научная статья по теме ГЕОХИМИЯ РЕДКИХ И РАССЕЯННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ОСАДКАХ И МАРГАНЦЕВЫХ МИКРОКОНКРЕЦИЯХ АНГОЛЬСКОЙ КОТЛОВИНЫ Геология

Текст научной статьи на тему «ГЕОХИМИЯ РЕДКИХ И РАССЕЯННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ОСАДКАХ И МАРГАНЦЕВЫХ МИКРОКОНКРЕЦИЯХ АНГОЛЬСКОЙ КОТЛОВИНЫ»

ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2013, № 3, с. 191-214

УДК 551

ГЕОХИМИЯ РЕДКИХ И РАССЕЯННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ОСАДКАХ И МАРГАНЦЕВЫХ МИКРОКОНКРЕЦИЯХ АНГОЛЬСКОЙ КОТЛОВИНЫ

© 2013 г. А. В. Дубинин, В. Н. Свальнов, Е. Д. Бережная, М. Н. Римская-Корсакова, Т. П. Демидова

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН 117997Москва, Нахимовский проспект, 36;

E-mail: dubinin@ocean.ru Поступила в редакцию 28.05.2012 г.

Рассмотрена индикаторная роль микроэлементов в процессах осадконакопления и рудообразова-ния в осадках станции 2182 в Ангольской котловине. Показано, что пелагические осадки формировались при участии двух основных источников вещества: биогенного карбоната кальция и литоген-ной компоненты осадка, которая по составу близка к миопелагическим глинам. На основании увеличения величины Mn/Al, цериевой аномалии в составе редкоземельных элементов, значений Co/Ni, Mo/W и аномального накопления таллия, свинца, висмута и других микроэлементов установлено, что в осадках на гор. 15—20 и 30—35 см присутствует заметное количество гидрогенного вещества в виде оксигидроксидов Fe и Mn. Для исследования гидрогенной компоненты на гор. 10—15, 15—20 и 30—35 см были выделены и изучены марганцевые микроконкреции (МК). Их появление связано с уменьшением скорости биогенной и литогенной седиментации. Изученные МК представлены гидрогенно-диагенетическими образованиями размером >100 мкм со значениями Mn/Fe = 2.0— 2.8, Co/Ni = 0.2—0.4, Ce an = 4.2-5.7, Mo/W = 5.2—7.9. Из-за небольшого количества МК их вклад в содержание макро- и микроэлементов в осадках оказался незначительным. Основная часть железа и марганца в донных отложениях находится во фракции <10 мкм.

DOI: 10.7868/S0024497X1303004X

Ангольская котловина Атлантического океана находится к востоку от Срединно-Атлантическо-го хребта (САХ) (рис. 1). На севере она ограничена цепью вулканических поднятий северо-восточного простирания (Камерунская линия), на востоке — континентальным склоном Африки, юго-восточной границей является Китовый хребет. Максимальные глубины составляют 5700 м. Мощность осадков по данным сейсмического профилирования достигает 6000 м в самой ее глубокой восточной части. На западе дно котловины сегментировано трансформными разломами САХ, поэтому рельеф представлен поднятиями высотой 300—500 м и глубокими узкими долинами (трогами) вдоль простирания разломов. Глубины в трогах достигают 5600—5700 м [Мазаро-вич, Соколов, 1999].

На глубинах больше 5500 м в Ангольской котловине были обнаружены окисленные пелагические глины. Терригенный материал поступает со стоком рек Конго и Кванза, а также реки Оранжевой, который переносится в котловину Бенгель-ским течением [Емельянов, 1982]. Выше глубины карбонатной компенсации (ГКК) (5400—5600 м) в котловине на восточном фланге САХ накапливаются карбонатные кокколитово-фораминиферо-вые илы [Ellis, Moore, 1973; Лисицын, 1978; Hsü

etal., 1984; Boeckel et al., 2006; Frenz, Henrich, 2007].

Холодное Бенгельское течение является восточной и северо-восточной частями субтропического антициклонического круговорота в южной Атлантике и переносит воды в зоне апвеллинга вдоль юго-западного берега Африки между 15° и 34° ю.ш. Затем оно поворачивает на северо-восток, пересекает Ангольскую котловину, переходя в Южно-Экваториальное течение (см. рис. 1). Ниже горизонта 1200 м и до дна Ангольскую котловину заполняют северо-атлантические глубинные воды (North Atlantic Deep Water — NADW) [Frenz, Henrich, 2007; Scholten et al., 2008]. Холодные, недосыщенные по карбонату кальция, воды антарктического донного течения (Antarctic Bottom Water — AABW) находятся в Капской котловине ниже глубин 3800—4100 м. Препятствием для их проникновения с юга в Ангольскую котловину является Китовый хребет. Увеличение ГКК в Ангольской котловине относительно находящейся на тех же широтах Бразильской котловины связано с проникновением в последнюю AABW [Ellis, Moore, 1973; Лисицын, 1978; Frenz, Heinrich, 2007].

Исследования кайнозойских отложений Ангольской котловины показали, что ГКК в прошлом поднималась до 3000 м. Она была располо-

Рис. 1. Схема поверхностных течений в районе расположения станций 2182 и 1537, по данным [Shipboard ..., 1998; Bo-eckel at al., 2006]. SEC — Южно-Экваториальное течение, SECC — Южно-Экваториальное противотечение, NBC — Северное Бразильское течение, AC — Ангольское течение, BOC — Бенгельское океанское течение, BCC — Бенгельское прибрежное течение, BC — Бразильское течение и AGC — Течение Агульяс.

