Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. История изучения железомарганцевых конкреций 7
Глава 2. Распространение железомарганцевых конкреций на океанском дне 15
Глава 3. Геологическое строение провинции кларион-клиппертон 23
Глава 4. Геологическое строение китайского разведочного района 34
I. Восточный участок. 34
II Западный участок 41
Глава 5. Особенности размещения и локализации рудных залежей 47
I. Особенности размещения и локализации рудных залежей в пределах российского района 48
Ii. Размещение и локализация руд на площади китайского района 49
Глава 6. Строение и состав конкреций 63
I. Морфология железомарганцевых. 63
Ii. Текстурно-структурные особенности ЖМК . 66
Ш. Минеральный и химический состав железомарганцевых конкреций. 97
Iv. Акцессорные минералы в оксидных рудах. 100
V. Биоморфные остатки в железомарганцевых конкрециях... 120
Vi. О механизмах концентрации рудного вещества 128
Глава 7. Вопросы генезиса ЖМК 160
I. Об источниках рудного вещества 160
Ii. Рзэ в оксидных рудах и базальтовых комплексах. 164
Iii. Диагенетические преобразования конкреций. 170
Заключение 185
Списк литературы
- Распространение железомарганцевых конкреций на океанском дне
- Западный участок
- Размещение и локализация руд на площади китайского района
- Текстурно-структурные особенности ЖМК
Введение к работе
Актуальность темы. Образование железомарганцевых конкреций — глобальное природное явление, происходящее на границе гидросферы и литосферы на дне океанов. Формация железомарганцевых конкреций абиссальных котловин (ЖМК) широко развита на океанском дне, отдельные поля скопления конкреций весьма перспективны для промышленного освоения. С начала 1960-х годов конкрециями заинтересовались многие промышленные фирмы и развернули планомерные геологоразведочные работы. Уже в 1974 г. в ООН подается заявка от имени США на открытие первого месторождения ЖМК в районе Северо-Восточной котловины Тихого океана между разломами Кларион и Клиппертон. Работы быстро приняли международный характер, исследования проводили СССР, ФРГ, Англия, Франция, Япония, Австралия, Новая Зеландия и Китай. Ученые многих стран изучают руды ЖМК: получены многочисленные результаты и материалы по конкрециям. Тем не менее, проблемы генезиса конкреций весьма далеки от решения. Для расшифровки всей совокупности процессов образования конкреций необходимо тщательное изучение строения и состава конкреций на макро-, микро- и ультрамикроскопическом уровнях. Комплексное изучение ЖМК - одно из важнейших условий, определяющих возможность промышленного освоения залежей этого ценного полиметалльного сырья.
Цель работы. Целью исследований являлось изучение строения, состава и генетических особенностей железомарганцевых конкреций провинции Кларион-Клиппертон в основном на примере Китайского разведочного района с привлечением материалов по другим участкам провинции.
Научная новизна. Автором впервые проведено комплексное изучение образцов ЖМК Китайского разведочного района и сопоставление их с образцами других участков провинщга Кларион-Клиппертон. Впервые проведено изучение конкреций на субмикроскопическом уровне; статистическая обработка полученных данных позволила обосновать вывод о том, что при формировании оксидных руд различного типа действует единый механизм осаждения вещества. Впервые в конкрециях Китайского района выявлены акцессорные минералы и предложена их типизация. Разносторонняя характеристика конкреций позволила детализировать фациальную обстановку их формирования.
Практическая ценность. Выявленные генетические особенности конкреций дают дополнительный материал для корректировки разведочных работ, выбора перспективных участков. Полученные материалы, характеризующие состав и строение ЖМК, необходимы для детальной промышленной оценки залежей.
Фактический материал, методы исследования. Основным объектом исследований послужила коллекция железомарганцевых конкреций из китайского района провинции Кларион-Клиппертон. Конкреции отобраны в рейсе DY105-13 НИС «Океан № 4» в 2002г. Кроме того, использованы конкреции из коллекции кафедры геологии и геохимии полезных ископаемых геологического факультета МГУ; эти образцы собраны в различные годы в провинции, в основном в пределах Российского разведочного района.
