Сульфидные месторождения океана: будущее не за горами

В июле — сентябре 2011 г. при финансовой поддержке Уральского отделения РАН ведущий научный сотрудник лаборатории минералогии рудогенеза Института минералогии УрО РАН, кандидат геолого-минералогических наук Ирина Мелекесцева во второй раз принимала участие в рейсе научно-исследовательского судна «Профессор Логачев» (репортаж о прошлой экспедиции см. «Наука Урала», № 22 (956), сентябрь 2007 г.). Публикуем обзор научных результатов рейса.
 

Летом 2011 г. произошло событие, выдвинувшее Российскую Федерацию в лидеры по изучению современных сульфидных руд Атлантического океана. В июле Международный орган по морскому дну (МОМД) при ООН, базирующийся на острове Ямайка, подписал заявку от РФ на исследование глубоководных полиметаллических сульфидов (ГПС) и их последующую добычу (http://www.rosnedra.com/article/4977.html). Заявочный район включает 100 блоков размером приблизительно 10х10 км. Согласно Правилам МОМД в дальнейшем последовательно в два этапа должен проводиться отказ от части блоков. Первый отказ от 50 блоков должен произойти не позднее, чем через восемь лет исследований, второй отказ еще от 25 блоков — к концу десятого года. За это время необходимо выделить наиболее перспективные и экономически выгодные участки для последующей добычи сульфидов.
 

Главной российской организацией, которая проводит изыскательские работы на ГПС в Атлантическом океане, является Полярная морская геологоразведочная экспедиция (Санкт-Петербург, Ломоносов). Начиная с 1993 г. на судне «Профессор Логачев» ПМГРЭ в сотрудничестве с ВНИИОкеангеология (г. Санкт-Петербург) на отрезке 12–20° с.ш. Срединно-Атлантического хребта (САХ) было открыто три рудных узла — Логачев (1993 г.), Ашадзе (2003 г.), Семенов (2007 г.), и три гидротермальных рудных поля — Краснов (2004 г.), Зенит-Виктория (2008 г.) и Петербургское (2010 г.) (Batuev et al., 1995; Beltenev et al., 2004, 2005, 2007, 2009).
 

Обнаружение новых и детализация уже известных гидротермальных полей проводятся с применением комплекса геолого-геофизических методов (информация ниже дана с использованием материалов информационного отчета по 34-му рейсу НИС «Профессор Логачев», 2011 г.):
 

— многолучевого эхолотирования, что позволяет определить общее геоморфологическое строение района работ;
 

— профильной гидролокации бокового обзора с одновременным измерением естественного электрического поля для (первое): получения детального сонографического образа дна в пределах всего района работ, чтобы установить тектонические структуры, с которыми могут быть связаны рудные объекты, а также распространение на дне осадочных и магматических пород, и (второе) — выявления аномалий естественного электрического поля, которые могут служить индикаторами близкого присутствия рудных объектов;
 

— гидрофизическим зондированием с отбором гидрохимических проб для обнаружения аномалий температуры, солености, мутности и химического состава придонных вод, которые могут служить индикаторами близкого присутствия рудных объектов;
 

— отбором донных проб коробчатым пробоотборником (для определения признаков близкого присутствия рудных объектов на основании изучения их химического и минералогического состава) или скальной драгой (для выявления среди горных пород гидротермально-измененных разностей, наличие которых указывает на возможность близкого присутствия рудных объектов);
 

— телевизионным профилированием, чтобы установить в первом приближении форму, размеры и распределение в плане выявленных рудных объектов, а также выполнить мониторинговые экологические исследования состояния донной поверхности и придонной биоты;
 

— донным отбором с использованием телегрейфера для получения крупнообъемных проб полиметаллических сульфидных руд на выявленных рудных объектах.
 

Результатом использования всех названных геолого-геофизических методов в 34-м рейсе НИС «Профессор Логачев», осуществленном уже под эгидой заявки на исследование ГПС, стало открытие нового гидротермального поля в районе 13°20' с.ш. САХ. В честь четырех участниц рейса по имени Ирина, имевших непосредственное отношение к открытию объекта и описанию его руд, поле получило название Ириновское (http://www.rosnedra.com/article/4977.html).
 

