23.11.2020
Аренда эвакуатора в Казахстане — это отличное решение, когда нужно срочно транспортировать автомобиль на техстанцию или же убрать...


23.11.2020
Прихожая – лицо любого дома. Только положительное впечатление она должна производить на пришедших людей. С умом нужно выбирать...


22.11.2020
Простой по конструкции провод АС обладает оптимальными характеристиками для прокладки высоковольтных линий электропередач по...


21.11.2020
Сайты создаются на cms платформе — это система управления всеми данными, которые помещены на сайт. Платформа является достаточно...


21.11.2020
На сегодняшний день отопление бытовым газом является самым популярным вариантом. Для того чтобы система являлась производительной...


21.11.2020
Профессиональный штат сотрудников умеет правильно подобрать подходящие материалы к каждому проекту, предлагает поставку...


Состав металлоносных осадков

15.07.2020

Металлоносные осадки, подобно большинству морских отложений, являются полигенными в том смысле, что их компоненты могут происходить более чем из одного источника. Это терригенный материал, поступающий в океан с континентов; биогенный, имеющий биологическое происхождение; аутигенный — продукты осаждения из нормальной морской воды; гальмиролитический — продукты подводного выветривания и изменения пород океанского дна; гидротермальный — продукты осаждения из горячих водных растворов; наконец, магматический — продукты первичного вулканического привноса. Роль каждого из них в разных частях океанов, очевидно, должна меняться.

Как было ранее, терригенные компоненты морских осадков поступают в океан с речным стоком вследствие абразии берегов и ветрового переноса (эоловым путем). Средний состав терригенных компонентов подобен составу исходных пород земной коры. Значительная часть терригенного материала (особенно более крупные частицы) осаждается в прибрежной зоне и никогда не достигает глубоководных районов океана. Некоторые из более тонких частиц, однако, достигают наиболее удаленных от суши глубоководных частей океана и таким образом Обогащают глубоководные осадки элементами, тяготеющими к тонкодисперсным минералам. Тем не менее источником весьма заметной части материала металлоносных осадков являются континенты. И действительно, терригенные компоненты во многих случаях следует считать разбавителями металлоносного вещества таких осадков,

К биогенным компонентам морских осадков относятся скелеты морских организмов и остатки мягких тканей, сохраняющихся при определенных условиях. Влияние биологических факторов на обогащение и привнос металлов как в нормальные, так и в металлоносные осадки может быть прямым и косвенным.

Примером косвенного обогащения является обогащение за счет распада биогенного материала, приводящего к развитию в осадках восстановительных условий, при которых из морской воды осаждаются металлы, не осаждающиеся в окислительной или нейтральной среде. Турекьян и Бертине считают, что исследованные ими осадки Срединно-Атлантического хребта обогащены молибденом, ураном и некоторыми другими элементами в результате их осаждения из морской воды в анаэробных (восстановительных) условиях. Аналогичное обогащение металлами встречается в прибрежных анаэробных осадках. Интенсивное накопление биогенных компонентов в осадках большей части осевой зоны срединно-океанических хребтов, обусловленное ее расположением выше критической глубины карбонатонакопления, должно приводить к развитию в осадочной толще локальных восстановительных условий. Тем не менее имеющиеся данные свидетельствуют о преобладании на поверхности осадков большей части системы срединных хребтов Мирового океана окислительных условий; в такой среде не будет происходить анаэробное осаждение металлов из морской воды.

Прямое воздействие биологических факторов на привнос элементов в металлоносные осадки проявляется более заметно. В поверхностных водах океанов металлы аккумулируются планктонными организмами вследствие процессов метаболизма и адсорбции. После гибели организмов в результате растворения раковинок в процессе их осаждения, а также вследствие минерализации мягких тканей эти элементы переводятся в глубинные воды. Карбонатные организмы при осаждении не претерпевают значительного растворения до достижения лизоклина; полное растворение происходит только на критической глубине карбонатонакопления. При растворении металлы переходят в водную толщу или на поверхность осадка (в случае, когда она находится в зоне растворения). Эти металлы могут поступать в осадки посредством адсорбции, комплексообразования, прямого осаждения или других механизмов. Целый ряд металлов постоянно извлекается из поверхностных вод океанов живыми организмами. За счет этого ими постепенно обогащаются медленно накапливающиеся осадки ниже критической глубины карбонатонакопления. В общем чем больше биологическая продуктивность поверхностных вод, тем больше металлов из поверхностных вод переходит в глубинные и тем ниже критическая глубина карбонатонакопления. Поэтому региональные изменения продуктивности могут быть причиной изменений потока металлов на океанское дно и, следовательно, состава осадков. Распределение в океане разных видов планктонных организмов также значительно изменяется, что может сильно влиять на поставку металлов к поверхности раздела вода — осадок. Однако большая часть осевой зоны срединных хребтов Мирового океана, где накапливаются металлоносные осадки, расположена выше критической глубины карбонатонакопления, а многие участки осевой зоны к тому же расположены и выше лизоклина. Поэтому вполне вероятно, что биологический привнос металлов с поверхности океанов имеет ограниченное значение в обогащении ими металлоносных осадков в наиболее приподнятых частях срединно-океанических хребтов. Можно предположить увеличение роли биогенного привнося с ростом глубины и его максимальное значение на участках срединно-океанических хребтов, расположенных ниже критической глубины карбонатонакопления, что встречается в более глубоких частях зон разломов.