Текстурно-структурные особенности конкреций изучались в ашгшифах и полированных срезах образцов.
Систематическое определение состава субмикроскопических слойков ЖМК проводилось на растровом электронпом микроскопе «Tescan-Vega/xmu» в лаборатории ИЭМ РАН. Кроме того, микротекстурные исследования и диагностика минералов проводились на растровом электронном микроскопе «Jeol JSM-6480LV» в лаборатории локальных методов исследования вещества геологического факультета МГУ. Получено более 100 микрофотографий для изучения структурно-текстурных особенностей строения конкреций, выполнено около 500 анализов состава субмикроскопических слойков и акцессорных минералов. Проведена статистическая обработка полученных данных.
Изучение биоморфных остатков в конкрециях проводилось на сканирующем электронном микроскопе CamScan-4 в ПИН РАН.
Для изучения распределения элементов-примесей в макрослоях ЖМК был применен лазерный микроспектральный анализ на микроанализаторе LMA-10 (кафедра полезных ископаемых МГУ).
Для 20-ти наиболее представительных образцов изучаемой коллекции выполнено определение содержаний микроэлементов в том числе РЗЭ методом ICP-MS и ICP-AES. Основные защищаемые положения.
1. Железомарганцевые конкреции представляют собой концентрически-слоистые образования, сложенные слабо окристаллизованными фазами оксидов и гидрооксидов железа и марганца. В строении конкреций выделяются концентрические слои трех иерархических уровней: макрослои, микрослои и элементарные, условно неделимые субмикроскопические слойки.
В конкрециях выявлены многочисленные биоморфные остатки (радиолярии, диатомеи, спикулы кремневых губок, остатки разнообразных бактерий, в том числе марганецокисляющих). Биоморфные остатки, с одной стороны, могут служить основой стратификации конкреций, с другой — позволяют предположить активное участие организмов в осаждении рудного вещества конкреций.
2. В конкрециях обнаружены и диагностированы многочисленные акцессорные минералы, среди которых выделены группы: а) породообразующих минералов базальтовой ассоциации; б) самородных металлов, сплавов, интерметаллических соединений; в) сульфидов, сульфатов и др. минералов гидротермального генезиса; г) рудных и породообразующих минералов гранитоидной ассоциации. Наличие акцессорных минералов свидетельствует о сложной фациальной обстановке, в которой происходило формироваїше ЖМК, и является косвенным свидетельством участия вулканических и поствулканических процессов в поставке рудного вещества.
3. Детальное изучение элементарных текстурных обособлений субмикроскопических слойков (на микроанализаторах) позволило выявить важные закономерности: проявление ритмичности в строении и чередовании слойков, однотипный характер разделения «железистых» и «марганцовистых» фаз в ЖМК различного типа. Обоснован вывод о том, что все типы оксидных руд (все разновидности конкреций и корок) сложены субмикроскопическими слойками, разделяющимися по составу на две группы. Одна всегда обогащена железом, кремнеземом, кобальтом, фосфором, кальцием; другая - марганцем, никелем, медью, цинком, щелочами и т.д. Это означает, что все типы руд формируются по единому механизму осаждения рудного вещества.
4. Выявлена устойчивая концентрическая зональность в распределении микроэлементов в ЖМК (Со, Ni, Си, Zn), а также некоторых других компонентов, выраженная в закономерном повышении концентраций от центра к периферии конкреций. Возникновение зональности обусловлено действием процессов диагенетического преобразования вещества конкреций.
Публикации и апробация работы. Основные результаты выполненных исследований докладывались на межвузовской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодые - наукам о земле» (2008, Москва), на международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (2008, Москва), на Ломоносовских чтениях (2008, Москва, МГУ). По теме диссертации опубликованы 2 статьи и тезисы 3 докладов.
Структура и объем работы. Диссертация, состоит из введения, 7 глав и заключения, содержит 191 страниц текста, 28 таблиц, 97 рисунков, сопровождается списком литературы из 57 наименований.
Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю профессору В.В. Авдонину.
Он глубоко признателен ст. н. сотр. Е.А. Жегалло (ПИН РАН), под руководством которой проведено изучение биоморфных остатков. Автор благодарит ст.н.сотр. Н.Е. Сергееву, организовавшую исследования на лазерном микроанализаторе. Искренняя благодарность вед. н. сотр. Н.Н. Шатагину за большую помощь в статистической обработке анализов. Большой объём микроаналитических исследований вьшолнен при содействии К.В. Вана (ИЭМ РАН), которому автор выражает свою признательность.
Автор благодарит профессора Xuefa Shi (Институт Океана КНР), предоставившего для изучения образцы ЖМК Китайского района и другие материалы.
Искреннюю признательность за помощь, поддержку и консультации автор испытывает к сотрудникам кафедры геологии и геохимии полезных ископаемых: зав. кафедрой проф. В.Й. Старостину, доц. А.Л. Дергачеву, асе. Т.А. Филициной.
Распространение железомарганцевых конкреций на океанском дне
Глобальные закономерности размещения оксидных руд в Мировом океане рассматриваются в работах Дж. Меро, Г. Менарда, Н.С. Скорняковой и Н.Л. Зенкевича, Г.П. Глэсби, Д. Кронена, Е.А. Величко и Д.Г. Тонконоговой, С.А. Андреева с коллегами, О.Д. Корсакова с соавторами. В настоящее время установлено, что основная масса скоплений оксидных руд размещается в интервале широт от 40 с. ш. до 40 ю. ш., образуя единый планетарный пояс, протягивающийся вдоль экватора через Тихий, Индийский и Атлантический океаны. Среди оксидных руд выделено две самостоятельные формации: формация железомарганцевых конкреций абиссальных котловин и формация кобальтоносных корок подводных поднятий (Авдонин, 2004). Руды обеих формаций занимают различное положение, будучи приуроченными к различным структурным элементам океанского дна. Ниже мы рассмотрим особенности размещения рудных скоплений ЖМК.
Формация железомарганцевых конкреций абиссальных котловин развита на обширных площадях и представлена совокупностью рудных провинций, приуроченных к крупным морфоструктурам дна - участкам абиссальных котловин. Размещение рудных провинций ЖМК подчиняется широтной зональности, что позволяет в пределах планетарного пояса выделить три самостоятельных рудных пояса, приуроченных к определенным широтам (Казмин, 1984; Корсаков и др., 1987; Андреев и др., 1997). Северный субтропический и тропический пояс расположен между 40 с.ш. и экватором. Наиболее ярко он представлен в Тихом океане. Это рудные провинции Северо-Западная, Кларион-Клиппертон, Центрально-Тихоокеанская, Восточно-Марианская, Филиппинская и др. В Атлантике это провинция Североамериканской котловины, а также рудопроявления в Канарской котловине и др. (рис. 2.1).
Южный субтропический и тропический пояс расположен между экватором и 40 ю.ш. В Тихом океане к нему относятся провинции Южно-Тихоокеанская, Перуанская и Чилийская. В Индийском - Агульяс, Мадагаскарская, Центрально-Индоокеанская, Западно-Австралийская, Натуралиста, Амстердамская, Крозе. В Атлантике известны провинции Капская и Бразильская. . ,
Южный высокоширотный пояс расположен между 40 ю. ш. и Южным Полярным кругом. Эти руды в равной мере могут связываться как со структурами Тихого и Атлантического океанов, так и со структурами Южного полярного бассейна. Последнее представляется более справедливым. Здесь выделяются провинции Беллинсгаузена, Южно-Тихоокеанского поднятия и моря Скотия, а также цепь рудопроявлений к югу от Австрало-Антарктического срединно-океанического хребта.
Всего в Мировом океане выделено 39 конкреционных объектов, характеризующихся различной площадью, продуктивностью, содержаниями металлов (табл. 2.1 ).
