Введение к работе
Актуальность исследований. Изучения глубоководных келззо-гащевых руд - океанских конкреций в последило годы всо Ооль-пэраходпт з область их практического использования* Создание рип океанского пелозо-маргакцзвого рудогенеза а цольп знязлз-: закономерностей распространонпя этих руд на диэ океана а вития научных основ геохимических катодов поисков и развадкп лубоком океаио является одной из задач академической науки, нно поэто?лу эта исследования бшш отпасены Президиумом АН Р и ГКНТ СМ СССР к числу важнейших для решения .п включены в
плани НИР по проектам "Рудообразование" и "Твердые полезные ископаемые" научно-исследовательской програкаы "Мировой океан" (0.74.01).
Цель и задачи работы. Поскольку минералы железа и марганца являются основным: аутигешшмл минералами конкреций и корок, то от решения в первую очередь вопроса их генезиса зависит поникание процесса образования океанских келезо-марганцевых руд в цело:,:. Именно поэтому целью настояцей работы является оценка физико-химических условий и возкокностей формирования твердых фаз г.елеза к марганца в современном океана. Для достижения указанной цели было необходимо рзшть следующие основные задачи: I) оценить физико-химические параметры в среде формирования минералов конкреций; 2) произвести выбор (на основе литературных данных) термодинамических констант и получить новые для описанім состояния г.елеза и марганца in *itu і 3) выработать концепцию образования твердих нестехиометрическпх оксидов марганца.
Научная новизна заключается в том, что впервые для решения основных генетических проблем океанского железо-марганцевого ру-г дообразования использован аппарат физической химии п термодшіа-кпяи. Результаты проведенных исследований способствуют более глубокому, основанному на фундаментальных законах -химии, поника-. mm протекания процессов конкрецие^-образованил в окоако. Впервио подробно рассмотрены п.оценены физико-химические условия в срсдо формирования конкреций. Данные отих оценок использованы в физи-ко-химических расчетах, опираясь на которые получены отеоты па вопросы, сформулированные в виде цели работы. Впервые дано химическое обоснование возможности образования твердых фаз железа и марганца в современном океане.' Рассмотрены и про анализ ирогаїш процессы, протекающие в условиях окислительного диагенеза, их влияние на состав и генезис конкреции. Предложен механизм формирования нестехиомзтрических оксидов марганца в океане. Сложенные в работе результаты исследований служат количественной основой решения проблеми генезиса железо-марганцевых океаничес-ких руд и создания теории механизма их формирования.
Практическая ценность. Заложенная теоретическая основа, опирающаяся на количественный физико-химический анализ поведе- ния рудных химических элементов в океане, дает возможность подойти к решению проблем генезиса глубоководных железо-марганце-
вых руд. Эта основа способствует прогнозировали распространения конкреций на океаническом дне, выделению и ококтуриватзэ рудных площадей по хишіческому и глшеральному составу, воспроизведению к перспективам переработки отих руд в океане, оценке возі.то.ткос-тей направленного синтеза твердых фаз яелеза и гарганца и управление подобиыш процессам;, выработке костлекса геохимических методов поисков руд в глубоком океане. Крога того, анализ процессов формирования рудных залежей в современных осадочных бассел-ках будет способствовать более четко:,*у пониманию процессов образования г.юсторозденпй келеза и гарганца в древние геологические гпохп.
Запкшаемые подолепня. I. Концентрация и распределение г.елэ-за в толце океанической води контролируются свелеоса-тденким аморфным гидроксидом яелеза Ш)-Fe(0H)3 , з перових водах глубоко о кисленных пелагических осадков они контролируется гстнтсм или гидроксидом лелеза (Ш) длительного срока старения.
^.Концентрация и распределение марганца в водной то,~::;з океана до глубины І50-6С0 и контролируются соединением г.'".,0, -"< шнг.е -МпООЦ. Последнее з результате протекания ргш-.іг:п дис-пропорцпонпрования трансформируется л сло-лиі! океопиіоокснд
3. Окислительный потенциал глубскоокпелепных пелагпасклх осадков, заверяемый платиновым электродом, является стаипс:-лп-пкм; равновесный потенциал, опредедясп.й гетерогенной системой Мп02/Мп"+, на 80-100 !"В выга л составляет 530-530 мВ. йшцент-рацпя гарганца в дорогой еодє отих осадков контролируется реакцией дпспропорідожировання.
. 4. Формирование твердых фаз г.елеза и марганца конкреций происходит при'тех физико-хи.'.'ических условиях л концентрациях отих элементов, которые характерны для современного океана.
5. Распределение и-концентрации лелеза и мзргшпда в океанической годе контролируются реакциями образования не аутогенных минералов, обнаруяпваегяи з конкрециях, а промежуточными фазами.
Вклад автора. Результаты настоящей работы опираются на личные исследования п наблгдеїшя автора, проведенные кл в океанологических экспедициях, л на огромный фактически} материал, опубликованный з литературе. Данная работа выполнялась з рагжах проблеми 0.74.01 "Мировой океан" д являлась составной частью науч-
но-иссладовательских тем ТОЙ ДЕО АН СССР. В ходе выполнения от тем автор принимал самое кепосредстЕзнное участие в постановке задач, выработке научных программ, а так?.е организации рейсов і НКС "Каллисто" и "Академия Александр Виноградов", Кроме того, автор участвовал в целом ряде рейсов на НИЗ АН СССР и ВШ СССР Тихий и Индийский океани, в Охотское, Японское и Красное моря, что способствовало выработке его представлений о возможностях і условиях железо-марганцевого процесса на различных участках дш Мирового океана. В экспедиционных условиях автором были поднял списаны и изучены многие десятки колонок и дночерпателей, провс дены набладения над залеганием и условиями распространения кош раций ь различных частях Тихого океана; ем описаны многие десяч ки образцов конкреций, проведена интерпретация химических и ми-нералогических данных.
Автор лично провел полны}: физико-химический анализ келззо-шрганцевой системы в океане, что является основой данной работы"; провел выбор необходимых термодинамических констант и обосновал получение"новых (энтальпий и мольных объемов); лично "выполнил все термодинамические расчоты и их штерпретацшэ. Совместно с A.M. Ппсаревскпм, Ю.И.Нкколаевш и П,Я.Твдзнко получил принципиально ноше и важные результаты по окислительному потен цпалу глубокоокислекных пелагических осадков..
Дублшсацш г апробация работы. Ш тема дпссертацпл опубликовано 26 работ, в том число глава в монографии. Основные ее положения докладывалась на Международном Тихоокеанском Конгрессе (Хабаровск, 1979); на ІГ Всесоюзной пколе по горской геологи (Геленджик, 1900); на УІ Международном спмпозпумз Международной Ассоциации по Генезису Рудных Месторождений - І.1АГРМ (Тбилиси, 1982); на II Съезде советских океанологов (Ялта, 1982); на! Тихоокеанской пколе по морской геологии (Владивосток, 1983); на' 27-м Международном Геологическом Конгрессо (Москва, 1984); на П Тихоокеанской пколе по морской геологии (Шно-Сахалшск,;, 1985); на Ш Съезде-советских океанологов (Ленинград, 1987); на I Международной Конференции по морской геологии Азии (г.Шанхай, КНР, 1988); на заседаниях Рабочей группы по твердым полезным ископаемым Мирового океана при Комиссии по проблемам Мирового океана АН СССР (Косква, 1980; Киев, 1981, 1982, 1984).
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения,