жена высоко в эоцене и миоцене и заглублялась в олигоцене и в плиоцен-четвертичное время. Сохранение карбонатных раковин на океанском дне определяется многими факторами, включая климат, температуру океанских вод, циркуляцию, поставку питательных веществ, региональные изменения в продуктивности. Долгопериодные вариации от эпохи к эпохе зависят от продуктивности карбонатного планктона, короткопериодные изменения могут быть обусловлены дифференцированным растворением раковин в результате изменения химического состава придонных вод в гляциальные и интергляциальные периоды [Hsu, Wright, 1985].

В составе донных отложений отражаются изменения климата, динамика водных масс, биологическая продуктивность, скорость денудации континентальной коры, источники терригенного материала и проявления гидротермальных и вулканических процессов в океане. Условия осадко-накопления и диагенеза влияют на распределение не только макрокомпонентов осадков (CaCO3, SiO2, FeOOH, MnO2, алюмосиликатов), но и на поведение редких и рассеянных элементов. Известно, что накопление элементов с переменной степенью окисления (Co, Ce, Tl) в реакционно-способной части осадков является результатом увеличения роли гидрогенного источника вещества. Повышение содержания марганца и дефицит церия и легких лантаноидов, положительная аномалия европия в составе РЗЭ свидетельствуют о существовании гидротермального источника, его близости и интенсивности [Дубинин и др.,

2008б]. Накопление никеля и меди на оксигид-роксидах марганца наиболее значительно происходит в процессе окислительного диагенеза [Dy-mond et al., 1984; Дубинин, Успенская, 2006; Дубинин и др., 2008а].

Оксигидроксидная железомарганцевая составляющая присутствует во всех типах окисленных океанских осадков. Состав ее идентифицирован как методами гранулометрического анализа [Tlig, Steinberg, 1982], так и в большей степени методами фазового анализа (последовательное или параллельное применение метода вытяжек различными кислотами и коплексообразователя-ми) [Дубинин, Стрекопытов, 2001; Koschinsky, Hein, 2003]. Оксигидроксиды в осадках имеют изначально гидрогенное происхождение, вблизи гидротермальных источников в их составе увеличивается доля гидротермального вещества. Количество оксигидроксидов в осадках возрастает в направлении пелагиали [Волков и др., 1980]. Марганцевые микроконкреции (МК) являются результатом обособления оксигидроксидов железа и марганца и широко развиты в пелагических осадках [Addy, 1979; Stoffers et al., 1984; Свальнов, 1991; Свальнов и др., 1991а, б; Pattan et al., 1994; Дубинин, Свальнов, 1995, 1996, 2000а, б, 2003; Дубинин и др., 2008а]. Они образуются и растут в верхнем обводненном слое осадка на границе вода-дно. Количество МК в осадке возрастает с замедлением скорости осадконакопления [Свальнов и др., 1991а]. Их минеральный, химический состав и морфоструктурные характеристики близки к таковым для железомарганцевых кон-

креций и корок [Дубинин, Свальнов, 2000а, б; Дубинин, Успенская, 2006 и др.].

Цель данной работы — изучить поведение редких и рассеянных элементов в процессах осадко-накопления в Ангольской котловине Атлантического океана. На основании химических свойств редких элементов предполагается показать их индикаторную роль в определении источников вещества. Для характеристики гидрогенно-диаге-нетической составляющей осадков выделены марганцевые микроконкреции, состав которых изучен в связи с вмещающими осадками. На основании возраста осадков, полученного методами биостратиграфии, рассчитаны абсолютные массы элементов, что позволило определить изменение во времени темпов аккумуляции отдельных элементов в осадках. В задачи работы входило получение новых данных о составе марганцевых микроконкреций Атлантического океана, сведения о которых практически отсутствуют в мировой литературе.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Материал для исследования отобран гравитационной трубкой в 29-м рейсе НИС "Академик Иоффе" в 2009 году на станции 2182 (23°30.52' 8, 4° 17.19' ^ глубина 4990 м) в Ангольской котловине (см. рис. 1). Станция расположена на вершине поднятия рядом с троговой долиной глубиной 5400 м. Там вскрыты окисленные пестроцветные карбонатные (кокколитово-фораминиферовые и фораминиферово-кокколитовые), известковисто-глинистые и глинисто-известковые илы с переменным содержанием карбоната кальция (35.3—96.6%) (табл. 1). Цвет осадков варьирует от белого (светло-серого) до коричневого, переходы окраски постепенные. Текстура осадков пятнисто-линзо-видная (мраморовидная). Наиболее интенсивно окрашенные прослои осадков обнаружены на горизонтах 0—15 и 56—57 см. Длина колонки составила 215 см. По всему разрезу было отобрано 29 проб.

Для исследования степени окисления осадков на борту судна были определены содержания окисленных и восстановленных форм железа с использованием вытяжки 3.5М Н2804. Проба влажного осадка (порядка 2 г) обрабатывалась 20 мл 3.5М Н2804 при температуре 22—24°С в течение 2-х часов при периодическом встряхивании. В растворе вытяжки определяли окисленные и восстановленные формы железа методами тит-риметрии [Волков и др., 1980]. Содержание железа пересчитывали на сухое вещество осадка, данные о влажности которого были получены в рейсе после сушки навески 2 г влажного осадка при температуре 105—110°С в сушильном шкафу до постоянного веса. Количество биогенного карбоната кальция было определено путем пересчета содержания углерода, полученного после вычита-

ния органического углерода (TOC) из общего углерода (TC) (аналитики Н.П. Толмачева и Л.В.Демина) по формуле [CaCO3] = (TC-TOC) х х 8.33. Гранулометрический анали

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 «Геология»