Рудное вещество океанов

 

Первые находки рудных конкреций из глубоководных океанических впадин были сделаны в конце XIX века. Однако лишь к 60-м годам ХХ столетия стало известно, что океаны богаты многими металлами. Глубоководные илы резко обогащены многими рудными элементами, а в пелагических впадинах (ниже уровня карбонатной компенсации), где осадки не разбавляются карбонатным материалом, дно океанов выстилают железомарганцевые конкреции, в которых концентрации многих ценных металлов еще выше (табл. № 3).

 

Таблица № 3. Содержание элементов в осадках Тихого океана, % вес.

(по данным Скорняковой Н.С.).

 

 

Во многих абиссальных впадинах конкреции образуют богатые рудные скопления, в которых запасы металлов (в расчете только на 1 метр мощности донных осадков) в десятки, сотни и тысячи раз превышают континентальные мировые ресурсы меди, никеля, кобальта, марганца. Обогащенные конкрециями прослои неоднократно обнаруживались в толще осадков при бурении дна океанов, что увеличивает (вероятно, еще на порядок) запасы металлов в них.

 

В 60-х гг. XX века на дне Красного моря выявлены впадины, заполненные горячими рудными илами. В наиболее крупной из них («Атлантис-2») придонный слой мощностью 200 м имеет температуру выше 56 ⁰С, а концентрация солей достигает 27% (соленость Красного моря — 4%). Эти горячие илы очень ярко раскрашены и содержат более 50% H₂O и NaCl. После отмывки солей и высушивания они превращаются в рудный концентрат, содержащий до 45% железа, до 25% марганца, до 10% цинка, до 6% свинца, а также около 3% меди, 300 г/т серебра, 5 г/т золота. В дальнейшем во многих местах срединно-океанических хребтов были обнаружены толщи Fe-Mn-карбонатных осадков с богатой примесью свинца, цинка, меди и других элементов. Наконец, следует сказать о богатых сульфидных полиметаллических рудах, генерируемых в настоящее время «черными курильщиками». И можно не сомневаться, что мы узнаем еще много нового о металлогении океанов.

 

Рис. 21. Распределение марганца в поверхностном слое осадков Тихого океана (по данным Н С. Скорняковой). Площади содержаниями (в % на бескарбонатное вещество): 1 — 0,2 — 0,5 и меньше; 2 — 0,5 — 1; 3 — 1 — 3; 4 — 3 — 5; 5— более 5%. 6 — рифтовая зона.

 

Первоначально считали, что рудное вещество в донных осадках океанов целиком обусловлено сносом растворов и взвесей с континентов. Однако по мере выявления грандиозности этих рудных скоплений, которые к тому же явно тяготеют к зонам, наиболее удаленным от материков, их происхождение стали связывать с вулканическими эксгаляциями. Но геохимические исследования показали отсутствие генетической связи рудного вещества с вулканитами. Более того, карты ареалов рассеяния в донных осадках железа, марганца и многих малых элементов показывают, что источник этих металлов, к примеру, в Тихом океане находится не в центральной и северо-западной его частях, где наблюдается наиболее активный вулканизм, а в его юго-восточной зоне, для которой нехарактерна столь активная вулканическая деятельность. Судя по максимальным концентрациям, именно в срединной части Восточно-Тихоокеанского поднятия расположена «металлоносная» зона, протягивающаяся вдоль оси подводного хребта (рис. 21), которая поставляет гигантские количества металлов. В тоже время базальты из этой зоны не обнаруживают ни признаков глубокой гидротермальной проработки, ни повышенных концентраций металлов. Следовательно, источник рудного вещества не связан непосредственно с процессами магмагенерации, а имеет иную природу. И нужно четко осознавать, что в данном случае не может быть привлечен ни один из известных в настоящее время рудообразующих процессов. Чтобы объяснить появление этих неисчерпаемых запасов, требуется совершенно иной источник металлов, на многие порядки превышающий по масштабам все известные источники руд на континентах.

