Геохимия железо-марганцевых конкреций

Состав железо-марганцевых образований, вероятно, обусловлен сочетанием факторов. Это присутствие и химическое поведение элементов в морских и пресноводных условиях, адсорбционные и кристаллохимические свойства аутигенных фаз конкреций, скорость их аккумуляции и, следовательно, продолжительность периодов времени, когда элементы могут войти в их состав, и физико-химическая природа среды формирования. Рудные образования часто являются химически гетерогенными. Это касается как отдельных конкреций и образований, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга, так и их скоплений в глобальном масштабе. Изучение химического состава важно не только с научной точки зрения, нo и потому, что такие металлы, как Ni, Cu и Co, обогащают некоторые железо-марганцевые образования, достигая рудных концентраций. Понимание процессов такого обогащения упростит задачу поиска подобных образований на морском дне.

Обзор геохимии железо-марганцевых конкреций и корок связан с проблемой отбора данных. Литература по этому вопросу весьма разнообразна, а имеющиеся данные по качеству неравнозначны. Вследствие гетерогенности отдельных конкреций, описанной ранее и часто освещаемой в литературе, представительность некоторых опубликованных анализов вызывает сомнение. Эта проблема была освещена Хорном и др., собравшими все имеющиеся данные о тихоокеанских конкрециях и продемонстрировавшими большое различие в составе некоторых конкреций из одной драгировочной пробы. Многие такие различия обусловлены тем, что анализировались либо конкреции в целом, либо непредставительные их обломки; неизвестно, какова была потеря воды при высушивании (иногда она достигает 30% по весу); не принималась во внимание алюмосиликатная примесь в конкрециях. Фрезер представил обзор проблем, касающихся представительности анализов железо-марганцевых конкреций, и указал на многочисленные трудности в интерпретации этих данных. Чтобы свести к минимуму подобные проблемы, в настоящем разделе используются данные, представляющие в основном ограниченное число больших групп анализов либо целых конкреций, либо представительных их частей. При этом принимались во внимание лишь те работы, в которых были хорошо описаны аналитические методы определения состава. Тем не менее проблему представительности анализов конкреций и корок всегда необходимо иметь в виду, если используются данные из более чем одного источника и особенно если анализировать маленькие кусочки, которые могут быть непредставительными для всей конкреции. К счастью, эта проблема не столь серьезна, чтобы скрыть основные особенности геохимии конкреций.

Концентрации элементов. Данные о составе железомарганцевых конкреции и корок приведены в табл. 8, где представлены составы рудных образований в каждом из трех главных океанов и в некоторых мелководно-морских и озерных обстановках. Однако средние концентрации маскируют большие колебания состава образований, сложенных железо-марганцевыми окисями. Например, максимальные и минимальные концентрации Mn, Fe, Ni, Co и Cu (пяти самых важных элементов) в пелагических конкрециях варьируют (по сравнению с другими элементами) в глобальном масштабе очень сильно, а если включить данные по озерным и мелководно-морским конкрециям, то варьируют еще сильнее. Следует, однако, отметить, что средние концентрации для мелководно-морских и озерных конкреций основаны на относительно немногочисленных группах анализов и могут быть непредставительными для подобных образований в целом. Они служат лишь для иллюстрации общих различий между озерными и мелководно-морскими образованиями и пелагическими конкрециями. К другим элементам, которые существенно варьируют в пелагических конкрециях, относятся К, Si, Ti, Ga, Zr, Mo и Pb, Zn, V и ряд редких металлов.

Одна из наиболее характерных особенностей, выявляемых химическими анализами конкреций и корок, состоит в обогащении пелагических образований, состоящих из железо-марганцевых окисей, многими элементами в степени, превышающей, и часто весьма существенно, их концентрации в других конкрециях и в среднем в земной коре. Некоторые элементы, такие, как Mn, Co, Mo и Tl, концентрируются в пелагических конкрециях в 100 раз и более по сравнению со средними содержаниями их в земной коре, Ni, Ag, Ir и Pb — в 50—100 раз, В, Cu, Zn, Cd, Yb, W и Bi — в 10—50 раз, а Р, V, Fe, Sr, Y, Zr, Ba, La и Hg — примерно в 10 раз. По контрасту некоторые элементы, в том числе Na, Mg, Ca, Sn, Ti, Ga, Pd и Au, практически не обогащают конкреции и корки, в то время как Al, S, I, Sc и Cr в действительности содержатся в меньшем количестве, чем в земной коре. Нет элементов, которыми конкреции были бы сильно обеднены, так как железо-марганцевые образования всегда включают какое-то количество обломочных минералов, которые содержат многие из тех элементов, что в аутигенных фазах присутствуют в низких концентрациях или вообще отсутствуют.

