Общий вид железо-марганцевых конкреций

14.07.2020

Железо-марганцевые конкреции океанов, морей и озер демонстрируют большое разнообразие форм и размеров, которые в ряде случаев подвержены заметным изменениям на сравнительно небольшом расстоянии. Иногда в одном месте присутствует несколько морфологических разновидностей. Обычно конкреции содержат ядро, сложенное каким-либо инородным телом, которое окаймлено оболочкой железо-марганцевых окисей, изменяющейся по толщине. По форме выделения Рааб и Мейлан различают четыре категории железо-марганцевых образований: налеты, агглютинации, конкреции и корки. Налеты представляют собой очень тонкий слой Fe-Mn-окисей на поверхности горных пород или других материалов. Агглютинации — это гроздья ядер, покрытые тонкой инкрустацией окисей; в конкрециях вокруг ядер расположены более мощные рудные оболочки, а корками являются более или менее сплошные скопления железо-марганцевых окисей на выходах горных пород или на больших валунах. Эти различные формы выделения переходят друг в друга, и между ними не существует четких границ.

Почти все железо-марганцевые образования содержат ядра того или иного состава, которые определяют форму конкреции на ранней стадии ее формирования. Почти любой предмет может служить ядром для роста конкреций, однако — но крайней мере на дне пелагических областей — количественно наиболее важны различные вулканические обломки. В общем чем больше они изменены, тем толще оболочка окисей железа и марганца. Иногда относительно свежие и измененные вулканиты находят в одном месте, причем последние окаймлены гораздо более толстой рудной оболочкой, чем первые. До некоторой степени это явление может быть обусловлено тем, что изменение вулканитов катализирует осаждение окисей железа и марганца. В глубоководных конкрециях обычно находят и ядра, представленные различными органическими остатками — зубами акул, раковинами фораминифер и т. д. В качестве ядер могут служить также фосфориты и другие неорганические образования. Однако часто ядром является обломок ранее существовавшей конкреции. В некоторых конкрециях, видимо, вообще нет ядер. В таких случаях иногда в центре расположена пустота, но чаще ядро просто замещено железо-марганцевыми окисями. Большинство озерных и прибрежных конкреций формируется вокруг галек или песчаных зерен, однако иногда в качестве ядер служат комки ледниковых глин, органические остатки и даже жестянки из-под пива.

Различные авторы предложили специальные термины для описания морфологии железо-марганцевых конкреций, поскольку они отличаются от других разновидностей железо-марганцевых образований. Были использованы некоторые очевидные термины, такие, как сферические, эллипсоидальные, таблитчатые, уплощенные, полигональные и бугорковидные конкреции. Вместе с тем используются такие красочные, но геометрически менее определенные термины, как картофелевндные, блюдцевидные, гроздевидные или котлетоподобные конкреции. Согласно Раабу и Мейлану, форма большинства конкреций с одиночными ядрами соответствует четырем главным классам формы галек, описанным Цинггом, а именно сплющенным, изометричным, листовидным и вытянутым. Однако значительно труднее классифицировать морфологию многоядерных конкреций, сформированных при слиянии нескольких конкреций меньшего размера, а также конкреций, которые образовались вокруг ядер неправильной формы, например различных техногенных образований или органических остатков.

По структуре поверхности железо-марганцевые конкреции обычно представляют собой сосковидные образования (полусферические выступы), которые иногда осложнены маленькими бугорками, или «гусиной кожей». Размер «сосков» сильно колеблется пропорционально общему размеру конкреций, что и создает рельеф их поверхности. Для других конкреций характерна ровная поверхность, а в ряде случаев обычны трещины и углубления. В исключительных случаях наблюдается почти пузыристая поверхность конкреций, напоминающая некоторые потоки лавы, но это происходит редко, и подобным явлениям не следует придавать генетическое значение.

