В кальдере вулкана - Геннадий Александрович Карпов

мышьяка, сурьмы, а также магния свидетельствует, по-видимому, об установившемся равновесии поровый раствор — глинистые минералы — сульфиды мышьяка и сурьмы, а также о существенном различии в физико-химической обстановке в зоне передвижения и отложения минеральных компонентов.

РУДА, ОБРАЗУЮЩАЯСЯ НА ГЛАЗАХ

В 1968 г. сотрудниками Института вулканологии ДВНЦ ЛИ СССР на У зоне была открыта рудная залежь сложного мышьяково-сурьмяно-ртутного состава. Близкие к этому типу оруденения месторождения имеются у нас на Кавказе, в Средней Азии, на северо-востоке Сибири. Но то древние месторождения, возраст которых обычно превышает миллион лет. А на Узоне рудная залежь находится в стадии формирования. Более того, рудные минералы образуются, можно сказать, на глазах исследователя.

Как уже говорилось выше, для растворов, поступающих на поверхность в кальдере Узона, весьма характерна довольно высокая концентрация мышьяка, сурьмы, ртути, серы. На глубине в щелочных растворах и при высокой температуре они находятся в растворенном состоянии. Но поднимаясь к поверхности, глубинные растворы встречают на своем пути грунтовые воды. Происходит довольно резкое изменение многих параметров растворов: температуры, давления, кислотности-щелочности и т. д. Все это приводит к нарушению химического равновесия элементов в растворе — начинается распад одних соединений и образование других, более устойчивых. Этими соединениями являются на Узоне сульфиды мышьяка — золотисто-желтый аурипигмент и оранжево-красный реальгар, сульфид сурьмы — антимонит, сульфиды ртути — красная киноварь и темный метациннабарит, сульфиды железа — латунно-желтый пирит и почковидный черный марказит и др. Эти минералы были обнаружены непосредственно на стенках грифонов и источников, выходящих на Центральном участке. Интересно, что и раньше исследователи Узона видели желтый осадок в некоторых грифонах с горячей водой. Но, зная, что в таких условиях на всех других термальных полях отлагается самородная сера, они и этот осадок квалифицировали как серу. Понадобились большая внимательность и минералогическая сметливость, чтобы не пройти мимо уникальных отложений аурипигмента.

Обычно после сильного дождя, когда термальное поле мокрое, во многих грифонах прозрачная чистая горячая вода становится мутной. В пей плавают тончайшие зерна самородной серы. Осаждение серы происходит в результате окисления сероводора, поступающего из глубины, кислородом, насыщающим дождевые я талые воды. Само поле приобретает в это время серый цвет. Однако достаточно одного-двух дней солнечной погоды, и поверхностные воды скатываются, поле подсыхает и меняет свой облик. Сначала в некоторых, особенно в небольших, бессточных котлах в воде с температурой 15–40 °C возникает масса мельчайших зерен зеленого цвета. Вода как бы цветет. Постепенно взвесь оседает на дно, в котле формируется осадок — окисел мышьяка и железа — скородит. Затем, по мере повышения температуры и подсыхания термального поля, вода в котлах начинает приобретать желтоватый оттенок, а вокруг многочисленных проколов с выходом газирующих горячих растворов, до этого залитых поверхностными водами, отлагается корочка аурипигмента (фото 20, 21). В некоторых грифонах с Прозрачной водой и температурой выше 70 °C удается наблюдать, как на дне, вокруг отверстий с выходом сероводорода, отлагается сульфид мышьяка красного цвета — реальгар. Там, где на поверхность под избыточным давлением удалось вырваться почти стоградусным растворам, Под небольшой покрышкой глинистых и кремнистых осадков были обнаружены киноварь, метациннабарит, а затем В самородная ртуть. Скорость образования минеральных осадков так велика, что, например, на стеклянных подложках, поставленных в источнике, уже за сутки нараcтал слой сульфида мышьяка толщиной около 0,1 мм. К настоящему времени на Узоне обнаружены, помимо перечисленных минералов, скородит; сульфиды меди — борнит, халькозин; сульфид железа и мышьяка — арсенонинит: сульфид железа — пирротин; сульфид свинца — галенит; сульфид цинка — сфалерит. В единичных зернах найдены самородное золото, серебро, медь. Рудные минералы обычно наблюдаются в ассоциации с нерудными: кварцем, опалом, каолинитом, монтмориллонитом, баритом, адуляром, кальцитом, цеолитами. В разрезе термального поля наблюдается закономерная картина: сверху вниз залегают слои скородита, аурипигмента, реальгара, и на глубине около метра отлагаются игольчатые кристаллы свинцово-черного цвета — антимонита.

