Гидротермальная циркуляция в самом общем смысле — это циркуляция горячей воды ( др.-греч. ὕδωρ, вода , [1] и θέρμη, тепло [1] ). Гидротермальная циркуляция чаще всего происходит вблизи источников тепла в земной коре . В целом, это происходит вблизи вулканической активности, [2] но может происходить в неглубокой и средней коре вдоль глубоко проникающих неровностей разломов или в глубокой коре, связанной с внедрением гранита , или в результате орогенеза или метаморфизма . Гидротермальная циркуляция часто приводит к образованию гидротермальных минеральных месторождений .
Гидротермальная циркуляция в океанах — это прохождение воды через системы срединно-океанических хребтов .
Термин включает в себя как циркуляцию хорошо известных высокотемпературных вод жерл вблизи гребней хребта, так и гораздо более низкотемпературный диффузный поток воды через отложения и захороненные базальты дальше от гребней хребта. [3] Первый тип циркуляции иногда называют «активным», а второй — «пассивным». В обоих случаях принцип один и тот же: холодная плотная морская вода опускается в базальт морского дна и нагревается на глубине, после чего она поднимается обратно к границе раздела скала-океан из-за своей меньшей плотности. Источником тепла для активных жерл является недавно образованный базальт, а для жерл с самой высокой температурой — лежащая под ними магматическая камера. Источником тепла для пассивных жерл являются все еще остывающие старые базальты. Исследования теплового потока морского дна показывают, что базальтам в океанической коре требуются миллионы лет, чтобы полностью остыть, поскольку они продолжают поддерживать пассивные гидротермальные системы циркуляции.
Гидротермальные источники — это места на морском дне, где гидротермальные жидкости смешиваются с вышележащим океаном. [4] Возможно, наиболее известными формами источников являются естественные дымоходы, называемые черными курильщиками . [4]
.jpg/1280px-Taal_Crater_Lake_(39228545370).jpg)
Гидротермальная циркуляция не ограничивается средой океанических хребтов. Гидротермальные циркулирующие конвективные ячейки могут существовать в любом месте, где аномальный источник тепла, такой как вторгающаяся магма или вулканическое жерло, вступает в контакт с системой грунтовых вод , где проницаемость позволяет потоку течь. [5] [6] Эта конвекция может проявляться в виде гидротермальных взрывов , гейзеров и горячих источников , хотя это не всегда так. [5]
Гидротермальная циркуляция над магматическими телами интенсивно изучалась в контексте геотермальных проектов, где в систему бурится множество глубоких скважин для добычи и последующего повторного закачивания гидротермальных жидкостей. Подробные наборы данных, доступные в этой работе, показывают долгосрочную устойчивость этих систем, развитие моделей циркуляции жидкости, истории, на которые может влиять возобновленный магматизм, движение разломов или изменения, связанные с гидротермальным брекчированием и извержением, иногда сопровождаемым массивным вторжением холодной воды. Менее прямое, но столь же интенсивное исследование было сосредоточено на минералах, отложенных особенно в верхних частях систем гидротермальной циркуляции.
Понимание вулканической и магматической гидротермальной циркуляции означает изучение гидротермальных взрывов, гейзеров, горячих источников и других связанных систем и их взаимодействия с соответствующими поверхностными водами и грунтовыми водными объектами. [5] Хорошей средой для наблюдения за этим явлением являются вулканогенные озера , где обычно присутствуют горячие источники и гейзеры. [5] Конвекционные системы в этих озерах работают посредством холодной озерной воды, просачивающейся вниз через проницаемое дно озера, смешивающейся с грунтовыми водами, нагретыми магмой или остаточным теплом, и поднимающейся, образуя термальные источники в точках сброса. [5]
Существование гидротермальных конвекционных ячеек и горячих источников или гейзеров в этих средах зависит не только от наличия более холодного водоема и геотермального тепла, но также сильно зависит от границы отсутствия потока на уровне грунтовых вод. [5] Эти системы могут вырабатывать свои собственные границы. Например, уровень воды представляет собой условие давления жидкости, которое приводит к выделению или кипению газа, что в свою очередь вызывает интенсивную минерализацию, которая может запечатать трещины.
Гидротермальный также относится к транспортировке и циркуляции воды в глубине земной коры, в общем из областей горячих пород в области более холодных пород. Причинами этой конвекции могут быть:
Гидротермальная циркуляция, особенно в глубоких слоях земной коры, является основной причиной образования месторождений полезных ископаемых и краеугольным камнем большинства теорий рудогенеза .
В начале 1900-х годов различные геологи работали над классификацией гидротермальных рудных месторождений, которые, как они предполагали, образовались из восходящих водных растворов. Вальдемар Линдгрен (1860–1939) разработал классификацию, основанную на интерпретируемых условиях снижения температуры и давления осаждающейся жидкости. Его термины: «гипотермальный», «мезотермальный», «эпитермальный» и «телетермальный», выражали снижение температуры и увеличение расстояния от глубинного источника. [7] Недавние исследования сохранили только эпитермальный ярлык. Пересмотр Джоном Гилбертом в 1985 году системы Линдгрена для гидротермальных месторождений включает следующее: [8]