Скорости роста железо-марганцевых конкреций

14.07.2020

Представляется возможным установить скорость роста конкреций и корок, датировав их ядра, что дает минимальную скорость роста, или измерив разницу в возрасте между различными слоями. Ранние способы радиометрического датирования указывали на медленный рост конкреций, хотя неточности в применяемых методах могли привести к существенным ошибкам а полученных результатах. Ky сделал обзор существующих радиометрических и других методов датирования конкреций, К ним относятся методы по неравновесным урановым сериям с использованием 230Th и 231Pa, метод 10Be, K-Ar-метод, датировка ядер конкреций по трекам деления и датировка по гидратированным коркам.

Методы по неравновесным урановым сериям основаны на принципе, что недавно образованные железо-марганцевые конкреции покажут нарушение радиоактивного равновесия между материнскими и дочерними изотопами в этих сериях. Если система остается закрытой и не происходят ни прибавление, ни убыль изотопов, то нарушение равновесия будет исчезать со скоростью, зависящей от периода полураспада используемых изотопов. С помощью этого метода можно определить возраст конкреции в дайной топке. В целом он указывает на низкие скорости аккумуляции для большинства проанализированных пелагических конкреций (табл. 7). В 10Ве-методе датирования принимается, что концентрации 10Bе или удельная активность 10Be/9Be ,в конкрециях остаются с течением времени неизменными в любой данной точке дна океана и что 10Be не мигрирует в рудных образованиях. Скорости роста конкреций, полученные этим методом, близки к значениям, полученным с помощью 230Th, а также 26Al. Датирование К-Аг-методом и по трекам деления ядер конкреций дает средние скорости роста от 1 до 4 мм/млн лет, а для некоторых образцов—28 мм/млн лет. Эти скорости представляют собой нижний предел, поскольку предполагается, что рост конкреций начался сразу после образования ядер и- с тех пор не прерывался. В общем определенные этими двумя методами скорости роста близки к значениям, полученным методами датирования по неравновесным урановым сериям и l0Be (табл. 7). При датировании по гидратированным коркам предполагаются неизменными температура, наличие воды и состав стекла, При этом вулканические стекла за счет гидратации будут палагонитизироваться с постоянной скоростью, которая находится в линейной зависимости от времени. Этот метод дает скорости роста, сравнимые с теми, которые получаются методами радиоактивного датирования.

Существенно иной подход к определению скоростей роста конкреций состоит в использовании для этих целей — остатков микроорганизмов. Харада и Нисида и Харада нашли остатки карбонатных наннофоссилий в конкреции из западной части Тихого океана, которые, как они полагают, находятся in situ. Эти авторы рассчтали, что скорость роста внешних слоев одной конкреции составляла 1,0—6,7 мм/млн лет, что похоже на скорости роста, определенные радиометрическими методами (табл. 7). Кроме того, для датировки конкреции из Атлантического океана была использована термолюминесценция. Полученные данные указывают на более быстрый рост, чем обычно получается в радиометрических методах.



Несмотря на впечатляющие радиометрические доказательства медленного роста конкреций, накапливаются данные, указывающие на то, что указанные выше скорости роста могут быть ошибочными и что рост конкреций не является непрерывным: периоды возможно быстрой аккумуляции разделяются периодами медленного роста или его отсутствия. Изменения в скорости роста конкреций были показаны Хейе, использовавшим методы ядерной эмульсии, чтобы определять активность изотопа (230Th) и его дочерних продуктов. Хотя Хейе обнаружил, что средняя скорость роста в ряде конкреций из северной половины Тихого океана составляла 4—9 мм/млн лет, разрешающая способность .использованной методики была достаточной для того, чтобы выделить зоны со скоростью роста свыше 50 мм/млн лет, а также остановки роста. Сходным образом Харада и Нисида заметили, что хотя внешние слои проанализированной ими конкреции росли медленно, остатки микроорганизмов в самом внутреннем ее слое позволяют предположить общую скорость роста 39 мм/млн лет, что указывает по крайней мере на одно изменение в скорости роста в истории этой конкреции. Вариации скорости роста конкреций предполагались также при исследовании их текстуры и морфологии. Как отмечалось выше, Сорем заметил в конкрециях несогласия, свидетельствующие не только об остановке роста, но и об эрозии. Морфологические различия между верхом, низом и боковыми сторонами конкреций из северной половины Тихого океана, находящихся in situ, могут отчасти быть обусловлены различиями в скорости роста. Дуголинский предположил, что присутствие инкрустирующих организмов на поверхности конкреций ускоряет их рост, поскольку увеличивает площадь, на которую осаждаются железо-марганцевые окиси. Он же заметил, что проявления жизни на некоторых конкрециях более многочисленны на экваториальных валиках, приуроченных к границе раздела вода — осадок, чем где-либо еще на поверхности конкреций. Это позволяет предположить, что такие валики образовались за счет более быстрого роста, которому способствовали организмы. Харада подтвердил эти наблюдения, заметив, что в конкрециях слои с более многочисленными органическими остатками, по-видимому, растут быстрее, чем более тонкополосчатые слои. Эти исследования показывают, что рост конкреций нельзя рассматривать ни как непрерывный, ни как регулярный. Конкреции могут аккумулировать вещество с разной скоростью в различные периоды времени и на различных поверхностях. На какое-то время они могут полностью захорониться. При этом вполне вероятно, что они растут за счет аккумуляции из иловых вод со скоростью, отличающейся от скорости роста, когда они были на поверхности. Возможно и полное прекращение роста в течение какого-то времени. Подобные изменения скорости роста могут объяснить некоторые ранее отмеченные вариации внутренних текстур конкреций.

