Гальмиролиз - это подводный аналог выветривания. Он может развиваться лишь в тех случаях, когда поверхность пород обнажена в течение длительного геологического времени. Это положение может соблюдаться в глубоких частях океанических котловин, где глубина превышает критическую глубину карбонатной компенсации, и на склонах подводных поднятий, уклон которых превышает угол естественного откоса отлагающегося осадка. Угол откоса различен для различных материалов. Пелитоморфные осадки обладают текучестью уже при уклонах в несколько градусов. Перемещение структурированного глинистого материала отмечается при уклонах порядка 3њ. На склонах крутизной порядка 10њ не накапливаются никакие осадки. Поверхности, на которых осадки не отлагаются, обычно называются дерепционными.
Кора выветривания в зависимости от условий ее формирования может быть различной мощности. Наиболее мощные коры формируются в гумидном климате на разрыхленных за счет физического выветривания породах. В аридном климате коры сокращенной мощности. В общем случае в основании профиля коры выветривания выделяется слой продуктов физического выветривания - зона дресвы. Выше выделяется зона гидратации, представленная гидрослюдистым, монтмориллонитовым и бейделитовым материалом (глинами) с цеолитами. Еще выше выделяется зона дегидратации, представленная каолинитовыми глинами. Венчает разрез зона окончательного окисления, представленная охрами, конкрециями, латеритами, железными шляпами. Состав профиля коры практически не зависит от состава исходных пород. Лишь в зоне окончательного окисления в зависимости от их состава накапливаются те или иные окислы и карбонаты, представляющие собой в определенных случаях месторождения полезных ископаемых. Конечными продуктами выветривания пород кислого состава являются бокситы. В коре выветривания основных пород накапливается никель и другие тяжелые металлы. Карбонатные породы являются материнскими для накопления марганца.
Кора гальмиролиза во многом подобна коре выветривания, но и имеет ряд принципиальных отличий. В ней так же выделяются зоны гидратации и дегидратации. Венчает профиль зона окончательного окисления, в которой происходит вторичное концентрирование металлов.
В отличие от коры выветривания в коре гальмиролиза зона дресвы нередко отсутствует. В том или ином виде она встречается только на обнажениях скальных пород, преимущественно базальтов, на склонах подводных гор. В котловинах на карбонатном разрезе в качестве некоторого аналога зоны дресвы можно рассматривать маломощный пласт, представляющий собой кремнисто-силикатную матрицу карбонатов. Это чрезвычайно пористый продукт первичного выщелачивания карбонатов. Он сложен скелетами радиолярий, рентгеноаморфным глинистым материалом типа аллофанита иногда с примесью ферригалуазита. Плотность этого материала редко достигает 1,2 г/см3. Обычно она близка 1,15 г/см3. Естественная влажность (отношение содержания воды к содержанию твердого вещества) устойчиво превышает 300%. Корректное определение влажности не всегда возможно, поскольку в процессе отбора навески поровая вода зачастую капает со шпателя при сохранности структуры осадка.
Выше залегает пачка глин монтмориллонит-гидрослюдистого состава с цеолитами. Цеолиты присутствуют в виде мелких кристаллов, сростков и в тонкодисперсной фазе. Суммарное количество цеолитов нередко достигает 30%. В литературе эти глины известны под названием красных глубоководных. В атласах океанов они показаны практически повсеместно во всех абиссальных котловинах, расположенных в средних и низких широтах. Мощность пласта глин измеряется первыми десятками метров, что установлено данными глубоководного бурения по проектам DSDP и ODP и акустического профилирования во многих местах Мирового океана. Плотность красных глубоководных глин устойчиво близка 1,32 г/см3. Влажность не более 180%.
Венчает разрез пачка иллитовых (гидрослюдистых) глин. Максимальные их мощности достигают 10 м, но наиболее часты значения порядка 4,5-5,0 м. В этих глинах кроме гидрослюд, монтмориллонита и хлорита отмечается каолинит. Плотность глин выдержана и постоянно близка 1,25 г/см3 как в Тихом, так и в Индийском океанах. Влажность около 240%. Верхние несколько сантиметров глин (обычно от 2 до 7, но отмечены случаи, когда этот слой был толще 10 см) рассматриваются как активный геохимический слой, в котором в полупогруженном состоянии находятся конкреции. Он отличается пониженной плотностью (не более 1,2 г/см3) и повышенной влажностью.
