Контроль проницаемости в гидротермальных системах (стр. 3 из 3)

Следовательно, высокая проницаемость в порфировых структурах и в недрах эпитермальных структур существует непродолжительный срок.

Проницаемость может возникать при образовании разломов, связанных с гидравлическим дроблением, производимым внедряющимися интрузиями, или/и в результате теплового расширения нагретых пород (образование контракционной трещиноватости), и которая может существовать продолжительное время. Эти эффекты усиливаются свойствами воды при высоких температурах.

При высоких температурах вода обладает очень низкой вязкостью. Известно, что в этом отношении она больше напоминает газ, чем жидкость и, следовательно, высокотемпературная вода может легко проникать даже в тончайшие трещины. Она также имеет очень низкую плотность. Таким образом, большой объём высокотемпературных гидротерм, просачивающийся через породу, может прореагировать с этой породой и образовать минералы. Это не относится к очень солёным рассолам, образовавшимся около интрузий в результате разделения фаз при декомпрессии (снижение давления). Они очень тяжелые и могут, фактически, не подвергаться конвекции. В результате этого около интрузии и в ней образуется порфировая минерализация. Часто продвижение температурного поля гидротермальной системы вверх к дневной поверхности, когда изотермы от 300 до 240⁰С располагаются на глубине 1-3 км, обусловлена высокой проницаемостью высокотемпературных гидротерм. Породы достаточно прочные, чтобы могли образоваться трещины, могут охлаждаться настолько, что это приводит к быстрому выпадению минералов и последующему их полному и быстрому закупориванию. В этом интервале глубин отсутствует резкий перепад растворимости большинства обычных гидротермальных минералов. Здесь проходит граница, обусловленная свойствами гидротермальных растворов, и она располагается ниже уровня, на котором находится большая часть эпитермальной рудной минерализации.

Несмотря на то, что гидравлическое дробление является обычным в процессе развития гидротермальных систем и, как правило, гидротермы поднимаются по трещинам под большими давлениями, имеются некоторые существенные исключения. В редких случаях проникновение гидротерм в выше расположенные горизонты обусловливалась резким опусканием этих участков гидротермальных систем на большие глубины.

Верхняя часть высокотемпературных гидротермальных систем до глубины 1000 м, где температуры снизу вверх изменяются от 240-260⁰С до значений температур, характерных поверхностным термопроявлениям, представляет собой интервал, в котором происходит интенсивное гидротермальное брекчирование. Иногда этот процесс сопровождается гидротермальными извержениями. Таким образом, эта часть гидротермальных систем является зоной наиболее вероятного эпитермального рудообразования. Причину этого легко установить при анализе поведения кривой кипения гидротерм в зависимости от глубины их расположения: относительный градиент давления значительно больше вблизи дневной поверхности (рис.10). В пределах этой зоны газ может также выделяться из обычных гидротерм и аккумулироваться под газоизолирующей кровлей, представленной изменёнными породами (аргиллитами, отложениями кремнезёма), создавая условия, провоцирующие гидротермальные извержения. Этот горизонт в гидротермальных системах, расположенных в вулканогенных структурах с сильно расчленённым рельефом, может быть водовмещающим и в его составе присутствовать гидротермы разнообразного состава. В свою очередь, процесс преобразования верхней части гидротермальной системы, обусловленный взаимодействием двух сред вода-порода, может привести к уменьшению проницаемости этой части гидротермальной системы.

По-видимому, таким образом, должно происходить фокусирование (сосредоточение) большей части потока гидротерм в относительно небольших каналах (дренах), которые также способствуют концентрированному отложению рудной минерализации и образованию промышленных эпитермальных месторождений. Также смешение гидротерм может быть важным дополнительным рудообразующим процессом в этой части гидротермальной системы.

2.1 Применение анализа этих факторов при разведочных работах

Конкретные зоны эпитермальной рудной минерализации на глубине представляют собой крутопадающие структуры с промышленной рудной минерализацией, сгущённые в нескольких главных дренах (каналах). На малых глубинах они могут переходить в штокверки, в пределах которых отдельные жилы преимущественно будут вертикальными, зона же в целом может быть расширенной по горизонтали. Необходимость постоянного обновления проницаемости означает, что промышленные зоны будут концентрироваться на главных структурных каналах. Особенно это применимо к любой зоне латерального растёка, только потому, что реальные гидротермальные потоки потенциально распространяются на значительно более широком (радиальном по форме) пространстве (участке, площади).

Таким образом, структурные исследования должны быть важной частью разведочной программы. Она должна включать детальное полевое картирование разломов и жил, с детальной разведкой и проходкой канав и т.д. Но также важно изучение разломов в более крупном масштабе. Это можно наилучшим образом выполнить с использованием аэрофотоснимков или космических снимков, особенно в районах с расчлененным рельефом и в районах молодых геологических образований. Изображения бокового сканирующего радара могут быть очень полезными, особенно в районах, для которых нет хороших топографических карт. Этот метод лучше, чем аэрофотоснимки для получения детальной топографии с плотным растительным покровом. Предпочтительнее использовать разные типы изображений в комбинации.

Использование этих методик создает возможность идентификации искомой структурной зоны, которая затем может быть детально изучена. Важно оценить масштаб такой структуры. Опыт изучения современных гидротермальных систем показывает, что часто разломы могут трассироваться (прослеживаться) на 1-5 км и иногда втрое протяженнее. Нельзя пренебрегать стратиграфическим картированием, так как значительные стратиграфические дислокации могут указывать на наличие главного разлома. Но в вулканических районах детальная логически непротиворечивая стратиграфия может быть невозможной. Изучение флюидных включений и гидротермальных изменений может указывать на мелко масштабное дробление (трещинообразование).

Также важно избегать картирования ложных "разломов". Особенно там, где слабая обнаженность, и там, где геологу трудно объяснить наблюдаемое распределение рудной минерализации, может появляться желание интерпретировать наблюдаемую линейность в рельефе в качестве разломов. Без прямого доказательства такими фактами, как обнажённые зеркала скольжения или смещение по линиям сброса, не логичных наложений литологических слоёв или строгой линейности проявлений термальной палео активности и/или гидротермальных изменений, разломы могут рассматриваться лишь в качестве предполагаемых, если другие объяснения не приняты в расчёт. Линейность, которая может быть ошибочно принятой за разломы, следующие:

плоская слоистость или листоватость,

радиальный дренаж конических вулканов (рис.11,12),

поднятые береговые или аллювиальные террасы,

слияния лавовых потоков или лахаровых поверхностей.

Аналогичный комментарий применяется к интерпретации кольцевых разломов и кальдер. Такие структуры встречаются в вулканических районах и в некоторых случаях могут представлять объект для разведки, для которого характерна значительная проницаемость. Однако не все субкольцевые структуры имеют такой генезис. Другие объяснения включают оползневые амфитеатры, литологические контакты, границы вулканических кольцевых равнин (рис.13), эродированные структурные куполы и крупные карстовые образования.