Введение 4
Глава 1. Общая информация о происхождении и истории развития срединно-океанических хребтов (СОХ) 7
1.1 История исследования 7
1.2 Океаническая кора 10
1.3 Срединно-океанические хребты 12
Глава 2. Гидротермальные системы в пределах СОХ 17
2.1 Определение гидротермальной системы 17
2.2 Типизация гидротермальных проявления в пределах СОХ. 22
2.3 Металлогенические объекты 25
Глава 3. Характеристика и строение рудного узла Победа (17°08'с.ш., САХ) 28
3.1 Расположение и строение рудного узла Победа 28
3.2 Характеристика гидротермальных полей 35
3.2.1. Характеристика гидротермального поля Победа-1 35
3.2.2. Характеристика гидротермального поля Победа-2 37
3.2.3. Характеристика рудопроявления Победа-3 38
Глава 4. Метод 230Th/U датирования гидротермальных рудных отложений 39
4.1. Предпосылки и основные положения неравновесных методов
датирования 39
4.2. Теоретические основы 230Th/Uметода датирования гидротермальных
рудных отложений 40
4.3 Аналитическая методика выделения ультра-малых количеств
изотопов урана и тория из образцов гидротермальных руд 42
4.4 Альфа-спектрометрическое измерение урановой и ториевой фракций. 45
Глава 5. Хронология гидротермального рудообразования в голоцене- неоплейстоцене в пределах рудного узла «Победа» 50
5.1 Выполнимость теоретических предпосылок применения 230Th/U-
метода для датирования гидротермальных рудных отложений узла «Победа» 50
5.2 Реконструкция периодов активизации гидротермально деятельностий в пределах системы узла Победа (САХ) 53
Заключение 56
Список литературы 58
Гидротермальные сульфидные руды, также известные как «глубоководные полиметаллические сульфиды» и «массивные сульфиды» - преимущественно сульфидные рудные отложения, образованных в результате деятельности гидротермальных систем, расположенных в областях спрединга океанов. Эти руды являются одним из нескольких типов глубоководных полезных ископаемых, обладающих большим научным и экономическим значением в силу глобального распространения и значительных подтвержденных запасов. Открытые в 1970х в пределах рифтовых зон океанов, принадлежащих международной юрисдикции, они с тех пор являются объектом пристального изучения мирового научного сообщества. Их детальное изучение может прояснить многие аспекты реконструкционных моделей древних геологических процессов Земли, таких как: функционирование донных вулканических систем, эволюция развития океанической и континентальной земной коры, цикл раскрытия и закрытия океанических бассейнов, дальнейшее развитие теории тектоники литосферных плит. Эти руды, обогащены такими металлами, как Cu, Fe, Mn, Pb, Zn, Co, Ba, Ag, Au, РЗЭ, формируют т. н. гидротермальные поля (узлы, кластеры) с впечатляющими запасами рудного материала (достигающими десятков миллионов тонн) и представляют собой перспективные объекты интенсивной разработки. В ходе неоднократных исследований уделялось большое внимание химическому и минеральному составам высоко- и низкотемпературных гидротермальных построек, широко изучались морфология рудных тел и их геологическое строение. Однако несмотря на то, что установлен дискретно-эпизодический характер функционирования гидротермальных систем, формирующих рудные постройки, до сих пор вопрос о продолжительности и временных рамках этапов рудогенеза остается открытым. Также, остаются невыясненными общие закономерности гидротермальных процессов во времени в пределах таких крупных структур океана, как срединно-океанические хребты. Это объясняется недостаточно широким внедрением в практику геохронологических исследований руд методов радиоизотопного датирования с применением изотопов природного ряда урана (210Pb, 226Ra/Ba, 230Th/U) с одной стороны, и трудностью проведения радиохимического анализа этих геологических объектов с другой стороны. Ответы на эти вопросы могут позволить впоследствии прогнозировать формирование и локализацию гидротермальных объектов.
