Геологическая роль морей и океанов

Экологические проблемы, связанные с нарушением среды как на дне, так и в фотическом горизонте водной толщи, предполагалось разрешить путем минимизации

Геологическая роль морей и океанов

Информация

Геодезия и Геология

Другие материалы по предмету

Геодезия и Геология

Сдать работу со 100% гаранией
самых характерных сторон состава и формирования океанских рудоносных отложений.

Начальные сведения о рудных образованиях на дне открытого океана были получены в ходе проведения первой в истории мировой науки комплексной океанологической экспедиции на английском судне Челленджер, продолжавшейся почти четыре года (1872-1876).

февраля 1873 г. при проведении драгировки в 160 милях к юго-западу от Канарских о-вов со дна были подняты черные округлые желваки - железомарганцевые конкреции, содержащие, как показали уже первые анализы, значительное количество никеля, меди и кобальта. Правда, несколько ранее, в 1868 г., во время экспедиции Н. Норденшельда на шведском судне София, похожие конкреции были подняты со дна Карского моря, но эта находка осталась практически незамеченной.

В течение нескольких десятилетий после экспедиции Челленджера конкреции находили регулярно почти все последующие экспедиции, получавшие донные пробы, и начиная с 60-х годов ХХ в. стали появляться обоснованные предположения о глобальном характере железомарганцевого оруденения на дне океана. Так, по расчетам Д. Меро, общие ресурсы железомарганцевых конкреций на дне Тихого океана достигают 1.66·1012 т.

 

Рис 3. Распространение, состав и генезис рудных образований

 

Железомарганцевые конкреции, широко распространенные на дне Мирового океана, максимально сосредоточены в нескольких рудных полях, в пределах которых они распределяются неравномерно, хотя на некоторых участках конкреции покрывают свыше 50% площади дна. В их минеральном составе доминируют гидроксиды марганца (тодорокит, бернессит, бузерит, асболан) и железа (вернадит, гематит, фероксигит), с ними связаны все представляющие экономический интерес металлы.

Распространение железомарганцевых конкреций, обогащенных рудными металлами.

Химический состав океанских конкреций крайне разнообразен: в тех или иных количествах присутствуют практически все элементы периодической системы. Для сравнения в таблице 1 приводятся средние содержания главных рудных элементов в морских железомарганцевых конкрециях и в глубоководных пелагических осадках.

Соотношение средних содержаний химических элементов в железомарганцевых конкрециях (ЖМК) и глубоководных осадках океана.

Проблема генезиса железомарганцевых конкреций сопряжена с проблемой скорости их роста. Согласно результатам датирования конкреций традиционными радиометрическими методами, скорость их роста оценивается миллиметрами за миллион лет, т.е. намного ниже скоростей отложения осадков. По другим данным, в частности по возрасту органических остатков и по изотопному составу гелия, конкреции растут в сотни и тысячи раз быстрее и могут, как предполагают, оказаться моложе подстилающих осадков.

В первом случае предлагался ряд объяснений, например: активность переворачивающих конкреции донных организмов, воздействие придонных течений, поддерживающих конкреции на плаву, тектонические толчки, встряхивающие донные отложения. Для обоснования второй концепции наиболее удобна гипотеза усиленной поставки в позднечетвертичный океан гидротермального марганца, однако конкретные доказательства подобного явления пока не приводились. В любом случае конкреции сформировались за счет поступления рудного материала из подстилающих осадков, о чем свидетельствует корреляция средних содержаний в них различных элементов.

До сих пор мы фактически не знаем откуда берутся металлы, связанные в железо-марганцевых отложениях (ЖМО), каков механизм формирования конкреций, скорости их роста и др. И хотя исследований на эти темы опубликовано много, возможно тысячи, включая капитальные монографии, однако по-прежнему сохраняется дискуссионность и неопределенность во многих вопросах. Может случиться, что добыча конкреций и рудных корок (с подводных поднятий) начнется раньше, чем будут выяснены кардинальные вопросы их происхождения и роли в океанской среде. Ведь известно, что обогащенность ЖМО ценными металлами связана с их высокой сорбционной активностью, а это значит, что роль их в поддержании равновесия в составе морской воды огромна, и особенно, в условиях резкого увеличения антропогенных и техногенных сбросов в океаны.

 

2.2 Кобальтоносные железомарганцевые корки

 

Кобальтоносные железомарганцевые корки представляют собой образования, родственные конкрециям: они близки им по минеральному и химическому составу, текстурно-структурным особенностям и генезису. Наряду с этим коркам свойственны существенные специфические черты, позволяющие выделить их в самостоятельную формацию.

 

Рис 4 Химический состав железомарганцевых конкреций Мирового океана (М. Мельников, 2002).

 

Почти повсюду корки, как и конкреции характеризуются слоистым строением.

