На этой карте видно, что максимальное распространение богатых рудных полей относится к тихоокеанскому бассейну и к восточной части Индийского океана.
А.Г. А в Атлантике?
Е.Б. В Атлантике есть конкреции, но рудных полей в том понимании, о котором я говорила, там нет. Там есть места, богатые конкрециями, но они имеют локальный характер. Для добычи они не пригодны. Это я и называю одним из феноменов марганца – его, так сказать, приуроченность к восточному полушарию.
Высокая концентрация марганца в восточной части Индийского океана и в Тихом океане связана с древностью этих океанов. А восточная часть Индийского океана и Атлантика – это молодые океаны. И конкреции там – современные, они не выходят за рамки 170-ти миллионов лет. При этом в Тихом океане накопление марганца больше, чем в Индо-Атлантическом сегменте в 70 раз. Это колоссальное количество марганца.
Второй феномен марганца заключается в том, что в породах земной коры марганец содержится в очень незначительных количествах. Примерно одна десятая процента – это то, что называется кларковое содержание, то есть среднее содержание. Железа при этом на суше в 50 раз больше. А в океане эти показатели меняются местами: среднее отношение марганца к железу в океане около полутора. И совершенно непонятно, откуда берутся такие количества марганца?
Первые исследователи, рейс которых состоялся 130 лет назад, обошли все океаны в течение трех с лишним лет и впервые обнаружили, что конкреции не являются какими-то уникальными, экзотическими находками, а они широко распространены на океанском дне, и особенно в Тихом океане. Они сделали предположение, что, скорее всего, марганец для конкреций поступает из недр океанского дна за счет вулканической деятельности.
Однако Вернадский в своих очерках «Геохимия марганца» писал, что в процессе выветривания из пород земной коры в течение веков высвобождается огромное количество марганца, он поступает в речную сеть и сносится в океан, и вызывает удивление, что в морской воде, в океанской воде нет никаких следов присутствия марганца. Дело в том, что, по-видимому, эта работа первых исследователей, которая вышла в 91-м году уже позапрошлого века, не дошла до России. Но предвидение Вернадского абсолютно правильно, как и положено такому корифею науки.
Количество марганца, внесенного в океан, зависит от того, сколько времени продолжался этот процесс. Далее: максимальное количество наносов откладывается в устьях рек. Там скорость осадконакопления такова, что марганцовые взвеси погребаются все новыми и новыми порциями. Но геохимия марганца такова, что оставаться в восстановительных условиях он не может, он мигрирует вверх, в кислородосодержащую среду. И таким образом он постоянно мигрирует, оказывается на поверхности восстановленного осадка, и дальше его путь – в океан, поскольку конкреции формируются, главным образом, в глубоководных котловинах океана.
Пути миграции марганца досконально изучал академик Страхов Николай Михайлович, который эту транспортировку марганца проследил по профилю через Тихий океан. И выяснил, что самая тонкая взвесь наиболее обогащена марганцем.
В то же время железо может повсюду очень активно осаждаться. Оно осаждается в прибрежных взвесях, потому что образует нерастворимые сульфиды, которые остаются на месте и входят в состав глинистых минералов. И тем самым соотношение между марганцем и железом несколько увеличиваются в пользу марганца – это первый этап их разделения. Второй этап – во время транспортировки через океан. Марганец более плавучий, и он уходит дальше.
Конкреции формируются очень медленно, скорости, темпы их образования разными исследователями оцениваются по-разному. Во всяком случае, большинство считает, что это миллиметры в миллион лет. В то же время осадки, на которых лежат конкреции, это совершенно четко установлено, формируются со скоростью миллиметры в тысячу лет. По идее, они должны быть погребены. А суть в этом опять же в геохимии марганца, потому что конкреция лежит на океанском дне, одной стороной она опущена в осадок, другая – на поверхности воды. На границе осадка – повышенное содержание всех элементов. Они сорбируются всей поверхностью осадка, а затем перераспределяются в конкреции.
