Минеральные отложения на зрелой стадии океанской эволюции

15.07.2020

Зрелая стадия океанской эволюции характеризуется существованием обширного океана с хорошо развитым срединно-океаническим хребтом, по обе стороны от которого расположены обширные районы пелагической седиментации (рис. 65). Все три главных океана удовлетворяют этому критерию. За исключением россыпей, с этой стадией океанской эволюции связано формирование трех типов минеральных отложений. Это образование металлоносных осадков, продолжающееся с ранней стадии океанской эволюции, образование фосфоритов и железо-марганцевых конкреций (рис. 65,б).

Металлоносные осадки. Основная часть обнаруженных к настоящему времени металлоносных осадков на зрелых срединно-океанических хребтах отличается от металлоносных осадков Красного моря в нескольких аспектах, особенно отсутствием в них сульфидов. Их гидротермальные компоненты, вероятно, представляют собой в основном материал, выносимый термальными водами в виде тонких взвешенных частиц, хотя возможно также и некоторое осаждение компонентов, оставшихся в растворе, таких, как марганец. Транспортировка и перемешивание таких компонентов придонными течениями до осаждения могут быть, вероятно, ответственны за относительную равномерность их распределения на больших пространствах срединно-океанических хребтов. Однако, как уже обсуждалось ранее, если условия благоприятны для осаждения, то нет оснований считать, что высокосортные металлоносные осадки, содержащие сульфиды, не должны были формироваться на морском дне в таких местах, как зоны разломов или локально ограниченные районы.

Несмотря на относительную гомогенность по сравнению с осадками Красного моря и описанными ранее аномальными осадками срединно-океанических хребтов, состав основной части срединно-океанических металлоносных осадков не является полностью одинаковым.

Сравнение средних концентраций некоторых элементов в современных металлоносных осадках осевых зон хребтов из различных океанов наглядно показывает, что различия в составах между отложениями из разных океанов имеются. Осадки с Восточно-Тихоокеанского поднятия являются наиболее металлоносными, а со Срединно-Атлантического хребта — наименее металлоносными. Кроме того, сопоставление базальных металлоносных осадков различных возрастов указывает на большие различия их составов и разницу в скоростях накопления металлов. Сравнения как в пределах отдельных океанов, так и между разными океанами наглядно показывают корреляцию между содержанием в осадках железа и скоростью спрединга океанского дна во время формирования осадков. Наиболее обогащенные железом осадки формировались на хребтах с максимальными скоростями спрединга. Эта корреляция может быть обусловлена тем, что состав вулканических растворов зависит от скорости спрединга хребта. С точки зрения генерации новой океанической коры быстроспрединговые хребты, такие, как Восточно-Тихоокеанское поднятие, являются более активными, чем медленноспрединговые, такие, как Срединно-Атлантический хребет. Ниже показано, что скорость, с которой генерируется океаническая кора, могла влиять на состав металлоносных осадков. Однако на валовой состав металлоносных осадков срединно-океанических хребтов вследствие разбавляющего эффекта могут также влиять и вариации поставки терригенного материала, которая изменяется от океана к океану и которая, вероятно, изменялась в прошлом.

Скотт высказал предположение о существовании структурного контроля различий в составе осадков хребтов с высокими и низкими скоростями спрединга. Согласно этому автору, быстроспрединговые хребты харатеризуются меньшим количеством трещин по сравнению с медленноспрединговыми хребтами. Это означает, что площадь поверхности пород, контактирующих с циркулирующими океанскими водами на хребтах с высокими скоростями спрединга, меньше, чем на хребтах с низкими скоростями спрединга. Из этого следует, что на мед-ленноспрединговых хребтах отношение вода/порода будет меньше, чем на хребтах с высокими скоростями спрединга. Эти отношения в свою очередь будут влиять на состав растворов, формирующихся при взаимодействии порода — вода. Там, где величины отношения вода/порода низкие, т. е. в системах с преобладанием пород на медленноспрединговых хребтах, протекающие химические реакции приводят к меньшим количествам переводимых в раствор металлов но сравнению с системами с преобладанием воды на быстроспрединговых хребтах. Таким образом, в этом случае при разгрузке растворов на океанское дно осаждаются меньшие количества металлов. Кроме того, на хребтах с малыми скоростями спрединга во время ранних стадий циркуляции (когда, может быть временно, существует система с преобладанием воды) металлы, переведенные в раствор, вероятно, будут выпадать из него еще до разгрузки на океанское дно вследствие увеличения рН, поскольку отношение вода/порода изменяется в сторону значений, характерных для систем с преобладанием пород. Таким образом, вариации отношения вода/порода не только могут быть одним из объяснений различий среднего валового состава металлоносных осадков Восточно-Тихоокеанского поднятия с высокой скоростью спрединга, Центральноиндийского хребта с промежуточной скоростью и Срединно-Атлантического хребта с малой скоростью спрединга, но они могут также оказать помощь в определении возможных вариации характера преципитатов, выпадающих из гидротермальных растворов ниже уровня океанского дна под разными хребтами, и, таким образом, относительных и абсолютных количеств металлов, разгружающихся в океанскую воду.

