9.3. Зона гипергенеза и жизнь

Основные процессы, обуславливающие дифференциацию вещества в зоне гипергенеза и формирующие ее состав, строение и металлогеническую специализацию, порождены жизнью — этим удивительным созданием Высшего Разума. В.И.Вернадский писал: «На земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а поэтому более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом» [4, с. 21].

Растительность, разлагая при фотосинтезе воду, генерирует свободный кислород, который дает начало процессам окисления. При этом растения способны за 5—6 лет разложить столько воды, сколько ее содержится во всех морях и океанах. В течение каждых трех тысяч лет растительность земного шара выделяет столько кислорода (практически единственного природного окислителя), сколько его содержится в свободном виде в атмосфере. Растения земного шара за 300—400 лет усваивают столько углерода, сколько содержится его в атмосфере Земли в виде углекислого газа. Этот процесс сопровождается накоплением огромного количества энергии, которая частично высвобождается при окислении, а частично фоссилизируется в виде углей, нефтей, и погружается вглубь Земли. Накопление в низах зоны гипергенеза значительного количества потенциальных восстановителей (углей, нефти) является одной из причин возникновения там зоны резко восстановительных физико-химических обстановок, характерных для расположенного ниже зоны гипергенеза пояса гидротермальных процессов.

Еще в 50-х годах Б.Б.Полынов писал: «...состав природных речных вод обуславливается не простыми абиотическими реакциями действия воды на минералы магматических пород, т.е. гидролизом и растворением, как это придумано в учебниках, а более сложным, хотя и более быстро текущим процессом извлечения элементов из минералов организмами и растворением в воде зольной части организмов при их минерализации» [41, с. 61].

Казалось бы, живое вещество составляет ничтожную часть общей массы Земли, но оно постоянно образуется и разрушается, переводя каждый раз солнечную энергию в химическую работоспособную форму. Если подсчитать всю массу живого вещества, которое произведено на Земле за последний миллиард лет, то она превысит массу земной коры. А.И.Перельман приводит следующие расчеты. Биомасса Земли (сухое вещество) составляет 2,44×10¹² т, т.е. 0,00001% земной коры (2×10¹⁹ т), ежегодная продукция живого вещества оценивается в 2,32×10¹¹ т. Полагая, что последний миллиард лет продукция была близка к современной, суммарное ее количество можно оценить в 2×10¹¹×10⁹ = 2×10²⁰, т. е. в 10 раз больше массы земной коры. А если учесть, что живое вещество — химически чрезвычайно активная масса, то станет очевидной его самостоятельная роль в формировании зоны гипергенеза в общем и ее металлогении в частности.

9.4. Роль эндогенных факторов в формировании зоны гипергенеза

Не будь на Земле раскаленных недр, наша планета представляла бы собою скопище мертвых бесплодных камней. Только внутренние источники тепловой энергии являются первопричиной различного рода движений земной коры, формирования на ее поверхности разнообразных форм рельефа, геологического круговорота вод, газов и иных видов материи. Только внутреннее тепло приводит к так называемому «водородному и углекислому дыханию» Земли и, в конечном счете, создает условия для существования жизни.

На начальных этапах формирования Земли ее внутренняя энергия в основном определяла характер поверхностных процессов. По мере накопления осадочных термоизоляционных пород роль эндогенного тепла в экзогенезе сокращалась. В настоящее время тепловой поток, продолжающий непрерывно подыматься к дневной поверхности, как уже отмечалось, в сумме значительно уступает количеству солнечной тепловой энергии и поэтому не оказывает существенного влияния на поверхностное коро- и осадкообразование. Но уже на глубинах в сотни метров и первые километры, т.е. в нижней части зоны гипергенеза, роль его в формировании физико-химических сред и породообразовании весьма значительна. Нагретые глубинным теплом воды резко повышают свою агрессивность по отношению к вмещающим породам, активно участвуют в процессах гидролиза алюмосиликатов, растворения карбонатов, галогенных пород, в них накапливаются большие количества разнообразных рудных элементов. Существенно иное воздействие оказывают гидротермальные воды и газы, проникающие в приповерхностную часть зоны гипергенеза по разломам, надвигам, ослабленным контактам пород и пр. На путях их внедрения возникает крайне неуравновешенная физико-химическая система, характеризующаяся высокими градиентами изменения параметров и соответственно дифференциации вещества, образуются геологические тела зоны термального гипергенеза.

Для термального гипергенеза значимым является иной путь разложения воды, происходящий в глубоких недрах Земли. На больших глубинах разложение воды обусловлено взаимодействием ее паров с раскаленным веществом мантии. «Образование водорода из воды при ее взаимодействии с металлами и закисными соединениями (например, FеО, СО и др.) при высоких температурах не вызывает сомнений». Водород поднимается к поверхности, осуществляя «водородное дыхание» Земли, в то время как кислород остается в магматическом очаге, входя в состав возникающих здесь магнетита и других кислородсодержащих минералов. Водород постоянно присутствует в составе газов вулканических извержений, нефтяных и прочих катагенных вод глубинных горизонтов литосферы. Попадая в зону гипергенеза, свободный водород активно участвует в окислительно-восстановительных реакциях, резко понижая Еh природных сред и противодействуя проникновению в глубь литосферы окислительных обстановок.

Особенно важна роль магматогенного водорода, поступающего в зону гипергенеза в составе так называемых глеевых (бессероводородных) вод. Эти воды способны, интенсивно выщелачивая железо, выносить его на поверхность Земли, где гидроксиды железа на окислительном геохимическом барьере образуют «железные шляпы». Определенным доказательством широкого развития подобных процессов являются часто встречаемые железные шляпы над выходами обеленных гидротермалитов.

Поступление глубинных вод в зону гипергенеза сопровождается резким уменьшением их температуры и давления. Спад давления вызывает вскипание растворов, приводящее к изменению физико-химических параметров. В частности, воды с растворенной в них углекислотой и имеющие слабокислую реакцию, при вскипании теряют СО₂ и приобретают в зависимости от состава катионов в различной степени щелочную реакцию. Понижение температуры приводит к изменению порога растворимости элементов и выпадению их из раствора. Например, резко понижается растворимость соединений кремния, что может явиться причиной окремнения приповерхностных горизонтов зоны гипергенеза.

Эндогенные факторы принимают активное участие в метасоматических процессах, широко развитых в зоне гипергенеза. Именно они в местах проникновения в зону гипергенеза резко повышают общую неравновесность системы, что приводит к интенсификации процессов дифференциации вещества и, в конечном счете, к образованию месторождений.

Наиболее благоприятными обстановками для обнаружения ме­сторождений металлических полезных ископаемых, особенно тех, у которых высок кларк рудных концентраций (Аu, Аg, W и др.), являются районы, где на заключительном этапе эпохи корообразования имела место тектоно-магматическая активизация. Сопровождающие ее разрывные нарушения благоприятствуют интенсивному проникновению в зону гипергенеза рудоносных эндогенных растворов и газов.