Семинар "Геохимия щелочных пород" 

школы "Щелочной магматизм Земли"-2008

Геохимия железомарганцевой коры районов: гора Елена, впадина Страхова, гора Зеленого мыса

О.А. Короткина¹,  Л.Н. Когарко¹, Е.С. Базилевская², И.В Кубракова¹

¹Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН

² Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН

Была исследована геохимия железомарганцевой коры в районах: гора Елены, борт впадины Страхова, полигон Гора Зеленого мыса (Атлантический океан). Определение основных компонентов, а также Ni, Co, Cu, P, S и др., проводили методом АЭС-ИСП с использованием спектрометров последнего поколения. РЗЭ определяли этим же методом после ионообменного отделения матричных компонентов. БМ отделяли от матрицы с использованием комплексообразующих сорбентов и определяли методом ЭТААС.

Для оценки геохимии железомарганцевых образований наиболее часто используется диаграмма Fe-Mn-(Ni+Co+Cu)*10, предложенная Е. Бонатти [1]. Сумма Ni+Co+Cu носит название полиметаллического индекса. Полученные данные, нанесенные на эту диаграмму, в основном лежат в гидрогенном поле. Главный минерал гидрогенных корок - железистый вернадит. Скорость роста гидрогенных корок варьируется от 1 до 15 мм за миллион лет. Их состав характеризуется отношением Mn/Fe близким к 1, высоким содержанием кобальта и других микроэлементов, включая РЗЭ.

Редкоземельные элементы

 Редкие земли в железомарганцевых  корках  имеют сходное распределение, что особенно заметно при нормировке на состав сланца (рис.1).

Распределение редкоземельных элементов обладает следующими особенностями.

- Преобладание группы легких редкоземельных элементов над тяжелыми.

- Сильная положительная цериевая аномалия, связанная с окислением Се³⁺→Се⁴⁺. Четырехвалентный церий активно накапливается в процессе осаждения гидроокислов железа.

В исследованной Fe-Mn коре содержание церия в 3,5 раза превышает среднее содержанием этого элемента в воде Атлантического океана.

Содержание редких элементов в ЖМК

Исследования показали, что распределение редких элементов в Fe- Mn коре изученных районов неравномерно. Такие элементы как As, Ba,Co, Pb, Sc, Sr, V, Y, Zn в большей степени концентрируются в Fe-Mn коре горы Зеленого мыса. Максимальные содержание Mo,Cu, Ni и Li наблюдается в районе горы Елена (рис. 2).

Наименьшее содержание Li и Cu отмечено в полигоне Гора Зеленого мыса. В районе горы Елена наименьшего значения достигают As и Y. Остальные же элементы (Ba, Co, Ni, Mo, Pb, Sc, Sr, V, Zn) достигают своего минимума в районе впадины Страхова.

            Содержание Pt также значительно варьирует в исследованных образцах. Наиболее высокие содержания платиноидов отмечены в Fe-Mn корках горы Зеленого мыса 0,2 ppm, а минимал ьные содержания Pt наблюдаются в образцах, собранных с глубины более 5000 м в районе впадины Страхова (0,04 ppm).

Содержание Au в исследованных образцах железомарганцевых корок меняется незначительно. Максимальное значение Au составляет 0,2 ррm в районе впадины Страхова, а минимальное <0,1 ppm в корке горы Зеленого мыса.

Соотношение Mn и Fe колеблется от 0,4 в полигоне горы Зеленого мыса до 1,4 (гора Елена). Вариации величины Mn/Fe зависят от глубины нахождения корки. Чем меньше глубина, тем выше интервал изменения величины Mn/Fe.

Сравнение содержания редких элементов со средними значениями в ЖМО Атлантического океана.

Содержание Fe во всех трех районах несколько выше по сравнению со средним содержанием Fe в ЖМО (табл. 1). Таким образом, исследованные корки заметно обогащены железом.

Содержание Сu в районе горы Елены в 2 раза выше, чем среднее значение, а вот в районе горы Зеленого мыса содержание Cu в 2 раза ниже среднего содержания в ЖМО Атлантического океана.

Содержания Ni, Zn, Mn незначительно отличаются от средних значений во всех трех районах.

Концентрация Co в районе горы Елены и впадины Страхова почти в 2 раза меньше, в полигоне Гора Зеленого мыса несколько выше среднего значения.

Содержание Pb во всех районах ниже, чем среднее значение в ЖМО Атлантического океана, причем в районе впадины Страхова содержание свинца в 2 раза меньше.

Таким образом, в исследованных корках заметно отличаются от среднего значения такие элементы как Сu, Co, Pb. При этом наибольшая амплитуда колебаний отмечена у меди.

Зональное распределение малых элементов

С севера на юг заметны небольшие закономерности в накоплении ряда элементов. К югу (полигон Зеленого мыса) увеличиваются содержания As, Pb, Sr,Со и Pt в 2 раза по сравнению с северными районами. Также увеличиваются содержания Fe, V, Y, Zn, Ba и Mo. Концентрация остальных элементов уменьшается при движении с севера на юг, от  впадины Страхова к полигону Гора Зеленого мыса. При этом Cu и Li уменьшается в 2 раза по сравнению с северными районами. Таким образом, прослеживается закономерность, связанная с накоплением As, Pb, Sr, Со и Pt в южных районах, и накоплением Cu и Li -  в северных (табл.1).

Литература

1.      Bonatti, E., Kraemer, T., Rydell, H., 1972. Classification and genesis of submarine iron√manganese deposits. In: Horn, D. (Ed.), Ferromanganese Deposits on the Ocean Floor. National Science Foundation, pp. 149√165.

Таблица 1 Средний состав ЖМО в различных районах Атлантического океана, %