Железомарганцевые конкреции абиссальный котловин

Решение проблемы освоения минеральных ресурсов Международного района морского дна вступило в фазу практической реализации. В связи с этим особую важность и актуальность приобретают задачи, связанные с прогнозированием, поисками, разведкой и геолого-экономической оценкой месторождений полезных ископаемых дна Мирового океана.

Геологическое строение месторождений железомарганцевых конкреций

Наиболее перспективным для практического освоения видом минерального сырья глубоководных районов дна Мирового океана являются в настоящее время гигантские донно-поверхностные скопления железомарганцевых конкреций (ЖМК), представляющие собой высококачественную руду на никель, медь, марганец и кобальт.

Абиссальные ЖМК — особый тип полиметалль- ных руд. Железомарганцевые конкреции — сложные многокомпонентные образования, содержащие более 60 элементов в количествах, значительно превышающих кларк.

Конкреционные руды, в основной массе, представляют собой округлые стяжения черного или буроваточерного цвета с шероховатой поверхностью, которые залегают на поверхности дна обычно в один слой в полупогруженном в осадок состоянии. Иногда они образуют сплошной покров типа конкреционных «мостовых». Размеры конкреций в поперечнике составляют чаще всего 3—10 см. Для конкреционных образований характерна высокая изменчивость формы, размеров, особенностей поверхностной структуры и внутреннего строения в зависимости от условий локализации. Изменчивость масштабов оруденения донной поверхности имеет высокую степень как на региональном, так и на локальном уровнях.

Химический состав ЖМК в разных регионах Мирового океана различен. В среднем по Мировому океану железомарганцевые конкреции содержат 20,73 % марганца, 10,75 % железа, 0,78 % никеля, 0,58 % меди и 0,24 % кобальта. Помимо основных компонентов конкреций в них содержатся попутные элементы: цинк, свинец, молибден, олово, золото, серебро, элементы платиновой группы, элементы редкоземельной группы, селен, теллур, кадмий, висмут, галлий, германий, индий, рений, таллий, хром, мышьяк, сера, фосфор.

Среди железомарганцевых конкреционных рудных образований Мирового океана выделяются природные разновидности, локализующиеся в разных фациальногенетических условиях и различающиеся по своим структурно-текстурным, минералогическим и химическим характеристикам. Известны различные классификации железомарганцевых конкреций даже для одной и той же рудной провинции, разработанные разными исследователями (табл. 10.2.1).

По результатам исследований ГНЦ ФГУГП «Юж- моргеология» и других организаций Российской (Советской) геологической службы, проведенных с 1979 по 2005 г. на площади рудной провинции Кларион- Клиппертон, среди развитых здесь конкреционных образований выделены три основные природные разновидности: две крайние А и С и промежуточная В, получившие названия генотипов (таблица 10.2.2).

Конкреции фациальной разновидности С имеют крупный размер (в среднем крупнее 7 см), бугристую скульптуру поверхности, экваториальный поясок, грубослоистую внутреннюю текстуру и рудные ядра (рис. 10.2.1). Они сложены преимущественно хорошо окристаллизованными бузеритом I и асболан-бузери- том и по составу являются более марганцовистыми (Mn/Fe в среднем 5,23), содержащими более высокие концентрации Mn, Ni и Си (в среднем 30,6, 1,45 и 1,14 % соответственно). Значительно более мелкие (обычно от 2 до 5 см в поперечнике) конкреции разновидности А характеризуются гладкой поверхностью, отсутствием экваториального пояска, полигональными, сферическими, часто сростковыми формами, тонкослоистой текстурой и в качестве ядер содержат обломки осадочных пород. Эти образования сложены преимущественно вернадитом и неустойчивым бузеритом или слабоокристаллизованным бузеритом I, являются более железистыми по составу (Mn/Fe в среднем 3,25) и относительно обеднены основными рудными компонентами (средние содержания Mn, Ni, Си — 24,8 %, 1,21 % и 0,91 % соответственно). Конкреции разновидности В характеризуются разнообразными формами и промежуточным минеральным и химическим составом по сравнению с основными разновидностями. Предполагается, что конкреции разновидности С формируются в большей степени за счет подтока вещества, высвобождающегося в процессе диагенеза осадков, а конкреции А — в условиях доминирования гидрогенного поступления рудных компонентов. Существуют и другие точки зрения на происхождение железомарганцевых конкреций, в том числе гальмиролитическая (Авдонин, Кругляков, 2005).

