Новые данные о минералого-геохимических особенностях рудных железомарганцевых отложений Идзу-Бонинской и Марианской островных дуг

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Рассмотрены особенности железомарганцевых отложений Идзу-Бонинской и Марианской островных дуг Тихого океана, отобранных в 1-м (1977 г.) и 5-м (1978 г.) рейсах научно-исследовательского судна “Вулканолог”. Установлены два генетических типа отложений – гидрогенный и низкотемпературный гидротермальный. Основными рудными минералами гидрогенных железомарганцевых отложений являются плохо окристаллизованные с низкой степенью упорядоченности структуры Fe-вернадит и Mn-фероксигит; в меньшем количестве присутствуют гетит и бернессит. Низкотемпературные гидротермальные отложения состоят, в первую очередь, из бернессита, а также вернадита и гетита, или из гематита, гетита и фероксигита. Гидрогенные железомарганцевые отложения Идзу-Бонинской и Марианской островных дуг характеризуются отношением Mn/Fe 0.84–1.36, низкотемпературные гидротермальные отложения Идзу-Бонинской дуги – Mn/Fe 6.13–13.9. Установлено, что концентрации Со, Ni и Cu существенно более высокие в гидрогенных корках Марианской дуги по сравнению с аналогичными корками Идзу-Бонинской дуги, количества остальных тяжелых и редких металлов (Pb, Cd, Ba, Sr и др.) в корках обеих дуг сопоставимые, для большинства катионов редкоземельных металлов они также близкие. Низкотемпературные гидротермальные железомарганцевые отложения Идзу-Бонинской дуги отличаются от гидрогенных отложений заметно более низким (на 1–2 порядка величины) содержанием катионов цветных, тяжелых и редких металлов. Содержание редкоземельных металлов в низкотемпературных гидротермальных образцах Идзу-Бонинской дуги невысокое: от 0.24 (Tm, Lu) до 32.35 мкг/г (Y), среди них в наиболее значительном количестве присутствуют Y, Ce, Nd.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Г. В. Новиков

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН

Email: rashidva@kscnet.ru
Россия, Нахимовский просп., 36, Москва, 117997

В. А. Рашидов

Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: rashidva@kscnet.ru
Россия, бульвар Пийпа, 9, Петропавловск-Камчатский, 683006

