19. Металлогения мирового океана

Степень изученности минерагении Мирового океана позволяет представить почти полный ряд таксонов от локального через региональные к планетарным для: железо-марганцевых образований океана (конкреций и корок); 2) глубоководных сульфидов, ру­доносных илов и рассолов, металлоносных осадков, гидротермальных источников и гид­ротермальных корок и баритов; 3) фосфоритов. Степень изученности газогидратов еще недостаточна для построения иерархического ряда их скоплений. В табл. 6 перечислены разноранговые таксоны вышеупомянутых видов полезных ископаемых океана.

Для газогидратов используются простейшие формы обозначения их скоплений: еди­ничные находки (локальный уровень), перспективные газогидратные площади (регио­нальный уровень).

На ГМКМ по генетическому признаку, учитывающему исходную принадлежность рудообразующего вещества и рудоконтролирующую роль среды, полезные ископаемые океана подразделяются на: 1) коромантийные (глубоководные сульфиды); 2) коро-нептунические (рудоносные илы и рассолы, металлоносные осадки, гидротермальные корки); 3) нептунические - железомарганцевые конкреции (ЖМК) и кобальтоносные марганце­вые корки (КМК); 4) седиментогенные (биоседиментогенные) с участием нептунических факторов - фосфориты, газогидраты.

Железомарганцевые образования представлены конкрециями и корками, залегающи­ми на поверхности дна: первые в районах распространения донных осадков в абиссаль­ных котловинах; вторые - на поверхностях скальных выходов и глыб базальтов, гравели­тов, кремней, известняков на подводных горах и гайотах. Широко известны, начиная с позднего мела, погребенные конкреции и микроконкреции в осадочной толще океана.

Форма железомарганцевых конкреций (ЖМК) разнообразна: сфероидальная, грозде­видная, эллипсоидальная, дискоидальная, плитчатая (Аникеева и др., 1985, 1990). Мор­фология ЖМК тесно связана с их составом. Размер стяжений от 2 до 10-12 см. Корки мо­гут быть однослойные и многослойные. Их толщина варьирует от нескольких до 20-24 см. Количественной мерой продуктивности распространения ЖМК и корок является плотность их залегания на 1 м . Для конкреций этот параметр может варьировать в продук­тивных районах от 5 до 30 кг/м², в основном составляет 10-20 кг/м². Для корок эта вели­чина измеряется от 50-60 до 100-120 кг/м², иногда достигает 300 кг/м². Глыбы пород в районах распространения корок могут быть ими покрыты со всех сторон. Верхняя поверхность обрастает наиболее мощными их образованиями. Боковые поверхности, и осо­бенно низ глыб, покрываются тонкими железомарганцевыми слоями.

Сообщество железомарганцевых образований океана - природный феномен, свойст­венный только этой суперструктуре. Их аналогов на суше в геологическом прошлом не установлено.

Три группы факторов регламентируют океанский железомарганцевый рудогенез.

1. Эндогенная (включает первичный состав почти на 80 %, свойственную только океану геохимическую матрицу железомарганцевых образований).

2. Экзогенная (энергетический потенциал, обеспечивающий отложение гидроксидов Fe и Мп в форме конкреций и корок на дне, исходный состав на 20 %).

3. Нептуническая (условия локализации скоплений, их геохимическая специализация, минеральная форма нахождения оксидов и гидроксидов Fe и Мп и ассоциирующих с ни­ми металлов Си, Ni, Co идр., концентрирование отдельных элементов до уровня форми­рования железомарганцевых руд).

Под термином «первичный состав» имеется в виду эндогенная поставка в океанскую толщу Fe, Мп, Си, Ni, Co и других элементов в ходе спрединга, внутриплитного вулка­низма и флюидной разгрузки - ареального тепломассопереноса вещества. Смысл сочета­ния слов «геохимическая матрица железомарганцевых образований» состоит в том, что только в океане оксиды и гидроксиды Fe и Мп сопровождаются практически интересны­ми концентрациями Си, Ni, Co и других элементов. Энергетический потенциал, необхо­димый для образования железомарганцевых конкреций и корок, обеспечивается за счет внешней солнечной радиации, превосходящей в 1000 раз энергию, поступающую из недр Земли. Областью с устойчивым положительным энергетическим балансом является суб­широтная полоса океана от 40° с. ш. до 40° ю. ш., в которой сосредоточено более 95 % железомарганцевой рудной массы океана.

Водная толща океана - строго гидрогеохимически структурированное геологическое тело. Основными элементами ее структуры являются два геохимических барьера: слой кислородного минимума (верхняя кромка 600-1000 м) и уровень критического карбонатонакопления (4300-4900 м) - глубина, на которой содержание СаСОз в осадках равно 10 %. Этот уровень отвечает балансу между количеством поступающего и растворяющегося карбоната кальция. Слой кислородного минимума и уровень критического карбона-тонакопления контролируют продуктивные интервалы массового конкрецие- и коркообразования в океане и определяют геохимическую специализацию формирующихся руд­ных залежей железомарганцевых образований.

