ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2015, том 464, № 6, с. 708-711
= ГЕОЛОГИЯ
УДК 552.2(263)
ЖЕЛЕЗОМАРГАНЦЕВЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ С ХРЕБТА МЕНДЕЛЕЕВА (СЕВЕРНЫЙ ЛЕДОВИТЫЙ ОКЕАН) © 2015 г. Е. С. Базилевская, С. Г. Сколотнев
Представлено академиком РАН Ю.М. Пущаровским 02.06.2015 г. Поступило 08.06.2015 г.
Приведены результаты исследований железомарганцевых отложений с хр. Менделеева в Северном Ледовитом океане (СЛО), полученных с помощью манипуляторов с подводной лодки. Практически во всех образцах выявлено существенное обогащение рудной фазы рядом ценных микроэлементов (N1, Со, Си и др.), превышающих содержания их в рудах пелагиали других океанов. Высказано и обосновано предположение о высоком рудном потенциале пелагической области СЛО.
Б01: 10.7868/80869565215300179
Многолетние морские геологические работы, проводимые Геологическим институтом РАН в Атлантическом океане, позволили охватить исследованиями железомарганцевый рудогенез раз-ломных и рифтовых зон практически всего океана от Южной Атлантики до хр. Книповича, завершающего эту систему на крайнем севере Атлантики и выходящего за пределы Северного полярного круга [1]. Исследования окисного ру-догенеза хребта показали своеобразие формирующихся здесь железомарганцевых рудных корок (ЖМК) по составу (обогащенность N1), значительной мощности и полутвердой консистенции. Подобные аномалии окисного рудогенеза ранее в Мировом океане не описаны.
Северный Ледовитый океан (СЛО) полузамкнутый бассейн с огромными шельфовыми зонами (45% его площади), особенно со стороны России. С Тихим океаном он соединен узким Беринговым проливом. Более широкую связь он имеет с Атлантическим океаном через Норвежское и Гренландское моря, однако свободному водообмену между этими океанами, по-видимому, препятствуют проходящие здесь глубинные противотечения, направленные на юг [2].
Центральную, наиболее глубинную, часть СЛО пересекают три параллельно идущих протяженных подводных хребта — Гаккеля, Ломоносова и хребет Альфа, рассеченный глубокой (2700 м) долиной, после которой его продолжение, тяготеющее к России, носит название хр. Менделеева. С южного склона этого хребта впервые в СЛО бы-
Геологический институт Российской Академии наук, Москва E-mail: bazile@ocean.ru
ли получены и исследованы железомарганцевые рудные отложения (рис. 1).
Особенность СЛО: небольшая площадь (14.7 млн км2) — 4.07% площади Мирового океана (361 млн км2) и высокие темпы осадконакопле-ния. Осадочного материала в СЛО поступает 2 млрд т в год — 8% от суммарного поступления речной взвеси в Мировой океан. Это в 2.06 раза больше, чем приходится на единицу площади в остальной части Мирового океана [3].
Непропорционально высокая по сравнению с другими океанами площадь водосбора с впадающих в СЛО крупных рек опресняет верхние горизонты морской воды. Более пресная вода располагается над глубинной — соленой и частично смешивается с ней. Это происходит под мощным слоем вечных льдов. Своеобразие обстановки в СЛО сильно отличает происходящие здесь процессы рудонакопления от таковых основной части Мирового океана. Возможно, что процесс окисного Ре—Мп-рудообразования поднимается здесь до существенно меньших глубин, но в пределах окислительной обстановки.
В целом течения в СЛО изучены недостаточно, хотя можно предполагать, что именно этот фактор контролирует здесь процесс осадочного рудо-образования, способствуя накоплению, а не выносу ценных микроэлементов из акватории океана.
Железомарганцевые конкреции широко распространены на шельфах Баренцева, Карского и других северных морей, однако они не представляют большой ценности, так как эти мелководные короткоживущие образования сильно зависят от гидрологического режима в шельфовых областях, а процесс обогащения конкреций ценными металлами требует стабильной обстановки рудонакоп-ления в течение миллионов лет. Поэтому форми-
рование высокоценных, обогащенных цветными металлами конкреций должно происходить в пела-гиали СЛО.
На особый тип железомарганцевого орудене-ния в Арктическом бассейне обращал внимание Г.Н. Батурин с соавторами [4], однако рудонос-ность в исследованных ими образцах в полной мере выявлена не была. Видимо, причиной была сравнительно слабая связь с конкретными условиями рудоотложения.
В 2014 г. в рамках работ по сбору доказательной базы для обоснования Российской заявки в ООН по расширению внешней границы континентального шельфа России в Арктическом регионе было произведено опробование дна в районе южного склона одного из частных поднятий, расположенных в южной части хр. Менделеева (рис. 1). Опробование осуществлено с помощью манипуляторов подводной лодки НИПЛ. Получено несколько обломков и глыб от 10 см до 1.5 м в поперечнике, которые отобраны с выступов коренных пород склоновой осыпи и из каменных развалов, сформировавшихся над этими выступами в результате их подводного разрушения. Работы производили в окрестностях точки с координатами 78°10.5' с.ш., 179°04.5' з.д. в радиусе около 1 км. В районе работ практически плоское подножие поднятия сменяется на глубине около 1500 м очень крутым склоном, который в значительной мере выполаживается выше глубинного уровня 1280 м.
Поднятые обломки пород в разной степени покрыты железомарганцевыми образованиями (ЖМО). В основном это тонкие налеты или корочки (1—2 мм), лишь в двух случаях — относительно мощные корки (до 3 см). Для анализа использовали образцы, краткая характеристика которых приведена в табл. 1. Результаты химического анализа рудной фазы образцов приведены в табл. 2, где наряду с относительно мощными корками (обр. 14-19, 14-26), плотным слоем покры-
Рис. 1. Схема строения дна Восточной Арктики и положение полигона опробования (квадрат). Построена на основе карты теневого рельефа дна, 1ВАСО.