Микроскопические исследования поверхности конкреций выявили обилие органогенных структур, не видимых невооруженным глазом. Гринслейт описал присутствие нескольких раковинных организмов на поверхности конкреций; отметил, что бентосные фораминиферы рода Saccorhiza агглютинируют железо-марганцевые микроконкреции на поверхности конкреции в процессе создания своей раковины в виде трубки; указал на то, что другие организмы создают раковинки, в изобилии содержащие соединения железа и марганца. В нашем распоряжении нет данных, указывающих на то, какая часть раковинок была обитаемой во время сбора образцов. Обнаружено, что большинство раковин имеет диаметр менее 0,5 мм; они обычно трубчатые или конусовидные. Трубки большего размера состоят из слипшихся минеральных зерен, фрагментов радиолярий, спикул губок и микроконкреций. Дуголинский также описал органогенные структуры на конкрециях, указав, что они особенно многочисленны на образцах, собранных в северо-восточной части экваториальной зоны Тихого океана. Он сообщил, однако, что при этом сильно варьирует степень покрытия поверхности конкреций рассматриваемыми структурами. Интересно наблюдение Дуголинского, согласно которому эти структуры наиболее многочисленны на тех поверхностях конкреций, которые контактируют с морской водой, причем максимальное их количество приурочено к «экваториальной выпуклости.» конкреций in situ, рост которой, возможно, происходит быстрее, чем других частей конкреции. Органогенные структуры не ограничены морскими конкрециями. Созанский описал присутствие биогенных структур на конкрециях, собранных в озерах Шебандован, провинция Онтарио. Особенно обычны здесь колонии грибов aposphaeriu. диаметр которых очень близок к диаметру почковидных образований железа и марганца на поверхности конкреций и которые могут быть благоприятными структурами для роста почковидных образований.

Пелагические конкреции. Известно несколько попыток классифицировать пелагические конкреции по их форме, характеру поверхности и другим морфологическим особенностям. Грант и Гуделл и др. выделили: «конкреции», которые имеют одиночное ядро и относительно толстую окисную оболочку; «почковидные образования», представленные овальными или уплощенными конкрециями с несколькими ядрами, сросшимися наподобие виноградных гроздьев; «корки», которые имеют одиночное ядро и относительно тонкую окисную оболочку; «агломераты», состоящие из хаотических скоплений масс, сложенных гальками или сходными предметами, окруженными тонкой оболочкой железо-марганцевых окисей. Мейер описал шесть разновидностей железо-марганцевых конкреций в северной части Тихого океана, основываясь на сочетании их морфологических особенностей. Oн выделил: дисковидный тип; эллипсоидальный или сфероидальный тип с гладкой поверхностью; сфероидальный тип с тенденцией к вытянутости и с шершавой «песчанистой» поверхностью; сфероидальный тип со сростками; совершенный сфероидальный тип с гладкой поверхностью и без сростков; неправильно-сфероидальный тип с различающимися верхней и нижней поверхиостями. Вероятно, наиболее удачная на сегодняшний день классификация конкреций по их морфологии принадлежит Мейлану, предложившему ее для описания морфологии конкреций в «рудной зоне» северной части Тихого океана. Эти образования классифицированы по размеру, форме и характеру поверхности, Соответствующая схема приведена в табл. 5. Исключительное разнообразие пелагических железо-марганцевых конкреций (помимо корок и других форм) служит серьезным препятствием в создании их единой морфологической классификации. Большинство классификационных схем, опубликованных к настоящему времени, охватывают конкреции отдельных регионов, например Антарктики или северо-восточной части экваториальной зоны Тихого океана. Однако типичные морфологические особенности конкреций какой-либо области редко остаются без изменений в других областях, Для того чтобы стать универсальной, морфологическая классификация должна быть настолько общей, что ее ценность для описания конкреций в отдельных районах значительно снижается. Описательные классификации весьма полезны для характеристики конкреций из конкретных рудных районов, особенно на стадии разведки месторождении, однако в глобальном масштабе генетические классификации, возможно, более полезны.