Собственно говоря, конкреция потому и образуется, что излишние порции металлов, которые там накапливаются за миллионы лет, выдавливаются из осадка, они не могут уже насыщать осадок, он уплотняется, снижает свою пористость, с глубиной осадок даже обезвоживается. Поэтому эти металлы все выталкиваются вверх, и конкреции растут, они не могут погребаться, потому что стремятся в максимально окисленную среду, то есть на поверхность океанского дна.
В зонах спрединговых хребтов, зонах субдукций и других мобильных районах океана марганец очень подвижен – поскольку там происходит извержение мантийных пород новой коры, то марганец в этих условиях растворим. Создаются высокие температуры, снижается содержание кислорода. В общем, формируется восстановительная среда. И он мигрирует из этих условий, но далеко не уходит, потому что окислительные условия в современном океане очень высоки на океанском дне, и поэтому он опять осаждается где-то недалеко. При этом опять же происходит потеря части железа.
Поскольку количество конкреций в океане связано со временем сноса марганца с континентов, то естественно встает вопрос о том, когда началось это океанское осадконакопление. Вопрос о том, когда началось железомарганцевое рудообразование в мировом океане, неразрывно связан с историей возникновения самого океана. С одной стороны, осадочный железомарганцевый рудогенез, это процесс современный и происходит на дне современного океана, осадки которого нигде не насчитывают более 170 миллионов лет. Это максимальный возраст сохранившегося доныне океанского дна или, точнее, его мобильного ложа. Можно ли сейчас найти признаки существования более древних железомарганцевых отложений? На современном дне океана этого сделать невозможно ввиду его высокой мобильности. В то же время, как я отмечала, когда говорила о геохимии марганца, совершенно очевидно, что марганец имеет такое близкое сродство с океанской водой, что он переживает все катаклизмы, которые существовали на Земле, переходя в растворенное состояние. Поэтому марганец в океане может быть гораздо древнее, чем…
А.Г. Чем сам океан.
Е.Б. Чем ложе современного океана. То есть, в свете последних исследований значительно удревнилась история возникновения океана, и качественно изменилась геологическая история развития нашей планеты.
Первый суперконтинент, который сформировался в самом конце архея, в начале протерозоя, то есть, спустя почти 2 миллиарда лет после возникновения гидросферы и атмосферы на Земле, это Пангея-0 по Хаину. С ним как раз связано образование гигантских марганцево-рудных и железорудных формаций. Они приведены на этой картинке. Здесь контурами изображены современные формы континентов, которых раньше в таком виде не было. Но у них были ядра или кратоны, которые как раз соединились. При этом данные месторождения марганца, объединенные на площади, которая сейчас находится на разных континентах: в Южной Америке, в Индии и в Южной Африке, в Калахари, были объединены едиными геологическими условиями отложения и одинаковой минералогической зональностью марганцевых руд.
В ту пору в протерозое, когда образовались эти месторождения, объем морской воды, масса воды и состав ее были близки к современным, а атмосфера была кислородонасыщенной. То есть, в течение трехсот миллионов лет условия были близки очень к тому, что имеем мы на Земле сейчас. И вполне возможно, что тогда происходило не только образование марганцево-рудных бассейнов, но и развитие других форм жизни на Земле.
Отложение происходило в определенный промежуток времени, эти месторождения образовались между двумя и 1,9 миллиардами лет, в короткий промежуток времени, быстро. Для образования месторождений в короткий промежуток времени необходима предварительная концентрация металлов в какой-либо форме.
А.Г. И последующие события, которые…
Е.Б. Да, и последующие события, которые могут вынести его. Поэтому мы полагаем, что формой концентрации были железомарганцевые отложения, а событием, которое могло бы их вынести, могло быть падение астероида на океанское дно примерно 1,9 миллиарда лет назад. Вполне мог бы астероид или часть его упасть и в пучину океана. Во всяком случае, это было очень крупное тело, которое прорвало тонкую океаническую кору. Надо сказать, корни континентов, кора континентальная, бывает толщиной примерно до 300 километров, а океаническая кора – это максимум 10, чаще всего 7-8 километров. То есть, падающий астероид мог ее прорвать, и тем самым спровоцировать мантийное извержение на океанском дне. Что это значит? Это значит – колоссальные температуры, исчезновение кислорода.
