Одна из основных проблем седиментологии океана - выяснение механизмов поступления элементов в донные осадки и оценка роли этих процессов в рудообразовании.

Можно выделить четыре типа механизмов поступления элементов в донные осадки: терригенный, биогенный, сорбционно-седиментационный и гидротермально-осадочный, каждый из которых характеризуется особенным концентрационным рядом. Эти механизмы наиболее отчетливо проявляются в определенных литолого-фациальных зонах с соответствующим фациальным рядом донных осадков, устойчивым соотношением элементов и характеризуются своими особенностями рудного процесса.

Для различения механизмов поступления химических элементов воспользуемся, как это предлагал Н.М. Страхов [1976], отношением валовых концентраций элементов в осадках, наиболее типичных для литолого-фациальных зон, где проявляется тот или иной механизм концентрирования элементов, к их валовым содержаниям в пелагических красных глинах. Относительная интенсивность каждого процесса определяется как сумма коэффициентов концентрации элементов. Концентрационный ряд получается после ранжирования всех коэффициентов концентраций.

Терригенный механизм обусловлен поступлением материала с периферических областей океана в пелагиаль. Вещество сюда переносится в значительной степени в виде тонкой взвеси (около 1 мкм), агрегированной биофильтратами зоопланктона в пеллеты. Для оценки роли терригенной поставки в пелагиаль используется отношение содержаний элементов в терригенных гемипелагических осадках к типичным пелагическим образованиям - красным глубоководным глинам.

Биогенный механизм проявляется в двух наиболее важных для седиментогенеза функциях: 1) избирательное извлечение химических элементов организмами из морской воды, 2) транспортировка ими химических элементов в придонный активный слой. Для оценки интенсивности биогенного механизма концентрирования принимается отношение содержаний элементов в биогенных отложениях экваториальной зоны к содержаниям элементов в пелагических глинах.

Третий, сорбционно-седиментационный, механизм обусловлен процессами осаждения главным образом гидроокислов железа и марганца и сорбцией из воды ряда элементов окислами и тонкодисперсными глинистыми минералами. Этот процесс осуществляет перевод элементов из растворенной, преобладающей в океане, формы в связанную, обычно аморфно-гидроокисную. Оценить его интенсивность можно отношением содержаний элементов в пелагических осадках, где доминируют подвижные формы элементов, к их содержаниям в терригенных осадках, где преобладает литогенная форма нахождения элементов.

Под гидротермально-осадочным механизмом понимается обогащение осадков элементами в процессе активной гидротермальной деятельности путем осаждения элементов из минерализованных растворов. Для оценки интенсивности этого механизма предлагается использовать отношение содержаний элементов в металлоносных осадках - типичных гидротермально-осадочных образованиях - к их содержанию в пелагических глинах, которые, по-видимому, наиболее стерильны в отношении гидротермального привноса вещества.

Сравнивая разные процессы, оценивая их особенности и интенсивность через отношение концентраций элементов в различных осадках к типичному пелагическому типу донных отложений - красным глубоководным глинам, можно выявить вклад каждого процесса в литогенез осадков.

В качестве исходных данных нами выбраны результаты анализа различных вещественно-генетических типов донных осадков, отобранных в экспедициях НИС «Витязь» и «Дмитрий Менделеев» и обработанных в одной лаборатории по единой методике [Лукашин и др., 1985]. Средние содержания по отдельным вещественно-генетическим типам осадков приведены в табл. 1.

Коэффициенты концентраций элементов, характеризующие каждый концентрационный процесс представлены в табл. 2, из которой видно, что интенсивность процессов различна. Близкие значения для гидротермально-осадочного и сорбционно-седиментационного механизмов более чем в два раза выше, чем для биогенного и терригенного процессов.

Гидротермально-осадочный процесс имеет региональный характер распространения в областях дивергентных зон океана, где он осложняет три основных механизма концентрирования элементов. Гидротермальные системы являются дополнительным источником растворенного вещества в придонных водах, которые подвижны и могут мигрировать на сотни километров.

Помимо общих различий в интенсивности механизмов поступления элементов, отмечается и дифференциация накопления отдельных элементов в каждом из них, что наиболее контрастно проявлено в сорбционно-седиментационном, биогенном и гидротермальном процессах. Так, для сорбционно-седиментационного механизма характерно увеличение коэффициентов концентрации практически всех элементов, но максимальная степень концентрирования свойственна кобальту, никелю и элементам-гидролизатам: алюминию, цирконию, титану. Для биогенного механизма повышенные концентрации элементов отмечаются для марганца, никеля и меди. При гидротермально-осадочном процессе интенсивность концентрирования меди, марганца, никеля выражена еще более высоко. К названным элементам добавляется железо, имеющее здесь максимальный коэффициент концентрации. Резко понижается интенсивность концентрирования титана и особенно алюминия. Уменьшение концентраций элементов-гидролизатов свойственно всем механизмам накопления элементов, кроме сорбционно-седиментационного, что и является его отличительной чертой.

Расположив элементы для каждого механизма в порядке убывания коэффициентов концентраций, получим типы концентрационных рядов, анализ которых позволил сделать еще один вывод, касающийся железо-марганцевого рудного процесса.

Для полей развития пелагических глин характерно преобладание кобальтового типа оруденения с седиментационным морфогенетическим типом ЖМК. Свойственный этим образованиям концентрационный ряд сорбционно-седиментационного механизма поступления имеет вид 

Co → Ti → Zr → Ni → Cu → Al → Fe → V → Mn. 

Такая картина отмечена для Северо-Западной и Центральной котловин и западной части северной приэкваториальной зоны Тихого океана.

Поля развития преимущественно кремнистых осадков экваториальной зоны, где преобладает биогенных механизм поступления элементов, характеризуются следующим рядом: 

Mn → Cu → Ni → Co → Fe → Zr → V → Al → Ti. 

Все это указывает на сохранение последовательности элементов в концентрационных рядах литогенеза и рудогенеза.

ЛИТЕРАТУРА 

1. Страхов Н.М. Проблемы геохимии современного океанского литогенеза. М.: Наука, 1976. 300 с.

2. Лукашин В.Н., Фомина Л.С., Храмов С.В. // Геохимия. 1985. № 3. С. 369-382.

Ссылка на статью: