Рудная провинция железомарганцевых конкреций Кларион-Клиппертон
Эта гигантская рудная провинция площадью более 2,5 млн км2 представляет промышленный интерес для многих развитых стран и всего мирового сообщества в целом. Она разделена между так называемыми первоначальными вкладчиками - странами и международными консорциумами, внесшими существенный вклад в ее исследование. В их число входит Россия. Рудная провинция является одной из самых изученных частей Мирового океана.
Провинция расположена в Северо-восточной котловине Тихого океана. Она ограничена с севера трансформным разломом Кларион, с юга - аналогичным разломом Клиппертон, восточная граница проходит по подножью гор Математиков, западная - по подводному продолжению Гавайского архипелага - хребту Купер. Глубины океана варьируют, в основном, в пределах от 4,5 до 5,5 км. Максимальные глубины отмечаются вблизи 130-133° з.д. Воздымание дна отмечается по мере приближения к горным сооружениям у восточной и западной границ. Ограничивающие провинцию трансформные разломы проявляются в виде цепочек гор и сопряженных с ними впадин (рис. V.4).
 |
| Рис. V.4. Морфологическая схема рудной провинции Кларион-Клиппертон (Н.Н.Куликов, 2002 г.). |
Разлом Кларион выражается в рельефе дна субширотной цепью узких локальных поднятий протяженностью в первые сотни километров при ширине до 30 км и резким изломом изобат. Севернее цепи поднятий строго параллельно ей прослеживаются узкие локальные впадины, также вытягивающиеся в прерывистую цепь. По этому разлому дно рудной провинции опущено относительно северной части котловины на относительную глубину до 500 м.
Разлом Клиппертон также довольно отчетливо проявляется в рельефе цепочкой поднятий и соответствующей ей цепочкой впадин. Правда, и поднятия и впадины существенно более изометричны. Южнее разлома дно котловины опущено относительно рудной провинции еще на 200-250 м. Обзорная батиметрическая карта провинции приведена на рисунке V.5. На основании этой карты выполнено геоморфологическое районирование. В результате выделены области преобладания горно-холмистого рельефа в западной части и в меньшей мере у восточной границы. Между 120° и 150° з. д. рельеф в целом более спокойный. В западной части доминирует грядово-долинный, а восточнее 133° - относительно выровненный.
Геологическое строение провинции определяется следующими основными особенностями. Земная кора этого района Северо-Восточной котловины имеет типичное трехчленное строение, мощность ее 10,6-10,8 км. Соотношение мощностей первого, второго и третьего слоев 1:15:50. Фундамент сложен продуктами толеитбазальтового и ферробазальтового магматизма рифтогенной стадии. О составе пород фундамента можно судить по результатам бурения скважин N 159-163 DSDP. Эти скважины углубились в породы фундамента от 1 м до 18 м. Возраст базальтов омолаживается с запада на восток от позднемелового (74-77 млн лет) до раннемиоценового (20-21 млн лет). В разрезе осадочной толщи провинции (по результатам бурения упомянутых скважин) выделено три литолого-стратиграфических подразделения (формации): формация островов Лайн, маркизская формация и формация клиппертон. Наиболее древняя формация островов Лайн, залегающая непосредственно на базальтах фундамента, сложена темноокрашенными кремнисто-глинистыми сланцами палеоцен-эоценового возраста. На западной периферии провинции базальными слоями осадочного разреза являются верхнемеловые (кампан-маастрихтские) карбонатные породы. Маркизская формация сложена карбонатными породами олигоцен-раннемиоценового возраста. Залегающая выше формация клиппертон сложена карбонатными (в нижней части) и кремнисто-глинистыми (в верхней части) породами. Суммарная мощность осадочного чехла нарастает с севера на юг от 100 до более чем 300м. Наблюдается существенное увеличение мощности в западном направлении (за счет появления более древних осадочных пород). Соотношение средних мощностей формаций (в порядке их напластования) составляет 1:5:2.3.
 |
| Рис. V.5. Обзорная батиметрическая карта рудной провинции Кларион-Клиппертон (GEBCO, 1984, из <Инженерная геол , 2004). |
В пределах рудоносной провинции значительным распространение пользуются вулканогенные образования молодого, постспредингового этапа вулканизма. Они представлены преимущественно лавами щелочных оливиновых базальтов. Проявления этого вулканизма, возможно, охватывают широкий возрастной диапазон от позднего мела до современности. Вероятно, молодыми вулканитами сложены некоторые подводные горы, распространенные на площади провинции.