Данные Хейе, Хейе и Марчига по скоростям роста позволяют предположить, что слои конкреций, обогащенные Марганцем, растут быстрее, чем слои, обогащенные железом. Пайпер и Уильямсон пришли к выводу, что конкреции с высоким средним отношением Mn/Fe растут быстрее, чем с более низким. На этой основе Калверт предположил, что конкреции с высоким отношением Mn/Fe получают металлы при диагенетических процессах как дополнение к металлам, осадившимся из морской воды.

Недавно вся концепция медленного роста конкреций, регулярного или прерывистого, подверглась критике со стороны ряда исследователей. Согласно Лалу, интерпретация опубликованных данных по радиоактивному распаду в конкрециях с точки зрения медленного роста некорректна, поскольку столь же удовлетворительно их можно было бы проинтерпретировать и с точки зрения быстрого роста. Более того, Чердынцев и др., Лалу и Брише, Лалу и др. сообщили об избытке 230Th в ядрах некоторых конкреций, что позволило им предположить быструю аккумуляцию вещества вокруг ядер. При интерпретации картины радиоактивного распада в конкрециях основное значение имеет степень изоляции системы от морской воды или осадков. Ky и др. предположили, что избыток 230Th связан с глинистым веществом, которое по трещинам могло проникнуть в конкреции. Подобным процессом можно объяснить избыток 230Th в ядрах конкреций. Пока не будет доказано, что конкреции действительно представляют собой закрытую систему, к ним нельзя успешно применять методы, основанные на радиоактивном распаде. Имеющиеся данные указывают на то, что прибрежные конкреции на континентальных окраинах и озерные конкреции и корки растут значительно быстрее, чем пелагические разновидности. Во многих случаях верхним пределом возраста конкреций является возраст их субстрата.

Многие конкреции в северных морях и озерах, в том числе конкреции северных районов Европы, бывш. Советского Союза и Америки, расположены в областях, подвергавшихся оледенению, и. следовательно, образовались после отступания ледников. В других случаях высокие скорости роста прибрежных конкреций в течение относительно коротких периодов времени можно установить с помощью радиометрических методов. Очень быстрый рост предполагается для некоторых озерных конкреций. В ряде шведских озер, где конкреции разрабатывались в средние века на железо, описана регенерация новых руд за 50 лет. В канадском рудном озере Лак-Ла-Тортю в Квебеке запасы возобновляются через 5—10 лет. В конкрециях Балтийского моря Зюсс и Джефери нашли доказательства антропогенного привноса металлов в недавнем прошлом.

Уже сообщалось о случаях исключительно быстрого роста конкреций или корок вокруг техногенных предметов как в морских, так и в озорных условиях. Голдберг и Аррениус описали толстые оболочки железо-марганцевых окисей на осколках артиллерийских снарядов, найденных в местах сражений в Тихом океане. Конкреционные оболочки обнаружены также и вокруг запальных свечей. Железо-марганцевые окиси накапливались вокруг гвоздей, найденных в юго-западной части Индийского океана. Автор обнаружил при драгировке в озерах Шебандоваи, провинция Онтарио, жестянку из-под пива, обросшую толстым слоем железо-марганцевых окисей. В этих примерах металлическая природа ядер, вероятно, катализирует окисление и осаждение железо-марганцевых окисей, поэтому скорости роста намного выше обычных.

Конкреции и корковые образования, формирующиеся в областях проявления подводного вулканизма, также растут быстро. Зеленое сообщил об отложении железо-марганцевых окисей вокруг выходов гидротерм на подводном вулкане Бану-Byxy в Индонезии. Радиометрические данные и соображения о возрасте морского дна указывают на быстрый рост железомарганцевых корок в гидротермальной области TAG на Срединно-Атлантическом хребте. Сходным образам датирование по 230Th указывает на минимальную скорость роста (около 50 мм/млн лет) для железо-марганцевых образований впадины Хесс на оси спрединга вулканически активного Галапагосского рифта. Однако другие методы, в том числе датирование по гидратированным коркам, свидетельствуют о том, что эти железо-марганцевые образования в действительности растут намного быстрее. Таким образом, железо-марганцевые окиси в областях проявления подводного вулканизма могут расти значительно быстрее, чем обычно, что ставит под сомнение возможность датирования конкреций по 230Th.

Из предыдущих параграфов очевидно, что существуют значительные вариации скорости роста конкреций и корок в различных условиях. He менее различны и мнения о том, как следует интерпретировать имеющиеся данные. Вероятно, в наибольшей степени влияет на скорость роста конкреций скорость поступления в них элементов, что прежде всего зависит — среди Других факторов — от близости рудных образований к источникам элементов. Конкреции, формирующиеся в вулканических областях, где содержащиеся в гидротермах металлы поставляются в морскую воду и могут использоваться при накоплении рудных образований, а также конкреции озер и прибрежных районов, где металлы в большом количестве поставляются реками, вероятно, действительно образуются быстро. Напротив, конкреции в пелагиали океанов, удаленные от локальных вулканических источников металлов, видимо, аккумулируются медленно. Возможны все переходы между этими двумя вариантами. Поэтому естественно предполагать не только быстрый или медленный рост конкреций и корок, но и изменяющуюся скорость роста, зависящую от скорости привноса рудных компонентов.

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