Формация кобальтоносных железомарганцевых корок
Кобальтоносные железомарганцевые корки представляют собой образования, родственные конкрециям: они близки им по минеральному и химическому составу, текстурно-структурным особенностям и генезису. Наряду с этим коркам свойственны существенные специфические черты, позволяющие выделить их в самостоятельную формацию.
Почти повсюду корки, как и конкреции характеризуются слоистым строением.
Как было показано выше, макрослои корок имеют различный возраст. Реликтовый слой относится к позднему мелу-раннему эоцену. Слой I-1 имеет позднепалеоценовый-раннеэоценовый возраст, слой I-2 принадлежит среднему-верхнему эоцену, слой II - миоценовый; слой III - плиоцен-четвертичный.
Основная часть разреза корок (слои I-1, I-2, II и III) сформирована более чем за 50 млн лет, с учетом же реликтовых слоев длительность процесса рудогенеза превышает 65 млнлет. Наиболее полные разрезы корок известны в пределах Магеллановых гор, поднятий Маршалловых островов, Маркус-Уэйк и Уэйк-Неккер. Возраст этих структур раннемеловой или позднеюрско-раннемеловой, то есть 100-150 млн лет (М. Мельников, 2002).
Как видно, формирование корок началось намного раньше, чем охарактеризованных выше ЖМК абиссальных котловин. По возрасту конкреции могут быть сопоставлены со слоями III - верхней частью слоя II корок. Возможно, нижним слоям корок соответствуют слои более древних конкреций, которые иногда встречаются в разрезах осадочных пород. Погребенные конкреции, как правило, погребены в буквальном смысле слова - засыпаны под обвалами или оползнями. При этом фаунистическая их характеристика свидетельствует, в частности, и о плиоценовом возрасте.
В разрезе корок наиболее резко выделяется базальный реликтовый слой. Он отличается особенно высоким содержанием фосфора, кальция, серы, кремнезема, присутствием барита. В его строении нередко наблюдается чередование полос параллельно-слоистой и дендритовой текстур.
Изучение состава субмикроскопических слойков с использованием микроанализаторов показало, что реликтовый слой имеет сложное строение: в одних участках развиты микрослойки однородного состава, в других наблюдается чередование контрастных по составу микрослойков, соответствующих <кристаллической> и <аморфной> фазам конкреций. Характерно, что в реликтовом слое наблюдаются многочисленные границы несогласий, разделяющих различные генерации, что свидетельствует о нестабильной обстановке формирования этого слоя.
Слои корок I, II, III резко отличны по составу от реликтового слоя, но достаточно близки между собой. Они имеют различное строение: в одних случаях преобладают тонкопараллельно-слоистые, волнистые текстуры, в других - столбчато-дендритовые, грубопараллельно-слоистые, иногда катакластические; некоторые слои имеют массивное строение, другие отличаются повышенной пористостью и т.д. Между слоями и внутри них иногда фиксируются признаки перерывов, деструкции, отмечаются прослои обломочного строения, прослои, обогащенные обломками микрофаунистических остатков, иногда скоплениями железистых силикатов.
По химическому составу указанные слои корок существенно отличаются от конкреций,с которыми они близки по возрасту. В корках понижена концентрация марганца, но повышено содержание железа. Марганцевый модуль (Mn/Fe) корок составляет 1-2,5, тогда как в конкрециях Тихого океана 3-6. Три внешних слоя корок характеризуются достаточно однородным составом субмикроскопических слойков. В отличие от конкреций в них редко наблюдаются участки, где чередуются микрослойки, контрастные по составу. Эта особенность строения корок позволяет предположить, что основная их масса относится к гидрогенным образованиям.
Исключением является реликтовый слой; он формировался, вероятнее всего в участках с относительно спокойной гидродинамической обстановкой. Существенным источником рудных компонентов при его образовании мог служить, по-видимому, гальмиролиз. Согласно возрастной характеристике слоев, этот процесс на подводных горах в Тихом океане имел место с позднего мела до раннего эоцена. Затем, по-видимому, этот источник исчерпал свой ресурс. Последующие слои корок нарастали гидрогенным путем, вследствие обогащения придонного слоя воды компонентами, поступающими из вулканических источников в периоды их активизации. Импульсы вулканической активности зафиксированы соответствующими слоями, характеризующимися индивидуальными геохимическими особенностями. Продолжительные периоды затухания вулканизма выражены перерывами в слоистости корок, явлениями размыва, накоплением обломочного, силикатного материала.