Содержания элементов в мелководно-морских или озерных конкрециях заметно отличаются от содержаний в пелагических разностях (табл. 8). В особенности это касается таких малых элементов, как Ni, Co, Cu, Pb, Zn и т, д., которые заметно обогащают пелагические конкреции по сравнению с мелководно-морскими и пресноводными. Следует соблюдать осторожность при интерпретации этих различий, поскольку многие данные, имеющиеся по мелководно-морским и пресноводным конкрециям, основаны лишь на немногих образцах или кусочках образцов и могут быть непредставительными. Однако различия в концентрациях многих элементов между различными образованиями слишком велики, чтобы на них существенно повлияло это ограничение; они будут обсуждаться в следующем разделе.

Поведение основных элементов. Марганец является главным металлом конкреций и корок. Он заметно концентрируется в результате фракционирования и отделения от основных породообразующих элементов в природной среде в процессах выветривания, переноса, отложения, диагенеза и субдукции. Одна из наиболее важных химических характеристик конкреций состоит в их большей обогащенности марганцем, чем железом, по сравнению с содержанием этих элементов в земной коре. Как описывается в гл. 6, разделение этих элементов в водной среде является в основном функцией pH и Eh. Увеличение любого из указанных параметров ведет к тому, что железо осаждается из раствора раньше марганца. Таким образом, в большинстве природных обстановок марганец более растворим, чем железо. Однако не только pH и Eh контролируют осаждение железа и марганца. Другие ионы, находящиеся в растворе, например фосфаты или органические комплексы, могут изменять поля устойчивости железа и марганца, зависящие только от рН или Eh.

Несмотря на влияние органических комплексов и растворенных ионов на поля устойчивости железа и марганца в растворе, представляется, что окислительно-восстановительный потенциал и pH действительно оказывают определяющее влияние на -селективное осаждение окисей железа и марганца в природных условиях. В общем виде окислительно-восстановительный потенциал и pH возрастают от озерной обстановки через прибрежную к пелагической обстановке. При этом железо селективно удаляется из предыдущей обстановки, а марганец остается и обогащает последующую. Этот процесс хорошо иллюстрируется железистостью и высоким отношением Fe/Mn во многих конкрециях и корках из небольших озер, которые получают металлы: из близко расположенных источников; промежуточными и изменчивыми значениями Fe/Mn в конкрециях из больших озер, таких, как система Великих озер, и из прибрежно-морских районов; в целом низким отношением Fe/Mn в пелагических конкрециях. Однако не всегда пелагические конкреции обогащены марганцем относительно железа. Конкреции, формирующиеся в областях привнося большого количества терригенного железа или вблизи потенциальных подводно-вулканических его источников часто имеют отношение Fe/Mn, превышающее единицу.

Имеющиеся данные указывают на фракционирование марганца и железа между двумя главными минералогическими типами конкреций, при этом марганец обогащает тодорокитовые конкреции, а железо — конкреции с bMnO2 (табл. 9). Причины подобной дифференциации не вполне ясны. Обогащение марганцем тодорокитовых конкреций может быть обусловлено процессами химического фракционирования. С другой стороны, большая диагенетическая подвижность марганца по сравнению с железом в слабо окислительных условиях может привести к его накоплению в тодороките, для формирования которого, как отмечалось, благоприятны менее окислительные условия, чем те, что требуются для образования bMnO2.

Концентрирование железа в конкрециях, обогащенных bMnO2, объяснить трудно, поскольку железо не входит в состав этой фазы. Это может быть связано с потенциальной необходимостью образования эпитаксиальных сростков bMnO2 и FeOOH*Н2O, чтобы стабилизировать bMnO2. Максимальные концентрации bMnO2 отмечаются в конкрециях и корках на обнажениях горных пород на подводных горах и срединно-океанических хребтах, которые могут получать железо как из вулканических источников, так и из морской воды, но не получают марганец из иловых вод.

