Железо-марганцевые корки японского моря (экономическая зона

VII Всероссийское литологическое совещание 28-31 октября 2013
ЖЕЛЕЗО-МАРГАНЦЕВЫЕ КОРКИ ЯПОНСКОГО МОРЯ
(ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЗОНА РОССИИ)
Н.В. Астахова, Е.А. Лопатников
Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичёва ДВО РАН, Владивосток,
n_astakhova@poi.dvo.ru; lopatnikov@poi.dvo.ru
Японское море является одним из окраинных морей северо-западной части Тихого океана.
Оно находится в зоне перехода от Евразийского континента к Тихому океану. Возвышенностью
Ямато оно разделяется на 2 котловины: Центральную (Японскую) и Хонсю (Ямато). Поверхность
дна котловин ровная с отдельными вулканическими конусами, возвышающимися над дном
до 2 км. При драгировании привершинных частей большинства этих структур совместно с
вулканитами часто поднимали железо-марганцевые корки (ЖМК). Впервые образцы корок
были получены еще в 70-х годах прошлого века в первых же экспедициях отдела геологии и
геофизики ТОИ ДВО РАН.
К экономической зоне России относится северо-западная часть Центральной котловины.
Она протягивается в северо-восточном направлении до 900 км при средней ширине 250 км.
Максимальная глубина — 3669 м. Поверхность дна котловины ровная с отдельными
возвышенностями (короткие хребты меридионального простирания, одиночные и сложно
построенные горы вулканического происхождения), размеры которых обычно не превышают
первые десятки км. Все возвышенности сложены различными по уровню кремнезема (от
базальтов до трахириолитов) вулканическими породами, которые являются производными
одной базальтовой магмы (Съедин, 1987; Емельянова, Леликов, 2010). В экономической зоне
России выявлено 8 районов развития железо-марганцевого рудообразования, причем 3 из них —
в экспедициях 2010 и 2011 гг. (рисунок).
Поднятые корки имеют мощность от нескольких мм до 25 см. Они подразделяются на
однослойные, марганцевые и двуслойные. Последние также разделяются на марганцевые и
железо-марганцевые. В марганцевых двуслойных выделяются монолитные и рыхлые или
монолитные и почковидные слои. В классических железо-марганцевых корках — нижний
ожелезненный и верхний марганцевый слои. Граница между слоями нечеткая, размытая.
Количество таких корок незначительно.
54
Осадочные бассейны, седиментационные и постседиментационные процессы в геологической истории
Образование
железо-марганцевых
корок Центральной котловины Японского
моря
связано
с
гидротермальноосадочным процессом. На это указывает
приуроченность их к привершинным
частям подводных вулканических построек,
особенности химического состава и
заполнение пор подстилающих базальтов
гидроокислами марганца (Скорнякова и др.,
1987; Астахова. Введенская, 2003; Астахова
и др., 2010; Батурин, 2012).
Среднее содержание макро- и
микроэлементов в корках из разных
районов приведено в таблице. Фактическое
содержание элементов в образцах изменяется
районов
развития
железов более широких пределах. Содержание Mn Местоположение
марганцевой
минерализации
в
Японском
море
варьирует от 63 % в марганцевых корках до
(экономическая зона России)
19 % в ожелезненных слоях, Fe — от 0,01 до
14 %, соответственно. Содержание Si меняется от 0,4 до 15 %. Это связано с тем, что корки
имеют неоднородный химический состав. Встречаются участки марганцевого, марганцевокремнистого, марганцево-железисто-кремнистого и железо-кремнистого составов. Участки
с разным химическим составом выделяются в форме полос с изменяющейся мощностью или
в виде пятен различной формы. Границы между ними довольно четкие. Высокое содержание
бария связано с выделениями барита в ЖМК, в частности, в железо-кремнистой матрице
(Астахова, 2013).
Содержание цветных металлов в рудных корках незначительно (таблица). Но здесь тоже
есть свои особенности. Так, в корках района 1 содержание никеля в образцах меняется от 649 до
2432 г/т, а в корках района 8 содержание кобальта варьирует от 74 до 2033 г/т. Количество РЗЭ в
корках также незначительно. ∑РЗЭ в образцах варьирует в широких пределах: от 5 до 912 г/т. В
корках содержатся благородные металлы: платина — до 0,44 г/т, серебро — до 0,3 г/т.
Отношение Mn/Fe изменяется от 1,6 в железо-марганцевых корках до 9016 в марганцевых.
Титановый модуль (Fe+Mn)/Ti также меняется в широких пределах, причем даже в корках
одного района (8) он варьирует от 318 до 7157.
Вулканизм на подводных возвышенностях Японского моря имел длительный и
пульсирующий характер. Он периодически возобновлялся в течение продолжительного времени,
начиная со среднего миоцена. В железо-марганцевых корках Японского моря, в том числе из 5 и
7 районов Центральной котловины, изученных с помощью микрозондового анализатора, были
обнаружены многочисленные включения мелких зерен цветных и благородных металлов: серебра
и платиноидов. Металлы находятся в виде самородных элементов или интерметаллических
соединений, реже в виде сульфидов, сульфатов, окислов, вольфраматов, молибдатов или
фосфидов. Источниками этих металлов также являются газо-гидротермальные флюиды
(Астахова, 2008, 2013). Долговременное поступление рудоносных флюидов является одним
из факторов формирования полиметаллических залежей, аналогичных уже обнаруженным в
кальдерах и на склонах вулканов в Филиппинском море.