Особого внимания заслуживают процессы фосфатизации корок. Корки подводных гор северо-западной части Тихого океана, ассоциируют с фосфоритами. Фосфатизация широко распространена на гайотах, где развиты пласты фосфоритов и фосфатизированных пород - известняков, базальтов и др., мощностью до десятков метров. Фосфатизацией охвачены преимущественно карбонатные породы возраста от нижнего мела до плейстоцена (<Гайоты >,1995). Она проявляется в различных формах: это и фосфатизированные глобигериновые известняки, и базальты, поры в которых заполнены фосфатом, и прожилки апатита в базальтах, и пятнистые сгустки фосфатного материала в цементе вулканогенных брекчий и т.д. Количество пятиокиси фосфора в палеотипных базальтах местами несколько превышает 32%.
Фосфориты гайотов рассматриваются как раннедиагенетические образования, формирующиеся за счет фосфора поровых, отчасти наддонных вод, который в свою очередь является результатом деструкции мягких тканей организмов.
Некоторые исследователи приходят к выводу, что <фосфориты гайотов западной части Тихого океана - это главным образом в разной форме седиментационно отложенная и фосфатизированная часть преимущественно планктонных нано-фораминиферовых осадков пелагических областей низких широт океана> (Э. Школьник и др., 1999). Цитируемые авторы настаивают на том, что фосфатизация имеет характер замещения, сопряженного с процессами седиментации; диагенетические процессы рассматриваются как более позднее преобразование уже фосфатизированных участков.
Детальное (на субмикроскопическом уровне) изучение взаимоотношений процессов фосфатизации и коркообразования позволило установить следующие факты.
Фосфатизация проявлена в слоях корок различным образом и с разной интенсивностью. Наиболее обильные выделения фосфатных масс и другие формы фосфатизации наблюдаются в субстрате корок и в реликтовом слое. Слои, перекрывающие реликтовый слой, часто почти не обнаруживают заметных признаков фосфатизации.
В основании корковых слоев, преимущественно в реликтовом слое, нередко наблюдаются участки, строение которых обусловлено ритмичным чередованием контрастных по составу слойков <марганцовистых> и <фосфатных>. Аналогичные по составу фазы обнаружены в верхних частях субстрата, в гравелитовых прослоях, реже в слоях I-1, I-2.
Фосфатные слойки, чередующиеся с оксидными, не обладают никакими признаками метасоматического замещения. Эти слойки ничего общего не имеют и с нередко наблюдаемыми секущими прожилками фосфатного материала, которые представляют собой трещины, заполненные илом.
Отмечаемые неоднократно явления деструкции слоистых и дендритовых образований однозначно свидетельствуют о нарастании фосфатных слоев в закономерной последовательности с марганцовистыми.
Развитие фосфатных слойков, участвующих в строении дендритов или прослоев с волнисто слоистой текстурой, происходит в среде фосфатизированного нано-фораминиферового осадка, являющегося питательной средой для них. Массы этих осадков в изобилии содержат раковины микроорганизмов, к ним приурочены зерна TR минералов.
Вероятнее всего наличие скоплений биогенного осадочного материала, перекрывающего поверхность корки, является необходимым условием образования фосфатных субмикроскопических слойков. Сохранение таких скоплений в процессе роста свидетельствует о господстве в это время застойной гидродинамической обстановки, что и определяло возможность действия автоколебательного механизма накопления микрослойков.
Подтверждением этому служит стабильный состав марганцовистых и фосфатных фаз, являющихся продуктом повторяющихся однотипных реакций.
Рост корок и накопление фосфатного материала - самостоятельные, независимые друг от друга процессы. Фосфатизация корок в разнообразных формах происходит тогда, когда эти процессы совпадают во времени и пространстве.
