Билет № 10.

Вопрос 1. Океанические железо-марганцевые конкреции. Их минералогические и геохимические особенности.

Из лекций:

Впервые океанические железомарганцевые руды были описаны Ренаром и Мюреем в конце 19 века.

В результате исследований дна Мирового океана, проведённых в период Международного геофизического года (1957-1958) была выявлена практическая значимость железомарганцевых образований, что подтолкнуло многие страны к активизации своих геологических работ в океане и привело к так называемому железомарганцевому буму. В течении двух десятилетий были выявлены и обследованы крупнейшие поля распространения железомарганцевых руд в океане.

По формам проявления и условиям залегания подразделяются на две модификации, формирующие сообщества конкреций и корок. Первые образуются на поверхности неконсолидированных донных осадков; вторые отлагаются на поверхности коренных пород или начавших литифицироваться осадочных отложений.

Корки локализуются на подводных горах и гайотах, на глубине от 0,5–0,8 до 3,0 км. Они приурочены к участкам дна с расчлененным рельефом, в пределах которых обнажаются выходы коренных пород, свободные от слоя рыхлых осадков. Корки покрывают коренные выступы и «элювий» плотных литифицированных осадочных и магматических пород слоем толщиной от 1 мм до 20–24 см.

ЖМК обычно залегают в пелагических районах океана на глубинах от 3,0 до 5,0 км и более. Крупные, часто гигантские скопления конкреций залегают на поверхности дна в один слой, будучи погруженными в разной степени в рыхлые донные осадки абиссальных котловин. Их размер в поперечнике от 2 до 10–12, редко возрастает до 15–20 см. Иногда горизонты ЖМК отмечаются ниже поверхностного слоя осадков. Они могут быть слегка припорошены и просматриваться по характеру микроформ рельефа дна или залегать в осадочной толще на разных глубинах от первых до нескольких сотен метров. Результаты глубоководного бурения указывают на существование погребенных горизонтов конкреций в интервале от мела до современного периода.

В строении рудной оболочки конкреций выделяют слои трёх уровней: макрослои, микрослои и субмикроскопические слойки.

Такая иерархия слоёв отражает длительный и неравномерно протекающий процесс их роста.

Рудная оболочка железомарганцевых конкреций представляет собой сложный агрегат тонкосросшихся оксидов и гидрооксидов железа и марганца с пелитоморфно-глинистым материалом.

Основные минералы марганца это вернадит, железистый вернадит, бузерит, бернессит и асболан-бузерит. Минералы железа – гематит, гидрогематит, гётит и гидрогётит.

Источники вещества

• Сток с континента

• Изменение океанических базальтов

• Гидротермальные процессы в океане

Формы накопления металлов и механизмы осаждения рудных компонентов

• Гидрогенная

• Седиментационная

• Диагенетическая

Скорости роста - 1-10 мм / тыс. лет

Общий объем этих железомарганцевых образований в Мировом океане оценивается в 106 млрд т сухой рудной массы. Кроме оксигидроксидов Fe и Mn, в составе железомарганцевых образований (ЖМО) присутствуют значимые количества Ni, Cu, Co, Mo, Pt, TR, U, Th и др. элементов, благодаря которым они приобрели промышленную ценность. Их минерально-сырьевой потенциал по Mn, Ni, Co, Mo, Ce сопоставим и даже превосходит прогнозные ресурсы континентов.

Геохимические барьеры

Гидрохимическая структура океана определяет батиметрические интервалы благоприятные для образования конкреций и накопления рудных компонентов.

Ключевое значение имеют два геохимических барьера:

Слой кислородного минимума (верхняя граница на глубине 500– 3500 м).

Критическая глубина карбонатонакопления (4500–5000 м), на которой содержание CaCO3 в осадках ~ 10 %.

Из ответов:

Впервые железомарганцевые конкреции на дне Тихого океана были открыты английской экспедициейна судне «Челенжер» более 100 лет назад. Однако реальные представления об их развитии получили во второй половине 20-го века, когда стало применяться подводное фотографирование и телевидение морского дна и были разработаны методы подъёма глубоководных осадков. Этими исследованиями устансвлено, что железо- марганцевые конкреции формируются преимущественно в пелагической области океанов и практически отсутствуют в приконтинентальных зонах.

Конкреции и рудные корки на поверхности коренных пород обнаружены в пелагической области почти повсеместно как на дне котловин, так и на склонах поднятий. Мощность конкреций на базальтах и туфобрекчиях от нескольких мм до 10-15 см. Размеры конкреций от 1мм до 1 м в диаметре, средие размеры 3-7 см.

Морфологические типы конкреций-сферические, элипсовидны, лепёшковидные, плитчатые, желвакообразные и гроздевидные. Часто эти формы обусловлены конфигурацией обломков пород и органических остатков, служащих ядрами конкреций. Среди них встречаются обломки эффузивных и туфогенных пород, зубы акул и другие органическаи остатки. Текстуры конкреций и рудных корок- скорлуповатослоистые, оолитовые, петельчатые, колломорфные, пятнистые и прожилковые-характеризуют различные стадии их образования в процессе осаждения рудного вещества и в последующих процессах метосамотоза и метоморфизма. Главные рудообразующие минералы в конкрециях- вернадит и гидгогётит, реже встречаются другие оксиды и гидрооксиды марганца и железа (тодорокит, пиролюзит, бернессит, рансьерит, криптомелан, браунит и гематит)

США, ФРГ и Япония, не имеющие крупных месторождений марганца на своих территориях, проводили опытную добычу железомаргрнцевых конкреций со дна Тихого и Атлантического океанов на глубинах до 7 км. В добываемых конкрециях содержится (в % мас.): Mn-35-30; Fe-10-12; Ni-1-2; Co-0,3-1,5; Cu-1-1,5/ Концентрация конкреций на обрабатываемых участках 10-20 кг/кв.метр. Масштаб добычи 1-2 млн. Т в год. Заявки на пром.. добычу крнкреций сделали Индия, Россия и Франция.