Железо-марганцевые корки в дальневосточных морях были подняты попутно во
время геологического опробования подводных возвышенностей. В большинстве случаев
анализировались единичные образцы ЖМК, сохранившиеся с 70–80-х годов прошлого
столетия. Специальных исследовательских работ, подобных тем, что проводились на гайотах
центральной части Тихого океана, в дальневосточных морях не выполнялось. В отличие от
океанических аналогов, эти корки залегают на значительно меньшей глубине, вблизи крупных
портовых городов и возможных источников сбыта. Добыча их может регламентироваться только
российскими законами, что позволяет рассматривать их как возможный независимый источник
марганцевого сырья, а, возможно, и других металлов.
55
VII Всероссийское литологическое совещание 28-31 октября 2013
Средний химический состав ЖМК Центральной котловины Японского моря
(Mn-P в %, Co-∑РЗЭ в г/т)
Элементы
Mn
Fe
Si
Al
Ti
Mg
Ca
Na
K
P
Co
Ni
Cu
Zn
Pb
Sn
Cr
Ba
As
Мо
∑РЗЭ
Mn/Fe
(Mn+Fe)/Ti
Лит-ра
1
28,0
9,4
10,6
0,7
0,0
2,2
0,7
1,7
2,0
0,0
246
1668
581
429
25
3
19
7635
55
373
130
6,7
1459
2*
36,2
8,8
5,9
1,1
0,0
1,9
0,7
1,3
1,5
0,2
303
1080
480
355
120
1
32
12000
63
280
546
29
742
5,7
3
29,8
13,7
6,2
0,8
0,0
0,8
1,9
3,1
0,6
0,0
23
41
7
41
10
4
12
2107
78
432
20
2,2
1746
Районы
4
5**
48,5
42,2
3,2
1,5
3,8
4,3
0,9
2,0
0,0
0,0
0,8
1,2
0,7
3,2
1,3
3,8
0,7
0,7
0,1
0,0
142
63
303
231
94
66
214
156
14
20
5
1
16
12
4198
1400
57
18
194
253
54
190
1761
155
6151
2047
3,5,7
6*
23,4
7,6
3,3
0,4
0,0
2,0
1,0
1,9
1,2
0,1
140
290
32
135
30
0,1
8
2400
42
660
75
3,6
960
5,7
7***
21,5
8,2
н.а.
н.а.
0,1
н.а.
0,5
н.а.
н.а.
н.а.
120
110
150
300
30
н.а.
н.а.
2450
н.а.
510
н.а.
2,6
595
3
8
42,5
0,9
8,0
1,7
0,1
1,5
0,8
1,2
1,7
0,1
1193
415
174
260
5
59
15
12024
21
181
35
43
2663
Примечание: для расчета среднего химического состава ЖМК районов 2, 5, 6, 7 использовались данные из
работ: (*) — Батурин, 2012; Скорнякова и др., 1987, (**) — Астахова, Введенская, 2003; Батурин, 2012; Скорнякова и
др., 1987, (***) — Астахова, Введенская, 2003
Литература
Астахова Н.В. Благородные, редкоземельные и цветные металлы в железо-марганцевых корках
Японского моря // Докл. РАН. 2008. Т. 422. № 4. С. 522–527.
Астахова Н.В. Формы нахождения и особенности распределения благородных и цветных металлов
в железо-марганцевых корках Японского моря // Океанология. 2013. № 5. в печати.
Астахова Н.В., Введенская И.А. Химический состав и генезис железомарганцевых образований
подводных вулканов и возвышенностей Японского моря // Вулканология и сейсмология. 2003. № 6. С. 36–43.
Астахова Н.В., Колесник О.Н., Съедин В.Т. Цветные, благородные и редкоземельные металлы в
железо-марганцевых корках и базальтах возвышенности Беляевского (Японское море)// Вестн. КРАУНЦ.
Серия: Науки о Земле. 2010. № 2. С. 231–245.
Батурин Г. Н. Геохимия гидротермальных железо-марганцевых корок Японского моря // Докл. РАН.
2012. Т. 445, № 2. С. 179–184.
Емельянова Т.А., Леликов Е.П. Миоцен-плейстоценовый вулканизм глубоководных котловин
Японского и Охотского морей // Тихоокеанская геология. 2010. Т. 29, № 2. С. 58–69.
Скорнякова Н.С., Батурин Г.Н., Гурвич Е.Г. и др. Железомарганцевые корки и конкреции Японского
моря // ДАН СССР. 1987. Т. 293, № 2. С. 430–434.
Съедин В.Т. Особенности кайнозойского базальтоидного магматизма и вопросы происхождения
Японского моря // Тихоокеанская геология. 1989. № 2. С. 30–38.
56