Наблюдения над некоторыми конкрециями дна тихого океана

Ниже приводятся результаты микроскопического и рентгенографического изучения ряда образцов железо-марганцевых минералов, отобранных из различных участков Тихоокеанского бассейна.

Конкреция "Горизонт" из северной части Тихого океана

Рис. 1. Поперечный разрез конкреции 'Горизонт' из северной части Тихого океана. Железо-марганцевые окисные минералы темного цвета ассоциируют со светлым материалом, представленным главным образом филлипситом.

Этот образец (рис. 1), очевидно, является самой замечательной находкой среди образований подобного рода. Он был поднят на станции с координатами 40° 14' с. ш., 155°05' з. д., с глубины 5500 м. Вес конкреции примерно 62 кг, длина около 1 м. Образец сложен черной плотной массой окислов марганца и железа, тесно обволакивающей ядро из мягкого светлого материала. Ядро образовано преимущественно призматическими кристаллами филлипсита размером до 10-20 μ, с примесью незначительных количеств желтоватых зерен, возможно, глубоко палагонизированного стекла. Под микроскопом видно, что некоторые кристаллы филлипсита растут внутри палагонитовых зерен таким образом, что их можно считать образовавшимися из палагонита. В ассоциации фаз, представленных окислами марганца и железа, с филлипситовым материалом наблюдается ряд интересных особенностей.

Рис. 2. Участок конкреции 'Горизонт'. Видны белые выделения филлипсита, рассеянные среди железо-марганцевых окислов, слагающих относительно толстую наружную корку конкреции.

Так, филлипситовые кристаллы слагают не только крупное цеолитовое ядро, но и рассеяны также в виде мелких агрегатов в окисных фазах (рис. 2). Материал, выполняющий некоторые пустоты в наружных частях конкреции и глубокие трещины, судя по данным порошковых рентгенограмм, представлен кварцем, полевым шпатом, мусковитом и хлоритом. Как показано в еще не опубликованной работе Аррениуса и Бонатти, подобные компоненты являются терригенными минералами, которые распространены в накапливающихся современных осадках этой части дна Тихого океана.

Марганцевые конкреции с подводного хребта Мендосино

Рис. 3. Микрофотография шлифа обломка гиалокластита из юго-восточной части Тихого океана. Видны темные сегрегационные выделения железо-марганцевых окислов, широко рассеянные в сидеромелан-палагонитовой массе.

Во время рейса экспедиционного судна "Фэнфер" Скриппсовского океанографического института с вершины подводного хребта Мендосино, расположенного в северной половине Тихого океана, драгированием было поднято несколько марганцевых конкреций и валунов базальта. Описываемый в этой работе образец был взят в точке с координатами 40°23' с. ш., 127°59' з. д., с глубины 1260 м. Образец покрыт темно-бурой коркой окислов марганца и железа, на фоне которой выделяются обломки базальта. В пределах самой корки хорошо различимы желтовато-бурые пятна. Внутренняя часть конкреции имеет вид палагонитового туфа, или "гиалокластита" (рис. 4); наружная кайма этой части сложена обломками тонкозернистого плотного базальта различной величины и формы, которые заключены в желтовато-серую основную массу. По направлению к центру конкреции ярко-желтый палагонитовый материал играет роль основной массы, в которой заключены обломочки черного стекла (сидеромелана) мелкопесчаной размерности.

Рис. 4. Поперечный разрез марганцевой конкреции, поднятой с вершины подводного хребта Мендосино (станция Fan 25 BD). Внутренняя часть конкреции сложена палагонитовой туфобрекчией: в центре видны относительно более темные обломки свежего базальтового стекла (сидеромелана), заключенные в красноватую палагонитовую основную массу. Ближе к поверхности конкреции обломки базальта лежат в основной массе, представленной желтым измененным палагонитом.

В шлифе видно, что в обломочках базальта из наружной каймы присутствуют агрегаты свежего лабрадора в форме иголок и тонких лейст. Пироксены и оливин образуют совместно с базальтовым стеклом материал, выполняющий интерстиции. Если пироксены и оливин почти не изменены, стекло базиса переполнено стяжениями, сростками игольчатых и шестоватых выделений, сложенных непрозрачными окислами; характерно, что такие выделения окислов концентрируются вдоль краев этих обломков. Основная масса, в которой находятся эти базальтовые обломки, представлена частично измененным палагонитом, с которым ассоциируют обильные количества черных железо-марганцевых окислов.

