УДК 551.35:549(265)
ВОЗРАСТ И УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ КОБАЛЬТОНОСНЫХ МАРГАНЦЕВЫХ КОРОК НА ГАЙОТАХ МАГЕЛЛАНОВЫХ ГОР © 2013 г. М. Е. Мельников, С. П. Плетнев*
Государственный научный центр "Южморгеология" 353470 Геленджик Краснодарского края, ул. Крымская, 20;
E-mail: m_e_melnikov@mail.ru * Тихоокеанский океанологический институт ДВО РАН 690048 Владивосток, ул. Балтийская, 43;
E-mail: pletnev@poi.dvo.ru Поступила в редакцию 18.04.2011 г.
По результатам анализа комплексов планктонных и бентосных фораминифер выполнено определение геологического возраста основных элементов разреза (слоев) кобальтоносных марганцевых корок Магеллановых гор. Слои корок формировались в следующие возрастные промежутки: слой I-1 в позднем палеоцене—раннем эоцене, слой I-2 в среднем—первой половине позднего эоцена, слой II в среднем—позднем миоцене, слой III в плейстоцене. Реликтовые слои ранее существовавших корок, в некоторых случаях подстилающих основной разрез, датированы кампан-маастрихтским и позднепалеоценовым (?) возрастом. Данные по фораминиферам в целом соответствуют результатам, полученным ранее на основании анализа комплексов наннопланктона. Имеющиеся несущественные расхождения требуют дальнейшего уточнения и объяснения. Путем биостратиграфических исследований осадочного чехла выделены комплексы пород апт—туронского, кампан—маастрихтского, позднепалеоценового—эоценового, миоценового возраста и нелитифицированные плиоцен — четвертичные осадки. Сопоставление строения и состава слоев корок с одновозрастны-ми образованиями осадочного чехла позволило установить, что слои I-1 и I-2 осаждались на глубинах, соответствующих условиям шельфа—верхней батиали (мельче 600 м). Реликтовые слои могли формироваться в еще более мелководных условиях, вплоть до фотической зоны. Образование двух верхних слоев II и III происходило в условиях, близких к современным.
Б01: 10.7868/80024497X12050059
Определение возраста геологического объекта относится к важнейшим задачам познания его генезиса. Если же таким объектом является полезное ископаемое, решение этой задачи приобретает и практическое значение. Статья посвящена установлению возраста океанических железомар-ганцевых корок подводных гор и поднятий, в частности корок Магеллановых гор (рис. 1).
Датирование океанических железомарганце-вых образований (корок и конкреций) давно привлекало внимание отечественных и зарубежных исследователей. Применение для этого методов абсолютной геохронологии некорректно [Батурин, 1986; Кронен, 1982] в силу открытости системы и прерывистости процесса отложения рудного материала. Требуется использование других методов определения возраста и, в первую очередь, биостратиграфических.
Кобальтоносные железомарганцевые корки представляют собой сплошные покровы гидрок-сидов железа и марганца на поверхности обнаженных коренных пород. На Магеллановых горах
и сопредельных поднятиях мелового возраста корки представлены стратифицированными образованиями кайнозойского возраста. Датирование отдельных слоев корок в разных районах Мирового океана проводилось с середины 80-ых годов XX века [Плетнев и др., 1985; Janin, 1987; Cowen et al., 1993; Xu Dongyu, 1997]. Однако плохая сохранность микрофоссилий и трудности их выделения объясняют, почему биостратиграфическое датирование корок долгое время оставалось эпизодическим. Несколько лучше дело обстояло с определением возраста железомарганце-вых конкреций, и прежде всего, рудной зоны Кларион-Клиппертон. Здесь по микрофоссили-ям (фораминиферы, наннопланктон, диатомеи, радиолярии) удалось уверенно датировать рудную оболочку конкреций поздним миоценом — плейстоценом. Возраст рудных обломков в ядрах конкреций может быть раннемиоценовым, оли-гоценовым и даже эоценовым [Harada, Nishida, 1976, 1979; Janin, 1983; Janin, Person, 1986; Алексе-
Рис. 1. Обзорная схема Магеллановых гор.
На схеме показаны станции геологического опробования и их номера, упомянутые в тексте. 1 — станции драгирования, 2 — буровые скважины. На врезке показано положение района в Тихом океане.
а
м л
е е
те к
с Н
и О
С
квартер
И
о
И
о
я Fl
а
в
о
н н (U
е Я
1-е о
о и
е
Н
н
е
ц
о
я
св
в
о
н
е
1-е
о
е
л
а
П Палеоцен
я
а й
в и
о
л &
е М <0 В
о
<0
ей Ч о ч
« s
£ о о , Я '
щ
о
Характеристика
■ 1-1
«
и
р
е В
РЪ
ш: Л
Й
и три
с а а
я
а
с
а
а
£
-
Ra
2.0
5.0 6.0
15.0
24.6 38.0
60.0 65.0
2.0
3.5
3.5
48.0 50.0
53(?)
3.5
до 8.0
3.0
Слой III. Плиоцен-четвертичный. Массивный облик, цвет черный с бурым оттенком, текстура столбчатая.
