научная статья по теме ВЛИЯНИЕ ГИДРОТЕРМАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ НА КАРБОНАТНЫЕ МИКРОФОССИЛИИ В ДОННЫХ ОСАДКАХ ТРОПИЧЕСКОЙ АТЛАНТИКИ Геофизика

Текст научной статьи на тему «ВЛИЯНИЕ ГИДРОТЕРМАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ НА КАРБОНАТНЫЕ МИКРОФОССИЛИИ В ДОННЫХ ОСАДКАХ ТРОПИЧЕСКОЙ АТЛАНТИКИ»

МОРСКАЯ ГЕОЛОГИЯ

УДК 553.24.552.14:552.46:550.86

ВЛИЯНИЕ ГИДРОТЕРМАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ НА КАРБОНАТНЫЕ МИКРОФОССИЛИИ В ДОННЫХ ОСАДКАХ ТРОПИЧЕСКОЙ АТЛАНТИКИ

© 2015 г. И. Ф. Габлина1, О. Б. Дмитренко2, Н. С. Оськина2, Т. А. Хусид2, Е. А. Попова3

1Геологический институт РАН, Москва e-mail: gablina@ilran.ru 2Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва e-mail: senidol@yandex.ru 3ВНИИ Океангеология, Санкт-Петербург Поступила в редакцию 19.06.2013 г.

Исследованы химический и минеральный состав донных осадков, комплексы планктонных, бен-тосных фораминифер и наннопланктона из двух колонок, поднятых в Северной Атлантике в районе гидротермального рудного поля Петербургское и за его пределами. Выделены осадки голоцена и позднего плейстоцена, их граница в обеих колонках располагается на уровне 20 см. Определены температуры поверхностных вод, которые фиксируют смену тропических условий в голоцене на субтропические в верхнем плейстоцене. Установлено существенное влияние гидротермальных флюидов на биогенные карбонатные осадки в зоне рудообразования поля Петербургское (ст. 33л159), выраженное в растворении раковин микрофоссилий и замещении их гидротермальными минералами. Характер изменений и их вертикальная зональность свидетельствуют о поступлении кислых диффузных растворов в осадки снизу. В фоновых осадках, изученных по колонке ст. 33л148 (в 5 км от рудного поля), раковины микрофоссилий имеют хорошую сохранность по всему разрезу. В основании колонки отмечено слабое воздействие кислой агрессивной среды, выраженное в исчезновении остатков птеропод, изменении численности и видового состава бентосных форами-нифер и наннофоссилий. Эти данные могут быть использованы в качестве поискового критерия, т.к. указывают на возможность нахождения поблизости активных гидротермальных источников.

Б01: 10.7868/80030157415010050

ВВЕДЕНИЕ

Карбонатные остатки планктонных и бентос-ных микроорганизмов, имеющих широкое распространение в Атлантическом океане, достаточно хорошо изучены. Однако в гидротермально активных районах кислые растворы оказывают на них негативное воздействие в процессе захоронения. Впервые детальные исследования рудоносных осадков голоцена и верхнего плейстоцена по микробиоте были проведены в районе рудного поля Ашадзе-1 на 13° с.ш. Срединно-Атлантиче-ского хребта (по материалам 26-го рейса НИС "Профессор Логачев", 2005 г.) [4]. Было выявлено влияние гидротермальных процессов на распространение и сохранность планктонных карбонатных организмов и на видовой состав бентосных фораминифер в голоценовых биогенных осадках. Установлено, что под воздействием гидротермальных флюидов происходит метасоматическое замещение биогенного кальцита различными, в том числе и рудными, гидротермальными минералами. Происходят изменения в составе и струк-