ЗОЛОТИСТЫЕ КАМЕШКИ

Такие камешки может увидеть только очень внимательный человек, хотя их и немало на Узоне. Они здесь встречаются лишь в блюдцеобразиых выходах термальной воды. Воды в них так мало, что даже мелкие обломки пород (базальтов, пемзы, туфов) не покрываются полностью. Однако температура близка к точке кипения. Вода интенсивно бурлит, поскольку пузырьки газа непрерывно прорываются к поверхности. Газ, состоящий в основном из смеси углекислого газа, водорода, азота и сероводорода, с характерным булькающим звуком, нередко подбрасывает капли воды на высоту до 5 см. На дне такой «сковородки» мелкие камешки находятся в непрерывном движении и становятся окатанными. Вынув камешек из воды, видишь, что он, как глазурью, покрыт тонкой пленочкой золотистого, вернее, латунно-желтого цвета. Это дисульфид железа — пирит. Пока камень мокрый, он блестит и напоминает золотой самородок. Но, высыхая, быстро тускнеет. Как же образуется пленка пирита? В воде таких грифонов (они всегда бессточные) растворено порядка 10–15 мг/л сероводорода, реакция близнейтральная (pH = 6,4–6,6). Очень небольшого количества железа, которое находится в воде, достаточно для реакции

2H2S + Fe (ОН)2 = FeS2 + 2Н2О + Н2 ↑.

Необходимо отметить, что образование пирита идет но непрерывно, иначе на камешках наслоились бы толстые корочки золотистого минерала. Дело в том, что на термальных полях изменяются по определенным закономерности температура растворов, их концентрация, содержаний' растворенных газов и т. д. Следовательно, изменяются типы химических реакций в растворе. Поэтому в период дождей или активного таяния снега, когда термальное ноле заливается водой, в грифончиках падает температура, раствор становится кислее. Вследствие высокого содержания растворенного кислорода в поверхностных водах в смешанных таким образом термальных растворах повышается окислительно-восстановительный потенциал (Eh) и вместо пирита по реакции

2H2S + О2 = 2S6 + 2Н2О

происходит образование элементарной серы. Вода становится мутной, с обильной взвесью белесых частичек коллоидной серы. Соответственно, отложившийся ранее пирит подвергается растворению.

МНОГО ЛИ РУДЫ НА УЗОНЕ

Несмотря на то что в некоторых местах содержание рудных компонентов достигает очень большой величины, например в гравелитах иногда отмечается до 40 % мышьяка, объем рудной залежи невелик.

Благодаря ручному бурению до глубины 17 м, характер литологического строения и минералогия Узонского термального поля довольно хорошо изучены. Обнаружено, что максимальные проявления оруденения приурочены главным образом к Восточному термальному полю.

Наиболее выдержанное строение зоны оруденения наблюдается на Центральном участке. Именно здесь на поверхность выходят кипящие высокоминерализованные хлоридно-натриевые растворы с мышьяком, сурьмой, ртутью, а в приповерхностной зоне формируется рудопроявление мышьяково-сурьмяно-ртутного состава.

По текстурным особенностям рудного вещества зона оруденения в вертикальном профиле подразделяется на три горизонта: в интервале 0–25 м наблюдается развитие массивных землистых образований сульфидов мышьяка —