Сравнительная характеристика классификаций железомарганцевых конкреций рудной провинции Кларион-Клиппертон, разработанных различными исследователями (составила И.М. Горелик)

Таблица 10.2.1

Автор

Морфогенотипы ЖМК

Meyer К., 1973,1976

К-фация

Сферические, эллипсовидные, часто сростки. Разновидности: Кг — размер от 0,5 до 5 см.

Kg — размер от 1,5 до 6 см. Хрупкие

E/S-фация

Эллипсовидные до сферических. Поверхность — гладкая, размер ЖМК от 2 до 6 см. Мп — 24,7 %, Fe— 6,7%, Ni — 1,29%, Си — 1,09%, Со —0,20%

В-фация

Дискоидальные, грибовидные. Верх — гладкий, низ — шероховатый. Экваториальный поясок. Размер — от 3 до 15 см. Мп — 27,9 %, Fe — 5,4 %, Ni - 1,40 %, Си — 1,22 %, Со — 0,19 %

SG-фация

Очень сферические, типа «пушечное ядро», гладкие. Размер — от 5 до 8 см. Мп — 20,5 %, Fe — 11,3 %, Ni — 0,70 %, Си — 0,5 %, Со — 0,25 %

G-фация

Неправильно сферические, нижняя поверхность всегда грубая. Очень черные. Размер до 25 см. Размер рудной корки до 20 см. Ядра — палагонит, обломки пород

Piper D.Z. et al., 1979

К

Эллипсовидные моно- и поликонкреции с гладкой поверхностью, сложены 8-МпОг. Размер — от 1,5 до 3,0 см. Обогащены Со.

Гидро генные

E/S

Эллипсовидно-сферические, поверхность — шероховатая. Сложены тодорокитом. Обогащены Ni, Си. Размер — менее 5 см. Диагенетические

В

Дисковидные, эллипсовидные, верх — гладкий, низ — шероховатый. Размер — более 4,5 см. Сложены тодорокитом. Обогащены Ni, Си. Диагенетические

Sorem R., Fewkes R., 1977

А

Сферические с тонкослоистой текстурой, поверхность гладкая. Ядра — обломки пород

В

Дисковидные с грубослоистой текстурой, поверхность шероховатая. Ядра — обломки ЖМК. Прерывистость роста

Halbach Р., Ozkara М., Hense J., 1975;

Halbach Р., Ozkara М., 1979

В

Сферические, эллипсовидные моно- и поликонкреции, тонкопористые, с гладкой поверхностью. Ядра — обломки пород. Размер — от 0,5 до 8,0 см. Сложены 5-Мп02. ЮА тодорокитом, гетитом. Обогащены Fe до 15 %, Ti, Со до 0,35 %. Мп — от 16 до 26 %. Mn/Fe < 2,5, Ni+Cu — от 1,1 до 1,9 % ТЮ2 >1,2.

Г идрогенные

АВ

Переходный тип. Эллипсовидные, дисковидные. Верх — гладкий, низ — шероховатый. Имеется экваториальный поясок. Ядра — обломки пород, ЖМК. Размер ЖМК — до 14 см. Минеральный состав — верх — как тип «В», низ — как тип «А». Обогащены Ni, Си. Mn/Fe — от 2,5 до 5,0. Мп — 22-30 %, Fe — 4- 8 %, Со — 0,15-0,25 %, Ni+Cu — от 1,5до 2,8 %, ТЮ2< 1,0.