Поведение малых элементов. При интерпретации поведения малых элементов в конкрециях и корках существенную роль играет природа фаз основных элементов, с которыми они ассоциируются, а также химическое поведение самих малых элементов в морской и озерной обстановках. Вариации в поведении малых элементов между различными классами железомарганцевых окисных образований рассматриваются в последующих разделах настоящей главы, а поведение малых элементов в железо-марганцевых конкрециях в целом обсуждается в данном разделе.

Минералогическая природа фаз основных элементов в пелагических конкрециях и корках, видимо, оказывает существенное влияние на состав малых элементов. Независимые исследования во всех трех главных океанах, основанные на валовом химическом анализе, показывают, что тодорокитовые конкреции обогащены Ni, Cu и Zn, а конкреции, содержащие bMnO2, — Co и Pb (табл. 9). Эти выводы подтверждаются результатами исследований отдельных конкреций с помощью микроанализатора.

Причины распределения элементов между двумя главными типами пелагических конкреций и корок не вполне ясны. Возможно, они обусловлены включением элементов в различные минеральные фазы, а может быть, сами условия, при которых образуются различные минералы в конкрециях, независимо влияют на состав малых элементов этих образований. Каждая из альтернатив может быть справедлива для некоторых элементов.

Как отмечалось ранее, структура тодорокита до конца неизвестна, однако минерал, по-видимому, содержит ионы Mn2+, которые, исходя из сравнения ионных радиусов, могут замещаться двухвалентными ионами, такими, как Zn2+, Ni2+ и Cu2-. Действительно, Бёрнс и Бёрнс предположили, что тодоро-китсодержащие пелагические железо-марганцевые конкреции могли бы содержать до 8 вес. % Ni и Cu. Очевидно, это могло бы частично объяснить более высокие концентрации этих элементов в тодорокитсодержащих пелагических конкрециях и более низкие в конкрециях, обогащенных bMnO2. bMnO2 содержит Mn4+, замещение которого менее вероятно. Мурби показал с помощью селективного выщелачивания хлористоводородным гидроксил амином, что конкреции, обогащенные тодорокитом, содержат большую часть Ni, Cu и Zn в растворяемых фазах марганца. Такое наблюдение, несомненно, подтверждает концепцию, что эти элементы, по крайней мере частично, входят в решетку тодорокита. К аналогичному заключению пришли Аррениус и др. Мак-Кензи показал, что синтетический тодорокит может содержать большие концентрации Ni и Cu. Однако в противоположность пелагическим разностям некоторые обогащенные тодорокитом конкреции континентальных окраин не содержит повышенных концентраций Ni и Cu. Это показывает, что минералогия конкреций — не единственный фактор, определяющий их состав. Конкреции этого типа, вероятно, формировались быстро за счет осаждения диагенетически мобилизованного марганца, который отделялся от ассоциировавшихся с ним элементов, оставляя их в других фазах. Этот фактор, вероятно усиленный недостатком времени на извлечение значительного количества малых элементов вследствие быстрого роста подобных конкреций, может частично объяснить низкое содержание Ni и Cu. Сходные факторы могут отчасти определять низкое содержание Ni и Cu в некоторых конкрециях, которые содержат тодорокит.

Обогащение кобальтом конкреций с bMnO2 может быть обусловлено его способностью в наиболее окисленном состоянии замещать Mn4+ или в качестве Co3+OOH замещать Fe3+OOH. Если это так, то обогащению кобальтом конкреций должно предшествовать окисление обычных ионов Co2+ в морской воде до Co3+, которому благоприятствуют сильно окислительные условия. Они же, как полагают, способствуют формированию bMnO2. Предполагается, что обогащение свинцом содержащих bMnO2 конкреций также обусловлено тем, что свинец в более окисленном состоянии (Pb4+) замешает Mn4+ в bMnO2. Однако значительная разница их ионных радиусов (0,775 и 0,540 соответственно), по-видимому, ограничивает подобную возможность, и адсорбция свинца на bMnO2 может быть более вероятным объяснением. Эксперименты по адсорбции привели ван дер Вейена и Круйссинка именно к такому выводу.