туре скелетов фораминифер вплоть до полного их замещения и исчезновения. Настоящая работа является продолжением исследований в этом направлении. Комплексные литологические и микропалеонтологические работы позволяют изучить воздействие гидротерм на облик осадков и заключенных в них остатков микроорганизмов, проследить степень этого влияния на разные группы микробиоты по площади и во времени. Полученные результаты могут быть использованы в качестве дополнительных критериев при поисках и разведке полиметаллических сульфидных руд на дне океана.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Исследованы химический и минеральный состав осадков, комплексы планктонных, бентос-ных фораминифер и наннопланктона из двух колонок, поднятых телевизионным грейфером (ТВГ) в районе гидротермального рудного поля Петербургское Северной Атлантики (ст. 33л159) и коробчатым пробоотборником (КП) за его преде-

8

113

(a)

46°00' 45°50' 45°40' з.д. 20°10' - ------20°10'

с.ш.

20°00'

19°50'

19°40'

19°30'

19°20'

с.ш.

20°00'

19°50'

19°40'

19°30'

19°20'

(б)

46°00' 45°50' 45°40' з.д. б

© 1 i 2 3

45°53.0' 45°52.8' 45°52.6' 45°52.4' 45°52.2' з.д.

19°53.0' с.ш.

19°52.8'

19°52.6'

19°52.4'

0.5

>♦ >;.....

8

Рис. 1. Район работ НИС "Профессор Логачев" в рейсе № 33. Расположение станций 33л159 и 33л148 в пределах контура работ (а) и схема строения гидротермального поля Петербургское (б).

1 — рудные тела и их номера; 2 — толеитовые базальты: а — выходящие на поверхность дна, б — частично перекрытые осадками; 3 — кокколитово-фораминиферовые илы; 4 — металлоносные осадки; 5 — предполагаемый контур гидротермального рудного поля; 6 — тектонические нарушения; 7 — станции ТВГ; 8 — контур поднятия (предполагаемого рудного холма).

лами (ст. 33л148) в 33-м рейсе НИС "Профессор Логачев" в 2010 г. (рис. 1).

Химический анализ осадков проведен методом мокрой химии в химической лаборатории ФГУП "ВНИИОкеангеология им. И.С. Грамбер-га". Минералогические исследования проводились с помощью оптического и электронного (CamScan MV2300 с встроенной энергодисперсионной аналитической системой INCA Energy 200, ГИН РАН) микроскопов. Глинистая фракция была изучена методом рентгеновской дифракции (дифрактометр D8 ADVANCE, ГИН РАН, аналитик Е.В. Покровская). Идентификация минералов более крупных фракций после изучения их оптических свойств и состава проводилась М.А. Яговкиной с помощью рентгенофазового анализа в Региональном ЦКП г. Санкт-Петер -бурга "Материаловедение и диагностика в передовых технологиях" на дифрактометрической системе D/max-RC фирмы Rigaku, Япония, при финансовой поддержке министерства образования и науки. При расшифровке фазового состава использовались оригинальные программы фирмы Rigaku. Микрофотографии фракций осадков выполнены в Институте океанологии им. П.П. Шир-

шова РАН на бинокулярном микроскопе Leica М165С.

При изучении планктонных, бентосных фора-минифер и наннопланктона был применен биостратиграфический и палеотемпературный методы. Планктонные фораминиферы исследованы в световом микроскопе Leica с увеличением в несколько десятков раз. Была просмотрена фракция 0.1—0.25 мм и проведен подсчет встреченных видов с целью реконструкции палеотемператур по комплексам. Фракция 0.25—0.5 мм использовалась для полного выявления всех видов, особенно имеющих стратиграфическое значение. Подсчи-тывалось также количество экземпляров раковин планктонных фораминифер на грамм сухого осадка для оценки продуктивности.

Бентосные фораминиферы исследовались под микроскопом МБИ-2 в гранулометрических фракциях осадка 0.5—0.25 и 0.25—0.1 мм. Суммарная численность раковин рассчитана на 1 г осадка. Для характеристики придонной обстановки оценивалось относительное содержание видов в процентах для всей ассоциации.

Наннофоссилии изучены в световом биологическом микроскопе "Amplival" с увеличением до 1350 раз в 53 пробах и в 25 образцах — в сканирующем электронном микроскопе TE SCAN VEGA 3 с увеличением до 20000 раз. Было получено около 100 фотографий. Оценка общих количеств кокко-литов в световом микроскопе давалась, исходя из присутствия их в поле зрения: "редко" — несколько на препарат, "мало" — несколько в поле зрения, "обычно" ("средне") — десятки в поле зрения, "много" — сотни в поле зрения, "масса" — сплошные кокколиты без примеси постороннего материала. Подсчет кокколитов (в сумме 300 экз.) позволил выявить доминирующие виды, проанализировать процентные соотношения в ассоциациях, исследовать различия в их структуре и установить биостратиграфическую принадлежность осадков.

ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА РАБОТ

Район исследований расположен в северной тропической зоне Срединно-Атлантического хребта на 19°—20°с.ш. Одна из колонок (33л159) отобрана телегрейфером на глубине 2960 м в пределах рудного тела V (19°52' с.ш., 45°52' з.д.), сложенного Fe—Си сульфидными рудами и рудоносными осадками гидротермального поля Петербургское (рис. 1). Гидротермальное поле Петербургское (19°52' с.ш. САХ, глубины 2800-3100 м), открытое в рейсе № 33 НИС "Профессор Логачев" в 2010 г., находится на выровненном участке южного замыкания террасы, расположенной во второй гряде западного борта рифтовой долины, на границе с крупным нетрансформным разломом 19°47' с.ш. Поле вытянуто вдоль склона на 1400 м, имеет ширину 800 м и состоит из 6 мелких (от 50 х 100 м до 100 х 280 м) рудных тел. Одно из рудных тел — V (ст. 33л159) представлено богатыми медными рудами; рудные тела I, II, III и IV — железо-марганцевыми образованиями, рудоносными и металлоносными осадками. Рудное тело VI установлено по данным электроразведки. Рудные тела окружены карбонатными отложениями с вскрытой мощностью до 150 см, состоящими из птеропо-довых, фораминиферовых, кокколитово-форами-ниферовых, фораминиферово-кокколитовых илов и песков, в основании нередко с эдафогенным материалом. Осадки залегают на гидротермально измененных базальтах [5, 11].

Вторая колонка (33л148) отобрана коробчатым пробоотборником из карбонатных фоновых — неизмененных осадков в 5 км южнее рудного поля (19°28' с.ш., 45°53' з.д., глубина 2623 м) на террасе восточного склона рифтовой долины. Мощность карбонатных отложений в данном секторе САХ не превышает 1.53 м, рудоносных — 0.5—0.6 м.

Станции расположены в олиготрофной, бедной пищевыми ресурсами области Атлантического океана в районе антициклональной халистазы, где в поверхностных водах отмечен чрезвычайно низкий уровень биологической продуктивности [6]. Это зона распространения холодных соленых Северо-Атлантических глубинных вод (САГВ), которые выше 3000 м содержат большое количество кислорода, а ниже его содержание падает до минимума на глубине около 4000 м [9, 10].

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Литолого-минералогическая характеристика осадков. Колонка 33л148 вскрыла разрез осадков мощностью 150 см. Осадки представлены бежевыми карбонатными фораминиферово-кокколи-товыми илами. В верхней части, в интервалах 9— 15 см, 24—27 см, и в интервале 75—76 см в них наблюдаются птероподовые прослои, глубже 50 см присутствуют микровключения черного цвета, у подошвы колонки на глубине 143—150 см отмечен прослой эдафогенного материала.

Осадки ст. 33л 159 общей мощностью 34 см подняты телевизионным грейфером вместе с сульфидными рудами. В интервале 0—14 см осадки представлены карбонатными фораминиферо-во-кок

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

Пoхожие научные работыпо теме «Геофизика»