Г идрогенно-диагенетические

А

Сферические, с грубопористой шероховатой поверхностью. Ядра — обломки древних ЖМК. Размер — от 1,0 до 3,5 см. Сложены 5-Мп02. тодорокитом. Обогащены Мп, Си, Ni, Zn, Mo. Mn/Fe > 4,0. Ni+Cu — от 2,0 до 3,2 %, Мп — 23-32 %, Fe < 7%, Со 0,1- 0,2 %.

Раннедиагенетические

Скорнякова Н.С., 1984

С

Полиядерные гроздьевидные, сферические, с гладкой поверхностью. Сложены 5-Мп02 с участием 10 А тодорокита, гетитом. Мп — 19,8%, Fe— 11,5%, Со — 0,36 %, Ni — 0,69 %, Си - 0,46 %, РЬ — 0,07 %, > ТЮ2.

Г идрогенные

сд

Дисковидные, эллипсовидные, с гладким верхом и шероховатым низом. Сложены 6-Мп02 с участием 10 А тодорокита. Обогащены Мп, Ni, Си. Mn/Fe от 2,5 до 5,0.

Г идрогенно-диагенетические

д

Моноядерные дисковидные, сферические, эллипсовидные с крупноглобулярной поверхностью. Сложены хорошо тодорокитом, бернесситом.

Мп — 25,5%, Fe — 6,2%, Со - 0,20%, Ni — 1,14%, Си — 0,98%, РЬ — 0,02 %, < ТЮ2, Zn — 0,11 %. Диагенетические

Характеристика типов ЖМК рудной провинции Кларион-Клиппертон (материалы ГНЦ «Южморгеология», по В.В. Круглякову, И.Н. Пономаревой, 2001)

Таблица 10.2.2

Характеристика

Генотип

А

В

С

Условия залегания

Вершинные поверхности, преимущественно их краевые части

Вершинные поверхности

Днищевые и осевые части вершинных поверхностей

Распределение на поверхности дна

Неравномерное, вытянутое в цепочки до сплошного покрытия

Незакономерный или переходный

Равномерное, по принципу гексагональной упаковки

Присыпанность

Не присыпаны

В отдельных случаях частично присыпаны

Присыпаны, в некоторых случаях даже при наличии в пробе не обнаруживаются оптическими методами

Размер

Мелкие. Массу определяет фракция 2-5 см

Преобладающих размеров нет, но в среднем ~5 см

Крупные. Массу определяет фракция 7-12 см

Поверхность

Близка к гладкой, экваториальный поясок не выражен

Возможны и гладкая, и бугристая

Бугристая, снизу осложнена рыхлой микроструктурой. Экваториальный поясок выражен усилением рельефа

Морфотип

Полигональный — 45 %, сростко- вый — 35 %, дисковидный —

10 %, прочие — 10 %

Полигональный — 45 %, срост- ковый — 25 %, дисковидный — 25 %, прочие — 5 %

Дисковидный — 50 %, полигональный — 35 %, остальные — 15 %

Ядро

Филлипсит — 75 %, фрагменты А — 25 %

Филлипсит — 53 %, фрагменты конкреций — С 25 %, А — 10 %, другие объекты — 12 %

Фрагменты конкреций С — 70 %, филлипсит — 3 %, прочие объекты — 5 %, ядро визуально не определяется в 22 % случаев