Впадины (белые цифры): 1 — Нансена, 2 — Амундсена, 3 — Макарова, 4 — Подводников, 5 — Канадская; поднятия (черные цифры): 1 — хр. Гаккеля, 2 — хр. Ломоносова, 3 — поднятие Альфа, 4 — поднятие Менделеева, 5 — Чукотское плато, 6 — хр. Нордвинд.
вающими туфы (рис. 2), приведены анализы образцов, взятых из осыпей.
В соответствии с ранее разработанной нами концепцией химического состава океанских ЖМО, основанной на представлениях о сорбци-онной природе концентрации рудных металлов на коренных породах океанского дна, для анализа была использована методика десорбции этих металлов 2%-й Н2804 в присутствии восстановителя [5]. Полученные результаты были пересчитаны на основу рудной фазы (Бе + + Мп), являющуюся концентратором всех микроэлементов (табл. 3). Они оказались неожиданными для образцов из россыпей, насыщенных ценными металлами (Со, N1),
Таблица 1. Характеристика ЖМО
Номер образца Порода Толщина Глубина, м Характер залегания
14-02 Андезитобазальт 2 мм 1490 Каменный развал
14-03 Доломит 1 мм 1490 Осыпь
14-08 Доломит 1 мм 1290 Осыпь
14-09 Песчаник 1 мм 1230 Каменный развал
14-11 Андезитобазальт 1 мм 1500 Осыпь
14-19 Туф 3 см 1455 Коренной выступ
14-26 Туф 3 см 1320 Коренной выступ
14-30 Кварцитопесчаник 1 мм 1290 Осыпь
710
БАЗИЛЕВСКАЯ, СКОЛОТНЕВ
Таблица 2. Химический состав ЖМК с хр. Менделеева, %
№ образца Бе Мп вал. Мп2+ Со N1 Си 7п РЬ
14-19 21.3 20.0 0.32 0.12 0.34 0.041 0.057 0.018
14-26 20.4 17.9 0.22 0.11 0.30 0.033 0.055 0.011
14-02 17.2 14.7 0.40 0.26 0.42 0.098 0.051 0.016
14-03 19.0 15.6 0.99 0.57 0.40 0.035 0.036 0.049
14-08 18.2 14.7 1.23 0.85 0.18 0.063 0.04 0.058
14-09 10.25 12.2 1.28 0.8 0.15 0.021 0.025 0.019
14-11 6.8 5.9 0.38 0.25 0.07 0.013 0.017 0.007
14-30 14.3 31.0 2.40 1.44 0.51 0.024 0.032 0.016
СДО-7 15.3 15.6 Не опр. 0.25 0.36 0.14 0.058 Не опр.
Паспортные данные 15.47 15.5 Не опр. 0.27 0.35 0.14 0.06 Не опр.
Таблица 3. Результаты пересчета содержаний микроэлементов на рудную фазу (Мп + Бе) ЖМК, %
№ образца Бе + Мп Со N1 Си 7п РЬ
14-19 40.08 0.29 0.82 0.10 0.14 0.04
14-26 38.18 0.28 0.77 0.08 0.14 0.03
14-02 31.50 0.81 1.31 0.31 0.16 0.05
14-03 33.60 1.64 1.16 0.10 0.10 0.14
14-08 31.67 2.58 0.55 0.19 0.12 0.18
14-09 21.08 3.56 0.67 0.09 0.11 0.08
14-11 12.70 1.97 0.57 0.10 0.13 0.06
14-30 44.30 3.25 1.15 0.05 0.07 0.04
лом, уникально обогащенным, в частности N1, рудопроявления которого известны на севере России и особенно на северо-востоке Сибири. Здесь находится одна из крупнейших на Земле Норильско-Талнахская группа месторождений N1, Со, Си, Р1 [6]. Следует также отметить крупную Попигайскую астроблему диаметром порядка 100 км, образовавшуюся по разным данным 31—36 млн лет назад, которая возникла при падении железного метеорита (по-видимому) хондри-тового состава, вещество которого может содержать свыше 9% N1.
Океанский железомарганцевый рудогенез — процесс осадочный, т.е. все металлы, обогащающие ЖМО, включая главный рудообразующий металл — Мп, накапливаются в результате сноса их с поверхности суши и последующих диагене-тических преобразований в осадочной толще. Центральная часть СЛО в известной мере является ловушкой для высвобождающихся из осадочной толщи металлов вследствие наличия здесь циркулярного течения. Это обстоятельство не только привлекает к себе взвеси, но и способствует их последующему обогащению металлами и перераспределению в акватории океана. Факт об-
и для обогащенных N1 хорошо сформировавшихся рудных корок (обр. 14-19, 14-26).
Для Мирового океана такое обогащение ЖМО металлами вблизи континентальной окраины — феномен СЛО. На наш взгляд, оно может свидетельствовать о чрезвычайно высокой насыщенности этого океана сносимым с суши материа-
3 см
I_I
Рис. 2. Плотная ЖМК на поверхности туфа (обр. 1419).
наружения рудных осадков вблизи континентального шельфа свидетельствует об этом.
Если говорить о практическом значении этого открытия, то освоение рудных богатств СЛО для России вполне реально вследствие близости к нашим берегам, во-первых, а, во-вторых, ранее [7] нами была предложена идея экологически чистого способа освоения Бе-Мп-руд океана с больших глубин путем растворения их в реакторе на месте залегания и откачки рудного раствора на поверхность судна. Вполне возможна модификация этой рекомендации для подледного освоения руд СЛО. Сейчас, вид
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.