Космическая пыль в Океане

Железомарганцевые конкреции (ЖМК)

Железомарганцевые конкреции находят во всех морях и океанах, а также нередко и в озерах. Однако, только глубоководные океанические железомарганцевые конкреции имеют очень большую плотность залегания, до 200 кг/м² [2], образуя рудные поля, перспективные с точки зрения разработки полезных ископаемых. Конкреции - специфические образования донных осадочных пород. Часто они имеют неправильную сферическую форму. Средний диаметр конкреции лежит в диапазоне 4 - 8 см. ЖМК представляют собой практически полиметаллические руды. Кроме марганца и железа - основных компонентов этих руд - конкреции содержат много (до единиц процентов) Ni, Cu, Co, а также Pt (до 4 г на тонну) и другие металлы, и поэтому представляют практический интерес для металлургической и химической промышленности будущего. Считается, что железомарганцевые конкреции занимают около 10% площади океанического ложа. Запасы ЖМК с плотностью 10 кг/м² составляют величину 340 миллиардов тонн. Однако, в исследованиях глубоководных океанических железомарганцевых конкреций до настоящего времени имеется много неясных вопросов, в том числе не существует исчерпывающей теории происхождения конкреций или количественных моделей процесса их формирования. Даже оценки их запасов по разным методикам очень сильно различаются. Не ясна скорость роста конкреций. От этой величины непосредственно зависят оценки скорости воспроизводства запасов конкреций. И хотя часть приводят величину 10 млн. тонн в год, на самом деле она может отличаться от истинной на много порядков. Поэтому вопрос о скорости роста конкреций является одним из главных вопросов в исследованиях конкреций.

Парадокс непотопляемости

Существуют две оценки скоростей роста конкреций: 1) быстрый рост конкреций (~ 1 мм/тыс. лет) и 2) медленный рост конкреций (~ 1 мм/млн. лет). Оценки быстрого роста были отвергнуты на основании неких общих соображений (влияние миграции, открытость системы).

Оценка медленной скорости роста конкреций поддерживается большей частью исследователей. Медленный рост следует из применения для решения задачи неравновесных методов ядерной геохронологии изотопов ²³⁰Th, ²³¹Pa, ²³⁴U и их отношений, а также на основании измерения в ЖМК космогенных изотопов ¹⁰Be, ²⁶Al. При таких исследованиях в поверхностных слоях конкреций наблюдается экспоненциальная зависимость концентрации радиоизотопов от глубины их удаления от поверхности конкреции. Если принять предположение о том, что конкреции растут с постоянной скоростью и что уменьшение концентраций радиоизотопов во внутренних слоях конкреции полностью обусловлено только радиоактивным распадом исследуемых радиоизотопов, можно рассчитать время, необходимое для наблюдаемого уменьшения концентрации радиоизотопов в различных слоях конкреции и, собственно, скорость роста конкреции. Однако, полученные этим методом медленные скорости роста конкреций входят в противоречие с рядом других экспериментальных данных. В частности, возникает вопрос, почему на поверхности дна океана находятся огромные поля конкреций, лежащих на донном иле, скорость осаждения которого в тысячи раз больше, чем скорость роста конкреций. При этом скорость осаждения ила измерена надежно различными методами, в том числе и радиационным. Это противоречие получило название "парадокс непотопляемости". Для разрешения этого парадокса некоторые исследователи выдвигали различные экзотические механизмы, которые помогали бы медленно растущим плотным конкрециям всплывать и поддерживаться на поверхности быстро осаждающегося рыхлого ила. Но убедительных механизмов не найдено. Поэтому для решения вопроса о скоростях роста ЖМК было необходимо найти принципиально новый метод определения возраста этих образований.

далее>>