научная статья по теме СОСТАВ И ВТОРИЧНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ МИКРОФОССИЛИЙ В ОСАДКАХ ГИДРОТЕРМАЛЬНОГО ПОЛЯ АШАДЗЕ-1 (ТРОПИЧЕСКАЯ ЗОНА СРЕДИННО–АТЛАНТИЧЕСКОГО ХРЕБТА) Геофизика

Текст научной статьи на тему «СОСТАВ И ВТОРИЧНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ МИКРОФОССИЛИЙ В ОСАДКАХ ГИДРОТЕРМАЛЬНОГО ПОЛЯ АШАДЗЕ-1 (ТРОПИЧЕСКАЯ ЗОНА СРЕДИННО–АТЛАНТИЧЕСКОГО ХРЕБТА)»

МОРСКАЯ ГЕОЛОГИЯ

УДК 553.24:552.14:552.46:550.86

СОСТАВ И ВТОРИЧНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ МИКРОФОССИЛИЙ В ОСАДКАХ ГИДРОТЕРМАЛЬНОГО ПОЛЯ АШАДЗЕ-1 (ТРОПИЧЕСКАЯ ЗОНА СРЕДИННО-АТЛАНТИЧЕСКОГО ХРЕБТА)

© 2011 г. И. Ф. Габлина1, Л. Л. Демина2, О. Б. Дмитренко2, Н. С. Оськина2, Е. А. Попова3,

Т. А. Хусид2, В. В. Шилов4

1Геологический институт РАН, Москва 2Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва 3Федеральное государственное унитарное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт

океангеология им. И.С. Грамберга, Санкт-Петербург 4Полярная морская геологоразведочная экспедиция, Санкт-Петербург е-mail: gablina@ilran.ru Поступила в редакцию 17.09.2009 г., после доработки 22.12.2009 г.

Изучены осадки гидротермального поля Ашадзе-1 Срединно-Атлантического хребта, отобранные в 26-м рейсе НИС "Профессор Логачев" (2005 г.). Впервые проведены детальные исследования гидротермальных изменений рудоносных осадков поля Ашадзе-1 по микробиоте. Установлено существенное влияние гидротермальных процессов на сохранность планктонных карбонатных организмов, видовой состав и сохранность бентосных фораминифер. По характеру распространения и вторичным изменениям микрофоссилий в плане и на разрезах сделан вывод о том, что основная фаза гидротермального рудообразования относится к голоцену. Выявлена аккумуляция тяжелых металлов (Cu, Co, Cr, Ag) раковинами фораминифер и Fe-Mn корками, осевшими на них. Установлена локальная зональность в распределении аутигенных минералов, замещающих раковины фораминифер, связанная с гидротермальной деятельностью. Выделено три минерально-геохимических зоны — сульфидная зона, зона повышенной магнезиальности, и зона развития Fe-Mn корок. Выявленные закономерности могут быть использованы в качестве поисковых признаков.

Современные осадки, развитые в районах активной гидротермальной деятельности на дне морей и океанов, давно исследуются морскими геологами. Наиболее полные данные по металлоносным осадкам приведены в фундаментальных работах Бутузо-вой [3, 4] и Гурвича [6]. У исследователей не вызывает сомнения важность изучения изменений, происходящих в осадках в связи с современной гидротермальной деятельностью, как с практической точки зрения — в качестве поискового признака, так и для понимания процессов, происходящих на глубине и не доступных для непосредственных наблюдений. Экстремальные химические и термические условия этих зон не могли не отразиться на характере распространения, захоронения и сохранности микропланктона и бентоса, развитого на всем пространстве океана. Однако эти вопросы остаются мало изученными. Известно, что в процессе своей жизнедеятельности сообщества макро-зообентоса, находящиеся под влиянием гидротермальных флюидов, осуществляют биоаккумуляцию химических элементов как во внутренних мягких тканях, так и в карбонатных раковинах [7, 8, 10, 20, 21, 23 и др.]. Однако влияние гидротермальных процессов на накопление металлов в биогенных карбонатных осадках Атлантики, сложенных в основном

фораминиферами и кокколитами, совершенно не изучено.