Включения

Обломки цеолитов, биогенные остатки

Включения крайне редки

Текстура

Тонкослоистая

В приядерной части тонкослоистая, во внешней части обычно грубослоистая

Грубослоистая

Структура

Фестончатая, столбчатая

Смешанная: дендриты укорочены и неправильной формы

Дендритовая

Толщина отдельных слойков

Доли миллиметра

Переменная, в среднем 1 мм

Миллиметры

Плотность, г/см3

2,01

1,99

1,97

Влажность, %

31

32

33

Минеральный состав

Группа 5 А минералов: вернадит, n-бузерит, тодорокит

Вернадит, тодорокит, бузерит1

Тодорокит, группа 10 А минералов: бузерит 1, бузерит И, асболан- бузерит

Реакция минералов при хранении и высушивании

Не изменяются

При наличии 10 А минералов появляется бернесит

За счет 10 А минералов появляется бернесит

Мп, %

24,84

28,88

30,63

Fe, %

7,64

6,20

5,86

Модуль Mn/Fe

3,25

4,66

5,23

Ni, %

1,21

1,41

1,45

Со, %

0,24

0,23

0,22

Си, %

0,91

1,11

1,14

Пример внутреннего строения конкреций фациальной разновидности С. Результаты микростратиграфического анализа, выполненного в ЮРГТУ(по М.Е. Мельникову, В.М. Юбко и др., 2003)

Рис. 10.2.1. Пример внутреннего строения конкреций фациальной разновидности С. Результаты микростратиграфического анализа, выполненного в ЮРГТУ(по М.Е. Мельникову, В.М. Юбко и др., 2003): аЖМК в срезе; бпрорисовка среза, номерами промаркированы зоны и подзоны, стрелками показана ориентировка ЖМК в ил на момент формирования данных зон и подзон; впараллельное стратиграфическое несогласие; гструктурное стратиграфическое несогласие с базальным слоем (выделен пунктиром) на границе обломка древней ЖМК

Конкреции всех генотипов располагаются на поверхности морского дна, образуя скопления различной плотности с беспорядочным (или нерасшифрованным) структурным рисунком распределения (рис. 10.2.2, 10.2.3).

Примеры характера залегания конкреций фациальной разновидности А (материалы непрерывного фотопрофилирования)

Рис. 10.2.2. Примеры характера залегания конкреций фациальной разновидности А (материалы непрерывного фотопрофилирования): А — конкреции и корки на обломках плиты;

Бконкреции в плотном залегании с элементами разнонаправленных цепочек

Примеры характера залегания конкреций фациальной разновидности С

Рис. 10.2.3. Примеры характера залегания конкреций фациальной разновидности С:

Арегулярное плотное равномерное залегание;

Бнеравномерное залегание

Железомарганцевые конкреции представляют единый технологический (промышленный) тип окисных руд. Природные фациальные разновидности — А, В и С рассматриваются как промышленные сорта единого типа руд, различающиеся содержанием полезных компонентов. Для переработки этих сортов применима единая технология: пирометаллургический или гидрометаллургический методы. В зависимости от промышленного сорта конкреционных образований, развитых в пределах той или иной рудной площади, определяется ее перспективность.

Разработка таксономического ряда абиссальных скоплений железомарганцевых конкреций в настоящее время не завершена. Это объясняется, с одной стороны, гораздо более слабой степенью изученности этого вида минерального сырья по сравнению с наземными полезными ископаемыми, что является следствием весьма непродолжительного срока планомерного изучения скоплений ЖМК с прикладными целями, не превышающего четырех-пяти десятилетий, и глубоководных условий их залегания. С другой стороны, ресурсы абиссальных конкреционных железомарганцевых руд сосредоточены в Международном районе дна Мирового океана, т. е. за пределами национальной юрисдикции государств, и являются объектом международно-правового регулирования на основании Конвенции ООН по морскому праву, принятой 30 апреля 1982 г. Данным обстоятельством определяется условный характер понятия «месторождения ЖМК», которое связывается с участком дна, выделенным Международным органом по морскому дну тому или иному государству или субъекту для разведки и разработки ресурсов минерального сырья на основе соответствующего Контракта, заключенного с МОД ООН. Выделенные участки («месторождения») имеют ограниченную площадь и искусственный характер границ, о чем подробнее сказано ниже. Кроме того приходится учитывать своеобразие конкреционных скоплений, проявляющееся в размерах занимаемых ими площадей, значительно превышающих площади аналогичных по таксономическому рангу металлогенических подразделений суши. Так, например, скопления ЖМК, локализованные в пределах Российского разведочного района и других лицензионных участков и соответствующие по таксономическому рангу понятию месторождения, занимают площади в несколько десятков тысяч квадратных километров каждое, при этом площади слагающих их индивидуальных рудных залежей ЖМК часто достигают 100 км2 и более, приближаясь по размеру к типичным рудным полям суши.