К настоящему времени в Мировом океане открыто и в разной степени изучено (в основном методами геологических, литологических, геохимических и других исследований) около 300 гидротермальных полей, более 20 из которых расположено в пределах Срединно-Атлантического хребта (САХ). При этом только лишь для 15 рудных участков САХ получены 230Т^и-возрасты рудных формаций. Исходя из этого, совершенно очевиден интерес к новым гидротермальным участкам, таким как гидротермальный узел «Победа» в пределах САХ, открытый российской экспедицией в 2015.
Актуальность настоящей работы объясняется необходимостью получения данных геологического строения сульфидных рудных тел, морфологии гидротермальных построек и их выражении в донном рельефе, а также геохронометрических данных для реконструкции этапов активизации гидротермальной деятельности во времени, приводящих к рудоотложению, в пределах нового рудного объекта - узла Победа, расположенного на участке Российского разведочного района САХ.
Объектом исследования являются гидротермальные руды узла Победа Срединно-Атлантического хребта, предмет исследования - метод 230Th/U- датирования гидротермальных рудных отложений.
Учитывая все вышеизложенное, основной целью работы является восстановление хронологической последовательности гидротермального рудообразования в голоцене/ неоплейстоцене в пределах рудного узла Победа (САХ) по данным 230Th/U датирования глубоководных полиметаллических сульфидов.
При этом решались следующие задачи:
1. Изучение, анализ и обобщение литературных данных о происхождении и истории развития срединно-океанических хребтов (СОХ);
2. Изучение и обобщение имеющихся данных об особенностях циркуляционных гидротермальных систем, приводящих к формированию сульфидных руд в пределах низкоспрединговых океанических хребтов (на примере САХ);
3. Составление геолого-геоморфологической характеристики рудного узла Победа по литературным данным;
4. Изучение теоретических основ и возможностей практического применения 230Th/U- датирования гидротермальных сульфидных руд узла Победа;
5. Ознакомление с методикой выделения микроколичеств природных изотопов урана и тория из рудных образцов и последующим альфа- спектрометрическим измерением содержания выделенных радионуклидов, а также расчет 230ТЬи-возраста сульфидных руд узла Победа;
6. Реконструкция этапов формирования гидротермального рудного узла Победа в голоцене/плейстоцене по данным 230Т^и-датирования сульфидных руд.
В ходе данного исследования решены следующие поставленные задачи:
• собраны, проанализированы и обобщены литературные данные о происхождении и истории развития срединно-океанических хребтов;
• изучены особенности циркуляционных систем, обуславливающие формирование сульфидных руд в пределах Срединно-Атлантического хребта;
• по опубликованным данным составлено геолого-геоморфологическое описание рудного узла Победа;
• изучены теоретические основы и возможности практического применения 230ТЬ/И-датирования гидротермальных сульфидных руд узла Победа; подтверждена правомерность использования 230ТЬ/И-метода для датирования анализированных рудных образцов
• с использованием аналитической методики получены данные о содержании изотопов урана и тория в анализированных рудных образцах и рассчитаны их 230ТЬ/И-датировки;
• по данным датирования показано, что рудоотложение в пределах рудного узла Победа началось как минимум 177.5 ± 31.5 тыс. лет назад и включало:
- не менее 4 временных этапов с границами ~0.27-22, ~33-52, ~70-72, ~84- 177 для поля Победа-1;
- не менее 3 временных этапов с границами ~4-11, ~37, ~107-135 для поля Победа-2.
В дальнейшем планируется использование полученных в настоящей работе данных для исследования руд и осадков узла Победа (САХ). Применение комплекса геолого-минералогических исследований и методов абсолютного датирования гидротермально-осадочных отложений позволит уточнить периодизацию гидротермального рудообразования и внести вклад в изучение процессов гидротермального рудогенеза в пределах САХ в плейстоцене- голоцене.
1. Авдонин В.В, Кругляков В.В. Металлогения Мирового океана, М.: МГУ, 2005, - 198с.