Рудные провинции Тихого океана. Наибольший промышленный интерес в Тихом океане представляет северный приэкваториальный пояс конкрециеносности, расположенный между 5-8 и 30 с.ш. Конкреции здесь покрывают в среднем 32 % плдощади дна с весовой плотностью от 1 до 32 кг/м2 и отличаются повышенными содержаниями марганца, меди, никеля, свинца, цинка. Наиболее крупными являются провинции Кларион-Клиппертон, Центрально-Тихоокеанская, Северо-Западная.
Южный пояс конкрециеносности Тихого океана расположен между 7 и 45 ю.ш., к нему относятся рудные провинции Перуанская, Чилийская, Южно-Тихоокеанская. Им свойственна наиболее высокая весовая плотность залегания конкреций, которая местами достигает 50-70 кг/м2, но более низкое, чем в северном поясе, содержание рудных элементов. Как отмечает Т.И. Лыгина, с наиболее бедными, из тихоокеанских могут сравниться лишь наиболее обогащенные рудными компонентами конкреционные поля Индийского океана.
Рудные провинции Индийского океана, В Индийском океане известно несколько провинций: Центрально-Индоокеанская, Западно-Австралийская, Натуралиста и др. Наиболее перспективная - Цешрально-Индоокеанская, которая характеризуется весовыми плотностями до 20 кг/м2. В пределах этой провинции Индия имеет лицензионный участок для разведки и добычи конкреций, удовлетворяющий требованиям, предъявляемым к абиссальным месторождениям ЖМК. Следующей по перспектьивности является провинция Диамантина в Амстердамской котловине, в которой максимальная весовая плотность дости гает 54,5 кг/м2, но по содержанию основных элементов конкреции этой провинции существенно беднее. По геохимической специализации конкреций западная часть Индийского океана близка к Атлантическому (никель-кобальт-марганцевый тип).
Рудные провинции Атлантического океана. В Атлантическом океане выделены провинции Северо-Американской, Бразильской и Капской котловин. Конкреции Атлантического океана отличаются более высоким содержанием железа и низким содержанием никеля и кобальта, при незначительном содержании меди. Весовая плотность невелика, максимальная 3 — 5 кг/м . Перспективных для промышленного освоения скоплений ЖМК в Атлантическом океане пока не обнаружено.
Западный участок
Западный участок ограничен координатами 833 — 1123 с.ш., 15100 — 15452,5"з.д.. Он характеризуется значительно большей расчлененностью и сложностью рельефа. По особенностям рельефа и структуры дна на территории участка выделяются следующие типы рельефа: горные гряды, межгорные впадины, горно-холмистый участок и пелагическая впадина (рис.4.2).
1. Горные гряды ( I).
В пределах Западного участка отчетливо прослеживаются четыре крупные подводные горные гряды, каждая их которых может рассматриваться в качестве самостоятельного участка. Гряды имеют практически параллельную субширотную ориентировку и веерообразно расходятся в западном направлении.
1-й грядовый горный участок северной части (I -1). Эта горная гряда находится в северной части западного района. Она отличается сложным рельефом. Основная зона гряды отмечается координатами: 1038 —1048 с.ш., её длина около 210 км, ширина 5-15 км, глубина наиболее высокой вершины достигает 3350 м, относительное превышение её 1750 м.
Гряда состоит из отдельных кулисообразно размещенных небольших горно-холмистых град, расположенных на расстоянии 15-20км. Каждый из таких фрагментов сформирован 3-6-ю средними по размеру, плотно расположенными горами или холмами. Глубина вершин гор или холмов 4000-4700 м, относительные превышения 300-1000 м, ширина основания 5-15 км, средная крутизна склонов достигает 1543 . Ширина дна впадины между маленькими участками составляет около 15 км.
