В связи с бурением глубоких скважин на современных гидротермальных системах и получением данных о составе восстановленного эндогенного флюида, в последние 10-15 лет [10] сформулировано понятие вулкано-магмо-гидротермальных систем. Ранее изучались близповерхностные гидротермальные системы и геотермальные месторождения, как правило, обладающие неустойчивыми Р-Т параметрами и ограниченными ресурсами. Эти обстоятельства вынуждают фундаментальную науку и предприятия геотермальной энергетики изучать глубокие горизонты гидротермальных систем. Такие работы ведутся в Японии, где пробурено несколько структурных скважин на глубину до 4 км (Каккондэ); в Новой Зеландии, Италии, Исландии, США, и др. странах. Однако, исследования ведутся узко специализированно: отдельно в области изучения структуры, гидрохимии, минералогии, петрологии, геохимии и по другим направлениям, что не дает возможности создать комплексную модель эволюции длительно живущей рудоносной гидротермально-магматической системы. Попытки отдельных ученых объединить результаты работ [11] привели к созданию лишь общих концепций взаимосвязи геотермальных и гидротермальных рудообразующих процессов.

Авторский коллектив выявил новые геологические объекты, типичные для современных вулканических островных дуг: высокотемпературные длительно живущие гидротермально-магматические конвективные системы. В недрах этих систем формируются высокопотенциальные крупные геотермальные месторождения (запасы электрической энергии превышают 100 МВт на 100 лет эксплуатации) и мезо- и эпитермальные рудные проявления золото-полиметаллического и порфирового типов [8]. Изучение переходной зоны между собственно гидротермальными и магматическими условиями с помощью глубоких и сверхглубоких скважин показало, что именно в этой зоне происходит перенос и отложение рудных элементов в форме самородных металлов, интерметаллических соединений, твердых растворов и сплавов металлов, в том числе редких [6]. Эта зона является областью циркуляции гидротерм, содержащих повышенные концентрации химических элементов, прежде всего, Au, Ag, As, B, Hg, Pb, Zn, Cu, Sn, щелочей, и их соединений; гидротермы представляют большой интерес в качестве объекта для разработки технологий по извлечению редких и особо ценных компонентов. Основной источник рудоносных флюидов находится на глубине и связан, по-видимому, с апикальными частями малых интрузий или современных коровых и мантийных магматических очагов. Циркуляция геотермальных и гидротермальных рудоносных растворов происходит внутри сложной системы проницаемых разрывных тектонических нарушений и водоносных горизонтов. В строго определенных структурах (как правило, внутри и на границах приподнятых тектонических блоков) происходит формирование мощных (до 300-500 м) паровых зон, границы которых являются геохимическими барьерами на Au, Ag, As, Cu, Pb, Fe, Zn, Hg и другие элементы [3].

Понимание всей совокупности структурообразующих, петрологических, минералого-геохимических, гидродинамических и др. процессов дает возможность предложить концептуальную модель эволюции длительно живущей рудообразующей гидротермально-магматической конвективной системы, а в дальнейшем разработать технологию оценки и экологически безопасного использования богатейших тепловых, водных и минеральных ресурсов земных недр в областях перехода от океана к континенту.

Предлагаемый подход может быть реализован не только в районах современного вулканизма, но и на древних платформах: на примере Кольского мегаблока и Кольской сверхглубокой скважины СГ-3 нами обосновано существование глубинных (сверхглубинных) современных рудообразующих гидротермальных систем в недрах древних платформ [2]. Это имеет принципиальное значение для исследования состава, динамики и механизмов формирования водных потоков на глубинах более 5-8 км и для понимания адсорбционных рудообразующих процессов при высоких Р-Т параметрах.