Известны различные варианты таксономического ряда абиссальных скоплений ЖМК (Железомарганцевые конкреции Мирового океана, 1984; Казмин и др., 1988; Андреев, 1994; Методические указания по проведению геологоразведочных работ на железомарганцевые конкреции Мирового океана, 1992, 1995, 1997; Юбко и др., 2001). Ниже приведен таксономический ряд объектов исследования на ЖМК Мирового океана, разработанный с учетом всех накопленных к настоящему времени сведений об условиях локализации и строении разномасштабных скоплений ЖМК и максимально приближенный к таксономическому ряду скоплений полезных ископаемых, разработанному для суши (Смирнов, 1983; Старостин и др., 2002).

Рудные провинции — потенциально-рудоносные абиссальные котловины или их крупные, однородные в структурно-тектоническом отношении части.

Рудные поля — приуроченные к конкретным структурно-тектоническим элементам абиссальных котловин скопления железомарганцевых конкреций, степень изученности которых допускает оценку их качественных и количественных характеристик.

Месторождения — скопления железомарганцевых конкреций в пределах участка дна, выделенного Международным органом по морскому дну (МОД ООН), запасы и качество руд которых удовлетворяют требованиям рентабельной эксплуатации на условиях, определяемых МОД ООН.

Рудные залежи (рудные тела) — главный элемент структуры месторождений, представляющий собой индивидуальное конкреционное скопление, форма и размеры которого контролируются локальными геоморфологическими условиями, а границы имеют в основном естественный характер.

Рудопроявления ЖМК — предположительно локальные скопления железомарганцевых конкреций, установленные на основе прямых единичных наблюдений.

Особенности условий локализации скоплений (месторождений) ЖМК. Проведение работ по поиску и разведке глубоководных месторождений ЖМК имеет специфическую особенность, связанную с местонахождением данных скоплений в пределах Международного района дна Мирового океана, ресурсы которого, в соответствии с Конвенцией ООН по морскому праву (1982), являются общим наследием человечества.

Выполнение поисковых, разведочных и добычных работ в пределах Международного района дна Мирового океана, в соответствии с международно-правовыми нормами Конвенции, регламентируется документами Международного органа по морскому дну, который создан для управления минеральными ресурсами Района, и Международного трибунала по морскому праву, в частности, Правилами поиска и разведки полиметаллических конкреций в Районе (2000). Работы разведочной стадии в Международном районе дна Мирового океана могут осуществляться только в пределах выделенных Международным органом районов на основе соответствующих контрактов, заключенных с МОД ООН (рис. 10.2.4).

Спецификой конкреционных месторождений является искусственный характер их границ. Это связано с тем, что в целях соблюдения интересов всех государств мирового сообщества, в том числе и не имеющих выхода к Мировому океану, размеры районов, выделенных МОД ООН странам-заявителям для первоначальной деятельности (под этим подразумевается исследование скоплений железомарганцевых конкреций до начала разработки), ограничиваются определенными пределами (150 000 км2). Еще один участок такой же площади (150 000 км2) и такой же степени изученности на этом этапе подготавливается заявителем для передачи в распоряжение Международного органа. Кроме того, еще половина площади, исследованной каждым заявителем, передается в распоряжение МОД ООН и резервируется в интересах развивающихся стран и народов, т. е. площадь каждого района, выделенного МОД ООН для разработки ЖМК, не должна превышать 75 000 км2, при этом применяется принцип равной предположительной коммерческой ценности выделенных и зарезервированных районов. Этап промышленной разработки выделенных участков, согласно Конвенции, ограничивается сроком 20 лет. При этом ограничивается объем годового производства никеля на уровне 46 500 т, что с учетом среднего содержания никеля в товарной руде и извлекаемое™ при переработке соответствует объему годо-

Размещение лицензионных участков (месторождений ЖМК) на площади рудной провинции

Рис. 10.2.4. Размещение лицензионных участков (месторождений ЖМК) на площади рудной провинции

Кларион-Клиппертон

вой добычи железомарганцевых конкреций на уровне 3 — 5 млн т в сухой массе.