2-й грядовый горный участок северной части (I -2). Этот участок находится южнее первого в северной части западного района, в основном вблизи 1008 с.ш. Града протягивается в субширотном направлении почти на 250 км, ширина её 10-20 км. Гряда состоит из крупных и средних гор и межгорных впадин. Глубина колеблется от 3600 до 5200 м, горы достигают высоты 1000-5000м, средняя крутизна склонов достигает 2905 . Гряда распадается на несколько блоков, каждый из которых состоит из нескольких больших и средних гор и межгорных впадин. Днища впадин пологие, глубиной 4700-5000м, ориентированы в северо-западном направлении. На западе участка гряда распадается на отдельные горы и холмы.
3-й грядовый горный участок средней части ( I -3). Этот участок находится в средней части Западного района, и протягивается в субпшротном направлении по 927 с.ш. Он представляет собой наиболее грандиозную подводную горную гряду длиной около 340 км, шириной от 8 до 20 км. Гряда почти полностью пересекает Западный район и состоит из многочисленных гор, холмов и межгорных впадин. Северный и южный склоны подводных гор и холмов скалисты, на западе и востоке склоны пологие и относительно сглаженные.
Вершины гор располагаются на глубинах 4000-4700 м, относительное превышение структур 300-1000 м, средняя крутизна склонов составляет 16-20.
4-й грядовый горный участок южной части (I -4). Этот участок расположен в южной части Западного района. Горная гряда здесь распадается на 3 относительно небольших участка, каждый из которых включает несколько больших подводных гор и холмов. Эти фрагменты гряды и меют субширотную ориентировку. Вершины гор находятся на глубинах 4200-4640 м, относительные превышения составляют 460-900 м, средная крутизна склонов 1036 . Склоны вблизи вершины более крутые, склоны межгорных впадин пологие.
Западный фрагмент гряды состоит из группы подводных гор и ориентирован в запад-северо-западном направлении. Глубина вершин 4000-4200 м, относительные превышения составляют 800-1000 м, склоны скалистые, средная крутизна обычно составляет 1454\
Средний фрагмент представлен тремя относительно обособленными частями: индивидуальными горами, скоплениями гор и холмов. Относительные превышения гор около 1000 м. Восточный фрагмент представлен небольшим участком, в котором преобладают пологие холмы (рис. 4.2). 2. Межгорные впадины (П).
Межгорные впадины разделяют описанные выше гоные гряды. Они представляют собой обширные низменные пространства, значительно превышающие по ширине горные цепи. Эти структуры характеризуются относительно пологим рельефом. В западном направлении они испытывают заметное воздымание. В пределах Западного участка выделено 4 межгорные впадины.
1-я межгорная впадина северной части (П-1). Эта впадина находится на севере участка севернее 1-го грядового горного участка. Здесь развит пологий равнинный рельеф, осложненный низкими холмами и депрессиями. Ориентировка элементов рельефа субмеридиональная. Средняя глубина океана 5100-5200 м, глубина дна межгорных депрессий более 5200м. Глубины вершин холмов 4600-5000 м, относительные превышения от 100 до 400 м, крутизна склонов меньше 5".
2-я межгорная впадина, средней части (П-2). Эта впадина разделяет 1-й и 2-й грядовые горные участки. Она имеет субширотное простирание, в западной части сменяющееся на северо-западное. В центральной части впадина осложнена несколькими горными сооружениями, восточная часть приподнята, имеет равнинно-холмистый рельеф. Наибольшая длина этой впадины ПО км, наибольшая- ширина 50 км, глубина дна 5150-5250 м, глубина депрессии в центре впадины около 5300 м, средняя крутизна склонов около 127
Размещение и локализация руд на площади китайского района
Весовая плотность ЖМК в горных и горно-холмистых участках более высокая, чем на равнинных участах. В Восточном участке (рис. 5.1) Китайского района весовая плотность ЖМК колеблется от 0 до 16.35 кг/м2, средняя весовая плотность составляет 4,47 кг/м2. В Западном участке (рис. 5.2) весовая плотность колеблется от 0 до 23,33 кг/м2, средняя весовая плотность составляет 8,46 кг/м2. В Западном участке весовая плотность очевидно больше, чем в Восточном. В Западном участке площади с весовой плотностью более 5 кг/м2 составляют 66,9%, а в Восточном - 40,40%.