2. Андреев С.И. , Гидродинамика и рудогенез Мирового океана. Ред., СПб., ВНИИОкеанология, 1999
3. Аплонов С.В. Геотектоника, СПб.: СПбГУ, 2001, - 360с
4. Батурин Г.Н. Руды океана М.: Наука, 1993, 303 с.
5. Бельтенев В.Е., Наркевский Е.В., Добрецова И.Г., Габлина И.Ф., Галкин С.В., Молодцова Т.Н., Лайба А.А. Результаты 37-го рейса НИС «Профессор Логачев», САХ // В сб.: Геология морей и океанов. т. II, тез. докл. XXI Международной школы морской геологии. М., 2015. с. 126-128.
6. Бельтенев В.Е., Рождественская И.И., Самсонов И.К. и др. Поисковые работы на площади Российского разведочного района в Атлантическом океане с оценкой прогнозных ресурсов ГПС категории Р2 и Р3 в блоках 31-45 // Отчет 37-го рейса НИС “Профессор Логачев”. М.: АО ПМГРЭ, 2016
7. Богданов Ю.А. Гидротермальные проявления рифтов Срединно-Атлантического хребта, М.: Научный мир, 1997, - 167с
8. Богданов Ю.А. Гидротермальные рудопроявления рифтов Срединно¬Атлантического хребта. М.: Научный мир, 1997. - 167 с.
9. Богданов Ю.А. Гидротермальный рудогенез океанского дна, 2006, 527с.
10. Богданов Ю.А., Лисицын А.П., Сагалевич А.М., Гурвич Е.Г. Гидротермальный рудогенез океанского дна. М.: Наука, 2006. - 527 с.
11. Богданов Ю.А., Лисицын А.П., Сагалевич А.М., Гурвич Е.Г. Гидротермальный рудогенез океанского дна. М.: Наука, 2006. - 527 с.
12. Болтрамович С.Ф., Жиров А.И., Ласточкин А.Н., Мусатов Ю.Е.. Геоморфология, М.: «Академия», 2011, 464 с.
13. Вагнер Г.А. Научные методы датирования в геологии, археологии и истории. М.: Техносфера, 2006. - 576 с.
14. Габлина И.Ф., Добрецова И.Г., Наркевский Е.В., Максимов Ф.Е., Кузнецов В.Ю. Особенности сульфидных руд гидротермального узла Победа (17°07'-17°08' с.ш. Срединно-Атлантического хребта), Литология и полезные ископаемые 2018 г №6, 475-500с
15. Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И., Баранов Б.В., Шиловский П.П., Порошина И.М., Рельеф, тектоника, магматизм, Кн.: Гидротермальные образования срединного хребта Атлантического океана, ред. А.П. Лисицын, c. 12-44, Наука, Москва, 1992
16. Короновский Н.В., Якушова А.Ф. Основы Геологии, М.: Высш. шк., 1991.
17. Кузнецов В.Ю., Леин А.Ю., Богданов Ю.А., Максимов Ф.Е., Бельтенёв В.Е., Черкашёв Г.А., Струков В.Н., Жеребцов И.Е., Жилинский П.Е. Радиоизотопная (230Th/U- и 210Pb/Pb-) геохронология гидротермальных сульфидных рудопроявлений в пределах Срединно-океанических хребтов // Вестник СПбГУ. Сер. 7, 2008. Вып. 2, С. 82-93.
18. Кузнецов В.Ю., Максимов Ф.Е. Методы четвертичной геохронологии в палеогеографии и морской геологии, СПб, Наука, 2012, - 191с
19. Кузнецов В.Ю., Черкашёв Г.А., Бельтенёв В.Е., Леин А.Ю., Максимов Ф.Е., Шилов В.В., Степанова Т.В. 230Т11/и-датирование сульфидных руд океана: методические возможности, результаты измерений и перспективы использования // ДАН. 2007a.
Т. 416, № 5. С. 666-669.
