Геохимия железомарганцевых отложений

О.А. Короткина¹,  Л.Н. Когарко¹, Е.С. Базилевская², И.В Кубракова¹

¹Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН 119991 Москва, ул. Косыгина,19 тел. (495) 137 14 84. факс: (495) 938 20 54

² Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН 117997 Москва, Нахимовский проспект, 36

тел.(495) 124 63 55

Было изучена геохимия железомарганцевых отложений (17 образцов), из трех областей Атлантического океана. Образцы, собранные в районе горы Елена и впадины Страхова, отобраны в 16 рейсе НИС "Академик Иоффе", образцы, собранные в полигоне Зеленого Мыса отобраны в 23 рейсе НИС "Академик Николай Страхов" 2006 г.  Определение основных компонентов, а также Ni, Co, Cu, P, S и др., проводили методом АЭС-ИСП с использованием спектрометров последнего поколения. РЗЭ определяли этим же методом после ионообменного отделения матричных компонентов. БМ отделяли от матрицы с использованием комплексообразующих сорбентов и определяли методом ЭТААС.

Для оценки геохимии железомарганцевых образований наиболее часто используется диаграмма Fe-Mn-(Ni+Co+Cu)*10. Сумма Ni+Co+Cu носит название полиметаллического индекса. Полученные данные, нанесенные на эту диаграмму, в основном лежат в гидрогенном поле (рис. 1). Главный минерал гидрогенных образований - железистый вернадит. Скорость роста варьируется от 1 до 15 мм за миллион лет. Их состав характеризуется отношением Mn/Fe близким к 1, высоким содержанием кобальта и других микроэлементов, включая РЗЭ.

Рис. 1 Диаграмма Fe-Mn-(Ni+Co+Cu)*10

Редкие земли

 Редкие земли в железомарганцевых отложениях имеют сходное распределение, что особенно заметно при нормировке на состав сланца (рис.2).

Распределение редкоземельных элементов обладает следующими особенностями.

- Преобладание группы легких редкоземельных элементов над тяжелыми.

- Сильная положительная цериевая аномалия, связанная с окислением Се³⁺→Се⁴⁺. Четырехвалентный церий активно накапливается в процессе осаждения гидроокислов железа.

В исследованных Fe-Mn отложениях содержание церия в 3,5 раза превышает среднее содержанием этого элемента в воде Атлантического океана.

Содержание редких элементов в ЖМК

Исследования показали, что распределение редких элементов в Fe- Mn отложениях изученных районов неравномерно. Такие элементы как As, Mo, Ba,Co, Pb, Sc, Sr, V, Y, Zn в большей степени концентрируются в Fe-Mn отложениях горы Зеленого мыса (табл.1). Максимальные содержание Cu (2580 ppm), Ni (54 ppm) и Li (500 ppm) наблюдается в районе горы Елена (рис. 3).

Наименьшее содержание Li (3,3 ppm)и Cu (220 ppm) отмечено в полигоне Гора Зеленого мыса. В районе горы Елена наименьшего значения достигают As (158 ppm) и Y (78 ppm). Остальные же элементы (Co, Ni, Mo, Pb, Sc, Sr, V, Zn) достигают своего минимума в районе впадины Страхова (табл.1).

Таблица 1 Содержание малых элементов в ЖМО исследованных районов

Распределение малых элементов по глубине

При изменении глубины от впадины Страхова на севере (5640 м) до полигона Зеленого мыса на юге (1722 м) отмечены небольшие закономерности в распределении ряда элементов. На небольших глубинах (полигон Зеленого мыса) увеличиваются содержания As, Pb, Sr,Со и Pt в 2 раза по сравнению с северными районами. Также возрастают содержания Fe, V, Y, Zn, Ba и Mo (рис 4,5). Концентрация остальных элементов уменьшается с глубиной, от впадины Страхова к полигону Гора Зеленого мыса. При этом содержание Cu и Li с глубиной падает в 2 раза по сравнению с менее глубоководными районами. Таким образом, прослеживается закономерность, связанная с накоплением As, Pb, Sr, Со и Pt в более мелководных районах, а Cu и Li √ в глубоководных.

Рис. 4 Распределение малых элементов по глубине

Рис. 5 Изменение содержания Cu и Li c глубиной.

Благородные металлы

Содержание Pt значительно варьирует в исследованных образцах. Наиболее высокие содержания платиноидов отмечены в Fe-Mn корках горы Зеленого мыса 0,2 ppm, а минимальные содержания Pt наблюдаются в образцах, собранных с глубины более 5000 м в районе впадины Страхова (0,04 ppm).

Содержание Au в исследованных образцах железомарганцевых отложений меняется незначительно. Максимальное значение Au составляет 0,2 ррm в районе впадины Страхова, а минимальное <0,1 ppm в отложениях горы Зеленого мыса.

Следует отметить, что накопление платиноидов идет преимущественно в верхних слоях (горы), а во впадинах содержание платиноидов минимально.

Распределение золота и платины зависит от глубины. Чем глубже, тем больше накапливается золота и меньше √ платины (рис 6). Уменьшение содержание платины с глубиной связано с увеличением активности кислородпоглощающих процессов на глубинах более 2000 м.

Рис. 6 Изменение Pt и Au с глубиной