Горные участки (I). Мы проанализировали распределение весовой плотности ЖМК в 3-х горных участках. При этом выявлены следующие закономерности (рис. 5.2):
(1) По площади с юга на север весовая плотность ЖМК постепенно уменьшается. В юго-западном горном участке( I -3) весовая плотность наиболее высокая, максимальная величина составляет 13,9 кг/м2, средняя величина - 9,63кг/м ; В центральном горном участке ( I -2) наиболее высокая плотность составляет 16,9 кг/м2, средняя - 7,12 кг/м2; В северном горном участке (1-1) наиболее высокая плотность составляет 12,5 кг/м2, средная - 6,99 кг/м2. С севера на юг весовая плотность ЖМК увеличивается в 1,38 раза.
(2) По вертикали: от вершин до подножья гор, весовая плотность ЖМК постепенно увеличивается в 1,77 раза. В верхней части горы средняя весовая плотность ЖМК составляет 3,53 кг/м2, в средней части - 8,91 кг/м2, в нижней части - 9,42 кг/м2. В зоне между подножиями и межгорными впадинами весовая плотность ЖМК достигает максимальной величины - 10,21 кг/м2.
(3) На склонах гор весовая плотность распределяется следующим образом. На скалистых склонах ( 10) весовая плотность ЖМК минимальная, составляет 4,22 кг/м2; на пологих склонах ( 5) весовая плотность ЖМК более высокая, составляет 9,67 кг/м ; на склонах средней крутизны (5—10) весовая плотность ЖМК максимальная, достигает 10,41 кг/м2.
(4) Весовая плотность ЖМК на южных склонах гор более высокая , чем на северных. На южных склонах гор северной части средняя весовая плотность ЖМК составляет 7,27кг/м , на северных - 6,84 кг/м ; На южных склонах гор центральной части средняя весовая плотность ЖМК составляет 8,35 кг/м2, на у северных - 7,33 кг/м ; На южных склонах юго-западной части средняя весовая плотность ЖМК составляет 8,07 кг/м2, на северных - 7,92 кг/м2; Участки горно-холмистого типа рельефа (П). В горно-холмистом рельефе распределение весовой плотности ЖМК гетерогенное, сложно изменяется, и характеризуется следующими закономерностями (рис. 5.1, 5.2):
(1) В Западном участке весовая плотность ЖМК в горно-холмистом типе рельефа меньше, чем горном, средняя весовая плотность составляет 7,32 кг/м2. Весовая плотность ЖМК в горно-холмистом типе Западного участка (7,32 кг/м2) более высокая, чем в том же типе рельефа Восточного участка (6,32107м2).
(2) В западном участке с юга на север весовая плотность ЖМК постепенно уменьшается. Весовая плотность горно-холмистого типа в юго-восточной части (II -3) наибольшая, средняя величина достигает 8,86 кг/м2; весовая плотность в горно-холмистом типе северо-восточной части (II -2) меньше, средняя величина достигает 8,1 кг/м2. Весовая плотность ЖМК в горно-холмистоьгх участках северо-западной части (П-1) минимальная, средняя величина составляет 5,83 кг/м2.
(3) По вертикали - от вершин до подножий гор и холмов, весовая плотность постепенно увеличивается. В средней части гор и холмов западной области, средняя весовая плотность ЖМК 6,97, в нижней части средная величина составляет 7,57 кг/м2, но в ложбинах подножий весовая плотность ЖМК постепенно уменьшается, средняя величина составляет 6,62 кг/м2.
(4) Весовая плотность ЖМК на участках горно-холмистого типа изменяется в зависимости от крутизны склонов. В Западном участке на склонах гор и холмов средней крутизны (5—10) весовая плотность ЖМК максимальная, достигает 10,87 кг/м2; на пологих склонах ( 5) весовая плотность меньше, составляет 7,49 кг/м2; на крутых скалистых склонах ( 10) весовая плотность минимальная, составляет 4,66 кг/м2. В Восточном участке также наблюдается эта закономерность, на склонах (5—10) плотность 7,14 кг/м2, на склонах ( 10)-5,72 кг/м2, при крутизне склонов ( 5) плотность KT/M2.
