Металлоносные отложения деперессии Бауэр

15.07.2020

Металлоносные осадки депрессии Бауэр, расположенной на плите Наска между Восточно-Тихоокеанским и Галапагосским поднятиями в юго-восточной части Тихого океана, заслуживают особого упоминания, поскольку представляют собой обширное месторождение металлоносных осадков, в которых, по-видимому, содержится достаточное количество металлов и которые в будущем могут иметь промышленное значение. Сэйлс и Бишофф считают, что металлоносные осадки распространены на всей территории депрессии от 5 до 22° ю. ш. Вследствие того, что металлоносные осадки депрессии Бауэр встречаются ниже критической глубины карбонатонакопления, абсолютные концентрации металлов в них выше, чем в осадках гребневой части Восточно-Тихоокеанского поднятия, которые в разной степени разбавлены карбонатом кальция. По этой причине сравнение металлоносных осадков депрессии Бауэр с осадками гребневой части Восточно-Тихоокеанского поднятия обычно ведется для бескарбонатного вещества.

Приповерхностные металлоносные осадки депрессии Бауэр напоминают бескарбонатную часть базальных металлоносных осадков и металлоносных осадков гребневой части Восточно-Тихоокеанского поднятия, однако отличаются от них в нескольких важных минералогических и химических аспектах. Минералогически они состоят преимущественно из железистого смектита, а также содержат значительные количества железо-марганцевых окисных компонентов, небольшие концентрации биогенного кремнезема, карбоната кальция, фосфатов, вулканического стекла и терригенного материала. Железистый смектит был также идентифицирован в базальных металлоносных осадках гребневой зоны Восточно-Тихоокеанского поднятия, однако там он присутствует в меньших количествах, чем в депрессии Бауэр. Согласно Экленду, в одной проанализированной им колонке осадков из депрессии Бауэр были идентифицированы но крайней Metpe четыре минеральные фазы. Это железистый смектит (SiO2 52,3%; Fe2O3 29,7%; MgO 6,1%; Al2O3 2,4%; K2O 2%), тодорокит (MnO2 74,9%; MgO 3,1%; Fe2O3 1,6%), железо-марганцевая гидроокись, частично гётит (MnO2 36,2%; Fe2O3 25,4%; SiO2 15,1%; MgO 3,3%; CaO 2,1%; Al2O3 1,7%) и фосфатные костные остатки (CaO 45,2%; Р2О5 34,4%). Было обнаружено, что различные малые и рассеянные металлы концентрируются главным образом в минеральных фазах железа, марганца и фосфора. В первой из них концентрируются Zn, Cu и Со, во второй — Cu и Ni, в третьей — La.

Различия химического состава металлоносных осадков депрессии Бауэр и Восточно-Тихоокеанского поднятия, возможно, частично зависят от различий их минерального состава. Сэйлс и Бишофф сообщили, что геохимия осадков депрессии Бауэр, которую они изучали, была сходна с геохимией бескарбонатной части осадков с Восточно-Тихоокеанского поднятия, описанной Бостромом и Петерсоном. Однако содержание Si было значительно выше, вероятно, из-за присутствия смектита. Содержания Fe, Mn, Al и Ti были средними между содержаниями в изученных Бостромом и Петерсоном осадках с гребневой части и осадках с флангов Восточно-Тихоокеанского поднятия. Даймонд и др. обнаружили, что в осадках депрессии Бауэр содержания Mn и Fe ниже, а Ni и Si выше, чем в осадках гребневой части Восточно-Тихоокеанского поднятия и в базальных металлоносных осадках. Действительно, содержание Ni в осадках депрессии Бауэр является аномально высоким относительно большинства осадков из других районов плиты Hacка — факт, который способствовал бы их возможному экономическому значению в будущем. Кроме того, Мак-Мертри сообщил, что в дополнительной колонке из депрессии Бауэр в расчете на бескарбонатное вещество содержания Mn были намного выше, а содержания Fe сходны с величинами, полученными Сэйлсом и Бишоффом. Хит и Даймонд провели дальнейший анализ ряда поверхностных осадков из депрессии и обнаружили, что они обогащены Al, Si, Со, Ni, Ba и р. з. э.

Происхождение металлоносных осадков депрессии Бауэр было предметом широкой дискуссии, в ходе которой мнения по данному вопросу разделились. Данные Андерсона и Хэлунена и Мак-Мертри и Барнетта, показывающие в пределах депрессии Бауэр высокие значения величин теплового потока и высокие скорости накопления металлов, интерпретировались как индикаторы локальной гидротермальной активности и привнося металлов непосредственно в пределах самой депрессии. Однако Лайл и Даймонд подвергли сомнению обоснованность данных о скоростях накопления металлов вследствие возможных ошибок принятых значений общей плотности осадков. Андерсон и Хэлунен считают, что к образованию металлоносных осадков привел происшедший около 6 млн. лет назад перенос центра спрединга с древнего Галапагосского поднятия на современное Восточно-Тихоокеанское поднятие, по-видимому ставший причиной возобновления гидротермальной циркуляции под депрессией Бауэр. Если эта гипотеза корректна, то она имеет важное значение в поиске металлоносных осадков в других районах, поскольку означает, что образование металлоносных осадков необязательно ограничивается центрами спрединга, а, по-видимому, также является следствием внутриплитового вулканизма.