Основные структурные особенности провинции определяются отчетливым проявлением в восточной части системы ориентированных в меридиональном направлении линейных элементов, приподнятых и погруженных горизонтальных или полого наклонных поверхностей, граничащих по крутым склонам. Ширина плоских поверхностей измеряется первыми километрами, их протяженность превышает 40 миль. Перепады глубин между соседними горизонтальными площадками, как правило, не более 50 м.
В западной части, где преобладает долинно-грядовый рельеф, также наблюдается чередование меридионально ориентированных приподнятых и опущенных полос с амплитудами смещений до 300 м и более. Местами отмечаются локальные изометричные холмы и горы высотой до 500 м и более.
Природа полосчатости - клавишной структуры рельефа определяется системой трещин, оперяющих трансформные разломы, ограничивающие провинцию с севера и юга. Разломы являются сдвигами или сбросо-сдвигами. Оперяющие трещины при сдвиговых деформациях ориентируются в направлении, близком нормальному к плоскости сдвига.
Ориентация линейных элементов рельефа несколько различается в разных частях провинции, что обусловлено некоторыми вариациями физических характеристик пород, толщиной деформируемого слоя и другими тектоно-физическими факторами. Замечено также, что направление линейных элементов одного и того же участка по поверхности дна и по поверхности базальтового основания также может насколько различаться. Это, по-видимому, связано с неоднократной активизацией сдвиговых деформаций.
Характер распределения конкреционных рудных масс в провинции можно видеть на рис. V.6.
 |
| Рис. V.6. Схема конкрециеносности рудной провинции Кларион-Клиппертон с контурами Восточного и Западного участков Разведочного района России (В.М.Юбко, 2002 г.). |
В региональном плане провинцию можно подразделить на три зоны: Западную (до 139-140° з. д.), Центральную (до 126-127° з. д.) и Восточную - от 126° з. д. на восток. Плотность залегания ЖМК и продуктивность площадей нарастает с запада на восток. В том же направлении возрастает обогащенность конкреций марганцем, никелем и медью. Наряду с этим отчетливо проявлена субширотная зональность, выраженная в приуроченности зоны максимальных значений весовых концентраций ЖМК к центральной части провинции, в чем некоторые исследователи усматривают контролирующую роль разлома Безымянного (Т. Лыгина, В. Юбко, 2004). Основные показатели рудоносности провинции приведены в табл. V.7.
В общий контур рудоносной зоны включены участки с плотностью залегания 2 кг/м2 и выше, в пределах рудных районов плотность залегания 5 кг/м2 и выше.
Разведочный район России (РРР) располагается в наиболее высокопродуктивной части рудной провинции. Он состоит из двух участков (см. рис. V.6) общей площадью 75 тыс. км2. В его пределах локализованы скопления ЖМК, суммарные ресурсы которых составляют (в млн т): руды > 640, марганца > 130, никеля > 6, меди - около 5 и кобальта > 1 млн т.
На фоне отмеченной региональной субширотной зональности локальная изменчивость концентраций, в том числе в пределах РРР, характеризуется наличием локальных скоплений (рудных тел и залежей), имеющих лентовидную форму и ориентированных в субмеридиональном направлении. Таким образом, позиция локальных рудных залежей контролируется клавишной структурой провинции.
Конкреции приурочены, в основном, к горизонтальным и слабо наклонным поверхностям, на которых развиты гидрослюдистые (иллитовые) глины. Встречаются конкреции и на относительно крутых склонах, представляющих собой системы уступов и террасовидных площадок (карманов). В этих случаях возможно совместное нахождение конкреций, формирующихся на площадках, и индивидов, скатившихся с вершинной плоской поверхности. Последнее подтверждается тем, что в общем случае на горизонтальных вершинных или днищевых поверхностях плотность залегания конкреций редко достигает 25 кг/м2, тогда как в карманах на склонах отмечались случаи, когда плотность превышала 35 кг/м2.