Холмистый тип рельефа (Ш) развит в Восточном участке (рис. 5.1), весовая плотность ЖМК на этой территории меньше, чем на других участках рельефа, средняя величина составляет 4,34 кг/м2. Установлены следующие закономерности:
(1) В низком пологом холмистом участке юго-восточной части (Ш-2) весовая плотность ЖМК больше, максимальная величина достигает 15,83 кг/м2, средняя величина составляет 5,09 кг/м2. В равнинных холмистых частях
Западного участка (Ш-3) плотность меньше, средняя величина составляет 4,2 кг/м2; в ленточном холмистом типе центральной и восточной части (Ш-1), весовая плотность ЖМК минимальная, средняя величина составляет 3,96 кг/м2.
(2) В холмистых участках, весовая плотность на холмах больше, средняя величина составляет 4,61 кг/м2; весовая плотность в межхолмовых ложбинах меньше, средняя величина составляет 3,91 кг/м2; средняя величина весовой плотности у подножий холмов составляет 3,66 кг/м2. Закономерность изменения весовой плотности в верхних, средних и нижних частях холмов не проявлена, только весовая плотность ЖМК верхней и нижней частей чуть больше. (3) В холмистых участках, распределение весовой плотности ЖМК определяется крутизной склонов. На склонах крутизной более 5 весовая плотность ЖМК (6,69 кг/м2) заметно больше, чем на склонах, крутизной меньше 5(4,24 кг/м2). Тип межгорной впадины(ГУ). В межгорных впадинах весовая плотность ЖМК больше: между горными и горно-холмистыми грядами средняя весовая плотность ЖМК составляет 6,16 кг/м2.
Текстурно-структурные особенности ЖМК
Диатомеи. Панцири диатомовых водорослей, как и скелеты радиолярий, состоят из аморфного кремнезема, который замещается гидроксидами металлов и вовлекается в диагенетическое преобразование вещества конкреции (Г.Батурин, В.Дубинчук, 1989).. В конкрециях обычно встречаются раздробленные панцири диатомеи (рис.6.5.4, 6.5.5), но мелкие панцири сохраняются целыми (рис.6.5.6). Они все часто импрегнированы гидроксидами железа или марганца.
Спикулы кремневых губок встречаются в образцах конкреций из Тихого, Индийского, и Атлантического океанов (рис.6.5.7,8,9).
Биоморфные кокковидные формы представляют собой округлые или вьшуклолинзовидные тельца размером 1—1,5 мкм в поперечнике и встречаются обычно в агрегированном состоянии (рис.6.5.10,11,12).
Обнаруженные биоморфные остатки бесспорно не относятся к тем факторам, которые могли влиять на осаждение рудного вещества. Однако роль подобных находок весьма значительна. В ряде случаев фаунистические остатки обладают хорошей сохранностью, среди них возможно обнаружение и идентификация руководящих форм. Это обстоятельство дает основание надеяться, что при организации специальных микропалеонтологических исследований фаунистические остатки послужат основой стратификации конкреций. Изучение микрофаунистических остатков позволило в свое время провести достаточно уверенную стратификацию кобальтоносный железомарганцевых корок Магеллановых гор (М. Мельников, И. Пуляева, 1994).
Попытки подобных исследований проведены на материале Российского разведочного района. Послойные анализы видового комплекса радиолярий, выполненные для 12 образцов конкреций показали возможность возрастной оценки различных макрослоев (М. Мельников и др.,2003).
Значительно большую роль могут играть в формировании конкреций микробиологические процессы. В качестве биологических факторов, способствующих формированию ЖМК и корок, рассматриваются строматолитовые структуры, концентрации органического вещества; влиянием биогенного фактора объясняют образование тонкодисперсных самородных металлов (В.Кругляков и др., 2000).