20. Кузнецов В.Ю., Черкашёв Г.А., Леин А.Ю., Бельтенёв В.Е., Максимов Ф.Е., Шилов В.В., Степанова Т.В., Чернов С.Б., Баранова Н.Г., Тарасенко Д.И. Возраст гидротермальных руд Срединно-Атлантического хребта (по данным 230Th/U- датирования) // Вестник СПбГУ. Сер. 7, 2007б. Вып. 2. С. 91-99.
21. Кузнецов Ю.В. Радиохронология океана. М.: Атомиздат, 1976, 279 с.
22. Лисицын А. П., Богданов Ю. А., Гурвич Е. Г., Гидротермальные образования рифтовых зон океана, Наука, Москва, 1990
23. Мазарович А.О. Строение дна Мирового океана и окраинных морей России. М.: ГЕОС. 2006.
24. Монин А.С., Богданов Ю.А., Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И., Лисицын А.П., Подражанский А.М., Сагалевич А.М., Сорохтин О.Г., Подводные геологические исследования с обитаемых аппаратов, М:, Наука, 1985, - 230с
25. Сорохтин О.Г. Глобальная эволюция Земли. - М.: Наука, 1974.
26. Титаева Н. А. Ядерная геохимия: Учебник. — 2-е изд. — М.: Издательство МГУ, 2000.стр.121-134, 136-150
27. Фролова Т.И., Бурикова И.А. Происхождение магматических серий, М. 1997:
28. Хаин В. Е., Короновский Н. В., Ясаманов Н. А. Историческая геология // М.: Изд-во МГУ, 1997.
29. Хаин В.Е., Ломидзе М.Г. Геотектоника с основами геодинамики, 1995, 480с
30. Чердынцев В.В. Распространенность химических элементов. М.: Гостехиздат, 1956. 360 с.
31. Черкашёв Г. А., Геохимия металлоносных осадков рудных районов океана, Кн.: Гидротермальные сульфидные руды и металлоносные осадки океана, СПб, Недра, 1992 - 138-152
32. Barnes J.W., Lang E.J., Portratz K.A. Ratio of ionium to torium in coral limestone // Science. 1956. Vol. 124. P. 175-176.
33. Cherkashov G, Kuznetsov V, Kuksa K, Tabuns E, Maksimov F, and Bel'tenev V, 2017. Sulfide geochronology along the Northern Equatorial Mid-Atlantic Ridge, Ore Geology:147-154, 2017
34. Cherkashov G., Bel'tenev V., Ivanov V., Lazareva L., Samovarov M., Shilov V., Stepanova T., Glasby G. P. & Kuznetsov V., Two New Hydrothermal Fields at the Mid¬Atlantic Ridge, 2008
35. Cherkashov G., Kuznetsov V., Kuksa K., Tabuns E., Maksimov F, Bel'tenev V., Sulfide geochronology along the Northern Equatorial Mid-Atlantic Ridge, 2016
36. James P.Kennett «Marine Geology», 1982, - 384с
37. Kaufman A., Broecker W.S. Comparison of Th230 and C14 ages for carbonates materials from Lakes Lahontan and Bonneville // J. Geophys. Res. 1965. Vol. 70. P. 4030-4042.
38. Lalou C., Brichet E. On the isotopic chronology of submarine hydrothermal deposits. // Chem. Geol. 1987. Vol. 65. P. 197-207.
39. Lalou C., Reyss J.L., Brichet E., Krasnov S., Stepanova T., Cherkashev G.,Markov V. Initial chronology of a recently discovered hydrothermal field at 14045’N, Mid-Atlantic Ridge // Earth and Planet. Sci. Lett. 1996. Vol. 144. P. 483-490.
40. https://blog.geolsoc.org.uk/2018/12/19/announcing-our-theme-for-2020-the-year-of-life/
41. https://natworld.info/raznoe-o-prirode/gidrotermalnye-istochniki-sredinno-okeanicheskih-hrebtov