Эпигенез океанической коры

Мощность осадков на океанической коре относительно не велика, обычно не более 600 м. Поэтому диагенетические процессы происходят почти непосредственно над базальтовым фундаментом, а эпигенетические процессы практически отсутствуют. Воды зоны диагенеза непосредственно взаимодействуют с водами океанической базальтовой плиты. Представление об этом взаимодействии могут дать те успехи, которые достигнуты в исследовании взаимодействия вод океана, его донных осадков и океанической мантии. Изучение гидротермальной минерализации на дне океана позволило Питеру Рона выдвинуть гипотезу обширной цир­куляции вод под дном океана. Согласно этой гипотезе, в местах подводного вулканизма, в частности в спрединговых швах, нагретая вода, как менее плотная, поднимается вверх и разгружается на дне океана в виде гидротермальных источников. Отток этой воды восполняется подтоком более плотной и холодной воды океана на периферии источников. Таким образом, осуществляется конвективная циркуляция через океаническую кору и донные осадки. Масштабы такого обмена Т.Уолери и Н.Слип оценили по избытку теплового потока над спрединговыми зонами относительно фоновых значений. Согласно их расчетам, общий расход потока вод разгружающихся на океанических хребтах сопоставим со стоком Амазонки, и весь объем океана может пройти через эту циркуляцию за 10 млн. лет. По пути в породах океанической мантии магний взаимодействует с гидрооксидами и кремнием, сульфаты восстанавливаются до сероводорода. Вследствие этого воды становятся кислыми, обогащаются калием, литием, кальцием и другими металлами (Ba, Cu, Fe, Mn, Zn) и становится рудоносным раствором. Металлы переносятся преимущественно в виде комплексных соединений с хлоридами. На глубинах более 2000 м даже при температуре гидротерм около 350⁰ С разгрузка не сопровождается вскипанием. При меньших глубинах гидротермальные воды могут вскипать. Тогда летучие компоненты теряются, а воды становятся высоко минерализованными. Кислые горячие воды гидротерм смешиваются с холодными щелочными водами океана, а металлы выпадают вместе с нерастворимыми минералами. При разгрузке в окислительные морские воды эти минералы представляют собой оксиды, гидрооксиды, карбонаты или сульфаты металлов. При разгрузке в восстановительные воды это преимущественно полиметаллические сульфиды. На начальном рифтовом этапе развития спрединга, например в Красном море, разгружающиеся минерализованные воды не рассеиваются, а накапливаются в котловинах, формируя плотностную стратификацию. Так в Красном море горячие, насыщенные металлами рассолы, заполняют ряд котловин вдоль осевой зоны спрединга. В этом случае на дне отлагаются слоистые металлоносные осадки мощностью до 100 м. Самое крупное из известных в зоне спрединга скопление полиметаллических сульфидов обнаружено в осевой части Красного моря на глубине 2 км. Когда рифт расширяется и становится океаном, рассматриваемая циркуляция перестает быть ограниченной, и гидротермальные металлы рассеиваются на большой площади, условия разгрузки постепенно становятся окислительными, а гидротермальные растворы менее солеными.

В области субдукции рассматриваемые осадки увлекаются под континентальную кору и оказываются между континентальным блоком и ультроосновными породами верхней мантии. При погружении в желеобах большая часть подземной воды отжимается, меньшая часть увлекается в область высоких температур и дав­лений в виде химически связанной и выделяется при плавлении субдуктив­ного материала. Андезитовый современный вулканизм современных подвижных поясов реализуется при участии этого материала. Масса океанической коры составляет 7×10²¹ кг. При скорости ее образования около 30×10¹² кг/год время ее "перекатывания" составит 200 млн лет (7 ×10²¹ /30×10¹²), что соответствует теории тектонических плит. Если допустить вместе с Файфа и др.(1), что субдуктиный материал содержит только 3% влаги, то ежегодная потеря влаги океаном составит около 9×10¹¹ кг. При общей массе вод океана около 1,4 ×10²¹ кг, он должен был бы исчезнуть в течение 1 млрд лет. Так как океан не исчезает, существует геологический круговорот воды. Механизм возврата вод, увлеченных в процессе субдукции, в настоящее время не ясен. Но следует полагать что большая часть этой воды возвращается на территории континентальной коры.