научная статья по теме САМОРОДНОЕ ЖЕЛЕЗО И ДРУГИЕ МАГНИТНЫЕ МИНЕРАЛЫ В ОСАДКАХ СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ АТЛАНТИКИ: РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕРМОМАГНИТНОГО И МИКРОЗОНДОВОГО АНАЛИЗОВ Геофизика

Текст научной статьи на тему «САМОРОДНОЕ ЖЕЛЕЗО И ДРУГИЕ МАГНИТНЫЕ МИНЕРАЛЫ В ОСАДКАХ СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ АТЛАНТИКИ: РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕРМОМАГНИТНОГО И МИКРОЗОНДОВОГО АНАЛИЗОВ»

УДК 550.382

САМОРОДНОЕ ЖЕЛЕЗО И ДРУГИЕ МАГНИТНЫЕ МИНЕРАЛЫ В ОСАДКАХ СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ АТЛАНТИКИ: РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕРМОМАГНИТНОГО И МИКРОЗОНДОВОГО АНАЛИЗОВ

© 2013 г. Д. М. Печерский1, Д. М. Гильманова2, Г. П. Марков1, И. О. Мурдмаа3, Д. К. Нургалиев2, В. А. Цельмович1, З. В. Шаронова1

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва

2Казанский федеральный университет 3Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, г. Москва E-mail: diamarmp@gmail.com Поступила в редакцию 23.05.2012 г. Исправленный вариант 09.10.2012 г.

Выполнены термомагнитный и микрозондовый анализы образцов осадочных пород из скважин DSDP 386, 387, 391А и 391С (СЗ Атлантика). Они показывают повсеместное присутствие частиц самородного железа. Его концентрации везде имеют бимодальное распределение с обязательной "нулевой" модой. Примесь никеля в самородном железе образует две группы: первая — это чистое железо; вторая — самородное железо с модой примеси никеля 5—6%. Переотложение частиц железа выражается: в корреляции их концентраций и земных минералов (магнетита), а также в выравнивании и снижении концентрации частиц железа. В изученных осадках широко распространены пирит и пирротин. При этом распределение частиц самородного железа не зависит от присутствия в осадках пирита, т.е. от окислительно-восстановительной обстановки в осадках. В то же время, между распределением пирита и частиц магнетита + титаномагнетита существует обратная корреляция, что можно объяснить частичным растворением магнетита + титаномагнетита в восстановительных условиях. Повышенное содержание частиц вулканогенного гомогенного титаномагнетита отмечено в вулканокластических турбидитах олигоцена, раннего и среднего миоцена подножия Бермудского поднятия (скв. 386). Состав титаномагнетитов характерен для базальтов плюмового магматизма и соответствует глубине магмового очага в пределах 50—25 км.

DOI: 10.7868/S0002333713020063

ВВЕДЕНИЕ

За последние годы накоплен большой объем данных о частицах самородного железа, присутствующих в эпиконтинентальных осадках разных регионов Евразии и возрастов (миоценовый, меловой, юрский и кембрийский). Для изучения концентрации и состава частиц самородного железа в осадках применяются термомагнитный анализ (ТМА) и микрозондовый анализ (МЗА) [Печерский и др., 2011; 2011а; 2011б; Цельмович, 2011; Grachev et al., 2009; Parkin et al., 1980; Pech-ersky et al., 2008]. В отличие от "прямых" методов, где данные осредняются по заметным объемам материала, при ТМА получаются сведения о железе практически в точке, т.к. величина пробы для ТМА обычно меньше 0.1 г.

Основной результат предыдущих исследований сводится к следующему. В эпиконтиненталь-ных осадках часто наблюдаются микрочастицы самородного железа в небольших концентрациях (очень редко превышающих 0.001%). При этом обычно отсутствует корреляция содержаний та-

ких частиц, во-первых, с литологическими особенностями осадков, во-вторых, с содержанием земных железосодержащих минералов (магнетита, гидроокислов железа и др.). Отсутствие такой корреляции свидетельствует о преимущественно космическом происхождении частиц самородного железа, а повсеместное распространение позволяет говорить об их связи с космической пылью. Наблюдаемая иногда положительная корреляция между концентрациями магнитных минералов земного происхождения, с одной стороны, и самородного железа, с другой стороны, объясняется, прежде всего, переотложением частиц космического железа, а также возможным присутствием частиц самородного железа земного происхождения.

По составу металлических частиц выделяются три группы: 1) чистое железо, 2) никелистое железо с преимущественной концентрацией Ni 5— 6% (камасит); 3) Fe—Ni сплав, содержащий более 20% Ni вплоть до чистого никеля. Подавляющее большинство частиц относится к первой и второй группам. Они распространены повсеместно, отражая свое закономерное присутствие в космиче-

131

9*

ской пыли, тогда как третья группа имеет локальное распространение, и связана, скорее всего, с падением метеоритов.

Находки частиц металлического железа и никеля, чаще в форме шариков, пустотелых шариков, реже в форме чешуек, известны в глубоководных океанических осадках и марганцевых конкрециях [Murray, Renard, 1891; Грачев и др., 2008; Brownlee, 1985; Fredriksson, Martin, 1963; Grachev et al., 2009; Parkin et al., 1980; и др.]. Наряду с частицами самородного железа космического происхождения, существует огромное количество шариков, связанных с вулканической деятельностью, жизнедеятельностью бактерий и метаморфизмом [Лукин, 2006; Новгородова, 1994; Ште-ренберг, Васильева, 1979; Frost, 1985; и др.].