О. Ю. Богданова

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН

Email: rashidva@kscnet.ru
Россия, Нахимовский просп., 36, Москва, 117997

Список литературы

  1. Аникеева Л.И., Андреев С.И., Казакова В.Е. и др. Кобальтбогатые руды Мирового океана. СПб.: ВНИИОкеангеология, 2002. 167 с.
  2. Аникеева Л.И., Гавриленко Г.М., Рашидов В.А. и др. Железомарганцевые корки подводного вулканического массива Эдельштейна и подводного вулкана, расположенного к западу от о. Парамушир (Курильская островная дуга) // Вулканология и сейсмология. 2005. № 6. С. 47–60.
  3. Аникеева Л.И., Казакова В.Е., Гавриленко Г.М., Рашидов В.А. Железомарганцевые корковые образования западно-тихоокеанской переходной зоны // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2008. № 1. Вып. 11. С. 10–31.
  4. Батурин Г.Н. Руды океана. М.: Наука, 1993. 303 с.
  5. Батурин Г.Н., Дубинчук В.Т., Рашидов В.А. Особенности распределения микроэлементов в железомарганцевых корках со дна Охотского моря // ДАН. 2011. Т. 440. № 2. С. 213–219.
  6. Батурин Г.Н., Дубинчук В.Т., Рашидов В.А. Железомарганцевые корки Охотского моря // Океанология. 2012. Т. 52. № 1. С. 95–108.
  7. Батурин Г.Н., Дубинчук В.Т., Рашидов В.А. Пузыристая лава со дна Охотского моря // ДАН. 2014. Т. 456. № 2. С. 207–212.
  8. Богданова О.Ю., Горшков А.И., Новиков Г.В., Богданов Ю.А. Минеральный состав морфогенетических типов железо-марганцевых рудных образований Мирового океана // Геология рудных месторождений. 2008. Т. 50. № 6. С. 526–534.
  9. Богданова О.Ю., Демина Л.Л., Новиков Г.В., Сивцов А.В. Низкотемпературные железистые образования – поисковый признак полиметаллических сульфидов гидротермальных полей Атлантического океана // Разведка и охрана недр. 2012. № 3. С. 25–30.
  10. Гавриленко Г.М. Подводная вулканическая и гидротермальная деятельность как источник металлов в железомарганцевых образованиях островных дуг. Владивосток: Дальнаука, 1997. 165 с.
  11. Гавриленко Г.М., Храмов С.В. Железомарганцевые образования на подводных склонах Курильской островной дуги // Вулканология и сейсмология. 1989. № 9. С. 278–284.
  12. Горшков А.П., Абрамов Е.П., Сапожников Е.А. и др. Геологическое строение подводного вулкана Эсмеральда // Вулканология и сейсмология. 1980. № 4. С. 65–78.
  13. Дубинин А.В., Успенская Т.Ю., Гавриленко Г.М., Рашидов В.А. Геохимия и проблемы генезиса железомарганцевых образований островных дуг западной части Тихого океана // Геохимия. 2008. № 10. С. 1280–1303.
  14. Мельников М.Е. Месторождения кобальтоносных марганцевых корок. Геленджик: Южморгеология, 2005. 230 с.
  15. Мельников М.Е. Кобальтоносные железомарганцевые корки // Мировой океан. Т. III. Твердые полезные ископаемые и газовые гидраты в океане. М.: Научный мир, 2018. С. 267–322.
  16. Новиков Г.В. Ионообменные свойства рудных минералов океанских железомарганцевых образований // Мировой океан. Т. III. Твердые полезные ископаемые и газовые гидраты в океане. М.: Научный мир, 2018. С. 355–497.
  17. Рашидов В.А. Геомагнитные исследования при изучении подводных вулканов островных дуг и окраинных морей западной части Тихого океана / Автореф. дисс. … канд. техн. наук. Петропавловск-Камчатский, 2010. 27 с.
  18. Рашидов В.А., Горшков А.П., Иваненко А.Н. Магнитные исследования над подводными вулканами Эсмеральда и Софу // Изучение глубинного строения земной коры и верхней мантии на акваториях морей и океанов электромагнитными методами. М.: ИЗМИРАН, 1981. С. 213–218.
  19. Рашидов В.А., Сапожников Е.А. Геолого-геофизические исследования подводной вулканической группы Софу (Идзу-Бонинская островная дуга) // Вулканология и сейсмология. 2001. № 4. С. 39–47.
  20. Успенская Т.Ю., Горшков А.И., Гавриленко Г.М., Сивцов А.В. Железомарганцевые корки и конкреции Курильской островной дуги: их строение, состав генезис // Литология и полез. ископаемые. 1989. № 4. С. 30–40.
  21. Allen Sh.R., Fiske R.S., Tamura Y. Effects of water depth on pumice formation in submarine domes at Sumisu, Izu-Bonin Arc, Western Pacific // Geology. 2010. V. 38(5). P. 391–394. https://doi.org/10.1130/G30500.1
  22. Bau M., Schmidt K., Koschinsky A., Hein J., Kuhn T., Usui A. Discriminating between different genetic types of marine ferro-manganese crusts and nodules based on rare earth elements and yttrium // Chem. Geol. 2014. V. 381. P. 1–9.
  23. Cronan D.S. Marine Minerals in Exclusive Economic Zones. London: Chapman and Hall, 1992. 209 p.
  24. Gromet L.P., Dymek R.F. et al. “The North American Shale Composite”: Its composition, major, and trace element characteristics // Geochim. Cosmochim. Acta. 1984. V. 48. P. 2469–2482. https://doi.org/10.1016/0016-7037(84)90298-9
  25. Glasby G.P., Iizasa K., Yuasa M., Usui A. Submarine Hydrothermal Mineralization on the Izu–Bonin Arc, South of Japan: An Overview // Marine Georesources and Geotechnology. 2000. V. 18(2). P. 141–176. https://doi.org/10.1080/10641190009353785
  26. Glasby G.P., Chercashov G.A., Gavrilenko G.M., Rashidov V.A., Slovtsov I.B. Submarine hydrothermal activity and mineralization on the Kurile and western Aleutian Island arcs, N.W. Pacific // Mar. Geol. 2006. V. 231. P. 163–180.