Хорошее описание изменчивости конкреций в масштабе целого океана было сделано Мурби. Изучая конкреции Индийского океана, он описал широкий спектр их морфологических разностей, основываясь на размере, форме и характере поверхности, которые иллюстрируют некоторые особенности конкреций, обсуждавшиеся выше. Изученные Мурби образны варьируют по размеру от 1 см до 25 см, причем наиболее крупные из них приурочены к континентальной окраине Африки. Большинство образцов, однако, имеет диаметр 3—6 см. По форме конкреции также очень разнообразны, изменяясь от сфероидальных через эллипсоидальные к уплощенным и разностям неправильной формы (рис. 19). На поверхности некоторых конкреций видны слабые неровности (рис. 20), вероятно обусловленные небольшими вторичными наростами. Иногда неровности могут быть вызваны формой ядра конкреции (рис. 21), но они, как правило, выполаживаются по мере роста. Еще одна разновидность наблюдавшихся неровностей образована отдельными конкрециями, слипшимися друг с другом (рис. 22), что особенно характерно для Мадагаскарской котловины. На одной станции в районе Мадагаскара Мурби наблюдал сильно удлиненные конкреции (рис. 23), которые ассоциировались с небольшими конкрециями довольно правильной формы в этой же пробе. Полагают, что конкреции первого типа образовались вокруг железных гвоздей, которые полностью окислились и в некоторых случаях частично растворились. Район, в котором найдены эти образования, является судоходным еще со времен ранних португальских походов в Индийский океан, а существование конкреций нормальной формы на этой же станции указывает на то, что форма удлиненных образований не определяется условиями среды. Эти курьезные образования пополнили список техногенных предметов, вокруг которых формируются железо-марганцевые конкреции. К ним принадлежат обломки снарядов, запальные свечи и жестянки из-под пива. Характер поверхности образцов, описанных Мурби, варьирует от гладкой и «полированной» до грубогранулярной с переходными разностями между ними (рис. 24). Часто наиболее «полированные» образцы были найдены в районах сильной эрозии дна. Форма поверхности конкреций изменяется от правильной до сильно почковидной или кавернозной. Во многих образцах обычны четкие комки (рис. 25), которые при достаточном размере формируют в целом конкрецию неправильных очертаний. Некоторые конкреции, особенно из Центральной котловины Индийского океана, обладают сильно кавернозной поверхностью, которая обычна также и для многих фрагментов корок (рис. 26). Мурби не удалось установить какие-либо отчетливые региональные тенденции в форме или характере поверхности изученных нм образцов, однако многие районы настолько слабо опробованы, что четкие межрегиональные сравнения просто невозможны. Несмотря на это, некоторые общие тенденции очевидны. Например, конкреции из юго-западной части Индийского океана в целом обладают более гладкой поверхностью, менее хрупкие и более коричневые, чем конкреции из центральных и восточных котловин. Последние обычно более темные и обладают кавернозной поверхностью. Цвет рассматриваемых образований, вероятно, отражает их состав. При этом более коричневые конкреции богаче железом, чем черные разновидности. Несходство в характере поверхности конкреций может быть обусловлено различиями условий среды в соответствующих районах их формирования.





Отдельные пелагические конкреции не всегда обладают одинаковой поверхностью на каждой стороне. В общем чем больше конкреция, тем больше вероятность отличия одной стороны от другой, особенно верха от низа. Последнее хорошо иллюстрируется так называемыми «котлетоподобными» конкрециями (рис. 27) из «рудной зоны» северной части Тихого океана, описанными Раабом. Контактирующая с водой поверхность этих конкреций гладкая. Противоположная (погребенная) сторона, напротив, обладает грубой «песчанистой» поверхностью, неровности которой часто заполнены подстилающим осадком. Эти конкреции характеризуются также пизолитовой или бугорчатой полосой вдоль экваториального кольца, маркирующего уровень, на котором конкреция погружена в осадок; последняя часто обогащена органическими частицами. Характерная форма этих конкреций свидетельствует о том, что они не переворачивались в осадках на последнем этапе истории их роста и, что необычно для Мирового океана, имеют очень важное генетическое значение для познания источников слагающих их элементов.

Прибрежные и озерные конкреции. Мелководные морские и озерные конкреции по внешнему виду часто отличаются от глубоководных конкреций. В подобных условиях наблюдается широкий диапазон форм, часто очень изменчивых даже в локальном масштабе, однако существует и заметная тенденция к тому, что уплощенные, блюдцевидные и особенно дисковидные конкреции встречаются значительно чаще, чем на дне глубоководных океанских бассейнов (рис. 28).