Природа фосфатного материала в корках остается не совсем ясной. Можно предположить, что фосфор концентрировался в основном в начальную стадию формирования коркового слоя, возможно, в результате апвеллинга, механизм которого активно функционировал вследствие того, что подводные горы на этом раннем этапе были приподняты. После повышения уровня океана, может быть вследствие второго (45 млн лет) или третьего (10 млн лет) скачка водной толщи по (С. Андреев и др., 1997), или вследствие перемещения подводных гор на большие глубины (Ю. Богданов и др., 1998), произошло резкое уменьшение отложения фосфора. Возможно, это событие и является тем рубежом, который отделяет время и условия образования реликтового слоя от последующих этапов.
Как было отмечено, корки являются более древними образованиями, чем конкреции; они начали формироваться в позднемеловую эпоху, а может быть и раньше. Они связаны с иными вулканическими комплексами, чем конкреции. В частности, начало образования формации железомарганцевых корок совпадает с эпохой становления вулканогенных и плутонических комплексов коматиит-толеитового и габбро-норит-трактолитового составов. Возможно, обогащенность корок платиноидами обусловлена связью с указанными комплексами, которые характеризуются Ni-Cu-Cr и Ni-Pt-Cr специализацией. Как известно, содержание Pt в корках колеблется от 0,35 до 1,31 г/т, тогда как в конкрециях от 0,10 до 0,13 г/т (С. Андреев и др., 1999).
Надо отметить, что в районах развития корок, в межгорных депрессиях наблюдаются скопления железомарганцевых конкреций и корково-конкреционных образований, которые, также должны быть включены в единую формацию кобальтоносных железомарганцевых корок. Эти образования в данном случае можно рассматривать как продукты различных фаций единого рудогенетического процесса. По составу корки и сопровождающие их конкреции близки, они относятся к одному геохимическому типу, хотя уровень содержания Со в конкрециях несколько ниже, чем в корках. По содержанию Ni и Cu эти конкреции не уступают коркам (В. Кругляков и др., 1993). По химическому составу конкреции шлейфов гор занимают промежуточное положение между корками гор и конкрециями котловин.
Основные особенности состава, строения и размещения двух основных формаций оксидных руд океана, не имеющих аналогов на континенте, свидетельствуют о том, что на их формирование оказывают влияние разнообразные факторы. Важнейшую рудогенетическую роль играет морская вода, представляя собой одновременно и среду минералообразования, и агент транспортировки рудных компонентов; из морской воды в конечном итоге осаждается рудное вещество. Формирование корок и конкреций обусловлено и структурой водной толщи с ее геохимическими барьерами, и ее подвижностью; на размещение оксидных руд оказывает влияние субширотная климатическая зональность, они обнаруживают определенную зависимость от биологической активности.
В концентрации вещества оксидных руд участвуют процессы окисления, реакции автоколебательного характера, механизмы сорбции, коагуляции, соосаждения, возможно и биологические процессы.
Рудное вещество вероятнее всего происходит из разных источников - в первую очередь это вулканизм, диагенез, гальмиролиз и др. Из перечня источников нельзя исключить даже выщелачивание металлов из базальтов морского дна, хотя масштабы этого явления несравнимо меньше тех, что ему приписываются. Морская вода, интегрируя все источники, все факторы рудообразования в значительной степени маскирует влияние каждого из них. Генезис оксидных руд не может быть сведен к одному простому процессу, - они являются продуктом сложных взаимодействующих процессов, многообразных источников. Но при всем этом совершенно очевидно, что решающая роль в образовании рассмотренных формаций, сложенных элементами типичной базальтоидной ассоциации, принадлежит базальтоидному вулканизму. Именно этот источник обладает достаточно мощным ресурсом рудных компонентов и его периодически возобновляющаяся активность позволяет объяснить пульсирующий рост железомарганцевых образований. Оксидные руды обеих формаций состоят, таким образом, в основном из эндогенного вещества, перенесенного и (при образовании формации ЖМК) предварительно накопленного в промежуточных коллекторах - активном слое рудоконтролирующих структур.
|
