Локальная изменчивость в распространении и морфологии железо-марганцевых конкреций

Описанные в предыдущих разделах факторы, влияющие на распространение и морфологию конкреций, взаимодействуют друг с другом, вызывая локальную изменчивость этих характеристик на небольшой площади. Например, Kpoнен и Тумс заметили, что в одной драгированной пробе с хребта Карлсберг встречены две морфологические разновидности конкреций. Это обусловлено или попаданием в драгу на ее маршруте образцов из двух различных местонахождений конкреций, или тем, что две разновидности конкреций находились на одном участке дна. Крейг даже описал конкреции различных типов и размеров, встреченные в пробе, принесенной самовсплывающим дночерпателем со дна Тихого океана. В северной части Тихого океана Крейг заметил, что участки расчлененного рельефа вдоль структурных зон характеризуются наиболее беспорядочным распределением конкреций, причем это наблюдение можно распространить и на другие участки с большими превышениями. В равнинных областях конкреции залегают более равномерно, однако иногда максимальная степень покрытия здесь меньше, чем на соседних холмах.

Большинство исследований крупномасштабной изменчивости численности и распространения конкреций на дне выполнено в северной половине Тихого океана. Изменчивость в основном может быть обусловлена крупномасштабными вариациями в рельефе, при этом в зависимости от местных условий конкреции преимущественно приурочены к определенным участкам холмов или долин. Например, Эндрюс и Фридрих описали заметную изменчивость в численности конкреций на абиссальном холме высотой 250 м. Около вершины холма обычны выходы лав, а конкреции редки. На склонах холма также найдены обнажения базальтов, а между ними развиты поля с высокой степенью конкреционного покрытия. У подножия холма конкреции рассеяны на поверхности осадков, и иногда встречаются частично погребенные конкреции. На участке склона холма были найдены две отчетливые разновидности конкреций. В другой области эти же авторы обнаружили, что распространение конкреций контролируется рельефом. Наименьшие количества конкреций приурочены к центру долины и вершине холма, в то время как наибольшая их численность установлена на бортах долины и склонах холма. Эндрюс и Фридрих обнаружили, что в северной половине Тихого океана не только численность, но и морфология конкреций меняется в соответствии с рельефом. Многоядерные конкреции преобладают на склонах структур с большим превышением, в то время как более крупные конкреции с одиночными ядрами встречаются в других местах, особенно на равнинах. Возможно, конкреции с одиночными ядрами расположены in situ, особенно разности «котлетоподобной» формы, в то время как многоядерные конкреции мобильны и перемешаются вниз по склонам холмов. Такое перемещение может привести к смешению двух морфологических разновидностей конкреций у подножия холма, что следует иметь в виду, когда на некоторых станциях встречаются две разновидности конкреций.

Наиболее вероятно, что рельеф контролирует локальное распространение конкреций в северной половине Тихого океана благодаря своему влиянию па придонные течения, скорости седиментации и перераспределение осадков. Крейг указал, что в районе северотихоокеанских абиссальных холмов мощность осадков и, следовательно, скорости седиментации очень изменчивы и на них сильно влияет рельеф дна. Сорем и др. заметили, что но крайней мере на ряде участков «рудной зоны» северной половины Тихого океана самый верхний слой осадков, граничащий с водой, состоит из мягкого глинистого ила с плотностью, промежуточной между плотностью подстилающих более консолидированных осадков и плотностью наддонной морской воды. Небольшие конкреции, вероятно, взвешены в нем и растут в основном окруженные этим илом. Следовательно, для их перемещения, особенно вниз по склону, не требуются большие затраты энергии. Согласно Крейгу, перемещению масс осадков, вероятно, способствует тектоническая деятельность, сопровождаемая сейсмическими толчками, однако вследствие высокой влагонасыщенности самый верхний слой осадков может перемешаться и сильными придонными течениями. Перемещение осадков вниз по склону может вскрыть частично захороненные конкреции на холмах, перекрыть конкреции на равнинах и способствовать Движению конкреций вниз но склону в районах расчлененного Рельефа. Взаимодействие этих процессов в донном граничном слое и других процессов, описанных в предыдущих параграфах, может привести к очень высокой изменчивости в распространении конкреций, наблюдаемой в локальном масштабе в районах батиметрических контрастов. Напротив, более однородная седиментация на участках с невысоким рельефом должна приводить и к более однообразному распространению конкреций, которое часто наблюдается в таких районах. Еще один фактор, действующий на конкреционных полях с высоким процентом покрытия дна, — турбулентность придонных вод, вызванная неровностью поверхности дна, обусловленной присутствием конкреций. Она должна замедлять седиментацию и, следовательно, предохранять конкреционное поле от захоронения.

Влияние придонных течений на локальное распространение железо-марганцевых конкреций в южной половине Тихого океана хорошо проиллюстрировано Пото и Мелгуном. В районе архипелага Туамоту дно океана на глубинах менее 4000 м относительно обеднено конкрециями. Однако ниже лизоклина, который более пли менее точно маркирует верхнюю границу Антарктических придонных вод, конкреции более многочисленны. Сходные наблюдения были сделаны и в Южной Атлантике, где обнаружено, что в проливе Вима уплотненные пласты, обогащенные железо-марганцевыми конкрециями, приурочены к зоне перемещения Антарктических придонных вод. Таким образом, очевидно, что это течение может оказывать существенное влияние на картину распространения железо-марганцевых конкреций, или замедляя седиментацию, или эродируя ранее существовавшие осадки.

Более детальные исследования распространения конкреций в отдельных котловинах южной половины Тихого океана, проведенные Пото и Мелгуном, показали, что конкреции часто концентрируются в ограниченном интервале глубин, который может составлять 300—500 м. Сходные наблюдения в одном из районов Северной Атлантики были сделаны Эдди. В каждом из этих сообщений глубина, к которой приурочена максимальная численность конкреций, совпадает с известной или предполагаемой верхней границей Антарктических придонных вод. Как отмечалось, эта граница часто совпадает с лизоклином, и поступление металлов при растворении остатков карбонатных организмов может способствовать образованию многочисленных конкреций в рассматриваемом интервале глубин.