Таким образом, площадь месторождения ЖМК ограничена размерами участка, выделенного Международным органом ООН той или иной стране-заявителю.

Распространение. Скопления железомарганцевых конкреций широко развиты в пределах Мирового океана (рис. 10.2.5). В настоящее время в Мировом океане выделено 39 конкрециеносных провинций (табл. 10.2.3), отличительными признаками которых являются крупные размеры занимаемых ими площадей (сотни тысяч и миллионы квадратных километров). Наиболее перспективные скопления ЖМК установлены в абиссальных областях центральной части Тихого (провинции Кларион-Клиппертон, Перуанская, Центрально-Тихоокеанская) и Индийского (Амстердамская и Центрально-Индийская провинции) океанов.

В пределах провинций выделяются рудные поля ЖМК, площадь которых исчисляется многими десятками и сотнями тысяч квадратных километров. Наиболее богатые по содержаниям полезных компонентов поля находятся в Тихом океане. На площади тихоокеанской провинции Кларион-Клиппертон выделены три крупных конкреционных поля: Центральное, Восточное и Западное, в пределах которых сосредоточены все, за единственным исключением, выделенные в настоящее время лицензионные участки — месторождения железомарганцевых конкреций (рис. 10.2.4, 10.2.6). С наиболее бедными из тихоокеанских могут сравниться лишь наиболее обогащенные рудными компонентами конкреционные поля Индийского океана (Центрально-Индийское, Диаманти- на). В пределах Центрально-Индийского рудного поля также выделены лицензионные участки морского дна, удовлетворяющие требованиям, предъявляемым к абиссальным месторождениям ЖМК. Для Атлантического океана поля с богатыми ресурсами ЖМК и высокими содержаниями рудных элементов не характерны.

Прогнозные ресурсы железомарганцевых конкреций, сосредоточенные в пределах Тихого океана, оцениваются в 349 млрд т, ресурсы ЖМК Индийского и Атлантического океанов — около 105 млрд т и 41 млрд т соответственно.

Площадь и прогнозные ресурсы ЖМК основных конкрециеносных провинций Мирового океана

Название провинции

Площадь провинции, тыс. км2

Кол-во

геолог.

станций

Прогнозные ресурсы ЖМК, млн т

1

2

3

4

Тихий океан

1. Беллинсгаузена

6715

94

40 290,0

2. Южно-Тихоокеанская

16 820

546

96 657,9

3. Южно-Тихоокеанского поднятия

2355

32

14 130,0

4. Восточно-Марианская

1350

1635

5327,9

5. Центрально-Тихоокеанская

7327

2197

57 288,7

6. Северо-Западная

3576

282

14 304,0

7. Каролинская

1563

3

3156,2

8. Меланезийская

1279

212

2865,0

9. Молокаи-Кларион

4053

469

17 884,3

10. Чинук-Сервейер

1213

47

2426,0

11. Мендосино-Меррей

1932

61

3864,0

12. гор Музыкантов

1569

179

2449,6

13. Меррей-Молокаи

2479

124

5701,7

14. Кларион-Клиппертон

5810

14 669

32 561,6

15. Маркизская

740

220

2162,0

16. Перуанская

4397

1744

18 827,1

17. Чилийская

2525

39

7575,0

21. Тасманийская

1593

28

4779,0

25. Филиппинская

3279

169

9837,0

26. Манихики

475

48

1584,8

27. Гватемальская

1151

129

5179,5

34 8850,4

Индийский океан

18. Центрально-Индоокеанская

3757

1115

9310,3

19. Западно-Австралийская

3932

329

7872,5

20. Натуралиста

939

34

2817,9

22. Австрало-Антарктического поднятия

2248

50

13 488,0

23. Южно-Индоокеанская

3241

68

14 584,5

24. Амстердамско- Южноавстралийская

4723

325

32 084,0

Таблица 10.2.3 (окончание)