  27. Halbach P. Processes controlling the heavy metal distribution in Pacific ferromanganese nodules and crusts // Geol. Resch. 1986. Bd. 75. H. 1. P. 235–247.
  28. Halbach P., Scherhag C., Hebisch V., Marchig V. Geochemical and mineralogical control of different genetic types of deep-sea nodules from the Pacific Ocean // Miner. Deposita. 1981. V. 16. P. 59−84.
  29. Hein J.R., Koschinsky A. Deep-ocean ferromanganese crusts and nodules // Treatise Geochem. 2014. V. 13. P. 273–91.
  30. Hein J.R., Koschinsky A., Halbach P. et al. Iron and manganese oxide mineralization in the Pacific // Manganese mineralization: geochemistry and mineralogy of terrestrial and marine deposits / Eds K. Nicholson, J.R. Hein, B. Bu¨hn, S. Dasgupta // Geol. Soc. Spec. Pub. 1997. V. 119. P. 123–138.
  31. Hein J.R., Koschinsky A., Bau M. et al. Cobalt-rich ferromanganese crusts in the Pacific // Handbook of Marine Mineral Deposits / Ed. D.S. Cronan. Boca Raton, London, N. Y., Washington, D.C.: CRS Press, 2000. P. 239–279.
  32. Hein J.R., Marjorie S., Schulz M.S.et al. Diffuse flow hydrothermal manganese mineralization along the active Mariana and southern Izu-Bonin Arc system, Western Pacific // J. Geophys. Res. 2008. V. 113. B08S14. https://doi.org/10.1029/2007JB005432
  33. de Matos C.S., Benites M., Jovane Li., Ulsen C. Chemical-mineralogical characterization of critical elements into ferromanganese crusts // J. Mater. Res. Technol. 2023. V. 25. P. 5633–5649.
  34. Karandashev V.K., Turanov A.N., Orlova T.A. et al. Use of the inductively coupled plasma mass spectrometry for element analysis of environmental objects // Inorg. Mater. 2008 V. 44. P. 1491–1500.
  35. Knaack D.R., Sullivan K., Brown D.J. et al. Geochemical and mineralogical composition of ferromanganese precipitates from the southern Mariana arc: Evaluation, formation, and implications // Chem. Geol. 2012. V. 568. 120132. 20 p. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2021.120132
  36. Minami H., Tani K. Morphological evidence of an explosive eruption event in October 2023 at Sofu Seamount in the Izu-Bonin Arc // Mar. Geol. 2024. V. 477. 107405. 17 p. https://doi.org/10.1016/j.margeo.2024.107405
  37. Novikov G.V., Sedysheva T.E., Lobus N.V., Bogdanova O. Yu. Cobalt-rich ferromanganese crusts of the Govorov guyot of the Magellan seamounts of the Pacific Ocean: conditions of occurrence, mineralogy, and geochemistry // Oceanology. 2021. V. 61(6). P. 1026–1039. https://doi.org/10.1134/S0001437021060102
  38. Schulz M.N., Hein J.R. Petrography and chemistry of hydrothermal manganese oxyhydroxides from the Mariana and Izy-Bonin volcanic Arc, West Pacific // Open File Report 91-557. U. S. Department of the Interior Geological Survey, 1991. 80 p.
  39. Takahashi Y., Manceau A., Geoffroy N., Marcus M.A., Usui A. Chemical and structural control of the partitioning of Co, Ce, and Pb in marine ferromanganese oxides // Geochim. Cosmochim. Acta. 2007. V. 71. P. 984–1008.
  40. Tsuda R.T., Vroom P.S., Page-Albins K.N., Giuseffi L. Marine Benthic Algae from Seamounts along the Mariana Islands, Western Pacific // Micronesica. 2015. V. 4. P. 1–19.
  41. Usui A., Someya M. Distribution and composition of marine hydrogenetic and hydrothermal manganese deposits in the northwest Pacific // Manganese mineralization: Geochemistry and mineralogy of terrestrial and marine deposits / Eds K. Nicholson, J.R. Hein, B. Buhn, S. Dasgupta // Geol. Soc. Publ. 1997. V. 119. P. 177–198.
  42. Usui A., Yuasa M., Yokata S. et al. Submarine manganese deposits from the Ogasawara (Bonin) Arc, of Japan Islands // Mar. Geol. 1986. V. 73. P. 311–322.
  43. Yamaoka K., Ma L., Hishikawa K. et al. Geochemistry and U-series dating of Holocene and fossil marin hydrothermal manganese deposits from the Izu-Ogasawara arc // Ore Geology Review. 2017. V. 87. P. 114–125. http://dx.doi.org/10.1016/j.ore georev.2016.07.025
  44. Yuasa M. Sofugan tectonic line. A new tectonic boundary separating northern and southern parts of the Ogasawara (Bonin) Arc, northwest Pacific // Formation of Active Ocean Margins / Eds N. Nasu et al. Tokio: TERRAPUB, 1985. P. 483–496.
  45. Yuasa M. Origin of along-arc geologic variations of the volcanic front of the Izu-Ogasawara (Bonin) Arc // Bull. Geol. Surv. Japan. 1992. V. 43(7). P. 457–466.
  46. Yuasa M., Murakami F., Saito E., Watanabe K. Submarine Topography of seamonts on the volcanic front of the Izu-Ogasavara (Bonin) Arc // Bull. Geol. Serv. Japan. 1991. V. 12(12). P. 703–743.
  47. Yuasa M., Nochara M. Petrografhic and geochemical along-arc variations of volcanic rocks on the volcanic front of the Izu-Ogasawara (Bonin) Arc // Bull. Geol. Surv. Japan. 1992. V. 43(7). P. 421–456.
  48. Zhou J., Liu J., Yang S. et al. Microstratigraphic geochemical characteristics of ferromanganese crust from central pacific: Implication for the role of Fe and Mn in REY enrichment // Chem. Geol. 2023. V. 637. 121665. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2023.121665