Автором были обнаружены некоторые разновидности бактериоморфных образований.
Бактериоморфные нитчатые и трубчатые образования длиной 1—15 мкм с наружным диаметром порядка 0,2—2мкм (рис.6.5.13,14,15). Они могут быть прямой или изогнутой формы, их структуры напоминают больше всего чехлы железобактерий, а более тонкие формы сходны также с гифами морских актиномицет.
Пучковидные образования состоят из удлиненных нитей длиной 30—40 косм, собранных в пучки, возможно, некоторые из них имеют общий чехол. Часть из них похожа на гифы актиномицет, а другие, возможно, являются минерализованными фрагментами трубчатых образований, с которыми часто встречаются совместно (рис.6.5.16,17).
При проведении биоморфных исследований многие ученые обнаружили многочисленные виды бактерий, окисляющих и осаждающих марганец, и бактериальных спор, распространенных в железомарганцевых конкрециях.
Так, Ю. Сорокин (1971), исследуя конкреции Южной котловины и Южной часи Северо-Восточной котловины Тихого океана, установил, что на верхней стороне конкреций присутствует до 80 млн/см бактериальных клеток, из которых число сапрофитов составляет десятки и сотни, а в отдельных случаях тысячи клеток в 1 см3. На нижней стороне конкреций, а также во вмещащих осадках микрофлора значительно беднее, а ее относительная активность в 10—20 раз ниже.
Н. Ehrlich, W. Ghiorse, G. Johnson (1972), исследовавшие железомарганцевые конкреции из центральной части Тихого океана, обнаружили в них обильную микрофлору именно марганецокисляющих бактерий, которая была значительно богаче по сравнению с вмещающими осадками.
С. Schuett, J. Ottow (1977) провели детальные микробиологические исследования в юго-восточной части Тихого океана, где железомарганцевые конкреции также оказались густо заселенными бактериальной микрофлорой (от 0,1 до 30 млн/г бактериальных клеток), в составе которой присутствовали до 10 тыс/г специфических марганецокислшощих бактерий. При этом .численность и состав микрофлоры верхней части, нижней части и рудных ядер конкреций, а также вмещающих осадков и придонных вод оказались относительно сходными между собой (Г. Батурин, В; Дубинчук, 1983).
Китайские ученые Линь Чэни и Чжан Фушэн открыли и описали в конкрециях новые массовые формы: актиномицеты (Miniactinomyces chinenes) и спиральные бактерии (Spirisosphaerospora pacifica) (Chen Jian-lin, Han Xi-qiu, Shen Hua-di, 1999).
Деятельностью бактерий можно объяснить некоторые фазовые переходы марганцевых минералов, а также осаждение оксидов марганца и железа на поверхность конкреции. Возможность образования биогенных форм марганцевых минералов и трансформации тодорокита в вернадит подтверждена экспериментально (Г. Лысюк, 1991). Г.НЛысюк во внутренних зонах конкреций при помощи электронного сканирующего микроскопа обнаружены в больших количествах остатки планктонных организмов, претерпевших бактериальное замещение марганцем с образованием тонкодисперсных марганцевых минералов в виде наноразмерных чешуек, покрывающих поверхность сферических бактерий. Еще одним проявлением бактериального фактора в процессе роста конкреций и формировании марганцевых тонкодисперсных минералов этот автор считает обнаруженное им наличие цианобактериального мата в межслоевом пространстве конкреций. Электронно-микроскопические исследования внутренних зон конкреций показали широкое развитие биопленок в межслоевом пространстве конкреций. Эти биопленки, сложенные бактериями веретенообразной палочковидной и др. форм, как и цианобактерии имеют состав оксидов марганца. На поверхности конкреций также обнаруживается большое количество различных видов бактериальных форм, в частности, бактерии, подобные. Metallogenium, а также цианобактерии (В. Кругляков и др., 2000; Г. Лысюк, 2005). В.В Кругляков высказывал даже предположение, что конкреции представляют собой живые колониальные организмы, т.е. являются продуктами биохимических процессов.