Настоящая работа посвящена исследованию влияния современных гидротермальных процессов на видовой состав, характер распространения, сохранность, вторичные изменения остатков микроорганизмов в современных органогенных осадках гидротермального поля Ашадзе-1 Срединно-Атлантического хребта (САХ) и на аккумуляцию в них металлов.

РАЙОН РАБОТ

Поле Ашадзе-1 расположено в районе 12°58' с.ш. и 44°51' з.д. тропической зоны Атлантики. Ашадзе-1 — самое глубоководное (4100—4200 м) среди современных гидротермальных полей САХ, связанных с ультрабазитами, площадью 450 м х 350 м, вытянуто в субширотном направлении. Оно расположено у подножья западного склона рифтовой долины в высокоактивной области пересечения краевого глубинного разлома с зоной субширотных тектонических деформаций. В геологическом строении поля участвуют габброиды и серпентинизированные перидотиты. Ультрабазиты перекрыты современными осадками.

Рис. 1. Схема распространения рудоносных осадков гидротермального поля Ашадзе-1.

1—4 - станции опробования и их номера (белые значки — образцы изучены в данной работе, черные — использованы данные по химическому составу).

1 - коробчатый пробоотборник, 2 - виброударная установка, 3 - телегрейфер; 4 - гидрофизический зонд; 5 — геохимические аномалии придонных вод; 6—10 - типы осадков (по содержанию металлов на бескарбонатное вещество): 6 -неметаллоносные (Бе < 10%, Си + Zn < 0.25%), 7 - металлоносные (Бе > 10%, Си + Zn < 0.25%), 8 - металлосодержа-щие (Бе 7-10%, Си + Zn > 0.25%), 9 - рудосодержащие (Бе 10-30%, Си + Zn > 0.25%), 10 - рудные (Бе > 30%, Си + + Zn > 0.25%); 11 - колонки осадков (вертикальный масштаб 1 : 20); 12 - карбонатные, 13 - сульфиды, 14 - контуры рудных тел и их номера, 15 - контуры распространения осадков.

Мощность осадков, по данным предыдущих исследований, превышает 3 м, а вблизи гидротермальных построек сокращается до 0.5 м и менее. Рудное поле представлено двумя рудными телами, включающими реликтовые и активные гидротермальные постройки и осадки, в различной степени обогащенные металлами. Типы осадков выделены по процентному содержанию Бе, Си и Zn на бескарбонатное вещество, согласно классификации Бутузовой [4] (рис. 1). В придонных слоях воды зафиксированы аномальные значения мутности, температуры и содержания растворенного Бе, Мп, а также пониженная плотность донных вод, связанная с наличием в гидротермах большого количества газов, в частности водорода и метана [1, 13, 16]. Температура растворов на этом поле достигает 353°С, рН от 3.5 и минерализация от 0.8 до 1.3 от солености морской воды [12]. Абсолютный возраст сульфидных руд из гидротермальных построек, определенный торий-урановым методом, варьирует от 2.1 ± 0.3 до 7.2 ± 1.8 тыс. лет [9].