Фосфориты. Хотя фосфориты и являются отложениями континентальных окраин, они встречаются в основном в краевых частях зрелых океанских бассейнов и, по-видимому, формируются главным образом за счет апвеллинга, связанного с хорошо развитой системой течений. Незрелые океанские бассейны па ранней дрейфовой стадии не имеют таких хорошо развитых систем течений, как зрелые океанские бассейны, поэтому в них было бы маловероятным проявление действия апвеллинга в масштабах, необходимых для образования фосфоритов. Исходя из сказанного, фосфориты могут рассматриваться как продукты зрелой стадии океанской эволюции, отнюдь не случайно приуроченные именно к краевым частям зрелых океанских бассейнов.

В мире известны только два района, где в настоящее время образуются фосфориты — шельф Перу—Чили и шельф Юго-Западной Африки. В этих районах наблюдается мощный апвеллинг, связанный преимущественно с северным направленном системы течений. В прошлом вдоль западных окраин континентов формировались другие фосфоритовые отложения, вероятно, под действием систем течений более интенсивных, чем наблюдаются в этих районах в настоящее время. Изменения в характере течений могли быть следствием движений плит, приводящих к изменению во времени конфигурации зрелых бассейнов, которая в свою очередь могла бы влиять на локализацию районов формирования фосфоритов. В Атлантическом океане, например, отложение обширных пластовых фосфоритов, обнаруженных на шельфе Северо-Западной Африки, началось в меловой период и закончилось в третичный. В этом районе в указанное время образование фосфоритов было обусловлено мощным апвеллингом, чему, вероятно, способствовали конфигурация Атлантики и, возможно, другие факторы; с тех пор они изменились. Такое предположение можно было бы проверить путем детальной палеоокеанографической реконструкции древних районов образования фосфоритов.

Железо-марганцевые конкреции. Железо-марганцевые конкреции являются типичными и, несомненно, наиболее распространенными отложениями на дне зрелых океанских бассейнов. В наибольших количествах они встречаются на обширных всхолмленных пространствах между системами срединно-океанических хребтов и абиссальными равнинами, которые граничат с континентальными окраинами в районах, где система краевых желобов отсутствует.

Некоторые из рассмотренных ранее предпосылок обширного отложения железо-марганцевых окисей являются общими только в зрелых океанских бассейнах. Например, для роста конкреций требуются сильно окислительные условия, следовательно, необходима свободная циркуляция придонных вод, которая характерна для глубоководных океанских бассейнов. В небольших бассейнах, подобных Черному или Красному морям, которые замкнуты или ограниченны, железо-марганцевые окисные отложения либо совсем не формируются, либо формируются только вокруг краевых частей бассейна с окислительной средой. Поскольку окиси осаждаются из морской воды, для их накопления в более или менее значительном количестве необходимы низкие скорости отложения вмещающих осадков. Помимо некоторых редких районов вблизи побережий пустынь или на прибрежных поднятиях дна, такие условия встречаются только в глубоководных океанских бассейнах вдали от суши. Кроме того, наиболее глубоководные океанские конкреции, вероятно, накапливаются медленно, и, таким образом, для достижения их сегодняшнего уровня развития в таких районах, как северо-восток экваториальной части Тихого океана, потребовались бы длительные периоды стабильных условий. Маловероятно, чтобы такие условия были распространены во время ранней дрейфовой стадии океанской эволюции.

В общем объем железо-марганцевых окисей, осажденных в пределах океанского бассейна, зависит от времени и, следовательно будет увеличиваться по мере зрелости океана. Например, Кронен наблюдал тонкие марганцевые инкрустации на породах с гребня хребта Карлсберг и толстые — на породах его более древних флангов. Подобным же образом Аументо и др. обнаружили, что при удалении от оси Срединно-Атлантического хребта по мере увеличения возраста океанского дна марганцевые инкрустации постоянно утолщаются. Это означает, что их рост зависит от времени и происходит с довольно постоянной скоростью за счет осаждения из океанской воды. Несмотря на то что были сообщения о конкрециях и инкрустациях на Восточно-Тихоокеанском поднятии, их количество там намного меньше, чем в более древних котловинах к западу. Это еще раз указывает на то, что отложение зависит от времени. Тем не менее не следует думать, что конкреции, которые мы обнаруживаем в абиссальных областях, вдали от срединно-океанических хребтов, начинали свой рост на хребте и, таким образом, имеют тот же возраст, что и базальтовое основание, подстилающее осадки, на которых залегают конкреции. Вероятно, конкреции растут только до определенного размера, зависящего от придонных условий среды, в которой они находятся до погребения или разламывания; таким образом, большинство конкреций, вероятно, значительно моложе, чем базальтовые основания, подстилающие осадки.

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