ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2008, том 421, № 2, с. 214-218
=ГЕОЛОГИЯ =
УДК 553.2(265.53)
ФОРМЫ НАХОЖДЕНИЯ БЛАГОРОДНЫХ И ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ В ЖЕЛЕЗО-МАРГАНЦЕВЫХ ОБРАЗОВАНИЯХ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ ОХОТСКОГО МОРЯ
© 2008 г. Н. В. Астахова, И. А. Введенская, А. А. Карабцов, Г. Б. Молчанова
Представлено академиком H.A. Шило 29.03.2007 г. Поступило 07.05.2007 г.
Железо-марганцевые образования (ЖМО) являются одним из основных видов твердых полезных ископаемых Мирового океана. Они характеризуются высоким содержанием железа, марганца и, зачастую, цветных и благородных металлов. Вопрос о форме нахождения и генезисе благородных и цветных металлов в ЖМО давно привлекает внимание геологов, но однозначно до сих пор не решен. Одни исследователи считают, что эти металлы извлекаются гидроксидами марганца и железа из морской воды, другие - что их источниками являются постмагматические или гидротермальные растворы. Есть также теории о внеземном происхождении платиноидов и некоторых других тяжелых металлов, которые попадают в виде "космогенных шариков" в ЖМО во время их роста. Но каждая из этих гипотез остается дискуссионной.
Для исследования нами отобраны железо-марганцевые корки из центральной части Охотского моря: банки Кашеварова, впадины Дерюгина и возвышенности Академии Наук (рис. 1). Рудные корки этого района имеют небольшую мощность (до 2 см), обычно однородные, с неясно выраженной слоистостью (рис. 2а). На склоне банки Кашеварова встречаются также корки с оолитовым строением. Это связано с цементацией железо-марганцевыми гидроксидами песчанистого осадка. Но наиболее распространены в этом районе корки, имеющие верхний монолитный слой, мощностью 3-4 мм и нижний, оолитовый (рис. 26).
Полученные данные по химическому составу показали, что корки содержат почти эквивалентные количества Мп и Бе, а суммарное содержание
в них рудных элементов достигает 30 мас. %. При этом концентрация Мп меняется от 5.6 до 16.0%, Бе от 3.9 до 17.7%, Мп/Бе - от 0.18 до 1.42. Содержания цветных металлов крайне низкие и составляют десятые и сотые доли процента, что значительно ниже, чем в океанских рудных корках. Сумма N1, Со, Си, РЬ и 2п варьирует от 0.03 до 0.46% [1]. Содержание золота достигает 0.01, серебра 0.24 г/т.
Для выяснения форм выделения благородных и цветных металлов были изготовлены восемь аншлифов, которые изучались под электронным микроскопом и с помощью микрозондового анализатора ЖА8100 фирмы "1ео1" (Япония).
В результате проведенного исследования во всех образцах обнаружены включения благородных и цветных металлов различного состава. Наиболее широко распространено самородное серебро. Реже встречаются мелкие зерна золота, железа, меди, вольфрама, оксидов железа и сурьмы, сульфидов цинка, серебра, меди, фосфаты редких земель, интерметаллические соединения -медно-цинковые, медно-никелевые, олово-свинцо-во-медно-никелевые, никель-хром-молибденовые, железо-хром-никелевые, золото-медно-серебря-ные (табл. 1, 2, рис. 3).
Микрозондовое изучение аншлифов корок показало, что они имеют неоднородный химический состав. Кроме железо-марганцевых выделений, в аншлифах обнаружены участки преимущественно марганцевого или железистого состава, а также марганцево-железисто-кремнистого, железисто-кремнистого, сульфатно-гидроксидного, алюмоси-ликатного составов. Зерна серебра встречаются во всех перечисленных матрицах в виде мелких, преимущественно первые микроны, зерен неправильной формы, зачастую угловатых. Распределение их в корке носит хаотичный характер. Иногда вместе с серебром присутствует и золото.