Какова бы ни была первичная поставка рудных компонентов - эндогенная или экзо­генная, они накапливаются в океанской водной толще и затем, в благоприятных условиях, вовлекаются в процесс отложения в виде железомарганцевых конкреций и корок. Меха­низм выделения из водной толщи рудных компонентов и переход в аутигенные железо-марганцевые образования может быть: 1) гидрогенный (из ионной и коллоидной формы нахождения в воде); 2) седиментационный (поставка рудных компонентов осаждающи­мися минеральными частицами и органическими остатками); 3) диагенетический (ремо-билизация рудных компонентов в ходе раннедиагенетических преобразований поверхно­стных слоев донных осадков); 4) гидротермальный (отложение Fe-Mn образований непосредственно из гидротермальных растворов).

В разрезе водной толщи океана существуют четыре продуктивных горизонта. Пер­вый располагается в пределах слоя кислородного минимума, в интервале 600-2500 м. Здесь формируются кобальтбогатые платиноносные корки, обогащенные Со, Mn, Ni, Mo, РЗЭ и Pt. Второй продуктивный горизонт располагается непосредственно выше уровня критического карбонатонакопления. Его ширина 450-500 м. Здесь откладыва­ются ЖМК, в которых Мп - 20-22 %, а сумма Ni + Си < 1,7 %. Третий продуктивный горизонт залегает непосредственно ниже уровня критического карбонатонакопления. Его ширина 350-400 м. В этом продуктивном горизонте формируются наиболее бога­тые рудные ЖМК, в которых Мп - 27-30 %, Ni + Си > 1,7, обычно 2,0 % и более. Вбли­зи СОХ (Перуанская котловина) в указанном интервале могут образовываться конкре­ции с высоким содержанием Мп (35-40 %) и Ni (1,4 %). Четвертый продуктивный интервал залегает много ниже (на 500 м и более) уровня критического карбонатонакоп­ления. В его пределах отлагаются конкреции с устойчивым содержанием Со - 0,3-0,4 %. В каждом продуктивном горизонте идет образование конкреций и корок своей геохимической специализации и, как следствие, формируются железомарганцевые руды различного типа. Их характеристика приведена в табл. 7.

Таксономический ряд железомарганцевых образований океана разработан наиболее полно и представлен всеми ранжированными по масштабу распространения таксономиче­скими подразделениями (Андреев и др., 1994): 1 - мегапояс (на карте не отмечается); 2 -пояса (Северный приэкваториальный, Экваториальный и Южный приэкваториальный -все входят в мегапояс; Субантарктический пояс); 3 - поля распространения ЖМК и корок (скопления не менее 30 отдельных находок конкреций и корок при расстоянии между точками в первом случае 100-150 км, во втором - 50-100 км); 4 - площади распростране­ния ЖА4К и корок (гидрогенных и гидротермальных) - скопления находок ЖМК и корок (от 10 до 30); 5 - отдельные проявления ЖМК и корок (указываются параметры продук­тивности: для ЖМК плотность залегания менее и более 10 кг/м²; для корок - толщина ме­нее и более 6 см).

Для полей и площадей индексами отмечен тип железомарганцевых руд (табл. 7). Внутри хорошо изученных полей выделяются месторождения (ЖМК) и потенциальные месторождения (корки). Полный перечень полей с указанием типов руд приведен ниже:

Тихий океан: Кларион-Клиппертон - Ni-Cu(Mn); Центрально-Тихоокеанское - Ni-Cu(Co); Калифорнийское - Ni-Cu(Mn); Магеллановы горы - Со-Mn; Уэйк - Со-Mn; Мидпа-сифик - Со-Mn; Гавайское - Со-Mn; Лайн - Со-Mn; Пенрин - Со; Южно-Тихоокеанское -Со; Перуанское - Mn(Ni); Туамоту - Со-Mn; Менарда - Ni-Cu(Co).

Индийский океан: Центрально-Индоокеанское - Ni-Cu(Mn); Западно-Австралий­ское - Ni-Cu(Co); Экватор - Со-Mn; Мадагаскарское - Со; Диамантина - Ni-Cu(Co).

Атлантический океан: Северо-Американское - Со; плато Блэйк - Со.

Кроме 20 перечисленных полей, выделяется 26 площадей распространения ЖМК, КМК и гидротермальных корок. Контуры полей и площадей включают достоверно установленные и прогнозируемые продуктивные участки дна. С учетом этой особенно­сти производилась оценка прогнозных ресурсов. Общая их величина для Мирового океана составляет 102,4 млрд т, в том числе 85,1 - установленные и 17,3- прогнози­руемые (Андреев и др., 1999).

В пределах хорошо изученных полей ЖМК: Кларион-Клиппертон, Перуанское поле и Центрально-Индоокеанское отмечены месторождения ЖМК. Их в океане восемь. В пределах полей, представленных кобальтоносными корками, выделено пять потенци­альных месторождений: в поле Магеллановы горы, в полях Уэйк, Маршалловы острова, Лайн и Туамоту. Они либо уже заявлены, либо рассматриваются как объекты будущих Заявок в Международный Орган по Морскому Дну ООН от различных стран Мира.

Глубоководные сульфиды и другие гидротермальные и гидротермально-осадочные образования распространены в океане в двух структурно-тектонических обстановках: вдоль дивергентных границ, где нарождается, согласно спрединговому механизму, новая океанская кора; и в задуговых обстановках, по окраинам океанов, уже в пределах актив­ных транзиталей.