Исследование структуры и динамики геотермальных систем, выделение источников тепла и металлоносных флюидов, физико-химическое моделирование минералообразования в зонах разгрузки парогидротерм

Отчет 67 с., 1 кн., 26 рис., 97 источн. Ключевые слова: ГЕОТЕРМАЛЬНЫЕ И ВУЛКАНОГЕННЫЕ РУДНЫЕ РАЙОНЫ, ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ, ГЕОТЕРМАЛЬНЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ, ФЛЮИДОПРОВОДЯЩИЕ СТРУКТУРЫ, ЗОНЫ РАЗГРУЗКИ ПАРОГИДРОТЕРМ, МЕТАЛЛОНОСНЫЕ РАСТВОРЫ Объекты исследований: современные гидротермальные системы и геотермальные месторождения Камчатки и Курильских островов. Основная цель исследований: разработка теории происхождения и эволюции сквозькоровых гидротермальных систем, контролирующих потоки тепла и металлоносных флюидов в структуре вулканических островных дуг. Цель исследований 2024 г.: получение комплексных геолого-геофизических и геохимических характеристик зон разгрузки парогидротерм и глубинного (флюидного) питания гидротермальных систем Курильских островов и Южной Камчатки. Отчет состоит из введения, трех разделов, заключения, списка использованных (литературных) источников, списка научных публикаций по теме отчета. Во Введении показана актуальность, научная новизна и большая практическая значимость исследования строения зон питания и разгрузки парогидротерм в геотермальных месторождениях, изучения условий формирования термальных вод и минерализации различного типа в областях разгрузки щелочных и кислых растворов. В разделе 1 представлены результаты применения беспилотного летательного аппарата (БПЛА) с тепловой инфракрасной камерой в качестве инструмента для изучения пяти геотермальных систем на Курильских островах (Итуруп, Симушир, Янкича, Парамушир). Получены тепловые карты участка высокотемпературных гидротерм р. Кипящая и Конаковских источников на о-ве Итуруп, участка газо-гидротермальной разгрузки о. Янкича, источников в оз. Бирюзовое кальдеры вулкана Заварицкого (о. Симушир). Параллельно проводилось наземное контактное измерение температуры в реперных точках для верификации данных термосъемки с БПЛА. Термальные аномалии труднодоступного оз. Бирюзовое были идентифицированы как области явной и предполагаемых гидротермальных разгрузок, данные получены только с помощью аэрофотосъемки и не верифицированы наземными измерениями. На острове Парамушир установлены размеры и характеристики термального шлейфа в устье горячей р. Юрьева: на дату наблюдения площадь шлейфа по изотерме 10.6°С (+1°С относительно фоновой морской воды) составляла 1.5 км2 и 0.08 км2 по изотерме 13°С. Совмещенное картирование в инфракрасном и видимом спектрах с точной географической привязкой значительно облегчает мониторинг изучаемых объектов. В разделе 2 на основании температурной съемки грунтов термальных полей южной группы Камбального вулканического хребта (Южная Камчатка) и сравнительной характеристики результатов исследований с аналогичными данными, полученными полвека назад, установлены закономерности формирования и тенденции изменения температурных полей. Формирование температурных полей определяется особенностями геологического строения каждого термального поля. Температурное поле Дальнего термального поля локализовано в пределах термовыводящей зоны разрывных тектонических нарушений и поперечных разломов, оперяющих эту зону. Температурное поле Центрального термального поля образует единую изометричную аномалию в центральной части морфоструктуры, что подтверждает приуроченность термального поля к эродированному кратеру, как одной из моногенных построек сложного палеовулкана Термальный. Температурное поле Ближнего термального поля определяется основной системой проницаемых для теплового потока зон, сосредоточенных вокруг и внутри экструзивного комплекса "Цветные Скалы", а также в зоне сочленения этого комплекса с подстилающими андезитами. Сравнительная характеристика результатов температурных съемок, полученных с разницей в 50-55 лет, позволила установить, что с течением времени существенно увеличились размеры температурных полей на всех описанных выше геологических структурах южной группы Камбального вулканического хребта. Увеличилась площадь наиболее горячих участков термоаномалий. Максимальные температуры грунтов также возросли - в среднем на 10 оС. Отдельные термопроявления (кипящие и пульсирующие водные котлы и парогазовые струи) увеличили свои расходы и (или) температуру. Обнаружены новые термоаномалии. Полученные данные свидетельствуют о высокой динамике геотермальных процессов, увеличении мощности конвективного теплового потока и его локализации в определенных геологических структурах южной части Камбального вулканического хребта. Раздел 3 посвящен выделению минеральных отложений, образующихся при сбросе термальной воды из сепараторов скважин на Паужетском геотермальном месторождении. Изучены составы, структура и геохимические свойства этих осадков по простиранию и в вертикальных разрезах "плащей". Установлено, что они сложены рентгеноаморфными морденит-опаловыми смесями (вначале сброса термальных вод), далее осадки становятся полностью кремнистыми. Цеолитовая составляющая минеральных отложений определяет их высокие сорбционные свойства в отношение Au, Ag, Hg, As, Rb, Sr, Ba, Cs и др. элементов; в морденитовой матрице образуются сульфиды железа, серебра, меди. Показано, что искусственные цеолит-кремнистые отложения Паужетского геотермального месторождения служат индикатором процессов минерало- и рудообразования не только в зоне разгрузки парогидротерм (вблизи дневной поверхности), но и в недрах гидротермальной системы. Глубинные хлоридно-натриевые гидротермы переносят Au, Ag, As, Hg в форме галогенидных комплексов; а также Se, Te, Sb и др. неметаллы, которые в щелочных растворах становятся подвижными, легко переходя в растворимую форму. Щелочные среды, которые характерны для крупных зрелых, обычно относящихся к регрессивному этапу развития, гидротермальных систем Камчатки (Паужетской, Паратунской, Узон-Гейзерной и др.), создают условия для формирования цеолитовой и сопутствующей рудной минерализации. В Заключении к отчету сформулированы основные результаты исследований по теме.