Термальные источники

Термальные источники, сольфатары и фумаролы интенсивно изучали многие геологи, в результате чего накопилось значительное количество данных, способствующих решению проблемы рудоносных растворов. Среди наиболее современных исследований этих природных явлений выделяются работы Уайта, применившего при изучении термальных источников Стимбот-Спрингс в Неваде и других районов термальной активности запада США современные геохимические принципы и методики. Сопоставив изотопный состав различных термальных вод с поверхностными водами данного района, Уайт пришел к выводу, что доля непосредственного магматогенного вещества в термальных водах незначительна.

Воды, отобранные в районах развития современной вулканической деятельности, обычно характеризуются высоким содержанием хлористого натрия. Хлористо-натриевые воды, по-видимому, постепенно переходят в кислые сульфатно-хлоридные воды, которые также устанавливаются в областях активного вулканизма. Кроме, того, в вулканических районах выявлены воды с бикарбонатом натрия, кислым сульфатом (бисульфатом) и бикарбонатом кальция или со смешанным натриево-кальциевым бикарбонатом. Уайт считает, что хлористо-натриевые воды наиболее тесно связаны с магматическими эманациями; другие же типы термальных вод этот автор рассматривает как вторичные продукты, возникшие в результате реакций с боковыми породами и изменения физических условий. Химический состав хлористо-натриевой воды приводится в табл. 2.3 (в г/т).

Согласно Уайту, хлористо-натриевые воды вулканического происхождения отличаются от реликтовых вод того же типа или от океанских вод более высоким содержанием лития, фтора, кремнезема, бора, серы и двуокиси углерода и меньшим — кальция и магния. В паровой фазе при высоком давлении нелетучие компоненты растворяются умеренно (хотя иногда они растворяются хорошо), причем растворяющая способность пара высокой плотности почти такая же, как воды в жидком состоянии. Высокое отношение лития к натрию и калию в хлористо-натриевых водах указывает на дифференциацию в магме; оно означает, что щелочные металлы переносились в виде щелочных галоидных соединений, растворенных в жидкости или в плотном паре. Уайт полагает, что ювенильный флюид весьма сильно разбавлен глубоко циркулирующими метеорными водами и что они смешиваются на глубине около 2 миль. В районах неглубокой циркуляции метеорных вод галогенсодержащие пары достигают областей низкого давления, расширяются и осаждают нелетучие вещества. При этом из пара удаляется большая часть хлористого натрия и образуется один из вторичных типов вод — кальций-бикарбонатный или кислый сульфатный.

Много интересного для познания природы гидротермальных флюидов удалось получить в Долине Десяти Тысяч Дымов, районе развития фумарол, которые начали проявлять активность с 1912 г. Эти фумаролы образовались на поверхности мощной толщи горячих риолитовых пирокластов. Хотя такие отложения не то же, что кристаллизующаяся на глубине магма, но выделяющиеся газы (в основном из обломков пемзы) представляют собой первичную составляющую магмы. Считается, что большая часть фумарольных вод имеет метеорное происхождение, но ряд, элементов, нехарактерных для дождевой воды, по-видимому, выносится из остывающей массы обломочной пирокластической породы. Эксгаляции более чем на 99% состоят из пара с температурой до 650°. Благодаря растворенным в паре HCl, HF и H2S эти эксгаляции у поверхности имеют кислую реакцию. Вокруг жерл в связи с падением температуры образовались скопления различных минералов, причем для ранней стадии характерен магнетит, а для поздней — галенит и сфалерит. Образующиеся минералы содержат железо, свинец, цинк, молибден, медь, мышьяк, сурьму, олово, серебро, никель, кобальт, таллий и висмут; эти металлы находятся в соединении с серой, кислородом, фтором, хлором, селеном и теллуром. Цис указывал, что каждый из этих элементов должен образовывать летучее соединение и что все они переносились в газообразном состоянии.

Согласно неопубликованным данным Хьюитта, во многих отложениях горячих источников, которым хоть в какой-то мере приписывается вулканическое происхождение, содержатся в небольшом, но ощутимом количестве вольфрам и другие элементы, такие, как бор, стронций и фтор.