Приведенное описание характеризует полный профиль коры гальмиролиза, характерный для океанических котловин. Профиль
коры гальмиролиза, как и коры выветривания, может быть полным, неполным и сокращенным вследствие того, что мощности отдельных зон (слоев) сокращаются до полного выпадения. Это весьма характерно для кор гальмиролиза на обнажениях скальных пород в крутых склонах вдоль дизъюнктивных нарушений. В таких случаях нередко контакт коренной породы и рудной корки обогащен цеолитами, но других элементов профиля коры гальмиролиза обнаружить не удается. В котловинах местами также отмечается выпадение пласта красных глубоководных глин и подстилающих их рентгеноаморфных образований. Непосредственно на карбонатных осадочных породах кокколито-фораминиферового состава залегает плотная броня, представленная цеолититом - твердой (полутвердой) породой, состоящей преимущественно из цеолитов (филлипсита с примесью гейландита и некоторых других) и некоторого количества глинистого материала. Поверхность такой брони обычно покрыта инкрустациями и корками железомарганцевого состава различной толщины от долей миллиметра до 1 см и более.
Полный профиль коры гальмиролиза на карбонатных образованиях океанических котловин неоднократно подробно описан в ряде публикаций Герасимовой, Круглякова, Берлизевой, Пономаревой и др. (табл. V.2). На основании результатов силикатного анализа в сопоставлении с результатами рентгенофазового анализа рассчитан баланс выноса и накопления элементов для каждой зоны коры.
Интерес представляет степень стабильности элементов. Наиболее просто ее определить путем фазового разложения образцов из различных зон коры гальмиролиза. В таблицах V.3, V.4 представлены результаты анализов железа и марганца при фазовом разложении глин активного геохимического слоя, иллитовых и красных глубоководных глин.
Из таблицы V.3 следует, что основная масса железа содержится в неподвижной форме (в силикатах). В 2-5 раз меньше его в вытяжке реактивом Честера (подвижные формы). Заметное количество извлекается водой - на порядок большее, чем реактивом Честера.
Если основная масса железа выщелачивается только смесью кислот с добавлением фторидов (силикаты), то основная масса марганца растворяется реактивом Честера (подвижные формы). При этом воднорастворимые формы практически отсутствуют. Аналогично ведут себя никель, медь и кобальт.
Из этих же таблиц следует, что максимальное содержание металлов характерно для красных глубоководных глин. Это первый геохимический барьер, на котором происходит первичное накопление металлов в процессе гальмиролиза карбонатов. В таблице V.5 приведены средние значения концентрации основных рудных элементов, извлекаемых реактивом Честера из осадочных образований рудной провинции Кларион-Клиппертон железомарганцевых конкреций.
Сведения о средних содержаниях и плотности (объемной массе) дают основание для определения суммарного количества металлов в единице объема соответствующего осадка. Массы основных металлов в 1 м3 каждой зоны коры гальмиролиза приведены в таблице V.6. Из нее следует, что все металлы кроме железа первоначально концентрируются в красных глубоководных глинах. В иллитовых глинах отмечается их разубоживание. Последняя строка таблицы отражает суммарное количество металлов в 1 м3 иллитовых глин с учетом 20 кг конкреций (это значение близко среднему для Российского разведочного района в рудной провинции Кларион-Клиппертон), залегающих на (или в) активном геохимическом слое - верхних нескольких сантиметрах пачки иллитовых глин. Правда, такая плотность залегания конкреций отмечается только в тех случаях, когда мощность слоя иллитовых глин составляет порядка 4,5-5 м. Следовательно, возможно, при рассмотрении баланса вещества с учетом конкреций следует добавлять к массе металлов в глинах не всю их массу в конкрециях, а лишь пятую часть, поскольку каждый кубический метр иллитовых глин продуцирует около 3,5 кг конкреций на всей поверхности.
Кроме того, из таблицы следует, что ресурс марганца, меди и никеля (металлов марганцевой группы) в красных глинах использован для формирования конкреций не полностью, тогда как количество кобальта в каждом кубическом метре красных глин и в том же объеме иллитовых глин с учетом конкреций соизмеримо (ресурс кобальта исчерпан практически полностью). Железо для формирования конкреций, возможно, поступает из следующих масс и объемов красных глин или какого-то дополнительного внешнего источника.
|
