Fluidos hidrotermales marinos
Según el tipo de agua inicial, los fluidos hidrotermales metasomáticos se pueden dividir en fluidos hidrotermales de agua de lluvia y fluidos hidrotermales de agua de mar, los primeros se producen en zonas terrestres y los segundos se producen en zonas oceánicas. En la actualidad, se han descubierto en la Tierra más de 100 áreas de actividad hidrotermal de agua de mar, distribuidas principalmente en cuatro entornos tectónicos: dorsales oceánicas, cuencas de arco posterior, arcos de islas y cuencas de antearco. Las dorsales oceánicas son actualmente los entornos más importantes donde se encuentran actividad hidrotermal y depósitos de sulfuros metálicos en el fondo marino del mundo. Se sabe que existen al menos 15 depósitos hidrotermales de agua de mar de sulfuros metálicos que son equivalentes en escala a los depósitos terrestres (Hou Zengqian et al., 2003). Por ejemplo, los depósitos de salmuera térmica y sulfuros abisales del Mar Rojo tienen reservas de metales de 100 millones de toneladas; otro ejemplo es el área de actividad hidrotermal y producción de depósitos de sulfuros de la Cordillera del Atlántico Medio, que se extiende entre 20°N y 60°N; durante miles de kilómetros, especialmente 60. El área de actividad de agua caliente TAG cerca de °N es la más fuerte. Existen varios tipos de mineralización hidrotermal en esta área, entre ellos, se estima que solo los montículos de sulfuros activos de alta temperatura tienen reservas de metales de 3 a 5 Mt. También hay áreas activas de agua caliente en el Pacífico Oriental entre 21°N y 21°S que se distribuyen de forma intermitente a lo largo de la Cordillera del Pacífico Oriental que tiene miles de kilómetros de largo. Se han descubierto más de 100 lugares con temperaturas de hasta 405°C. en la Cordillera del Pacífico Oriental a 21°N, chorreando fluido cargado de minerales y formando enormes chimeneas y montículos de sulfuro. Este es un laboratorio especial, natural y verdadero para fluidos hidrotermales de sulfuros y mineralización. El proceso de formación y evolución de fluidos y minerales hidrotermales, así como sus condiciones físicas y químicas y composiciones materiales, se pueden observar y medir directamente. Es decir, se puede observar y medir la fuente de los fluidos hidrotermales modernos que forman minerales y el origen de los depósitos minerales modernos. determinado, que es similar al proceso de mineralización. El origen y el mecanismo de formación de antiguos depósitos masivos de sulfuro proporcionan información importante que puede usarse como referencia.
(1) Composiciones de isótopos de H y O del agua de mar y de fluidos hidrotermales de agua de mar
Las composiciones de isótopos de H y O del agua de mar moderna son extremadamente consistentes, es decir, δ18O=0‰ y δD =0‰. En el Océano Pacífico oriental 21°N
Figura 13-11 Relación entre δD y δ18O de fluidos en áreas de actividad hidrotermal del fondo marino
(Según Ohmoto, 1986)
Océano El valor de δ18O del fluido eyectado de la chimenea negra de la cresta es 1.6‰~2.0‰, y el valor de δD es 2.5‰ el valor de δ18O del fluido eyectado de la Cuenca de Guaymas es 2.4‰, y el valor de δD es 4,9‰. Esto muestra claramente que los valores de δ18O y δD de los fluidos formadores de minerales expulsados del fondo marino son muy similares al agua de mar (Figura 13-11). Por un lado, se demuestra que el agua de mar es el agua inicial del fluido hidrotermal formador de mineral, por otro lado, se demuestra que durante la evolución hacia el fluido hidrotermal formador de mineral, los valores δ18O y δD del agua de mar cambian; muy poco, por lo que el fluido hidrotermal que forma el mineral es fluido hidrotermal de agua de mar.
(2) Comparación de características entre el agua de mar y los fluidos hidrotermales de agua de mar
Como se puede observar en la Figura 13-12, el agua de mar y los fluidos hidrotermales modernos representados por el Océano Pacífico Oriental a 21°N Cordillera y Cuenca de Guaymas La composición y características de los líquidos varían mucho. El agua de mar es fría, con una temperatura de 2°C, alcalina, con un valor de pH de aproximadamente 7,8, oxidante, alta en SO4 y Mg, y pobre en metales, Fe y Mn son inferiores a 0,001 um, Zn es 0,01 um y. Cu es 0,007 um. Los fluidos hidrotermales modernos son calientes, con una temperatura superior a 300 °C, ácidos, con un pH de alrededor de 6, fuertes propiedades reductoras, ricos en H2S, libres de Mg y ricos en contenidos de metales Fe, Mn, Zn y. Cu (um) son 1429,885,85,22 respectivamente. A través de la comparación, se puede ver que la diferencia fundamental entre el agua de mar y los fluidos hidrotermales modernos que forman minerales en el fondo marino radica en su contenido de metales mineralizantes como Fe, Mn, Zn y Cu, mientras que el agua de mar moderna casi no contiene estos metales. Los fluidos hidrotermales del agua de mar son ricos en estos metales: su contenido es de 3.000 a más de 1 millón de veces mayor que el del agua de mar. Estos metales se extraen cuando el agua de mar se filtra, se calienta y reacciona con las rocas. Este proceso es la evolución del agua de mar en fluidos hidrotermales modernos. También es el proceso en el que las rocas se metasomatizan y los metales se activan. de causas.
Figura 13-12 Modelo de mineralización de circulación hidrotermal de cresta oceánica en expansión o monte submarino
(según Scott, 1997)