вследствие окисления сульфидной серы в сульфатную при возрастании парциального давления кислорода (и под действием тионовых бактерий);
в результате встречи и обменных реакций с поровыми сульфатными растворами;
при смешении с поверхностными метеорными водами, имеющими, в связи с высокой насыщенностью атомарным кислородом, высокий окислительно-восстановительный потенциал.
В общем случае, чем выше контрастность (по pH и Eh) рудоносных растворов и среды в зоне осадкообразования, тем интенсивнее идет процесс образования сульфидов. На Узоне такая обстановка существует у зеркала грунтовых вод и непосредственно на поверхности термального поля, т. е. фактически вся зона аэрации и самая верхняя часть горизонта грунтовых вод представляет собой своеобразный гидрогеохимический барьер для глубинных рудообразующих растворов. Именно к этой зоне мощностью не более 0,6 м приурочено массивное реальгар-аурипигментное оруденение с антимонитом. Характерно, что в глубоких термальных источниках, выходящих в пониженных участках термального поля, как и в термальных озерах хлоридно-натриевого состава, сульфиды мышьяка выстилают стенки грифонов и осаждаются на дне. В то же время щелочные источники, изолированные от грунтовых вод каналами (например, окремнелые стволы гейзеров и пульсирующих источников), всегда чистые и свободны от сульфидов мышьяка. И лишь в зоне растока раствора, т. е. при смешении глубинных и поверхностных, окисленных, вод наблюдается образование аурипигмента или скородита.
Следует заметить, что осадок сульфидов остается на место образования лишь в том случае, если смешение произошло в спокойной обстановке, скажем, на илистом дне озера, грифона или в самом приповерхностном горизонте. При встрече же с крупным водотоком, как и на поверхности, подверженной смыву, минеральные осадки по накапливаются, а уносятся водными потоками. Происходит рассеивание рудного вещества. В связи с этим для накопления рудного вещества, по нашему мнению, наиболее благоприятны зоны сравнительно рыхлых или обильно трещиноватых пород, находящихся на уровне грунтовых вод; крупные плоскодонные впадины с многочисленными выходами термальных растворов и водами поверхностного формирования. Необходимым условием накопления мощного рудоносного горизонта с ясно выраженной горизонтальной слоистостью является параллельное с образованием осадков захоронение рудного вещества мелкообломочным терригенным материалом.
УЗОН —
ПОЛИГОН ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ АЭРОСЪЕМКИ
Когда специалисты-геотермики пришли к выводу, что горячие воды являются своеобразным полезным ископаемым, к тому же представляющим интерес с энергетических позиций, встал вопрос о разработке быстрого и эффективного метода поисков перспективных геотермальных площадей.
Выявление мощных подземных ресурсов горячих вод традиционными наземными методами геологических поисков — чрезвычайно трудоемкий и длительный процесс. Представьте себе, сколько километров должны исходить геологи, чтобы обнаружить иногда неприметные, прячущиеся в зарослях трав или в болотах, горячие источники. Нередко выходы горячих вод приурочены к речным долинам, а иногда и вообще скрыты в руслах рек и ручьев. Нужно постоянно измерять температуру встречающихся водотоков, чтобы отыскать тепловую аномалию. Однако источники горячих вод не всегда указывают на месторождение кипятка. Чтобы выявить истинную ценность и запасы этого полезного ископаемого, нужны кропотливые гидрохимические и геотермические исследования. Как правило, эти работы начинаются составлением на базе геодезической съемки детальной термометрической карты. Это очень тяжелый труд — ведь в зависимости от поставленных задач необходимо сначала пробить или пробурить в земле по определенной сетке сотни шпуров глубиной до 1 м и в каждом измерить температуру. На выявленных таким способом перспективных участках затем бурятся глубокие скважины. Но успеха во всех случаях гарантировать нельзя — вода, в особенности горячая, очень подвижна и может далеко мигрировать от места своей концентрации. Нужны большие объемы разведочных работ, чтобы разобраться в геологической ситуации и оконтурить действительно перспективные участки. На все это уходит очень много времени. Например, первый этап разведки уже известного ученым Паужетского месторождения гидротерм для строительства геотермальной электростанции занял 8 лет. Попеки и разведка перспективных участков в Паужетском районе фактически продолжаются уже более 20 лет. На Узоне только для картирования выходов термальных объектов и составления термометрической карты традиционным методом наземной съемки понадобилось два года.