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Местоположение полигонов исследования (а), скалы Смита (б) и скала Софу (в). Фотографии из свободных источников. (а) – 1 – подводный вулкан в районе скал Смита, 2 – подводная вулканическая группа Софу, 3 – Риф Аракане, 4 – бортовой вал Тихоокеанской части Марианского желоба.

Скачать (1012KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Железомарганцевые отложения Идзу-Бонинской (обр. В1-35, В1-52, В1-55) и Марианской (обр. В5-15/8, В5-16/3) островных дуг.

Скачать (616KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Подводный вулкан в районе скал Смита (а) и подводная вулканическая группа Софу (б).

Скачать (420KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Риф Аракане (а) и бортовой вал Тихоокеанской части Марианского желоба (б).

Скачать (379KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Электронно-микроскопическое изображение (а) и микродифракционная картина частицы слабо окристаллизованного Fe-вернадита (обр. В1-35/4) (б); электронно-микроскопическое изображение (в) и микродифракционная картина частицы Mn-фероксигита (обр. В1-35/4) (г); микродифракционная картина частицы хорошо окристаллизованного бернессита (обр. В1-35/4) (д); микродифракционная картина частицы гетита (обр. В1-35/4) (е); электронно-микроскопическое изображение (ж) и микродифракционная картина (з) частицы вернадита (обр. В1-46/5).

Скачать (468KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Распределение редкоземельных элементов в железомарганцевых отложениях разных генетических типов Идзу-Бонинской и Марианской островных дуг, нормализованное на соответствующий элемент NASC.

Скачать (75KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025