Роль адсорбции в обогащении металлами конкреций еще недостаточно выяснена. Давно известно, что гидроокиси марганца и железа характеризуются большой удельной поверхностью и способны к активным взаимодействиям с катионами в растворе. Штумм и Морган считают, что адсорбция, Cu, Ni, Zn и Pb на этих окисях может объяснить первоначальную фиксацию металлов в конкрециях, а Краускопф сообщил об экспериментах, в которых некоторые элементы быстро удалялись из морской воды адсорбцией их на окисях марганца. Меррей и Бревер обсудили роль адсорбции в удалении металлов из морской воды на минералах железо-марганцевых окисей. Эксперименты по селективному выщелачиванию конкреций, описанные Фюрстеноу и др., Фюрстеноу и Хэном, показали, что можно извлечь значительную часть никеля, меди и около половины кобальта, содержащихся в конкрециях, не переводя в раствор существенные количества основных элементов. Эти данные важны с точки зрения промышленного использования конкреций, а в контексте настоящей работы позволяют предположить, что никель, медь и в меньшей степени кобальт не входят в кристаллическую решетку минералов изученных проб, но адсорбированы на их поверхности. Фюрстеноу и др. полагают, что этот вывод особенно справедлив для никеля и меди в железистых конкрециях. Одна ко в конкрециях в целом наибольшее обогащение никелем и медью происходит не в железистых конкрециях, а в марганцовистых, обедненных железом, которые содержат тодорокит; в таких случаях вероятны и замещение в решетках минералов, и адсорбция.

Из вышесказанного очевидно, что имеющиеся данные не позволяют категорически утверждать, что извлечение малых элементов конкрециями и корками осуществляется только путем замещения в кристаллических решетках или только адсорбцией. Вероятно, имеют место оба ,процесса. Следует, видимо, считать, что адсорбция является ведущим процессом при образовании конкреций с низкими и средними концентрациями большинства малых элементов. Эти конкреции относятся к категории «аморфных» или обладают высоким рентгеноаморфным фоном в кристаллических пробах. Однако значительное обогащение никелем и медью некоторых тодорокитсодержащих конкреций, а кобальтом — конкреций, содержащих bMnO2, вероятно, обусловлено их замещением в кристаллических решетках этих минералов.

Поведение редких элементов. Как уже отмечалось, одной из главных черт пелагических конкреций и корок является их обогащение рядом редких элементов. Поведение многих из них еще плохо изучено, и, таким образом, факторы, определяющие их концентрирование в рудных образованиях, не всегда понятны. Данные относительно обогащения морских образований многими редкими элементами приведены в табл. 8. В литературе содержатся сведения о многих элементах, в том числе об Sn; Te; редких землях; Ga, Ge, Sr и Sn; Li, Be, S, Cl, Ge, As, Se, Br, Rb, Nb и I; As, Br, Rb, Nb, In, Sn, Sb, I, Cs, Hf, Os и Au, Hg.

Редкие земли — это та группа элементов, которая привлекает особое внимание. Голдберг и др. полагали, что обогащение редкими землями морских образований относительно земной коры является результатом увеличения устойчивости комплексов более тяжелых редких земель с лигандами, находящимися в морской воде. Эрлих, напротив, предположил, что основными источниками редких земель в конкрециях отчасти является обломочный материал, содержащий эти элементы и входящий в состав конкреций, а отчасти — морская вода. Однако Глэсби и Пайпер представили дополнительные данные, которые подтверждают, что редкие земли поступают из морской воды, и Пайпер позднее предположил, что на их распределение в конкрециях и корках оказывает влияние минеральный состав вмещающих фаз.

Высказано предположение, что обогащение ртутью некоторых конкреций из вулканических областей обусловлено поступлением этого элемента из вулканических источников. Обогащение ртутью гидротермальных отложений срединно-океанических хребтов — обычное явление. Другим возможным примером влияния источника на содержание редких металлов в железо-марганцевых окисных конкрециях является метеоритный материал. Некоторые авторы предположили, что космические сферулы могли поставить заметное количество никеля в рудные образования, но вряд ли это в общем соответствует действительности. Харрисе и др. предположили, что некоторые благородные металлы вследствие их гомогенного распределения в конкрециях и отсутствия корреляции с другими элементами могут происходить из внеземных источников. Барий может находиться в конкрециях в ряде фаз, в том числе в марганцевых минералах, барите и баритоцелестине. В зависимости от ситуации его источниками могут быть или вулканические, или биологические процессы. Видимо, адсорбция контролирует первоначальное извлечение большого количества редких элементов из морской воды формирующимися железо-марганцевыми конкрециями, однако важную роль может играть и их замещение в решетках главных рудообразующих минералов.

Ассоциации элементов и их связь с глубиной. Ассоциации элементов в конкрециях и корках иногда исследовались для того, чтобы определить, с какими фазами главных элементов ассоциируются различные малые элементы. Этот подход основан на принципе, что в группе анализов полиминеральных образований наибольшие коэффициенты корреляции обычно будут между элементами, присутствующими в одинаковых минеральных фазах. Исключением из этого правила является ситуация, когда в ассоциации минералов доминирует одна фаза. При этом будут иметь место положительные корреляции между минералогически не связанными фазами просто потому, что они отрицательно коррелируют с главной фазой. Однако эта ситуация редко встречается в конкрециях и корках, которые обычно состоят из трех фаз: марганцевых, железистых и силикатных минералов, причем в не очень различающихся пропорциях.

Коэффициенты корреляции между различными нарами элементов в конкрециях и корках были рассчитаны рядом исследователей. Голдберг обнаружил положительную корреляцию Fe с Ti, Co с Zr, а Mn с Ni и Cu в небольшом количестве тихоокеанских конкреции с ограниченного диапазона глубин. Кронен в значительном количестве конкреций из Тихого и Индийского океанов нашел корреляцию между Mn, Ni и Cu, а также между Mn и Mo, Fe и Ti, Co и Pb; не была обнаружена корреляция между Fe и Co. Глэсби и др. сообщили о корреляции между Mn, Ni, Cu и Zn, а также между Fe, Ti, Co и Zr в конкрециях с хребта Карлсберг. Кронен отметил корреляцию Ni, Cu, Zn и Co с Mn в наборе разнообразных конкреций и корок из Атлантического океана. Мурби установил, что Ni, Cu, Zn и Cd коррелируют с Mn, а Co, Pb и Ti коррелируют с Fe в большом количестве конкреций из Индийского океана. Кронен обнаружил, что в конкрециях и корках, собранных в различных обстановках Мирового океана, корреляции между элементами существенно различаются.

В соответствии с вышесказанным корреляции между элементами в пелагических конкрециях и корках варьируют в различных наборах проб, отобранных для анализа. Ассоциации элементов различны в конкрециях различных областей или обстановок. Это может быть обусловлено рядом факторов. Например, как будет описано ниже, когда образцы собраны с широкого интервала глубин, то корреляции некоторых элементов с глубиной могут маскировать их корреляции с другими элементами, которые очевидны при рассмотрении образцов с более ограниченного интервала глубин. Кроме того, ассоциации между элементами в конкрециях и корках, вероятно, различаются, если присутствуют разные рудные минералы. Недавно это показали Калверт и Прайс, которые обнаружили различную корреляцию между Ni и Mn в пробах конкреций, содержащих соответственно bMnO2 или тодорокит (рис. 42). Следовательно, три интерпретации коэффициентов корреляции в пелагических конкрециях и корках необходимо соблюдать осторожность.

Для некоторых элементов в конкрециях и корках отмечаются значительные вариации с глубиной. Например, в большом числе конкреций и корок из пелагических районов Тихого и Индийского океанов Кронен обнаружил, что содержание Ni и Cu с глубиной возрастает, а Co и Pb уменьшается. Однако соотношение между концентрациями этих элементов и глубиной не линейное, как и в наборе проб из Индийского и Атлантического океанов (рис. 43).

Причины вариаций состава конкреций и корок с глубиной явились предметом серьезной дискуссии. Барнс и Кронен считали, что это явление отчасти могло быть обусловлено обогащением элементами одной из двух главных минеральных фаз конкреций, которые сами по себе связаны с глубиной. Полагали также, что зависящие от глубины изменения условий среды частично могли быть ответственны за наблюдаемое поведение рассматриваемых элементов. В этой связи интересно сравнить, например, распределение Cu в конкрециях и карбоната кальция в осадках с глубиной. Хорошо известно, что содержание карбоната кальция в осадках с глубиной уменьшается вследствие растворения карбонатов (рис. 43). Сравнение содержания CaCO3 в осадках с содержанием Cu в конкрециях (рис. 43) показывает, что приблизительно на глубине максимального уменьшения карбоната кальция происходит максимальное увеличение содержания Cu в конкрециях. Такой механизм подразумевает, что обогащение конкреций Cu в крупном масштабе может произойти только на глубинах, соответствующих тем, которые требуются для растворения карбонатов, или превышающих их. Как будет описано позднее, это, видимо, действительно имеет место. Более того, отсутствие обогащения Cu мелководных тодорокитсодержащих конкреций с текстурами, видимо благоприятными для ее извлечения, частично можно объяснить тем, что организмы не высвобождают Cu, которая могла бы быть извлечена тодорокитом на таких небольших глубинах. Сходные аргументы справедливы и для Ni.