Конечно, такая скорость получения необходимой информации уже не удовлетворяет специалистов. И ученые нашли более эффективный способ картирования термальных районов. Им оказалась инфракрасная, или тепловая, аэросъемка. Действительно, ведь основным признаком геотермальных площадей является более высекая, чем в нормальных условиях, температура аномальных объектов.
Современная отечественная летная аппаратура в состоянии регистрировать тепловое излучение ландшафта в спектральных интервалах 1,8–5,3 и 7,5–14 мкм с высоты до нескольких километров. Таким образом, скорость обследования геотермальных площадей возрастает во много раз. Аппаратура для инфракрасной съемки может фиксировать температурные контрасты земной поверхности с точностью до десятых долей градуса. Причем наблюдается возможность хорошего сопоставления инфракрасной и аэрофотосъемок близкого масштаба.
В Советском Союзе первые испытательные работы с ПК-аппаратурой на термальных объектах были проведены в 1967 г. И первым опытным полигоном гидротермальной системы стала кальдера Узон. Она оказалась наиболее удобным объектом как в силу уникально концентрированного выхода термальных вод, так и в связи с большим разнообразием типов термопроявлений, идентифицировать которые предполагалось с помощью нового метода. Инфракрасная аэросъемка на Узоне проводилась в сентябре с высоты 600–800 м. Были получены ИК-изображения ландшафта местности в масштабе 1:18 000. Одновременно выполнялась стандартная аэрофотосъемка того же масштаба для совместного дешифрирования. Ужо первые результаты оказались поразительными. Обнаружилось большое контурное сходство обоих полученных планов. В то же время на инфракрасном плане отчетливо выделились группы изображений изо-метричной и неправильной формы, отличающиеся степенью яркости. Детальное дешифрирование позволило руководителю работ Н. А. Гусеву и его сотрудникам уверенно выделить по степени яркости изображения и его конфигурации шесть типов термопроявлений: 1) гейзеры и фумаролы, 2) горячие и теплые источники, 3) теплые речки, 4) глиняные вулканчики и грязевые котлы, 5) тепловые озера. 6) термальные площадки, не имеющие видимых выходов горячих или теплых вод.
Первый тип имеет самую высокую яркостную характеристику, отражающую высокую температуру (около 100 °C и выше) на выходе гейзеров и газопаровых струй. В зависимости от температуры горячие и теплые источники имеют широкий спектр яркости, но дешифрирование их облегчается специфической конфигурацией таких объектов. Они всегда имеют удлиненную форму, хорошо повторяющую русло потока. Обычно значительную протяженность и ширину аномалий имеют и теплые речки. Заметим, что на аэрофотоснимках теплые речки не отличаются от холодных. Поэтому при поисках термальных площадей ИК-съемка становится единственным методом, позволяющим определить аномальные по температуре водотоки, даже если их температура отличается от фоновой всего на первые градусы.
В виде отдельных точек или группы их высокой яркости дешифрируются глиняные вулканчики и грязевые котлы, имеющие сравнительно небольшие размеры, но высокую температуру. Наиболее просто дешифрируемыми объектами оказались теплые озера. Благодаря своим значительным размерам и объему теплой воды на инфракрасных снимках они выделяются площадными аномалиями яркости. Кстати, благодаря инфракрасной съемке в термальных озерах удалось выявить зоны притоков высокотемпературных терм, находящихся под водой. В этих случаях на более или менее однородном по яркости фоне выходы термальных вод из-за повышенной температуры фиксируются четкими, более яркими точками. По серии точечных выходов, расположенных на одной линии, появилась возможность выявлять зоны мелких тектонических нарушений. Общая ориентировка выходов термальных объектов позволяет судить о более крупных структурно-тектонических элементах геотермальных месторождений.