Таким образом, на основе всесторонних исследований структуры и свойств средней и нижней частей земной коры областей современного и древнего вулканизма на примере Курило-Камчатской островной дуги и древней платформы идентифицированы геологические объекты нового типа: длительно живущие высокотемпературные гидротермально-магматические конвективные системы, в недрах которых формируются крупные геотермальные и рудные месторождения золото-полиметаллической и, возможно, порфировой формаций. Этот результат уникален в мировой научной практике, его основа изложена в ряде работ [1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 12, 13]. Основная практическая ценность результатов исследований большого межведомственного коллектива заключается в создании подхода, объединяющего современные геологические, петрологические, геохимические, минералогические, гидрогеологические и др. методы для восстановления эволюции и изучения тонкой структуры гидротермальных систем. Авторы с помощью отработки комплекса наземных исследований и детального изучения опорных геологических разрезов получают количественные данные о термодинамических параметрах глубинных гидротермально-магматических процессов.

Работа выполнена при финансовой поддержке Федеральной целевой программы “Социально-экономическое развитие Курильских островов Сахалинской области (1994-2005 годы)” и Российского фонда фундаментальных исследований (проекты 93-05-08240, 97-05-65006, 00-05-64175а, 02-05-97019к).

Литература

1. Белоусов В.И., Рычагов С.Н., Кузьмин Ю.Д. и др. Кремнезем в высокотемпературных гидротермальных системах областей современного вулканизма // Экол. химия, 1998.7(3). С.200-216.
2. Белоусов В.И., Рычагов С.Н., Комлев В.Н. и др. Печенгская глубинная и другие гидротермальные системы: новый взгляд на изоляцию ядерных материалов от биосферы // Вопросы радиационной безопасности, 2001. № 2. С. 19-36.
3. Жатнуев Н.С., Миронов А.Г., Рычагов С.Н., Гунин В.И. Гидротермальные системы с паровыми резервуарами. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1996. 184 с.
4. Ладыгин В.М., Рычагов С.Н. Гидротермальная система вулкана Баранского, о-в Итуруп: блоковая структура и интенсивность гидротермально-метасоматического перерождения пород по петрофизическим данным // Вулканол. и сейсмология, 1995. № 3. С. 28-44.
5. Рычагов С.Н., Главатских С.Ф., Гончаренко О.П. и др. Температурная и минералого-геохимическая характеристика геотермального месторождения Океанское (о-в Итуруп) // Геол. рудн. м-ний, 1993. Т. 35. № 5. С. 405-418.
6. Рычагов С.Н., Главатских С.Ф., Сандимирова Е.И. Рудные и силикатные магнитные шарики как индикаторы структуры, флюидного режима и минерало-рудообразования в современной гидротермальной системе Баранского (о-в Итуруп) // Геол. рудн. м-ний, 1996. Т. 38. № 1. С. 31-40.
7. Рычагов С.Н., Сандимирова Е.И., Степанов И.И. Пирит как индикатор структуры современной высокотемпературной гидротермальной системы и проблема источника рудного вещества // Вулканол. и сейсмология, 1998. № 4-5. С. 43-53.
8. Рычагов С.Н., Белоусов В.И., Главатских С.Ф. и др. Северо-Парамуширская гидротермально-магматическая система: характеристика глубокого геологического разреза и модель современного минерало-рудообразования в ее недрах // Вулканол. и сейсмология, 2002. № 4. С. 1-19.
9. Структура гидротермальной системы. М.: Наука, 1993. 298 с.
10. Giggenbach W.F., Garcia N.P., Londono A. et al. The chemistry of fumarolic vapor and thermal-spring disharge from the Nevado del Ruiz volcanic-magmatic-hydrothermal system, Colombia // J.Vol.Geotherm.Res., 1990. N 42. Pp. 13-39.
11. Hedenquist J.W., Izawa E., Arribas A. and White N.C. Epithermal gold deposits: styles, characteristics, and exploration // Resource Geology Special Publication Number 1, 1996. Tokyo, Japan.
12. Rychagov S., Koroleva G., Stepanov I. and Sandimirova E. Ore elements in the structure of geothermal reservoir: distribution, geochemistry and mineralogy, probable sources // Proceedings World Geothermal Congress 2000. Kyushu-Tohoku, Japan, May 28 – June 10, 2000. Pp. 2821-2826.
13. Rychagov S.N., Glavatskikh S.F., Belousov V.I. et al. Geothermal drilling on the Kuril Islands: the study of deep cross sections // Geothermal Resources Council Annual Meeting, 2001. San Diego, USA.