Уинтерхалтер обобщил обширные исследовании железо-марганцевых конкреций в Балтийском .море, одном из наиболее изученных районов формирования прибрежных железомарганцевых окисных образований. Он выделил три существенно различных типа конкреций. Во-первых, сфероидальные (оолитовые или низолитовые) конкреции, изменяющиеся по размеру от микроскопических до 3 см в диаметре. Во-вторых, дисковидные конкреции («монетная руда») с заметным латеральным ростом вокруг обломка минерала или гальки, служащего ядром. В-третьих, коркоподобные скопления окисей железа и марганца на различных субстратах, таких, как эрозионные поверхности, или в районах, где современная седиментация отсутствует. Сфероидальные конкреции наиболее многочисленны и обычно расположены на границе раздела вода — осадок. Однако частично они могут быть перекрыты тонким подвижным слоем осадков или, что более редко, полностью захоронены на глубине до нескольких сантиметров. Исключительно редко наблюдаются конкреции, захороненные на глубине свыше 10 см, где они подвергаются растворению. Дисковидные конкреции обычно обладают выпуклой верхней стороной и вогнутой нижней, при этом на верхней поверхности наблюдаются почковидные (гроздевидные) образования, но основной рост конкреций происходит латерально, вдоль ободка. Корки можно разделить на покрывающие собственно морское дно или другие объекты. Последние наиболее обычны и встречаются везде, где подходящие для инкрустаций объекты возвышаются над поверхностью осадка. Часто корки представляют собой не более чем тонкую окисную пленку (налет), особенно на гальках и валунах, но иногда — на уплотненных комках ледниковой глины — достигают толщины несколько миллиметров. В отдельных случаях наблюдались разламывание корок и последующая (повторная) их цементация с образованием более крупных агрегатов. На некоторых фрагментах корок отмечалось также изменение особенностей их роста: появлялись черты, свойственные дисковидным конкрециям, что свидетельствует об изменении условий осаждения в процессе роста этих образований.

Озерные конкреции наиболее широко распространены в умеренных широтах северного полушария и часто описывались в бывш. Советском Союзе, Северной Европе, США и Канаде. Дин и Гош обобщили данные о конкрециях из озер Северной Америки, проиллюстрировав их изменчивость. Конкреции Веских озер в основном представляют собой окисные оболочки на неконсолидированном субстрате, часто па зернах песка; толщина железо-марганцевой оболочки обычно меньше, чем в конкрециях из озер меньшего размера, встречаются также и сферические конкреции. Шоттл и Фридман описали три типа конкреций в небольшом озере Джордж, штат Нью-Йорк. Большинство образцов имеет сферическую форму, диаметр колеблется от менее 1 мм до примерно 1 см. Более редкие дисковидные конкреции достигают 6 см в поперечнике, их толщина изменяется от 2 мм до 1 см. Встречаются также комки железо-марганцевых окисей неправильной формы. Как и в мелководных морских конкрециях, в дисковидных озерных конкрециях верхняя сторона выпукла. Эта особенность, наблюдавшаяся в конкрециях озера Онайда, штат Нью-Йорк, породила термин «оладьи Онайды» для подобных образований. В поперечнике они достигают 15 см и более. Несколько разновидностей конкреций наблюдалось и в небольшой системе озер Шебандован, провинция Онтарио. причем все конкреции, кроме одной, приближаются к дисковидному типу, который развит на границе раздела вода — осадок (рис. 28). Примеры морфологии этих конкреций показаны на рис. 29 и 30. Полагают, что различия в морфологии конкреций отражают различия в условиях их формирования. Конкреции типа «грибов» и «кольца на вершине» развиты на значительном удалении от осадков вокруг апикальных частей больших галек или булыжников и распространены в самых мелководных и наиболее насыщенных кислородом частях озер. Разновидности типа «экваториальных колец» и «колец в основании», напротив, аккумулируются на границе раздела вода — осадок или вблизи нее. Характер поверхности этих конкреций свидетельствует об их росте на активных поверхностях в виде конкреционных колец с вероятным растворением внутренних колец с возрастом.



Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна