Рассмотрены основные методы и проанализированы результаты моделирования геохимических процессов в зоне субмаринной разгрузки гидротермальных растворов срединно-океанических хребтов. Исходные материалы для моделирования были получены в нескольких морских экспедициях, в том числе в русско-французской экспедиции SERPENTINE на научно-исследовательском судне «Pourquoi Рas?» (2007 г.). Подтверждением данных полевых наблюдений, лабораторных экспериментов и теоретических построений служат результаты анализа регрессионной модели смешения гидротермальных растворов и морской воды. Проведена верификация модели и оценено качество химического анализа, определена степень и характер участия компонентов раствора в гидротермальном процессе, рассчитан состав конечных растворов на основе обратного прогнозирования концентрации элемента по характеру регрессии, подготовлены данные для термодинамического моделирования. Регрессионная модель формирования кислотно-основных свойств и хлоридности рудообразующих гидротерм подтверждает работоспособность модели двойной диффузионной конвекции формирования состава гидротермальных растворов. Дифференциация растворов по концентрациям хлорид-иона в зависимости от температуры и водородного показателя рН в рамках этой модели связывается с фазовыми превращениями и смешением флюидов двух конвекционных ячеек, одна из которых является зоной циркуляции рассола. Для проведения компьютерного термодинамического моделирования созданы гидрогеохимическая и физико-химическая модели зоны гидротермальной разгрузки. Верификация модели проведена по изменению концентраций марганца в гидротермальном плюме. Преобладающими формами миграции марганца в плюме являются Mn2+, MnCl+, MnCl2. В геохимической структуре плюма выделено две зоны: 1) высоких температур (350-100 °С) с преобладанием хлоридных комплексов – восходящий плюм; 2) низких температур (100-2 °С) с доминированием формы переноса в виде свободного двухвалентного иона – латеральный плюм. Сульфатный комплекс наблюдается в незначительных количествах (1,5 %) в латеральном плюме, гидроксидный – устойчив при температуре 325-125 °С и может наблюдаться только в восходящем плюме. Результаты моделирования практически полностью соответствуют натурным наблюдениям. Верификация термодинамической модели свидетельствует о ее работоспособности и позволяет перейти к следующему этапу исследований – изучению характера геохимического рассеяния основных рудных компонентов гидротермальных растворов Fe, Cu, Zn и др.

The paper reviews the main methods and analyzes modeling results for geochemical processes in the submarine discharge zone of hydrothermal solutions of mid-ocean ridges. Initial data for modeling have been obtained during several marine expeditions, including Russian-French expedition SERPENTINE on the research vessel «Pourquoi Рas?» (2007). Results of field observations, laboratory experiments and theoretical developments are supported by the analysis of regression model of mixing between hydrothermal solutions and sea water. Verification of the model has been carried out and the quality of chemical analysis has been assessed; degree and character of participation of solution components in the hydrothermal process have been defined; the content of end members has been calculated basing on reverse forecasting of element concentration, depending on regression character; data for thermodynamic modeling have been prepared. Regression model of acid-base properties and chloridity of mineralizing thermal springs confirms adequacy of the model of double-diffusive convection for forming the composition of hydrothermal solutions. Differentiation of solutions according to concentrations of chloride-ion, depending on temperature and pH indicator within this model, is associated with phase conversions and mixing of fluids from two convection cells, one of which is a zone of brine circulation. In order to carry out computer thermodynamic modeling, hydro-geochemical and physicochemical models of hydrothermal discharge zone have been created. Verification of the model has been carried out basing on changes of Mn concentration in the hydrothermal plume. Prevailing forms of Mn migration in the plume are Mn2+, MnCl+, MnCl2.