 

В рамках предлагаемой концепции этим источником является процесс перерождения интерметаллических силицидов в силикаты, идущий в недрах срединно-океанических хребтов. Интерметаллические соединения сохраняют значительную долю металлического типа связи, отсюда их способность к образованию разнообразных сплавов, а также твердых растворов внедрения или замещения. Поэтому силициды магния, железа и другие интерметаллы могут удерживать в решетках большие количества разнообразных металлов и неметаллов (фосфора, углерода, серы и др.). Силикаты, наоборот, не образуют сплавы с металлами, а их способность образовывать твердые растворы сильно ограничена. Жесткость кремний-кислородных решеток силикатов (обусловленная жесткостью связи Si-O) препятствует образованию структур внедрения, а катион -но-анионный характер кристаллического каркаса ограничивает возможность появления структур типа замещения для многих элементов из-за строения их внешней электронной оболочки. Поэтому изоморфная емкость кристаллических решеток силикатов весьма мала.

 

Из сказанного следует, что перерождение силицидов в силикаты должно сопровождаться выносом многих элементов из тех объемов, в которых это перерождение происходит, поскольку при этом многие элементы оказываются «лишними» при образовании кремний-кислородных решеток силикатов. Одни оказываются лишними, потому что не входят в число петрогенных, другие потому, что оказались в избытке, сверх количества, необходимого для стехиометрии силикатов, третьи (малые, редкие и рассеянные) из-за весьма малой изоморфной емкости кристаллических решеток образующихся силикатов (а это в основном оливин и пироксены). Подъем интерметаллических силицидов в океанах близко к поверхности планеты — явление глобальное, обусловленное расширением Земли. Соответственно, глобальным является процесс перестройки силицидов в силикаты в самом верхнем слое металлосферы под океанами. Поэтому нас не должна удивлять грандиозность запасов металлов, по сути, являющихся «строительным мусором», вынесенным на поверхность в процессе ремонта и достраивания силикатной оболочки, которая была сильно растянута и практически разорвана при образовании океанов (напоминаю, интерметаллические соединения и сплавы в океанах находятся на глубине 1,5—2 км от дна рифтовых долин).

 

Выше мы уже говорили про западные регионы США, под которые «ныряет» Восточно-Тихоокеанский хребет, вызывая рифтогенное раздробление на обширных территориях. Упоминали также про изолированные хребты «Большого бассейна», вздымание которых обусловлено трансформацией силицидов в силикаты в пределах водородных струй, выносящих кислород из глубинных зон интерметаллических диапиров. Следовательно, на этих территориях, в рамках наших представлений, должно быть кайнозойское полиметаллическое оруденение (Pb-Zn-Cu) с серебром и золотом, как тот самый «строительный мусор» при производстве силикатов по силицидам. И действительно, запад Соединенных Штатов является богатейшей провинцией с кайнозойскими месторождениями именно этого типа (Pb-Zn-Cu-Ag-Au). Более того, в этих гидротермально-метасоматических месторождениях повсеместно присутствуют железо и марганец. Среди жильных минералов преобладают сидерит (FeCO₃) и мангансидерит ([Fe, Mn]CO₃), а также родохрозит (MnCO₃) и родонит (MnSiO₃). Жильные минералы марганца часто представляют промышленный интерес как дополнительный рудный компонент, а в некоторых местах были обнаружены огромные метасоматические тела чистого родохрозита, которые являются важным источником марганца. Среди этих тел родохрозита, как правило, выявляются объемы, в которых марганец из карбонатов вытесняется железом.

 

Большинство исследователей, судя по литературе, хотели бы приписать этим месторождениям магматогенный генезис. Однако при описании рудных районов они вынуждены были признать отсутствие генетической связи оруденения с известными интрузивами и «опустить» источник металлов в глубокие горизонты коры, полагая, что там могут быть скрыты материнские интрузии. Наша модель не нуждается в гипотетических магматических очагах. В нашем понимании, интертеллурический флюид, первопричина которого — водородные струи, производит перестройку силицидов в силикаты, захватывает «строительный мусор» и отлагает его в виде месторождений в верхних горизонтах коры. Разумеется, сам флюид при этом эволюционирует от чисто водородного на больших глубинах в силицидах, до существенно водного с добавками СО₂, H₂S и других летучих компонентов, в коре, на выходе. «Водород» и на русском, и на иностранном — «hydrogen» означает «рождающий воду», что он с успехом делает, особенно если принять во внимание вытеснение кислорода водородными струями из диапиров интерметаллических силицидов. Это к тому, что гидротермально-метасоматический тип оруденения предполагает участие существенно водного флюида.