ТРАНСПОРТ ТЕПЛА В УСЛОВИЯХ БИМОДАЛЬНОГО МАГМАТИЗМА

И РОЛЬ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ

Рычагов С.Н., Белоусов В.И., Белоусова С.П.

ИВ иС  ДВО РАН, Петропавловск-Камчатский

Одной из актуальных проблем в области минерало-рудообразования и геотермии остается понимание генезиса источников тепла и механизмов его переноса в земной коре. Аномально высокие значения мощности и плотности тепловых потоков в рифтовых структурах и вулканических островных дугах (Hochstein, 1995) сложно объяснить без привлечения гипотезы о магматической конвекции в сквозькоровых геологических структурах. Такими структурами являются долгоживущие (до n x 10⁷ лет) вулканические (вулканогенно-рудные) центры (Белоусов, 1978), в осевых зонах которых формируются гидротермально-магматические системы, обеспечивающие не только перенос, но и генерацию магматических расплавов, глубинных флюидов и металлоносных растворов.

Следовательно, сквозькоровые магматические структуры рассматриваются и как источники тепловой энергии, и как системы, передающие энергию от  верхней мантии к дневной поверхности. Наиболее эффективной формой транспортировки базальтовой магмы сквозь кору являются субвертикальные дайки. Их высокая концентрация в основании базальтового и нижних горизонтах гранитного слоев, установленная по сейсмическим и гравиметрическим данным, обусловлена многократными внедрениями расплавов из мантийного источника (Bauer et al., 2003). История развития кольцевой геологической структуры Мессум (Намибия) характеризуется внедрением мафических и фельзитовых, включая щелочные, расплавов в течение 2-х млн. лет (рис. 1). Земная кора на данном участке рифтовой структуры отличается высокой неоднородностью, что объясняет наличие системы рассеянных мафических интрузий вдоль всей  колонны. Петрологические исследования свидетельствуют о мантийном источнике интрузивных пород. Таким образом, кольцевые комплексы, сложенные полифазными интрузиями, являются классическими сквозькоровыми системами, обеспечивающими передачу тепла в различных тектонических структурах земной коры (рис. 2).

Рис. 1. Кольцевой тектоно-магматический комплекс    Рис. 2. Влияние коровых напряжений на размер и

Мессум, Намибия (Bauer et al., 2003). Белым, серым    форму магматических тел при эволюции расплава

и черным цветом обозначены магматические тела        от базальтов до дацитов (Hildreth, 1981). (1) и (2)

разного возраста и состава.                                               - этапы андезитового вулканизма.

Движение магматического расплава и сопряженных с ним летучих определяется температурным напором. Газы, вода и щелочные металлы обладают невысокими Р-Т параметрами в сравнении с породообразующими и радиоактивными элементами, но большой теплоёмкостью (вода и щелочи √ от 800 до 1000 ккал/кг при температурах плавления пород). Они мигрируют вдоль колонн, используя магмы как проводящую среду и образуя интрателлурические (по Д.С. Коржинскому) потоки. До настоящего времени не получено достоверных данных о   механизмах миграции комплексного эндогенного теплоносителя. Но не вызывает сомнений, что интрателлурические потоки транспортируют значительную часть глубинной тепловой энергии и служат связующим звеном между магматической и гидротермальной ячейками (рис. 3).

Рис. 3. Схематическая модель перехода от магматических к эпитермальным (гидротермальным) условиям в субвулканических структурах (Fournier, 1999). А √ Субвулканическая интрузия изолирована от гидротермальной системы зоной хрупко-пластичного перехода. Б √ Эпизодические прорывы зоны и внедрения магматических флюидов в гидротермальную систему.

Процессы переноса, накопления и рассеяния тепла наиболее полно рассмотрены для гидротермальных условий. Однако, ранее не акцентировалось должного внимания на щелочных металлах, как агентов по переносу тепловой энергии. Между тем, щелочи насыщают расплавы, вулканические газы, гидротермальные растворы и вмещающие породы при эволюции гидротермально-магматических систем. Установлены высокие концентрации K, Na, Li, Rb и Cs в продуктах пневматолитовой минерализации (медных ╚рудах╩ и др.) БТТИ (Набоко, Главатских, 1985). В гидротермальных системах щелочи постепенно накапливаются от высоко- к низкотемпературным пропилитам, и далее к кварц-адуляровым метасоматитам и аргиллизированным породам (Коробов, 1995). Источником щелочей эти и др. авторы считают глубинные магматические расплавы. Щелочные металлы являются индикаторами фронтальных частей конвективных тепловых потоков.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект 06-05-64689а).

Литература

Белоусов В.И. Геология геотермальных полей в областях современного вулканизма. М.: Наука, 1978. 174 с.

Коробов А.Д. Гидротермальный литогенез в областях наземного вулканизма // Автореф. дисс. докт. геол.-мин. наук. М.: ГИН РАН, 1995. 44 с.

Набоко С.И., Главатских С.Ф. Элементы-индикаторы в эксгаляционном и гидротермальном процессах // Вулканология и сейсмология, 1985, ╧ 4, С. 40-53.

Bauer K., Trumbull R.B., Vietor T. Geophysical images and a crustal model of intrusive structures beneath the Messum ring complex // Earth and Plan. Sci. Let., 2003, V. 216,P. 65-80.

Fournier R.O. Hydrothermal processes related to movement of fluid from plastic into brittle rock in the magmatic-epithermal environment // Econ. Geol., 1999, N 94.

Hildreth W. Gradients in silicic magma chambers: implications for lithospheric magmatism // J. Geophys. Res., 1981, V. 86, P. 10153-10192.

Hochstein M.P. Crustal heat transfer in the Taupo Volcanic Zone (New Zealand): comparison with other volcanic arcs and explanatory heat source models // J. Vol. Geoth. Res., 1995, V. 68, P. 117-151.