1

2

3

4

28. Аравийская

156

14

311,6

29. Сомалийская

1540

91

3103,9

30. Маскаренско- Мадагаскарская

2522

84

12 024,0

31. Мозамбикской котловины

904

33

2712,6

33. Крозе

2455

59

7365,0

105 674,3

Атлантический океан

32. Капская-Агульяс

4140

88

18 890,1

34. Дрейка-Скотия

1120

67

6720,0

35. Фолклендского плато

857

76

3939,0

36. Северо-Американская

4610

193

4767,7

37. Канарская

875

19

875,0

38. Ангольская

788

15

1118,0

39. Бразильская

3404

77

4820,6

41 130,4

Закономерности распределения руд. Наиболее общие закономерности заключаются в том, что конкреционные железомарганцевые руды Мирового океана располагаются в областях пелагического седиментогенеза, общим свойством которого являются чрезвычайно низкие скорости осадконакопления (1 мм и менее в тысячу лет). Низкая скорость седиментации в районах абиссальных котловин обеспечивается следующими условиями:

  • — удаленность от источников терригенного материала;
  • — приуроченность к зонам низкой биологической продуктивности водной толщи;
  • — положение участков дна вблизи и ниже критической глубины карбонатонакопления;
  • — деятельность донных течений, обеспечивающих ненакопление или эрозию глубоководных осадков. Важным фактором для формирования скоплений

железомарганцевых конкреций является близость участков дна к разломам, служащим путями поставки эндогенных энергии и рудного вещества.

Наиболее перспективные скопления ЖМК располагаются обычно на участках дна, находящихся ниже

Характер размещения рудных провинций, районов и полей железомарганцевого окисного

Рис. 10.2.5. Характер размещения рудных провинций, районов и полей железомарганцевого окисного

оруденения в Мировом океане:

1провинции абиссального железомарганцевого окисного оруденения; 2, 3рудные районы: 2железомарганцевых конкреций, 3кобальтомарганцевых корок; 4рудные поля железомарганцевых конкреций

Характер изменчивости масштабов рудоносности в пределах провинции Кларион-Клиппертон. Значения весовой концентрации ЖМК, кг/м

Рис. 10.2.6. Характер изменчивости масштабов рудоносности в пределах провинции Кларион-Клиппертон. Значения весовой концентрации ЖМК, кг/м2:

1менее 5; 2 — от 5 до 10; 3от 10 до 15; 4от 15 до 20; 5более 20; 6зоны разломов

критической глубины карбонатонакопления (КГК), в интервале глубин от 4500 до 5500 м, и связаны с пелагическими глинистыми и кремнисто-глинистыми осадками (провинции Кларион-Клиппертон, Центрально- Индийская и др.). Менее распространены рудные скопления ЖМК в зоне пелагического биогенного карбонатонакопления, хотя в пределах этой зоны известны и высокопродуктивные скопления ЖМК. Примером такого скопления может служить рудное поле Диаман- тина в Амстердамской котловине Индийского океана, где рудные скопления с высокими весовыми концентрациями ЖМК (до 50 кг/м2 и более) ассоциируются с мергельными и карбонатными нанопланктонными и кокколито-фораминиферовыми осадками, карбонат- ность которых достигает 89 %. В этом случае режим низких скоростей осадконакопления, необходимый для формирования рудных масс, обеспечивается активным характером гидродинамической обстановки в условиях деятельности мощных придонных течений. Здесь необходимо отметить, что конкреционные скопления встречаются и в других структурно-тектонических зонах океана, например на пологих участках склонов срединно-океанических хребтов на глубинах вблизи лизоклина. Однако эти рудные объекты, связанные с мергельными и карбонатными отложениями, характеризуются обычно более низким качеством руд.