Колли и др. привлекли внимание к тому, как селективно организмы влияют на извлечение Ni и Cu в конкрециях и корках с глубиной в Индийском океане. Сравнивая группы конкреций с хребта Карлсберг (глубина 3800 м) и с экваториальных подводных гор северо-западной части Индийского океана (глубина 2600 м), эти авторы обнаружили, что Ni и Cu положительно коррелируют в пробах с хребта, но не в пробах с подводных гор. К тому же абсолютная концентрация Cu выше в пробах с хребта. Более того, Мурби нашел, что в целом существует линейная корреляция отношения Cu/Ni с глубиной (рис. 44) в конкрециях и корках Индийского океана. Предложенное объяснение этих наблюдений состоит в том, что Cu селективно концентрируется в организмах относительно Ni на небольших глубинах и высвобождается при растворении скелетных элементов на уровне лизоклина или глубже. Это согласуется с большим вовлечением Cu по сравнению с Ni в морской биогеохимический цикл. Очень низкие концентрации Cu в конкрециях, состоящих из железо-марганцевых окисей и расположенных на возвышенностях, и заметное обогащение ею более глубоководных рудных образований по сравнению с относительным обогащением Ni в этом ряду известны Уже давно и в других районах Мирового океана, где биологическое извлечение Cu на малых глубинах и ее высвобождение на уровне лизоклина тоже могут служить объяснением рассматриваемого явления.

Некоторые идеи о том, как должно происходить обогащение конкреций металлами в интервале глубин между лизоклином и критической, глубиной карбонатонакопления, где происходит наибольшее растворение карбонатов, были высказаны Эдди, Пото и Мелгуном на основе изучения конкреций небольших по площади участков. В детально изученных атлантических конкрециях между 24—29° с. ш. и 58—63° з.д. Эдди обнаружил, что наибольшие значения Ni, Cu и отношения Mn/Fe приурочены к интервалу глубин 5050—5300 м и уменьшаются выше и ниже этого интервала. Как уже отмечалось, конкреции также наиболее многочисленны именно в этом интервале глубин, а обогащенные Ni и Cu разности здесь содержат тодорокит. Глубина, на которой происходит обогащение металлами, маркируется примерной границей между Антарктическими придонными водами и вышележащими Североатлантическими глубинными водами. Было обнаружено, что в ряде мест кровля Антарктических придонных вод приблизительно совпадает с лизоклином (Мелгун, личное сообщение); при этом их «агрессивный» характер способствует растворению карбонатов. Таким образом, в области, изученной Эдди, можно видеть результаты корродирующего эффекта Антарктических придонных вод, высвобождающего металлы из карбонатных организмов. Это ведет к образованию многочисленных конкреций в рассматриваемом интервале глубин, обогащенных некоторыми металлами, содержавшимися в организмах. В южной половине Тихого океана Пото и Мелгун обнаружили, что в различных котловинах конкреции преимущественно концентрируются в определенных диапазонах глубин. При этом в ряде случаев имеется некоторое соответствие между количеством конкреций и содержанием в них Ni и Cu. Во многих случаях максимальное количество конкреций и их рудоносность были приурочены к Антарктическим придонным водам обычно в интервале глубин между лизоклином и уровнем карбонатной компенсации. Следовательно, и здесь в определенном интервале глубин имеется реальная возможность для вхождения металлов в состав конкреций в результате растворения известковых организмов «агрессивными» придонными водами.

Таким образом, как в областях, изученных Эдди, Пото и Мелгуном, так, видимо, и повсеместно в океане, биогенный материал подвергается растворению в водной толще и на дне в определенных интервалах глубин ниже лизоклина, которые определяются условиями в придонных водах и другими местными факторами. Такое растворение приводит к уменьшению Eh осадков, что способствует образованию тодорокита, а также высвобождению металлов из скелетных форм; это делает их доступными для извлечения из воды формирующимися железо-марганцевыми окисями.