С микропалеонтологической точки зрения район работ хорошо изучен. Он расположен внутри тропического циклонического круговорота и соответственно характеризуется развитием тропических комплексов микро- и наннопланктона. Видовое разнообразие тропических комплексов планктонных фораминифер составляет 20-25 видов. Л изоклин в Центральной Атлантике находится на глубине более 4250-4500 м.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Нами были изучены образцы осадков поля Ашадзе-1, отобранные сотрудниками ФГУП ВНИ-ИОкеангеология им. И.С. Грамберга в 26-м рейсе НИС "Профессор Логачев", проводившемся ФГУП "Полярная экспедиция" в 2005 г. Колонки осадков подняты с помощью телегрейфера по субширотному профилю, пересекающему с запада на восток рудное поле - станции 1508, 1509, 1518, 1520, 1519, 1521 (см. рис. 1). Осадки в них вскрыты на глубину от 5 до 60 см. Они представляют собой биогенные обводненные илы с обломками измененных перидотитов и габброидов субстрата в нижних горизонтах. Рудосодержащие и рудные осадки бескарбонатные, алеврито-пелитовые и пелит-гравий-но-песчаные, часто несортированные, бежевого и красно-коричневого цвета в верхней и голубовато-серые в нижней части колонок, содержат вкрапленность сульфидов, сильно окисленных в верхнем придонном слое. Металлоносные осадки представлены бежево-серыми пелит-песчаными пятнистыми карбонатными и глинисто-карбонатными фора-миниферо-кокколитовыми и кокколитово-фора-миниферовыми илами [16]. По планктонным фораминиферам возраст осадков определен как голоцен-верхнеплейстоценовый (0-30 тыс. лет) [15].

Были проведены биостратиграфические, химические и минералогические исследования. Нанно-планктон исследовался с помощью светового био-

логического микроскопа "Amplival" при увеличении до 1350 раз и в сканирующем электронном микроскопе JSM-U3 (ИО РАН) с увеличением до 20000 раз. Подсчет кокколитов (300 экземпляров и более для наиболее богатых проб) проводился в световом и сканирующем электронном микроскопах с пересчетом процентных соотношений видов внутри комплексов. Оценка общих количеств кокколи-тов давалась из расчета: редко — единицы в нескольких полях зрения, мало — единицы в одном поле зрения, средне — десятки в поле зрения, много (большие количества) — сотни в поле зрения.

Планктонные и бентосные фораминиферы изучались с помощью светового микроскопа Leica WILD M3C c увеличением несколько десятков раз, отдельные детали раковин — с увеличением до сотни раз. Раковины фораминифер исследовались во фракции более 50 мкм, выделенной из 40—60 г. осадков. В зависимости от числа раковин они подсчитывались либо во всей пробе, либо в ее части, и затем численность пересчитывалась на грамм сухого осадка.

Анализ Ca, Sr и Ba, а также ряда тяжелых металлов (Fe, Zn, Со, Cr, Ni, As, Sb, Se и Ag) в раковинах фораминифер был выполнен методом нейтронной активации (ГЕОХИ РАН). Содержание Cu, Mn, Pb, Cd и Hg определяли методом атомно-абсорбцион-ной спектрометрии (ААС) на спектрометрах КВАНТ-2А и КВАНТ-Z.ЭТА (ИО РАН) соответственно в пламенном и электротермическом вариантах. Из-за малого количества вещества (2—3 мг) пробы бентосных фораминифер были исследованы только методом ААС. Перед анализом пробы фора-минифер весом от двух (бентосные фораминифе-ры) до 60 мг сухого веса разлагали в герметичных те-флоновых сосудах в смеси из 1 мл особо чистой концентрированной HNO3 и 0.5 мл 30%-й H2O2.

Химический анализ осадков проводился методами мокрой химии и атомной абсорбции во ВНИИОкеангеология, определение Сорг проведено в ГИН РАН методом Кноппа.

Минералогические исследования проводились с помощью оптического и электронного (CamScan MV2300 с встроенной энергодисперсионной аналитической системой INCA Energy 200, ГИН РАН) микроскопов. Идентификация минералов подтверждалась рентгеновским анализом (рентгеновская дифракция, ГИН РАН, аналитик Е.В. Покровская; дебаевский фотометод, Минералогический музей им. Ферсмана РАН, аналитик Л.А. Паутов).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Биостратиграфические исследования проведены по станциям 1519, 1520 и 1521, где органические остатки имеют в основном нормальную сохранность. В исследованных образцах они составляют

до 80—90% от веса песчаной и алевритовой фракций осадков и представлены планктонными и бентос-ными фораминиферами, наннопланктоном, раковинами остракод, спик

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком