Гальмиролиз - это подводный аналог выветривания. Он может развиваться лишь в тех случаях, когда поверхность пород обнажена в течение длительного геологического времени. Это положение может соблюдаться в глубоких частях океанических котловин, где глубина превышает критическую глубину карбонатной компенсации, и на склонах подводных поднятий, уклон которых превышает угол естественного откоса отлагающегося осадка. Угол откоса различен для различных материалов. Пелитоморфные осадки обладают текучестью уже при уклонах в несколько градусов. Перемещение структурированного глинистого материала отмечается при уклонах порядка 3°. На склонах крутизной порядка 10° не накапливаются никакие осадки. Поверхности, на которых осадки не отлагаются, обычно называются дерепционными.
Кора выветривания в зависимости от условий ее формирования может быть различной мощности. Наиболее мощные коры формируются в гумидном климате на разрыхленных за счет физического выветривания породах. В аридном климате коры сокращенной мощности. В общем случае в основании профиля коры выветривания выделяется слой продуктов физического выветривания - зона дресвы. Выше выделяется зона гидратации, представленная гидрослюдистым, монтмориллонитовым и бейделитовым материалом (глинами) с цеолитами. Еще выше выделяется зона дегидратации, представленная каолинитовыми глинами. Венчает разрез зона окончательного окисления, представленная охрами, конкрециями, латеритами, железными шляпами. Состав профиля коры практически не зависит от состава исходных пород. Лишь в зоне окончательного окисления в зависимости от их состава накапливаются те или иные окислы и карбонаты, представляющие собой в определенных случаях месторождения полезных ископаемых. Конечными продуктами выветривания пород кислого состава являются бокситы. В коре выветривания основных пород накапливается никель и другие тяжелые металлы. Карбонатные породы являются материнскими для накопления марганца.
Кора гальмиролиза во многом подобна коре выветривания, но и имеет ряд принципиальных отличий. В ней так же выделяются зоны гидратации и дегидратации. Венчает профиль зона окончательного окисления, в которой происходит вторичное концентрирование металлов.
В отличие от коры выветривания в коре гальмиролиза зона дресвы нередко отсутствует. В том или ином виде она встречается только на обнажениях скальных пород, преимущественно базальтов, на склонах подводных гор. В котловинах на карбонатном разрезе в качестве некоторого аналога зоны дресвы можно рассматривать маломощный пласт, представляющий собой кремнисто-силикатную матрицу карбонатов. Это чрезвычайно пористый продукт первичного выщелачивания карбонатов. Он сложен скелетами радиолярий, рентгеноаморфным глинистым материалом типа аллофанита иногда с примесью ферригалуазита. Плотность этого материала редко достигает 1,2 г/см3. Обычно она близка 1,15 г/см3. Естественная влажность (отношение содержания воды к содержанию твердого вещества) устойчиво превышает 300%. Корректное определение влажности не всегда возможно, поскольку в процессе отбора навески поровая вода зачастую капает со шпателя при сохранности структуры осадка.
Выше залегает пачка глин монтмориллонит-гидрослюдистого состава с цеолитами. Цеолиты присутствуют в виде мелких кристаллов, сростков и в тонкодисперсной фазе. Суммарное количество цеолитов нередко достигает 30%. В литературе эти глины известны под названием красных глубоководных. В атласах океанов они показаны практически повсеместно во всех абиссальных котловинах, расположенных в средних и низких широтах. Мощность пласта глин измеряется первыми десятками метров, что установлено данными глубоководного бурения по проектам DSDP и ODP и акустического профилирования во многих местах Мирового океана. Плотность красных глубоководных глин устойчиво близка 1,32 г/см3. Влажность не более 180%.
Венчает разрез пачка иллитовых (гидрослюдистых) глин. Максимальные их мощности достигают 10 м, но наиболее часты значения порядка 4,5-5,0 м. В этих глинах кроме гидрослюд, монтмориллонита и хлорита отмечается каолинит. Плотность глин выдержана и постоянно близка 1,25 г/см3 как в Тихом, так и в Индийском океанах. Влажность около 240%. Верхние несколько сантиметров глин (обычно от 2 до 7, но отмечены случаи, когда этот слой был толще 10 см) рассматриваются как активный геохимический слой, в котором в полупогруженном состоянии находятся конкреции. Он отличается пониженной плотностью (не более 1,2 г/см3) и повышенной влажностью.
Приведенное описание характеризует полный профиль коры гальмиролиза, характерный для океанических котловин. Профиль
коры гальмиролиза, как и коры выветривания, может быть полным, неполным и сокращенным вследствие того, что мощности отдельных зон (слоев) сокращаются до полного выпадения. Это весьма характерно для кор гальмиролиза на обнажениях скальных пород в крутых склонах вдоль дизъюнктивных нарушений. В таких случаях нередко контакт коренной породы и рудной корки обогащен цеолитами, но других элементов профиля коры гальмиролиза обнаружить не удается. В котловинах местами также отмечается выпадение пласта красных глубоководных глин и подстилающих их рентгеноаморфных образований. Непосредственно на карбонатных осадочных породах кокколито-фораминиферового состава залегает плотная броня, представленная цеолититом - твердой (полутвердой) породой, состоящей преимущественно из цеолитов (филлипсита с примесью гейландита и некоторых других) и некоторого количества глинистого материала. Поверхность такой брони обычно покрыта инкрустациями и корками железомарганцевого состава различной толщины от долей миллиметра до 1 см и более.
Полный профиль коры гальмиролиза на карбонатных образованиях океанических котловин неоднократно подробно описан в ряде публикаций Герасимовой, Круглякова, Берлизевой, Пономаревой и др. (табл. V.2). На основании результатов силикатного анализа в сопоставлении с результатами рентгенофазового анализа рассчитан баланс выноса и накопления элементов для каждой зоны коры.
Интерес представляет степень стабильности элементов. Наиболее просто ее определить путем фазового разложения образцов из различных зон коры гальмиролиза. В таблицах V.3, V.4 представлены результаты анализов железа и марганца при фазовом разложении глин активного геохимического слоя, иллитовых и красных глубоководных глин.
Из таблицы V.3 следует, что основная масса железа содержится в неподвижной форме (в силикатах). В 2-5 раз меньше его в вытяжке реактивом Честера (подвижные формы). Заметное количество извлекается водой - на порядок большее, чем реактивом Честера.
Если основная масса железа выщелачивается только смесью кислот с добавлением фторидов (силикаты), то основная масса марганца растворяется реактивом Честера (подвижные формы). При этом воднорастворимые формы практически отсутствуют. Аналогично ведут себя никель, медь и кобальт.
Из этих же таблиц следует, что максимальное содержание металлов характерно для красных глубоководных глин. Это первый геохимический барьер, на котором происходит первичное накопление металлов в процессе гальмиролиза карбонатов. В таблице V.5 приведены средние значения концентрации основных рудных элементов, извлекаемых реактивом Честера из осадочных образований рудной провинции Кларион-Клиппертон железомарганцевых конкреций.
Сведения о средних содержаниях и плотности (объемной массе) дают основание для определения суммарного количества металлов в единице объема соответствующего осадка. Массы основных металлов в 1 м3 каждой зоны коры гальмиролиза приведены в таблице V.6. Из нее следует, что все металлы кроме железа первоначально концентрируются в красных глубоководных глинах. В иллитовых глинах отмечается их разубоживание. Последняя строка таблицы отражает суммарное количество металлов в 1 м3 иллитовых глин с учетом 20 кг конкреций (это значение близко среднему для Российского разведочного района в рудной провинции Кларион-Клиппертон), залегающих на (или в) активном геохимическом слое - верхних нескольких сантиметрах пачки иллитовых глин. Правда, такая плотность залегания конкреций отмечается только в тех случаях, когда мощность слоя иллитовых глин составляет порядка 4,5-5 м. Следовательно, возможно, при рассмотрении баланса вещества с учетом конкреций следует добавлять к массе металлов в глинах не всю их массу в конкрециях, а лишь пятую часть, поскольку каждый кубический метр иллитовых глин продуцирует около 3,5 кг конкреций на всей поверхности.
Кроме того, из таблицы следует, что ресурс марганца, меди и никеля (металлов марганцевой группы) в красных глинах использован для формирования конкреций не полностью, тогда как количество кобальта в каждом кубическом метре красных глин и в том же объеме иллитовых глин с учетом конкреций соизмеримо (ресурс кобальта исчерпан практически полностью). Железо для формирования конкреций, возможно, поступает из следующих масс и объемов красных глин или какого-то дополнительного внешнего источника.
|