Наиболее полные разрезы корок известны в пределах Магеллановых гор, поднятий Маршалловых островов, Маркус-Уэйк и Уэйк-Неккер. Возраст этих структур раннемеловой или позднеюрско-раннемеловой, то есть 100-150 млн лет (М. Мельников, 2002).

Как видно, формирование корок началось намного раньше, чем охарактеризованных выше ЖМК абиссальных котловин. По возрасту конкреции могут быть сопоставлены со слоями III - верхней частью слоя II корок. Возможно, нижним слоям корок соответствуют слои более древних конкреций, которые иногда встречаются в разрезах осадочных пород. Погребенные конкреции, как правило, погребены в буквальном смысле слова - засыпаны под обвалами или оползнями. При этом фаунистическая их характеристика свидетельствует, в частности, и о плиоценовом возрасте.

В разрезе корок наиболее резко выделяется базальный реликтовый слой. Он отличается особенно высоким содержанием фосфора, кальция, серы, кремнезема, присутствием барита. В его строении нередко наблюдается чередование полос параллельно-слоистой и дендритовой текстур.

Изучение состава субмикроскопических слойков с использованием микро-анализаторов показало, что реликтовый слой имеет сложное строение: в одних участках развиты микро слойки однородного состава, в других наблюдается чередование контрастных по составу микро слойков, соответствующих <кристаллической> и <аморфной> фазам конкреций. Характерно, что в реликтовом слое наблюдаются многочисленные границы несогласий, разделяющих различные генерации, что свидетельствует о нестабильной обстановке формирования этого слоя.

По химическому составу указанные слои корок существенно отличаются от конкреций, с которыми они близки по возрасту. В корках понижена концентрация марганца, но повышено содержание железа. Марганцевый модуль (Mn/Fe) корок составляет 1-2,5, тогда как в конкрециях Тихого океана 3-6. Три внешних слоя корок характеризуются достаточно однородным составом субмикроскопических слойков. В отличие от конкреций в них редко наблюдаются участки, где чередуются микро слойки, контрастные по составу. Эта особенность строения корок позволяет предположить, что основная их масса относится к гидрогенным образованиям.

Исключением является реликтовый слой; он формировался, вероятнее всего в участках с относительно спокойной гидродинамической обстановкой. Существенным источником рудных компонентов при его образовании мог служить, по-видимому, гальмиролиз. Согласно возрастной характеристике слоев, этот процесс на подводных горах в Тихом океане имел место с позднего мела до раннего эоцена. Затем, по-видимому, этот источник исчерпал свой ресурс. Последующие слои корок нарастали гидрогенным путем, вследствие обогащения придонного слоя воды компонентами, поступающими из вулканических источников в периоды их активизации. Импульсы вулканической активности зафиксированы соответствующими слоями, характеризующимися индивидуальными геохимическими особенностями. Продолжительные периоды затухания вулканизма выражены перерывами в слоистости корок, явлениями размыва, накоплением обломочного, силикатного материала.

Как было отмечено, корки являются более древними образованиями, чем конкреции; они начали формироваться в позднемеловую эпоху, а может быть и раньше. Они связаны с иными вулканическими комплексами, чем конкреции. В частности, начало образования формации железомарганцевых корок совпадает с эпохой становления вулканогенных и плутонических комплексов коматиит-толеитового и габбро-норит-трактолитового составов. Возможно, обогащенность корок платиноидами обусловлена связью с указанными комплексами, которые характеризуются Ni-Cu-Cr и Ni-Pt-Cr специализацией. Как известно, содержание Pt в корках колеблется от 0,35 до 1,31 г/т, тогда как в конкрециях от 0,10 до 0,13 г/т (С. Андреев и др., 1999).

Надо отметить, что в районах развития корок, в межгорных депрессиях наблюдаются скопления железомарганцевых конкреций и корково-конкреционных образований, которые, также должны быть включены в единую формацию кобальтоносных железомарганцевых корок. Эти образования в данном случае можно рассматривать как продукты различных фаций единого рудогенетического процесса. По составу корки и сопровождающие их конкреции близки, они относятся к одному геохимическому типу, хотя уровень содержания Со в конкрециях несколько ниже, чем в корках. По содержанию Ni и Cu эти конкреции не уступают коркам (В. Кругляков и др., 1993). По химическому составу конкреции шлейфов гор занимают промежуточное положение между корками гор и конкрециями котловин.

Основные особенности состава, строения и размещения двух основных формаций оксидных руд океана, не имеющих аналогов на континенте, свидетельствуют о том, что на их формирование оказывают влияние разнообразные факторы. Важнейшую рудогенетическую роль играет морская вода, представляя собой одновременно и среду минералообразования, и агент транспортировки рудных компонентов; из морской воды в конечном итоге осаждается рудное вещество. Формирование корок и конкреций обусловлено и структурой водной толщи с ее геохимическими барьерами, и ее подвижностью;

Похожие работы

< 1 2 3 4 5 > >>