Цветные металлы в железо-марганцевых корках Охотского моря встречаются в виде зерен самородных элементов или интерметаллических соединений разного состава, реже в виде сульфи-
Тихоокеанскии океанологическии институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской Академии наук, Владивосток Дальневосточный геологический институт Дальневосточного отделения Российской Академии наук, Владивосток
Рис. 1. Карта-схема фактического материала. Кружками показаны участки с железо-марганцевым оруденением: 1 ■ склон банки Кашеварова, 2 - впадина Дерюгина, 3 - возвышенность Академии Наук.
Рис. 2. Аншлифы железо-марганцевых корок впадины Дерюгина (а) и банки Кашеварова (б). Увел. 4х.
дов (табл. 2). Более всего интерметаллов содержится в корках со склона банки Кашеварова. В первом аншлифе (рис. 26) интерметаллы представлены медно-никелевыми, свинцово-оловян-ными или комплексными сплавами этих четырех элементов (табл. 2, рис. 3г). Соединения этого ти-
па приурочены к нижней, оолитовой части корки. В похожем по строению аншлифе 2 содержатся сплавы меди и олова в разных пропорциях (табл. 2), являющиеся аналогом искусственной бронзы. В этом же аншлифе встречена сурьма (72.66 мас. % БЪ), размером до 15 мкм (рис. 3д). В массивной
Таблица 1. Химический состав (мае. %) зерен благородных и редких металлов Охотского моря
железо-марганцевых корках
№ ерна О Mg А1 Б1
1 7.30 0.46 0.44
2 13.17 0.31 0.29 2.20
3 27.31 1.13 3.17
4 36.18 0.69 20.01
5 37.02 1.81 22.95
6 8.72 0.80
7 9.86 0.26 0.68
8 19.03 0.83 0.47 2.25
9 29.08 0.92 2.41 7.23
10 6.49 0.28 0.46
11 15.56 0.35 0.36 3.20
12 6.96 0.61 0.82 2.07
13 6.45 0.35 1.74 2.05
№
Р
С1
К
Б
Са
Мп
Бе
Си
Аи
7г
Ьа Се Nd ТЬ Сумма
99.80
88.66
8.91 17.08 6.22 3.16 83.83
8.60 17.94 6.45 1.73 103.03
1.48 3.38 1.92 95.87
Банка Кашеварова
0.33
0.52
9.44 9.17
0.24
0.34
1.11
3.15 5.00 2.00
0.87
1.51 2.89 0.69 3.80 0.43 1.85 1.11
Впадина Дерюгина 0.47 0.43 0.43 0.91
86.95 64.81
23.69
4.22
9.10
0.44
1.73 3.92 4.73 2.32
1.83 3.63 5.07 2.94
9.46 1.57 56.19
11.53 3.06 25.11
2.63 0.93 82.11
0.79 7.48 58.90
66.64 72.96
Возвышенность Академии Наук
1.08 1.11
7.75
3.18 1.00
1.37 74.36
24.98
89.33 97.66 90.23 84.47 93.14 96.18
50.14 87.06
Примечание. Из-за очень малых размеров зерен при микрозондовом анализе частично захватывается окружающая матрица.