Слой II. Миоцен. Пористый, пестроокрашен, текстура радиально-столбчатая. Заполнение интерстиций неполное. Материал заполнения глинистый, карбонатно-глинистый
Слой 1-2. Средний—верхний зоцен. Пятнистого облика, пестроокрашен, текстура гиганто-столбчатая. Рудный материал иссиня-черный. Фосфатный материал заполнения интерстиций серо-бежевый
Слой 1-1. Верхний палеоцен—нижний эоцен. Облик антрацитовидный, цвет иссиня-черный, текстура тонко-слоистая. Высокое содержание бежевых фосфатных межслоевых и секущих прожилков
Реликтовый слой. Верхний палеоцен (?) Пестроокрашен. Рудный материал интенсивно черный. Текстура мозаично-блоковая. Многочисленные фосфатные включения, прожилки, линзы серо-бежевого цвета
Реликтовый слой. Верхний мел. Кампан-маастрихт.
Пестроокрашен. Рудный материал интенсивно черный. Текстура мозаично-блоковая. Фосфатные включения, прожилки, линзы серо-бежевого цвета
Рис. 2. Разрез железомарганцевых корок Магеллановых гор [Мельников, 2005].
ева, 1988; Хи Эоп§уи й а1., 1993; Кругликова, 1995; Мельников и др., 2003].
Значительным успехом стало датирование возраста основных элементов разреза корок Магеллановых гор и поднятия Маркус-Уэйк [Мельников, Пуляева, 1994], которое было выполнено
И.А. Пуляевой (АО "Дальморгеология") на основании определения комплексов наннопланктона. В разрезе корок Магеллановых гор выделены четыре слоя — позднепалеоценовый-раннеэоцено-вый (I-1), средне-позднеэоценовый (I-2), миоценовый (II) и плиоцен-четвертичный (III). Иногда
III
II
Рис. 3. Строение образца железомарганцевых корок гайота Бутакова. Образец станции 39Д87-1.
основной разрез подстилается реликтами ранее существовавших слоев кампан-маастрихтского и позднепалеоценового (?) возраста. Дальнейшие исследования в этом направлении позволили составить схематический стратиграфический разрез корок (рис. 2).
В работе приведены новые данные по анализу раковин планктонных фораминифер в разрезах корок Магеллановых гор. Фораминиферовый анализ менее трудоемкий в сравнении с нанно-планктонным, поэтому большая часть определений возраста ископаемых микрофоссилий была выполнена непосредственно на борту судна. Корреляция рудных прослоев верхнего мела и кайнозоя позволила установить выдержанность возраста корок не только на гайотах Магеллановых гор, но и на соседних гайотах поднятий Маркус-Уэйк, Уэйк-Неккер и Маршалловых островов. Большой объем биостратиграфических данных по породам субстрата позволил определить условия образова-
ния корок и сопоставить этапы их роста с ходом глобальных и региональных природных процессов.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Образцы корок для проведения комплексных исследований, включая биостратиграфические, отобраны в 2001—2010 гг. в восьми рейсах НИС "Геленджик" ГНЦ "Южморгеология", выполнявшего геологоразведочные работы с целью оценки перспектив кобальтоносного марганцевого оруденения Магеллановых гор. В полевых и лабораторных работах авторы статьи принимали непосредственное участие.
Геологическое опробование производилось скальными драгами и путем бурения неглубоких скважин погружными установками конструкции ГНПП "Севморгео". В процессе работ было выполнено макроскопическое описание строения корок по тысячам образцов, принесенных драгами, и более, чем по 130 кернам скважин, которые впоследствии подвергались детальным исследованиям их строения и состава. Минеральный состав слоев определялся методами рентгеновской дифракции и прецизионными методами во Всероссийском институте минерального сырья (ВИМСе). Концентрации основных рудных компонентов и фосфора определялись методами классической химии в ГНЦ "Южморгеология", широкий спектр редких, рассеянных и редкоземельных элементов — методом ICP-MS в ВИМСе.
Первичная обработка образцов, отобранных для фораминиферового анализа, проводилась водно-ситовым методом с выделением фракции более 0.05 мм, в которой и встречаются раковины фораминифер. При определении возраста использовались биозональные шкалы верхнего мела и кайнозоя, разработанные по планктонным фораминиферам [Харленд и др., 1985].
Описывались и драгированные горные породы. Геологический возраст осадочных пород определялся как путем анализа комплекса видов планктонных фораминифер, так и других групп организмов — наннопланктона, радиолярий, а также остатков макрофауны — двустворчатых, брюхоногих и головоногих моллюсков, и кораллов.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Строение разреза корок
В основании разреза находится слой, известный как "антрацитовый" или "антрацитовид-ный" [На1ЪаеИ е! а1., 1982; Богданов и др., 1990; Кругляков и др., 1993], действительно по внешнему виду напоминающий антрацит (рис. 3). Вещество на сколе обладает иссиня-черным цветом, алмазным блеском, раковистым изломом, чешуй-
чатой отдельностью. Текстура тонкослоистая до ультратонкослоистой, структура — тонко-парал-лельнослоистая. Характерной особенностью является наличие межслоевых и секущих фосфатных прожилков толщиной 0.01—0.3 мм, редко до 1—2 мм грязно-белого, желтоватого цвета, состоящих из фораминиферово-нанофоссилиевой фосфатизированной массы. Очевидно, карбонатный осадок заполнял трещины усыхания в рудном материале, после чего подвергался биогенной фосфатизации. Вещество слоя в значительной степени преобразовано, материал прочный, плотный. В практике наших работ слою был присвоен индекс ¡-1.
Выше по разрезу залегает слой пятнистого облика, слой Ь2 (см. рис. 3). По степени преобразования материала, насыщенности фосфатным веществом и физическим сво
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.