Геохимические и термодинамические модели жильного гидротермального рудообразования

Гидродинамические условия наряду с физико-химическими входят в число главных факторов, определяющих рудогенерирующую способность гидротермальных рудообразующих систем. Основной причиной движения гидротермальных растворов являются градиенты гидродинамического давления (отклонения физического давления от равновесного гидростатического). Возникновение градиентов гидродинамического давления может быть обусловлено:

Вынужденная конвекция - это течение флюидов под действием внешних сил. К основным процессам, которые вызывают вынужденную конвекцию, относятся: генерация растворов при кристаллизации водно-силикатных расплавов или при дегидратации пород в диагенетических процессах и при метаморфизме; вытеснение поровых растворов при уплотнении пород. Гидротермальные растворы магматического генезиса, как считается, способны развивать давление, превосходящее литостатическое давление на глубине, где происходит становление материнских интрузивов.

Свободная конвекция возникает из-за неравновесного распределения плотности растворов. Для гидротермального процесса основное значение имеет тепловая конвекция, возникающая вследствие теплового расширения растворов. По оценкам А.А.Пэка установлено, что "для реализации термоконвективного механизма гидротермального рудообразования основное значение имеет трещинная проницаемость геологической среды" [Пэк, 1989] (типичные проницаемостей массивов трещиноватых пород 10^-14-10^-16 м²). В термоконвективных гидротермальных системах перепад давлений, поддерживающий движение флюидов, возникает из-за различной плотности растворов на нисходящей низкотемпературной и восходящей высокотемпературной ветвях конвекции. Оценка среднего градиента гидродинамического давления дает 0.5- 1 МПа/км [Пэк,1989].

Гравитационная конвекция возникает вследствие негоризонтальности поверхности Земли в случаях, когда области питания инфильтрационных потоков расположены на поднятиях, области разгрузки - в понижениях рельефа. Перетекание инфильтрационных потоков происходит по хорошо проницаемым водоносным горизонтам и зонам тектонических нарушений.

Гидротермальные системы, рассматриваемые в работе, относятся, по-видимому, к системам, в основном, с вынужденной и тепловой конвекцией и, возможно, с гравитационной конвекцией. Сами модели вполне могут допускать определенную долю магматической составляющей в составах первичных гидротермальных растворов (например, по концентрации хлора и углекислоты).

Важнейшим для развития теории рудообразования является представление о необходимости гидродинамического сосредоточения рудообразующих растворов. Это вытекает из сравнения объемов рудных месторождений и областей питания гидротермальных рудообразующих систем. Контрастное различие объемов областей питания рудообразующих систем и рудоотложения позволяет утверждать, что гидродинамическое сосредоточение рудообразующих растворов в области рудоотложения является необходимой предпосылкой рудообразования [Пэк, 1989]. Важно и то, что для гидротермальных систем со свободной тепловой конвекцией проблема дефицита растворов решается за счет их кругооборота. В системах с гравитационной конвекцией ресурсы инфильтрационных вод тоже можно считать практически неограниченными.

Процесс гидродинамического сосредоточения рудоносных растворов в области рудоотложения развивается в гидротермальной системе, в основном, вследствие фильтрационной неоднородности геологической среды. Результаты гидродинамического моделирования, конкретизирующие механизмы сосредоточения растворов в типовых структурных обстановках локализации гидротермальных руд, приведены в работе [Сафонов и др., 1982] и частично в главе 3 книги. Эти данные послужили гидродинамической основой моделей рудообразования в условиях близких к изотермическим (главы 3 и 4).