Возрастные данные по ТАГ Полю в Срединно-Атлантическом хребте 26С отражают сложную гидротермальную историю (Lalou et al.,1990,1993). Гидротермальная активность вдоль этой части хребта началась около 130 тыс.лет назад с отложения низкотемпературных Mn-оксидов. Начало высокотемпературной активности с осаждением колчеданов может быть прослежено до 40-50 тыс. лет назад. Первично активный участок испытывал периодические импульсы активности каждые 5-6тыс. лет за прошедшие 20тыс. лет. После периода спокойствия около 4 тыс. лет, современная активность черных курильщиков началась около 50 лет назад. Этот эпизод высокотемпературной гидротермальной активности, вероятно связан с повторным наполнением осевых магматических камер (cf., Cann and Strens,1982) подымающейся магмой из верхней мантии до низов коры. Активные и пассивные барит-сульфидные кратеры из Марианского трога датированы только 0,5-2,5 года (Moore and Stakes,1990), в то время как большой пассивный сульфидный кратер из Восточно-Тихоокеанского Поднятия имеет возраст 60-80 лет (Marchig et al.,1988) и похож на ныне активные кратеры в ТАГ.
С помощью детального картирования океанического дна на площадях, известных своей гидротермальной активностью, был произведен геологический контроль над распространением больших залежей. Самые большие сульфидные залежи не всегда находятся на мелководных частях рифтовых сегментов или в центре осевых возвышенностей. Напротив, они имеют тенденцию находиться в сегментах рифтовых возвышенностей, подвергающихся основному конструктивному вулканизму, следующему за периодами тектонической активности. Здесь гидротермальные флюиды могут концентрироваться у разломов вдоль внешнего края осевых возвышенностей (Malahoff,1982; Kappel and Franklinn,1989; Karson and Rona,1990). Эти разломы развиваются в течение периодов тектонической активности, которая чередуется с периодами преобладающих вулканических извержений. Небольшие гидротермальные выходы с незначительными накоплениями колчеданов обычно находятся вдоль трещин извержения около оси центрального грабена. Очень большие залежи могут образовываться на покрытых осадками гребнях хребта (например, Мидл Велей, Северная часть хребта Хуан де Фука, Трог Эсканаба, Хребет Юж.Горда), которые сохраняют коровое тепло дольше, чем обнаженные породы хребтовых вершин, и включают руды сульфидов в несколько сот метровой толще осадков, покрывающих гребни хребтов (Koski,1987b; Davis et al.,1992).
В связи с тем, что колчеданы обнаружены на глубине до 1500м, то это возможно является важным физическим ограничением глубины, на которой колчеданные залежи могут образовываться. В мелководье давление на морском дне не способно предотвратить вскипание гидротермальных флюидов. При температуре 350С эти растворы начинают кипеть, если гидростатическое давление опускается ниже 160 бар (16МПа), что эквивалентно около 1600м водной глубины (cf., Bischoff and Rosenbauer,1984; Bischoff and Pitzer,1985). При вскипании гидротерм порции растворенных металлов будут откладываться в виде вкрапленной или прожилковой минерализации ниже поверхности морского дна (Drummond and Ohmoto,1985). Исходящие из гидротермальных придонных выходов фазово-разделенные флюиды существенно истощены растворимыми металлами (cf., Massoth et al.,1989; Butterfield et al.,1990). Формация очень больших полиметаллических колчеданных залежей на морском дне возможно ограничивается глубиной не более нескольких сот метров от водной поверхности.
Размеры и тип залежей
Определение непрерывности поверхности сульфидной залежи затруднительно, так как толщина залежи плохо выдержана. Однако визуальная оценка нескольких залежей срединно-океанических хребтов (например, Хребет Ю. Эксплорер, Рифт Галапагос, ТАГ Гидротермальное Поле, Вулкан Восточно-Тихоокеанского поднятия 13С) предполагает размеры в 1-5 миллионов тонн. Одна из самых больших залежей находится в опущенном и заполненном осадками, но до сих пор гидротермально-активном океаническом хребте. Систематические исследования Впадины Атлантис-П в Красном море обнаружили 94 млн.тонн металложелезистых осадков, расположенных в бассейне около 10 км в диаметре (Mustafa et al., 1984). Залежь содержит в среднем 2% Zn и 0,5% Сu, а также 39 ppm Ag и 0,5 ppm Au (Nawab, 1984; Oudin, 1987). Проверка предварительной добычей металложелезистых осадков с глубины 2000м показала что эти осадки могут успешно добываться (Amann,1982,1985). С помощью бурения, выполненного в рамках Программы Океанического Бурения во время рейса 139, была обнаружена залежь колчеданов мощностью более 96 м на стороне Мидл Велей северной части Хребта Хуан де Фуко (Davis et al.,1992), которые свидетельствуют о размерах значительно превышающих начальные предположения (т.е. около 50-100 млн.тонн). Недооценка размеров вполне возможна для других залежей, так как бурение на суше сульфидных рудных тел показывает, что основная часть минерализации образуется за счет последующих изменений и замещений вулканических пород ниже поверхности морского дна. Это было доказано недавно, так бурение ТАГ Гидротермального Поля во время выполнения Программы Океанического Бурения рейса 158 показало, что аккумуляция сульфидов существенно больше проявляется в процессах гидротермального замещения пород в зоне над потоком, чем в главных осадках на морском дне (ODP Leg 158 Shipboard Scientific Party, 1995).
Подсчитано, что типичные черные курильщики производят около 250 тонн колчеданов ежегодно (Scott,1992). Таким образом, локальный выход холма с несколькими черными курильщиками может легко считаться небольшого размера сульфидной залежью. Оценки размеров порядка 1-100 млн.тонн для отдельных колчеданных залежей внутри морских придонных хребтов, таким образом, соответствуют типичным вулканогенным колчеданным залежам на суше (рис. 4). Однако в большинстве проявлений количество сульфидов на морском дне меньше чем несколько сот тонн, они содержит больше рассеянных гидротермальных выходов и холмов, обычно покрытых несколькими кратерами с одним или значительно большим количеством залежей колчеданов. Более чем 60 отдельных проявлений описано из 8-км сегмента Хребта Ю. Эксплорер, но большая часть наблюдаемой минерализации находится в двух больших залежах с размерами 250X200м (Scott et al.,1991). Мощность залежи трудно определить, если внутренняя часть не разбита локальным разломом. Описание исследуемых размеров залежей основывающихся на визуальных оценках из подводных аппаратов могут быть точны только в пределах _+50% на данной дистанции и в общем включать слабо минерализованные площади между гораздо большими, разделенными сульфидными холмами (таким образом завышается непрерывность сульфидных обнажений). Описания основывающиеся на импульсивном передатчике управляемым буксируемой камерой слежения точны в пределах _+20%, но протяженность покрытия ограничивает ответственность за медленную скорость буксирования и узкое изображение. Никакие другие современные геофизические приборы не дают такие точные данные для оценки площадей сульфидных обнажений. Высокая разрешающая способность, глубинная буксировка, сканирущий гидролокатор могут быть усовершенствованы для предоставления более точной информации о больших площадях.
Сульфидные залежи на морском дне обычно состоят из затвердевшего базального сульфидного холма подстилаемого придонным штокверком (прожилковой вкрапленной минерализацией; Программа Океанического Бурения. рейс 158: ТАГ Гидротермальное Поле), и обильных кратерных структур, гидротермальных корок, металложелезистых осадков и скоплений сульфидных осыпей и обломков (рис.5). Мало известно о росте и вариациях состава сульфидного холма, который считается типичным для большинства гидротермальных осадков на морском дне.