Рис. 5. Микрофотография шлифа палагонита из внутренней части образца Fan 25 BD. В палагонитовой основной массе заключены сегрегационные выделения железо-марганцевых окислов, нередко обладающих концентрическим и волосовидным строением.

В шлифах, изготовленных из центральной, желтоватого цвета, части этого образца (рис. 4), видно, что обломки сидеромелана занимают примерно 30% площади шлифа и что они лишены, как правило, микролитовых включений. Палагонитовая основная масса имеет темный буровато-желтый цвет, а края, где наблюдаются постепенные переходы в палагонит, характеризуются более темной окраской, обусловленной концентрацией железистых глобулей. В пределах же самого палагонита наблюдаются сегрегационные выделения черного и красновато-бурого цвета и кольца почти концентрического характера, сложенные гетитом и окислами марганца (рис. 5). Кроме того, присутствует также слабо двупреломляющий филлипсит. Данные рентгенографических исследований указывают на присутствие слоистых силикатов из группы смектита в составе палагонитовой основной массы.

Конкреции из южной части Тихого океана

А. Описываемые в этой работе первые два образца (DWHD 72) принадлежат к серии конкреций, поднятых на станции с координатами 25°31' ю. ш., 85°14' з. д., с глубины 920 м, в южной части Тихого океана. Диаметр конкреций около 15 см, причем толщина корки, сложенной окислами марганца и железа, составляет примерно полсантиметра. В разрезе конкреции видна ее внутренняя часть, представленная буровато-желтым палагонитовым туфом (рис. 6); кроме того, во внутренней части конкреции наблюдаются также черные окислы, развитые в виде пятнистых выделений и прожилков. Под микроскопом темное вещество этих выделений выглядит точно так же, как и вещество, слагающее окисную корку. Оно концентрируется вдоль плоскостей в палагонитовой массе, создавая впечатление выполнения жил. Согласно данным рентгенографических исследований, в состав этого образца входят гетит, смектит и, по-видимому, нонтронит. Представляют интерес два широких рефлекса в 10 Å и 7 Å, исчезающие после обработки образца восстановителем (сульфатом гидроксиламина). По всей вероятности, эти рефлексы соответствуют 10 Å и 7 Å разностям манганитов, описанных в работе Бузера и Грюттера (Buser, Grütter, 1956) как характерные компоненты конкреций.

Рис. 6. Скол марганцевой конкреции из южной части Тихого океана (станция DWHD 72). Внутренняя часть образца сложена желтовато-бурым гиалокластитом с прожилками и сегрегационными выделениями железо-марганцевых окислов, близких по составу к веществу корки.

Б. Второй образец (DWHD 47) взят на станции с координатами 41°51' ю. ш., 102°01' з. д., с глубины 4240 м. Его диаметр около 5 см. Толщина темной корки непостоянна. Внутренняя часть конкреции сложена желтым гиалокластическим материалом, ассоциирующим с черными окислами; последние идентичны окисному веществу наружной корки. Кроме того, отмечаются значительные количества полевошпатовых зерен, среди которых преобладают щелочные разности, по-видимому К-анальбитового состава; в меньших количествах встречаются андезины.

Гиалокластиты с побережья Орегона

Вдоль побережья центрального Орегона широко развиты продукты верхнеэоценового подводного вулканизма, представленные типичными подушечно-палагонитовыми комплексами. Описание этих образований приводится в настоящей работе лишь в целях сравнения их с рассмотренными выше глубоководными образцами.

Рис. 7. Обнажение желтовато-бурого палагонитового туфа на побережье центрального Орегона. Стально-серые железо-марганцевые окислы концентрируются в жилах и пятнистых выделениях, которые на снимке видны в виде темных полос.

Примечательно, что в палагонитовой основной массе этих пород микроскопически редко удается диагностировать стекловатые частицы сидеромелана. В некоторых обнажениях отчетливо видны стально-серые и черные пласты, карманы, сложенные железо-марганцевыми окисными минералами (рис. 7). В шлифах пород хорошо видны характерные особенности палагонитового туфа, участками измененного в цеолиты (филлипсит и натролит). Рентгеноструктурный анализ показывает также присутствие значительных количеств нонтронита.