Механизм вулканического привнося в металлоносные осадки может быть двух видов: гидротермальное выщелачивание пород океанической коры морской водой три повышенных температуpax и привнос остаточных первичномагматических растворов.

Исследования роли циркулирующей морской воды в осевых зонах срединных хребтов Мирового океана и в других подводных вулканических районах свидетельствуют о возможности взаимодействия морской воды с породами океанической коры на глубинах до нескольких километров. Доказательства химического взаимодействия между этой морской водой и вновь образованными вулканическими породами были получены рядом авторов, а также подтверждены экспериментами по выщелачиванию. Корлисс обнаружил, что внутренние части некоторых базальтовых потоков Срединно-Атлантического хребта обеднены по сравнению с краевыми частями несколькими элементами, накапливающимися в металлоносных осадках срединно-океанических хребтов. Он сделал вывод, что эти различия обусловлены выносом элементов из внутренних частей лав посредством гидротермального выщелачивания. Бишофф и Диксон провели эксперименты по выщелачиванию базальта морской водой при температуре 200°C (хотя действительные температуры ниже поверхности океанского дна могут быть намного выше) и давлении 500 бар-Из результатов этих экспериментов следует, что некоторые металлы могут выщелачиваться из базальтов в количествах, соответствующих их концентрациям в металлоносных осадках осевой зоны хребта. Это подтверждает (по крайней мере для части компонентов осадков) модель гидротермального выщелачивания. В растворах, полученных в результате взаимодействия морской воды с базальтом в течение 4752 ч, определялись Al, Fe, Mn, Zn, Ni, Cu и Pb. Концентрации Al, Zn и Pb не превышали предела чувствительности метода, в то время как концентрация Fe и Mn возрастали до максимума, равного 35млн-1, и затем уменьшались до 5 млн-1, а концентрации Ni и Cu достигали к концу эксперимента 0,2 млн-1. Концентрации Fe, Mn, Cu и Ni в растворе увеличивались на два-три порядка относительно нормальной морской воды. Такое обогащение позволяет рассматривать полученный раствор как слабый рудообразующий. Проведенные Моттлом и Сейфридом дополнительные эксперименты по взаимодействию морской воды с базальтом три гидротермальных условиях показали, что значительное влияние на количество выщелоченных элементов оказывает соотношение воды и породы. Могут встречаться два типа гидротермальных систем, расположенных ниже уровня океанского дна: с преобладанием пород и с преобладанием морской воды. Различие между двумя этими типами, по-видимому, обусловлено в основном ролью растворенного в морской воде магния. Последний способствует возникновению и поддержанию агрессивности морской воды. Согласно данным Моттла и Сейфрида, в системах с преобладанием морской воды поглощение магния и гидроксил-ионов морской воды в форме Mg (ОН)2 (компонента смектита или хлорита) вызывает поступление в раствор ионов водорода. Пока в растворе сохраняются высокие концентрации магния и кремнезема, скорость поступления ионов водорода превышает скорость их потребления при реакциях гидролиза силикатов и среда остается кислой. В результате в растворе могут быть получены высокие концентрации металлов, таких, как железо, марганец и цинк. В системах с преобладанием пород химические реакции приводят к появлению слабощелочных растворов, которые обладают более ограниченной способностью к растворению переходных металлов. Таким образом, системы с преобладанием морской воды способны приводить к образованию обогащенных металлами горячих растворов, из которых могли бы формироваться металлоносные осадки. Системы же с преобладанием парод, напротив, приводят к образованию скорее обедненных металлами гидротермальных растворов, и маловероятно, чтобы из них могли формироваться в сколь-нибудь заметных количествах металлоносные осадки.

Другая точка зрения об источнике металлов в подводных Металлоносных осадках заключается в образовании их за счет глубинных магматических источников. Востром считает, что обогащенные Fe, Mn, Р, Ba и U и обедненные Al, Ti, Si и Th Мантийные карбонатные эманации могут играть главную роль в концентрировании первой группы этих элементов в осадках срединно-океанических хребтов.

Трудно провести сравнительную оценку роли взаимодействия морской воды с породами и роли магматической активности при формировании металлоносных осадков, поскольку последняя менее доступна прямому наблюдению . С большой вероятностью можно полагать, что некоторые металлы накапливаются в металлоносных осадках в результате гидротермального выщелачивания из базальтов. Пока не установлено, может ли такой процесс целиком обеспечивать обогащение металлоносных осадков всеми этими металлами. Для решения вопроса потребуются детальные балансные расчеты, основанные на количествах вовлеченных в этот процесс базальтов, осадков и морской воды. Доказательства поступления некоторых металлов в металлоносные осадки из глубинных магматических источников менее убедительны, чем доказательства гидротермального выщелачивания их из базальтов. Однако было бы необоснованно полностью исключать магматический привнос элементов в осадки осевой зоны хребта. Ряд металлов, накапливающихся в металлоносных осадках, принадлежит к группе элементов, концентрирующихся во флюидах поздней стадия магматической кристаллизации. И можно предположить, что при подъеме эти флюиды смешиваются с циркулирующей в океанической коре морской водой, образуя растворы непостоянного состава. Из вышесказанного следует, что привнес элементов в формацию металлоносных осадков мог бы осуществляться как за счет гидротермального выщелачивания из пород океанской коры, так и за счет флюидов поздней стадии магматической кристаллизации, причем в зависимости от локальных условий соотношение роли этих источников, вероятно, меняется.

Вопрос о роли подводного выветривания пород океанской коры в поставке элементов в металлоносные осадки представляется достаточно спорным. Подразделение на подводное выветривание (гальмиролиз) и гидротермальное выщелачивание неизбежно является довольно произвольным. Это обусловлено тем, что при понижении температуры значение подводного выветривания будет возрастать относительно гидротермального выщелачивания. По-видимому, подводное выветривание точнее определить как медленное изменение пород при температуре нормальной океанской придонной воды. То, что изменение базальтов могло бы давать некоторое количество материала нормальных пелагических осадков, было хорошо известно со времени публикации работы Меррея и Ренара. Вопрос о возможной роли гальмиролиза в привносе металлов в осадки активных хребтов более спорен. Он обсуждался Бертине, а также Горовитцем и Кроненом. В тех мостах, где существовал длительный временной перерыв между излиянием лавы и отложением наиболее древних осадков, подводное выветривание, могло приводить к обогащению отложений некоторыми металлами. Но нет доказательства того, что этот процесс может приводить к накоплению металлов в масштабе, необходимом для образования настоящих металлоносных осадков. Значение гальмиролиза в формировании таких отложений, вероятно, является довольно ограниченным.

Доказательство привноса элементов в металлоносные осадки из морской воды было получено на основании изотопных данных и результатов определения концентраций редкоземельных элементов. Даймонд и др. показали, что отношения 87Sr/86Sr в металлоносных осадках Восточно-Тихоокеанского поднятия такие же, как и в морской воде. Это указывает на то, что морская вода является источником стронция в этих отложениях. Состав редкоземельных элементов в металлоносных осадках аналогичен их составу в морской воде, что также указывает на мирскую воду как источник большей части редкоземельных элементов в металлоносных осадках. Нa основании фазового геохимического анализа к сходным выводам относительно большей части некоторых элементов в базальных металлоносных осадках Восточно-Тихоокеанского поднятия пришли Кронен и Гаррет. По-видимому, большая часть Fe, Cu и Zn поступала и осадки из гидротермальных растворов, тогда как значительное количество Mn, Со, Ni и Pb осаждалось из морской воды, вероятно, посредством катализа окисями железа. В одной из следующих работ Кронен на большем количестве образцов и элементов показал, что целый ряд других элементов может также, хотя бы частично, поступать в базальные металлоносные осадки из морской воды.

Значение рассолов в образовании подводных металлоносных осадков не совсем понятно. Наиболее обогащенные металлами рудные осадки впадины Атлантис-II Красного моря осаждались из рассола. Проведенные Эллисом и Мэхоном эксперименты по высокотемпературному выщелачиванию пород растворами солей показали, что агрессивность растворов возрастает с увеличением их солености. Таким образом, вероятно, что при прочих равных условиях рассол будет выщелачивать металлы более эффективно, чем нормальная морская вода. Однако экспериментальные данные, полученные Сейфридом и Бишоффом, показали, что без участия рассолов в растворах могут быть достигнуты концентрации металлов, достаточные для образования богатых металлоносных осадков. Кроме того, концентрации некоторых металлов в гидротермальных растворах Матупи-Харбор (остров Новая Британия) сходны с концентрациями в рассолах впадины Атлантис-II. Но первые имеют значительно более низкую соленость. Поэтому Участие рассолов, очевидно, не является необходимым для достижения в растворе концентраций металлов, достаточных для образования богатых металлоносных осадков. Однако рассолы все же предохраняют от окисления сульфиды, содержащиеся в осадках впадины Атлантис-II, и способствуют сохранению существующей во впадине восстановительной среды. Таким образом, рассолы, вероятно, необходимы для длительной сохранности отложений.

Суммируя имеющиеся данные, можно сказать, что существует несколько потенциальных источников компонентов, обогащающих металлоносные осадки. Наиболее важными, очевидно, являются подводные гидротермы. Осаждение компонентов из морской воды и их поступление в результате подводного выветривания океанической коры имеют меньшее значение. Биологический привнос металлов в металлоносные осадки выше лизоклина, вероятно, имеет ограниченное значение, однако можно предположить, что с увеличением глубины его роль возрастает. Таким образом, в большинстве случаев металлоносные осадки представляют собой сложные политенные отложения, характер которых изменяется в зависимости от соотношения компонентов, поступающих в эти осадки из разных источников.

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