Рудные поля. Это наиболее крупные элементы провинции, различающиеся морфологией дна и характеризующиеся повышенной конкрециеносностью. По приуроченности к различным элементам рельефа, особенностям строения и структуре распределения обогащенных конкрециями участков выделяются рудные поля плащеобразного, гнездового, ленточного и струйчатого типа. Рудные поля разделяютcя участками с полным или практически полным отсутствием конкреций, но возможны ситуации, когда поля разных типов непосредственно граничат между собой. Граница в этом случае определяется исключительно сменой формы рудных зон и залежей.
Плащеобразные поля приурочены к обширным горизонтальным поверхностям. Они имеют изометричные очертания, с севера на юг простираются от одной границы РРР до другой на расстояние порядка 80-100 км. Структурные элементы меридионального направления в их пределах отсутствуют, основными осложняющими элементами являются холмы, горы конической формы, - по всей вероятности вулканического происхождения. Оруденение на таких полях развито равномерно на площади до первого десятка тысяч квадратных километров. Примером поля такого типа является западная часть фрагмента карты, приведенной на рис. V.7.
Широко распространены представляющие наибольший практический интерес, рудные поля ленточного типа. Они простираются через весь район от северной до южной границы и характеризуются чередованием вершинных и днищевых поверхностей, разделенных крутыми склонами и террасированными уступами различной высоты. Ширина приподнятых и опущенных клавиш в полях этого типа составляет, как правило, первые километры при протяженности в десятки километров. Известны такие клавиши длиной более 100 км. Для западной половины изображенного на рисунке участка характерны узкие горизонтальные поверхности, разделенные крутыми склонами. На сонографической карте (в поле обратно рассеянного сигнала) эта площадь выражается тонким чередованием темных и светлых полос, соответствующих в общем случае скоплениям конкреций (темное) и их отсутствию (светлое). Такая интерпретация неоднозначна. Темные пятна и полосы могут соответствовать не только скоплениям конкреций, но и выходам твердых коренных пород.
В восточной половине горизонтальные или близкие им поверхности существенно шире. Также шире темные и светлые полосы на карте амплитуд обратно рассеянного сигнала. Наиболее широкие светлые участки приурочены к опущенным (днищевым) поверхностям. В них нередко отмечаются оползневые тела, на поверхности которых конкреции зачастую отсутствуют.
Ненамного реже отмечаются рудные поля струйчатого типа, отличающиеся от полей ленточного типа характером горизонтальной расчлененности рельефа. Этим полям также свойственны протяженные, но существенно более узкие днищевые и вершинные поверхности. Ширина их редко достигает 1,5-2 км. Наиболее часты узкие до гребневидных вершинные поверхности, чередующиеся с более широкими днищевыми поверхностями - опущенными клавишами (см. рис. V.7).
 |
| Рис. V.7. Фрагмент батиметрической карты пограничного участка рудных тел плащеобразной и струйчатой структуры. |
Рудные поля гнездового типа расположены, как правило, между плащеобразными и линейными (ленточными и струйчатыми) и приурочены к участкам дна, осложненным большим количеством локальных гор и холмов, разно направленными цепочками гор, между которыми выделяются плоские поверхности относительно изометричные и небольшие по площади, всего десятки квадратных километров.
В пределах рудных полей ленточного и струйчатого типов выяделяются элементы более высокого порядка рудные зоны. Это конкрециеносные части рудных полей, приуроченные к локальным элементам рельефа. Выделяются приподнятые и опущенные рудные зоны с перепадами глубин 200 м и более и различным характером оруденения.
Рудные поля плащеобразного типа нередко бывают представлены единой рудной зоной. Рудные зоны практически не выделяются и в рудных полях гнездового типа.
Рудные зоны в свою очередь могут подразделяться на рудные залежи, которые разграничиваются крутыми склонами большой амплитуды, что определяет заметные полосы отсутствия конкреций вдоль таких склонов. В единой залежи (на единой приподнятой или опущенной клавише) могут присутствовать конкреции разных генотипов, соответствующих разным сортам руды. По деталям морфологии залежи и доминирующему типу (сорту) руды она может подразделяться на отдельные рудные тела. Рудные тела - это элементы рудной залежи, ограниченные локальными уступами или участками с полным отсутствием конкреций. Строго говоря, подразделение рудных зон на рудные залежи и далее на рудные тела - это скорее геотехническое, а не собственно геологическое подразделение.
|