Настоящая работа посвящена дальнейшему изучению металлических частиц в океанских осадках. Цель работы — выяснить особенности распространения и состава металлических частиц в океанских осадках с помощью ТМА в сочетании с МЗА, что, возможно, прольет свет на их происхождение. Параллельно в этих же осадках изучались и другие магнитные минералы.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Основной (массовый) метод исследований — ТМА проводился в палеомагнитной лаборатории Геологического факультета Казанского университета с помощью экспресс-весов Кюри [Буров и др., 1986]. ТМА включал измерение удельной намагниченности образцов в поле 500 мТл при комнатной температуре (М20) и ее зависимости от температуры. Скорость нагрева 100°С/мин. Полученные термомагнитные кривые позволяют определить точки Кюри присутствующих в образцах магнитных минералов и характер изменений материала в процессе нагрева, что часто служит диагностическим признаком определенных минералов.

Для оценки концентрации магнитного минерала в образце от каждой точки Кюри до комнатной температуры строилась термомагнитная кривая Q-типа. Разность между полученной таким образом величиной намагниченности при комнатной температуре и величиной исходной намагниченности образца есть величина Ms минерала с данной точкой Кюри. Отношение полученной величины Ms к известной намагниченности насыщения данного минерала есть содержание данного минерала в образце. Точность такой оценки концентрации магнитного минерала довольно низкая, но это не играет принципиальной роли на фоне колебаний концентраций магнитных минералов, особенно самородного железа, на несколько порядков. Точность определения точки Кюри около 10°C, чему соответствует содержание никеля в сплаве 2—2.5%. Недостатки в точности ТМА

компенсируются простотой приготовления проб, быстротой и массовостью получения данных.

МЗА использован избирательно для уточнения и дополнения данных ТМА. МЗА и другие микроскопические исследования выполнены в Геофизической обсерватории "Борок" (ИФЗ РАН). МЗА проводился с помощью микрозонда "Тескан Вега II" с энергодисперсионным спектрометром. Предваряющие МЗА оптические наблюдения проведены при помощи микроскопа "Olympus BX51M". Отобранные для МЗА образцы измельчались, диспергировались в ультразвуковой ванне, затем из них постоянным магнитом извлекалась магнитная фракция, которая наносилась на двухсторонний проводящий угольный скотч и прикатывалась стеклянной палочкой, чтобы поверхность частиц была ориентирована параллельно поверхности столика. Это позволяло анализировать частицы, не прибегая к полировке объекта в шлифе, что привело бы к потере многих микрочастиц. МЗА проводился при ускоряющем напряжении 20 кВ и токе 0.2 нА, размер луча зонда ~0.2 мкм, размер анализируемой области — 1—2 мкм.

Составы титаномагнетитов, определяемые МЗА, позволяют рассчитать соответствующие этим составам точки Кюри (расчетные точки Кюри). В составе титаномагнетита, как правило, присутствуют разные примеси, главным образом, магний и алюминий, реже марганец, хром, ванадий. Расчетная точка Кюри титаномагнетита определялась по отношению содержаний главных компонентов — титана и железа (Ti/Fe) без учета роли каждой примеси.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

Образцы осадков отобраны участником рейсов 43 и 44 бурового судна "Гломар Челленджер" И.О. Мурдмаа [Мурдмаа и др., 1979] из кернов четырех скважин DSDP, пробуренных в 1975 г. в северо-западной части Атлантического океана (таблица).

Литолого-стратиграфическое описание колонок скважин приводится по [Benson, Sheridan et al., 1978; Tucholke, et al., 1979].

Скважина 386 [Tucholke et al., 1979]: 0-62 м -глинисто-известковые нано-илы и коричневые пелагические глины; плейстоцен-плиоцен; 62148 м - зеленовато-серые гемипедагические глины; верхний—средний миоцен; 148-157 м — из-вестковистые турбидиты; нижний миоцен-верхний олигоцен; 157—328 м — вулканокластические турбидиты; олигоцен—верхний эоцен; 328—409 м — кремнистые турбидиты; средний эоцен; 409— 490 м — известковистые турбидиты; средний— нижний эоцен; 490—613 м — кремнистые аргиллиты и радиоляриты; нижний эоцен—палеоцен;

Местоположение и глубина скважин

Номер скважины Местоположение и географические координаты Глубина воды, м Глубина скважины, м Колич. Образцов

386 Подножие юго-восточного склона Бермудского поднятия; 31°11.21' К; 64°14.94' W 4783 973.8 83

387 Подножие западного склона Бермудского поднятия; 32°19.2' К; 67°40' W 5118 791.6 61

391А Бассейн Блейк-Багама; 28°13.61° К; 75° W 4974 1412 46

391С 145

613—724 м — пестроцветные аргиллиты с известняками в верхней части; маастрихт—верхний се-номан; 724—964 м — темно-серые и черные аргиллиты (обогащенные органическим веществом), с прослоями радиоляриевых песков; сеноман— альб. Ниже скважина вошла в базальт. Над контактом с базальтом черный аргиллит обогащен железом и марганцем, показывая признаки металлоносного осадка [Мурдмаа и др., 1979]. Накопление осадков преимущественно непрерывное, но с большими вариациями в скорости осадконакопле-ния: от 2 до 47 м/млн. лет. Вулканокластические турбидиты с мелководным биогенным детритом показывают, что Бермудская субаэральная вулканическая постройка возникла в средне- или позд-неэоценовое время и была эродирована в олигоце-не, когда на подножии ее юго-западного склона накопилась толща вулканокластических турбидитов.

Скважина 387 [Tucholke et al., 1979]: 0->42 м -коричневые пелагические глины; плейстоцен (+плиоцен?); 9

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