Таблица 2. Химический состав (мас. %) интерметаллических соединений в железо-марганцевых корках Охотского моря
№ зерна
О
А1
Б1
Са
Т1
Сг Мп Бе N1 Си Бп РЬ 7п Се Мо Сумма
Банка Кашев аров а
1.21 2.36 29.92 63.86 97.79
2.05 3.40 21.12 45.94 89.84
1.01 1.86 5.49 10.78 11.89 73.43 107.36
1.03 1.79 14.47 30.80 38.93 16.37 106.25
2.12 3.23 18.38 41.03 4.34 6.78 92.48
0.66 1.91 0.66 1.45 28.96 60.76 109.94
1.81 2.91 19.33 36.63 100.37
3.12 4.03 0.62 1.77 25.37 18.13 103.60
1.84 3.18 25.61 57.77 98.44
2.67 1.40 74.60 13.66 97.05
2.44 1.31 79.18 14.99 101.36
1.07 29.37 32.94 99.48
1.24 1.17 7.14 4.80 72.47
18.80 0.49 1.48 50.65 8.96 92.08
Впадина Дерюгин а
1.04 1.95 47.72 0.78 0.54 35.69 89.49
2.20 4.38 82.34 97.68
16.54 1.38 61.86 8.93 91.83
1 0.44
2 8.49 2.13 5.87
3 2.91
4 2.86
5 8.84 1.06 6.39
6 12.9 1.16 1.47
7 20.53 4.17 14.99
8 36.23 2.55 8.99
9 6.72 0.68 2.64
10 3.85 0.87
11 2.90 0.54
12
13 28.03 0.57 1.12
14 4.51 6.29
15 1.78
16 1.19 7.57
17 1.47 0.68
0.02
36.11 7.49
0.32
0.28
1.40
0.28 0.90
20.63
18 2.27 0.30 1.17
0.97
Возвышенность Академии Наук 0.22 14.61 0.87 68.59 7.81
95.84
Б
Рис. 3. Формы выделения благородных и цветных металлов в железо-марганцевых корках центральной части Охотского моря. Вид в отраженных электронах. а, в - впадина Дерюгина; г-е - склон банки Кашеварова. а: 1 - серебро, 2, 3 - сульфид серебра (аргентит?) (табл. 1, зерна 8, 9); б: 1 - медь (табл. 2, зерно 16), 2 - серебро, 3 -золото; в: интерметаллическое соединение Ре-Сг-№ (табл. 2, зерно 17); г - интерметаллические соединения Си-№- и РЪ-Бп-Си-М-составов (табл. 2, зерна 1-6); д: 1- сурьма (БЪ20з), 2 - монацит (?) (табл. 1, зерно 4), 3 - сульфид серебра (аргентит?), 4 - циркон с примесью редких земель (табл. 1, зерно 5), 5 - самородное серебро, темно-серые пятна - БЮ2; е - сульфид цинка (белые кристаллы) на титановой матрице (серое) (табл. 2, зерно 13).
корке из этого района обнаружены сульфиды цинка (рис. 3е) и интерметаллические соединения состава №-Сг-Мо. Химический состав (мас. %) этих соединений по результатам микрозондового анализа шести зерен следующий: N1 50.65-39.65; Сг 21.41-16.12; Мо 20.58-8.96.
В корках впадины Дерюгина (рис. 2а) интерметаллических соединений значительно мень-
ше. Они представлены зернами цинкистой меди, являющейся аналогом искусственной латуни, Бе-Сг-№- (рис. 3в) и Ли-Си-Л§-сплавами. Здесь также обнаружено зерно самородной меди, размером до 30 мкм (рис. 36). В корках с возвышенности Академии Наук также встречаются Бе-Сг-№-соединения и самородный вольфрам (93.89 мас. %).
Образование подобных комплексов самородных металлов и интерметаллических соединений наблюдается в настоящее время в продуктах экс-галяций Большого трещинного Толбачинского извержения. Согласно С.Ф. Главадских [2], перенос и концентрация рудных элементов происходят в особых восстановительных условиях, которые создавались при фракционировании эндогенного флюида, отделившегося от базальтового расплава. Накопление продуктов эксгаляций происходит в участках интенсивной газовой фильтрации и является ее минеральным отражением.
В Мировом океане самородные металлы и интерметаллические соединения были обнаружены в осадках в районе ВТП и в железо-марганцевых корках гайотов центральной части Тихого океана. Образование их одни авторы связывают с гидротермальными процессами, другие с эдафогенным размывом подстилающих базальтов [3, 4, 6, 7].
Хаотичное распределение золота и серебра в гидротермально-осадочных железо-марганцевых корках Охотского моря позволяет предположить, что это механическая примесь. Источником их, вероятнее всего, являются гидротермальные плюмы. Исследования, проведенные в Атлантике, показали, что взвесь и осаждающийся материал в гидротермальном плюме обогащены золотом и серебром [5]. Но, если для впадины Дерюгина и банки Кашеварова мы можем предполагать терригенный источник этих металлов, то для корок подводных вулканов в центральной части моря и на океаническо
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.