Альтернативная точка зрения на происхождение металлоносных осадков депрессии Бауэр, предложенная Даймондом и др., заключается в том, что они осаждаются из растворов на гребне Восточно-Тихоокеанского поднятия, переносятся в виде тонких взвесей вниз по его склонам и отлагаются в депрессии Бауэр ниже критической глубины карбонатонакопления. Хит и Даймонд считают, что повышенное содержание смектита в осадках депрессии Бауэр является результатом диагенетических реакций между окисями железа и биогенным кремнеземом, происходящих во время таких процессов переноса. Эта альтернативная гипотеза, по-видимому, объясняет некоторые различия в составе металлоносных осадков депрессии Бауэр и Восточно-Тихоокеанского поднятия, поскольку последние в процессе транспортировки в депрессию Бауэр могли захватывать материал из океанской воды. В этом отношении имеет значение относительное обогащение осадков депрессии Бауэр никелем, поскольку Кронен и Гарретт показали, что этот элемент в значительной мере ассоциируется с железо-марганцевой составляющей металлоносных осадков Тихого океана, которые могут захватывать его из океанской воды.

Поскольку депрессия Бауэр имеет глубину, лишь слегка превышающую критическую глубину карбонатонакопления для этого района, то можно предположить дополнительный привнос металлов в осадки из поверхностных вод, являющийся результатом растворения осаждающихся органических остатков. Олднелл рассчитал, что таким путем могли быть привнесены в осадки значительные количества Ba, Zn, Pb и Sr, вероятна также биогенная поставка других металлов. Кроме того, имеет место растворение кремнистых организмов, что может высвобождать кремнезем и способствовать тем самым образованию смектита.

Стратиграфическая последовательность отложений в депрессии Бауэр является важной в любых обсуждениях, касающихся роли Восточно-Тихоокеанского поднятия и местного источника при образовании металлоносных осадков депрессии Бауэр. По проекту DSDP в депрессии Бауэр была пробурена скважина 319, которая встретила всю последовательность аномальных с химической точки зрения осадков. Эти осадки были подразделены на три главные группы: 1) поверхностные осадки, залегающие на глубине 0—8 м ниже океанского дна и имеющие относительно высокие концентрации Al, Si, Со, Ni, Ba и р.з.э.; 2) промежуточные осадки, полученные в интервале от 8 до 25 м и также имеющие высокие концентрации Si, но меньшие содержания Al, Со, Ni, Ba и р.з.э. по сравнению с поверхностными осадками; 2) базальные осадки, полученные в интервале от 25 до 107 м и обогащенные Fe, Mn, Cu и Zn. Даймонд и др. отметили увеличение содержаний Ni и Со в приповерхностных осадках относительно осадков с больших глубин, а также заметные вариации содержаний Mn, Fe, Cu и Zn в базальных осадках. Они смогли подтвердить следующее: поверхностные осадки депрессии Бауэр содержат Al и Ni больше, чем поверхностные осадки Восточно-Тихоокеанского поднятия, что раньше отмечалось Даймондом и др.; осадки из скважины 319 содержат больше Fe и Mn и меньше Al по сравнению с нормальными пелагическими осадками; базальные и промежуточные осадки из скважины 319 подобны поверхностным осадкам Восточно-Тихоокеанского поднятия. В базальных осадках скорости накопления Mn, Fe, Cu и Zn были наибольшими, что указывает на гидротермальный источник для значительной части этих элементов. Базальные осадки во время своего накопления, по-видимому, находились вблизи гребня спредингового Галапагосского поднятия, и таким образом они, вероятно, аналогичны другим базальным металлоносным осадкам юго-восточной части Тихого океана. Если так, то различия химического состава между базальными и современными поверхностными осадками депрессии Бауэр, по-видимому, означают, что образованно последних не связано с локальной гидротермальной активностью и влияние вулканической деятельности на них было меньше, чем на осадки гребневой части поднятия. Более низкие скорости накопления марганца в вышележащих осадках, вероятно, не противоречат этим выводам.

Суммируя имеющиеся данные, можно сказать, что осадки депрессии Бауэр, по-видимому, являются полигенными. Трудно привести строгое доказательство локальной гидротермальной активности в пределах депрессии, тем не менее она не может быть исключена полностью. Возможен некоторый привнос материала с Восточно-Тихоокеанского поднятия, однако оценить его достаточно трудно. Весьма сомнителен привнос металлов в осадки в результате растворения организмов. Кроме того, положение депрессии Бауэр между двумя поднятиями и в месте, удаленном от глобальной системы океанских желобов, по-видимому, ограничивает в ней терригенную седиментацию. В этих условиях следует допустить, что основное влияние на состав осадков депрессии Бауэр, вероятно, оказывает осаждение аутигенных минералов, таких, как железо-марганцевые окиси, и, по-видимому, имеющий место дополнительный захват металлов из морской воды.

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