Гидротермальное поле находится в северо-восточной части подводной горы, расположенной в западном борту рифтовой долины. Гора имеет сложное геологическое строение с участием серпентинизированных ультрамафитов, и в настоящий момент рассматривается как структура типа детачмент (от англ. detachment), то есть местом, где масштабный выход ультрамафитов на морское дно осуществляется по полого падающему разлому [McLeod et al., 2010]. К подобным структурам выходов глубинных пород на морское дно вне зон трансформных разломов приурочены также такие гидротермальные поля, как Логачев, Ашадзе, Семенов [Smith et al., 2006, 2008; McLeod et al., 2010]. Во время очередного рейса на поле Ириновское драгированы гидротермально-измененные базальты и долериты с прожилково-вкрапленной сульфидной минерализацией. На рудном поле было предварительно оконтурено два рудных тела, а также выделен перспективный участок на обнаружение ГПС к северо-западу от гидротермального поля.
 

В задачи автора этой статьи входило описание сульфидного материала, поднятого с гидротермального поля. Изучение руд и отбор образов для последующий исследований проводились в рамках проекта президиума РАН № 17 «Минералогия и геохимия сульфидных отложений мезозойского и современного океанов (сравнительный анализ)» (руководитель доктор геолого-минералогических наук В.В. Масленников) и гранта Президента РФ для молодых кандидатов наук МК-485.2011.5 «Эволюция гидротермальных систем колчеданных и золоторудных месторождений в мафит-ультрамафитовых комплексах Южного Урала, Западной Тувы и Центральной Атлантики» (руководитель кандидат геолого-минералогических наук И.Ю. Мелекесцева).
 

Текстурное изучение на борту судна образцов различных гидротермальных образований поля Ириновское с применением рудно-фациального и сравнительного анализов с опубликованными данными по многочисленным гидротермальным полям Мирового океана, позволяет говорить о существовании развитой гидротермальной системы в районе 13°20' с.ш., неактивной в настоящее время, которая содержит:
 

— относительно свежие трубы «черных» и «белых» курильщиков и массивные медные и медно-цинково-колчеданные руды на рудном теле 1, характерные для центральных частей сульфидных холмов (см. фото);
 

— сильно окисленные сросшиеся трубы «черных курильщиков» на рудном теле 2, которые образовались раньше, чем трубы на рудном теле 1;
 

— массивные серноколчеданные руды, отлагающиеся на флангах сульфидных холмов;
 

— сульфидные брекчии, свидетельствующие о процессах разрушения рудных тел;
 

— прожилково-вкрапленную сульфидную минерализацию в гидротермально-измененных вулканических породах, представляющую штокверковую часть системы;
 

— гидротермальные опаловые образования, показывающие существование низкотемпературной деятельности на флангах гидротермальных полей;
 

— корки гидроксидов железа с минералами марганца и атакамитом, образованных в результате субмаринного окисления сульфидных руд.
 

Главными практическими задачами последующего камерального изучения руд станут детальный текстурно-структурный и минералогический анализы сульфидных руд на микроуровне, выявление минералов-концентраторов благородных металлов, а также определение «ценности» сульфидных руд на уровне элементов-примесей, что, например, необходимо для практического использования серноколчеданных руд.
 

В заключении хотелось бы отметить, что жизнь в каюте на борту научно-исследовательского судна — почти райская по сравнению с полевыми сезонами в тайге, а работа с современными сульфидными рудами посреди Атлантического океана — это бесценный опыт и необходимое звено в понимании процессов образования колчеданных месторождений на континентах.
 

Хотелось бы выразить огромную благодарность начальнику Океанской партии ПМГРЭ В.Н. Иванову и начальнику второй половины 34-го рейса В.Е. Бельтеневу за возможность непосредственного участия в исследовании ГПС на борту НИС «Профессор Логачев»; начальнику геологического отряда И.И. Рождественской и всем его членам — за доброжелательное отношение и чрезвычайно плодотворное сотрудничество в ходе работ. И, конечно, проведение рейса было бы невозможно без слаженной работы команды НИС «Профессор Логачев» под руководством капитана В.Н. Пиденко.
 

И.Ю. МЕЛЕКЕСЦЕВА,
Институт минералогии УрО РАН, г. Миасс