Важным фактором, влияющим на условия рудоот- ложения и перераспределения вещества в абиссальных областях, является литодинамический режим. В общем случае для формирования конкреционных руд благоприятна спокойная литодинамическая обстановка с низкими скоростями седиментации. Зоны активной аккумуляции, как правило, препятствуют процессу рудообразования.

На формирование скоплений ЖМК не оказывают влияние возраст океанической коры и особенности структуры дна регионального характера. Железомарганцевые конкреции, развитые на поверхности дна океана, в подавляющем большинстве имеют плиоцен- четвертичный возраст и встречаются в абиссальных частях Мирового океана практически повсеместно, вне зависимости от возраста коры того или иного региона.

В пределах абиссальных котловин рудные объекты в равной степени могут быть приурочены к региональным депрессиям и поднятиям, отвечающим в рельефе поднятым и опущенным тектоническим блокам. Масштабы рудоносности и вещественный состав конкреционных образований на том или ином участке котловины определяются характером металлогенической зональности провинции, формирующейся под действием сочетания экзогенных и эндогенных факторов.

Размеры и морфология индивидуальных конкреционных скоплений (рудных залежей), а также положение их границ определяются локальными геоморфологическими условиями в сочетании с определенными типами донно-поверхностных осадочных отложений. Главным условием локализации рудных скоплений является субгоризонтальный характер поверхности дна. Железомарганцевые конкреционные руды развиты на участках дна, рельеф которых имеет близплоскостной характер поверхности с уклонами до 10°. Тип локального элемента геолого-геоморфологической структуры дна (вершинная поверхность поднятия, днищевая поверхность впадины, террасовидная ступень рельефа или пологие склоны холмов) и мощность осадочного чехла для формирования конкреционного скопления не имеют значения. Формы индивидуальных рудных тел в плане повторяют в общих очертаниях форму соответствующих геоморфологических элементов или их фрагментов, характеризующихся благоприятными для их локализации геолого-геоморфологическими условиями (рис. 10.2.7). Доминирующие формы рудных тел различны в пределах разных провинций: от линейных лентовидных и струйчатых залежей в провинции Кларион-Клиппертон до близких к изометричным гнездовым и плащеобразным в пределах Центрально- Тихоокеанской провинции. На особенности химического состава рудных образований тип локального элемента рельефа также не оказывает влияния. Конкреции залегают на поверхности плиоцен-четвертичных нелитифи- цированных осадков. С участками обнажения плотных осадочных и магматических пород, чаще всего приуроченными к крутым склонам и уступам, связано формирование железомарганцевых корок, имеющих значительно более низкие содержания марганца, никеля и меди.

Характер локальной структуры конкреционного месторождения провинции Кларион-Клиппертон

Рис. 10.2.7. Характер локальной структуры конкреционного месторождения провинции Кларион-Клиппертон: аучасток развития рудных залежей ленточного типа; бструйчатого типа 1рудные залежи; 2безрудные зоны

Таким образом, объекты поисков и разведки железомарганцевых конкреционных руд располагаются в пределах абиссальных котловин, характеризующихся низкими скоростями осадконакопления, на глубинах от 4500 до 5500 м, на участках пологого рельефа, с развитием в верхней части осадочного чехла нелитифициро- ванных отложений глинистого, кремнисто-глинистого и глинисто-кремнистого (реже — мергельного и карбонатного) состава плиоцен-четвертичного возраста.

Таким образом, важнейшими особенностями, определяющими методику проведения геологоразведочных работ на ЖМК, являются: глубоководное залегание скоплений ЖМК (на глубинах океана до 6000 м); площадное размещение полей ЖМК и гигантские размеры потенциально перспективных участков морского дна; контролирующее влияние локальных форм рельефа и структуры осадочного чехла на формирование рудных скоплений.

В связи с этим аппаратурно-технический комплекс, используемый для проведения геологоразведочных работ на ЖМК, должен включать аппаратуру, технику и технологии, которые позволяют изучить на больших глубинах и значительных площадях тектоническое строение и рельеф дна региона, структуру осадочного чехла, масштабы оруденения, характер распределения рудных образований на поверхности дна и их качество.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >