина распределения ртути наблюдается в геологических разрезах Северо-Парамуширской гидротермально-магматической системы.
Изложенный фактический материал свидетельствует в пользу современной дегазации ртути из недр геологической структуры гидротермально-магматической системы. Ртуть, вероятнее всего, находится в свободной – атомарной форме (147), что, в частности, косвенно подтверждается отсутствием находок ее минералов в керне и шламе скважин. Есть указание в работе (148) на обнаружение киновари в шламе скважины 51 Океанского геотермального месторождения (о. Итуруп), киноварь также отмечалась и на вулкане Менделеева (о-в Кунашир), но такие находки в пределах высокотемпературных гидротермально-магматических систем единичны. Минералы ртути, вероятно, могут образовываться в недрах гидротермальных систем в локальных структурах при определенных термодинамических условиях. Однако показано, что при температуре 2690С происходит полное разложение киновари и переход ртути в атомарную форму (149). Атомы ртути при движении из недр системы к поверхности локализуются в микротрещинах, на дислокациях и, вероятно, в междоузельном пространстве кристаллических решеток минералов-носителей (150) в пределах зон охлаждения пород, где ртуть временно накапливается. Представленные материалы позволяют предполагать небольшой возраст гидротермально-магматической системы Баранского и нахождение ее на начальном прогрессивном этапе развития. Это не противоречит и полученным ранее петрографическим, минералого-геохимическим и структурным данным (110, 111). Изучение поведения Hg в горных породах, минеральных новообразованиях и почвах помогает также решать практические задачи геотермии: картировать “холодные” и “горячие” разломы и воссоздавать систему зон перетока парогидротерм и метеорных вод. Применению ртутной съемки на геотермальных объектах благоприятствуют оперативность, низкий предел обнаружения, высокая достоверность и воспроизводимость метода.