Соотношения и парагенезис марганцевых минералов

Бьюзер и Грюттер первыми предположили существование определенного соотношения между марганцевыми минералами в конкрециях, при котором степень неупорядоченности и окисления возрастает от 10-A манганита через 7-А манганит к bМnO2. Сходным образом существуют и надежные доказательства различий в степени окисления природных тодорокита и bМnO2. Отношение О:Mn и континентальных тодорокитах колеблется от 1,74 до 1,87 в противоположность доходящему до 1,99 отношению в bМnO2. Следовательно, независимо от того, рассматриваются синтетические или природные окиси марганца, видимо, существует важное различие в степени окисления этих двух важнейших марганцевых минералов в железо-марганцевых конкрециях.

Поскольку тодорокит и bМnO2 отличаются по степени окисления, вполне вероятно, что их присутствие в конкрециях будет, по крайней мере частично, определяться степенью окисления (окислительно-восстановительным потенциалом) среды образования. Конкреции, а чаще корки с вершин подводных гор и участков срединно-океанических хребтов, находящихся в сильно окислительных условиях открытого океана н в основном очищенных от осадков придонными течениями, обычно в качестве главной марганцевой фазы содержат более окисленный минерал bМnO2. Напротив, конкреции из областей, где накапливаются осадки, содержащие органическое вещество и, следовательно, менее окисленные, пли конкреции континентальных окраин, где окислительно-восстановительный потенциал в целом ниже, чем в открытом океане, обычно более обогащены тодорокитом. Это показано в разделе, где кратко обсуждается региональная минералогия конкреций и корок. По-видимому, бёрнессит занимает промежуточное положение между двумя другими минералами, присутствуя в небольшом количестве в конкрециях, находящихся и в сильно, и в слабо окислительных условиях. Однако, как указали Глэсби и Рид, граничные условия перехода между различными марганцевыми минералами в конкрециях не вполне понятны. Например, конкреции на плато Блейк часто содержат тодорокит, хотя условия их формирования скорее сходны с условиями на некоторых океанских подводных горах, где обычно присутствует bМnO2. Следовательно. простая дифференциация среды по окислительно-восстановительному потенциалу не является единственным фактором, определяющим различия в минеральном составе конкреций.

Другими факторами, которые могут оказывать влияние на минеральный состав железо-марганцевых конкреций, являются характеристики придонных вод районов их образования. Эдди сообщил, что на небольшом участке Северной Атлантики конкреции содержат тодорокит там, где проходят Антарктические придонные воды, но bМnO2 встречается на меньших глубинах, где над дном проходят Североатлантические глубинные воды. С установленными различиями в Eh между этими водными массами могут быть связаны различия в минеральном составе конкреций, однако и другие характеристики придонных вод также могут иметь значение в этой связи.

Лайл и др. недавно привлекли внимание исследователей к использованию данных химического состава железо-марганцевых образований для определения минералогии аутигенных фаз в конкрециях и корках. Они предположили, что образование окисей железа и марганца в присутствии реакционно-способного кремнезема, например в области накопления кремнистых плов, могло бы привести к реакции между железом и кремнеземом. В результате могли бы образоваться обогащенные железом смектиты, а марганец кристаллизовался бы в виде тодорокита. Предполагают, что этот процесс аналогичен тому, который происходит, вероятно, между гидротермальными оксигидратами Fe и Mn, формирующимися в гребневой зоне Восточно-Тихоокеанского поднятия, и биогенным кремнеземом. Из-за отсутствия экспериментальных доказательств трудно оценить предполагаемую реакцию. Однако в том, что эта реакция не в состоянии объяснить все находки тодорокита в конкрециях, убеждает широкое распространение этого минерала в тех областях, где биогенного кремнезема мало или вообще нет. Вместе с тем она вполне реальна при наличии реакционноспособного кремнезема или там, где другие вещества могут реагировать с железом. Бёрнс и Бёрнс предположили, что там, где есть железо и марганец, которые в состоянии войти в формирующиеся железо-марганцевые окиси, могут существовать эпитаксиальные сростки bМnO2 с FeOOH*H2O, которые должны замедлять образование других марганцевых минералов. Напротив, там, где железо удалено из системы в результате реакции с каким-либо другим компонентом, например с кремнеземом, подобных эпитаксиальных сростков не будет и смогут образоваться другие марганцевые минералы, такие, как тодорокит и бёриессит.