Аномалии редких элементов в марганцевых микроконкрециях из этмодискусовых илов Бразильской котловины Атлантического океана

Дубинин А.В., Римская-Корсакова М.Н., Демидова Т.П.


DOI: 10.31431/1816-5524-2020-4-48-64-84

Аннотация

Рассмотрен состав марганцевых микроконкреций из миопелагических глин и этмодискусовых илов центральной части Бразильской котловины (станция 1537, НИС «Академик Сергей Вавилов»). Микроконкреции были извлечены из фракции осадков размером >50 мкм горизонтов 300–305, 405–410 и 442–452 см. Состав микроконкреций был определён в отдельных размерных фракциях 50–100, 100–250 и 250–500 мкм после растворения в 0.5N NH2OH×HCl + 25% CH3COOH. Содержания Co, Ni, Cu, Ce, Pb, W, Th, Bi в микроконкрециях миопелагических глин оказались выше, чем в микроконкрециях из этмодискусовых илов. В последних выявлены положительные аномалии Li, As, Mo, Cd, Tl и U. Состав редкоземельных элементов (РЗЭ) микроконкреций миопелагических глин сходен с составом гидрогенных корок с максимумом в области средних РЗЭ и положительной аномалией церия. Микроконкреции этмодискусовых илов имеют положительную аномалию Ce 2.8–3.8 и дефицит легких лантаноидов относительно PAAS подобно составу растворенных РЗЭ иловых и придонных вод океана. Аномальное накопление редоксчувствительных элементов в микроконкрециях (As, Mo, V и Cd) свидетельствует об анаэробной стадии в постседиментационный период в этмодискусовых илах, вызванной высокой биопродуктивностью вод. Формирование микроконкреций началось в период смены восстановительных условий на окислительные. Накопленные в осадках и поровой воде в анаэробную стадию малоподвижные As, Mo, V и Cd в окислительную стадию были сорбированы на оксигидроксидах Mn.

Ключевые слова

этмодискусовые илы; марганцевые микроконкреции; редкие элементы; Бразильская котловина

Полный текст:

PDF

Литература

Батурин Г.Н., Дубинчук В.Т. О минералогии и геохимии железомарганцевых корок Атлантического океана // Геохимия. 2011. № 6. P. 605–621 [Baturin G.N., Dubinchuk V.T. Mineralogy and chemistry of ferromanganese crusts from the Atlantic ocean // Geochemistry International. 2011. V. 49. № 6. P. 578−593. https://doi.org/10.1134/S0016702911060024].

Дубинин А.В. Масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой: Определение редкоземельных элементов в стандартных образцах донных отложений океанского генезиса // Геохимия. 1993. № 11. С. 1605–1619 [Dubinin A.V. Inductively coupled plasma mass spectrometry: Determination of rare earth elements in standard reference samples of oceanic deposits // Geokhimia. 1993. № 11. P. 1605–1619 (in Russian)].

Дубинин А.В., Римская-Корсакова М.Н. Геохимия редкоземельных элементов в донных отложениях Бразильской котловины Атлантического океана// Литология и полезные ископаемые. 2011. № 1. С. 3–20 [Dubinin A.V., Rimskaya-Korsakova M.N. Geochemistry of rare earth elements in bottom sediments of the Brazil Basin, Atlantic Ocean // Lithology and Mineral Resources. 2011. V. 46. № 1. P. 1–16. https://doi.org/10.1134/S0024490211010032].

Дубинин А.В., Римская-Корсакова М.Н., Бережная Е.Д. и др. Железомарганцевые корки южной части Атлантического океана: эволюция составов и особенности рудообразования // Геохимия. 2018. № 11. С. 1051–1068. https://doi.org/10.1134/S0016752518110031 [Dubinin A.V., Rimskaya-Korsakova M.N., Berezhnaya E.D. et al. Ferromanganese crusts in the south atlantic ocean: compositional evolution and specific features of ore formation // Geochemistry International. 2018. V. 56. № 11. P. 1093–1108. https://doi.org/10.1134/S0016702918110034].

Дубинин А.В., Свальнов В.Н. Геохимия марганцеворудного процесса в океане по данным изучения редкоземельных элементов// Литология и полез.ископаемые. 2003. № 2. С. 115–125 [Dubinin A.V., Svalnov V.N. Geochemistry of the Manganese Ore Process in the Ocean: Evidence from Rare Earth Elements // Lithology and Mineral Resources. 2003. V. 38. № 2. P. 91–100. https://doi.org/10.1023/A:1023420324531].

Дубинин А.В., Свальнов В.Н. Геохимия редкоземельных элементов в микро- и макроконкрецияхбиопродуктивной зоны Тихого океана // Литология и полезные ископаемые. 2000а. № 1. С. 25–39 [Dubinin A.V., Svalnov V.N. Geochemistry of Rare Earth Elements in Micro-and Macronodules from the Pacific Bioproductive Zone // Litholology and Mineral Resources. 2000a. V. 35. № 1. P.19-31 https://doi.org/10.1007/BF02788282].

Дубинин А.В., Свальнов В.Н. Геохимия редкоземельных элементов в Fe-Mn микро- и макроконкрециях непродуктивной зоны Тихого океана // Литология и полезные ископаемые. 2000б. № 6. С. 586–604 [Dubinin A.V., Svalnov V.N. Geochemistry of Rare Earth Elements in Ferromanganese Micro- and Macronodules from the Pacific Nonproductive Zone // Lithology and Mineral Resources. 2000b. V. 35. № 6. P. 520–537. https://doi.org/10.1023/A:1026693314236].

Дубинин А.В., Свальнов В.Н., Бережная Е.Д. и др. Геохимия редких и рассеянных элементов в осадках и марганцевых микроконкрециях Ангольской котловины // Литология и полезные ископаемые. 2013. № 3. С. 191–214 [Dubinin A.V., Svalnov V.N., Berezhnaya E.D. et al. Geochemistry of trace and minor elements in sediments and manganese micronodules from the Angola Basin. // Lithology and Mineral Resources. 2013. V. 48. № 3. P. 175–197. https://doi.org/10.1134/S0024490213030048].

Дубинин А.В., Свальнов В.Н., Успенская Т.Ю. Геохимия аутигенного железомарганцевого рудообразования в осадках Северо-Восточной котловины Тихого океана // Литология и полезные ископаемые. 2008а. № 2. С. 115–127 [Dubinin A.V., Svalnov V.N., Uspenskaya T.Yu. Geochemistry of the authigenic ferromanganese ore formation in sediments of the Northeast Pacific Basin. // Lithology and Mineral Resources. 2008a. V. 43. № 2. P. 99–110. https://doi.org/10.1134/S0024490208020016].

Дубинин А.В., Успенская Т.Ю. Геохимия и особенности процесса марганцевого рудообразования в осадках биопродуктивных зон океана // Литология и полезные ископаемые. 2006. № 1. С. 3–18 [Dubinin A.V., Uspenskaya T.Yu. Geochemistry and specific features of manganese ore formation in sediments of oceanic bioproductive zones // Lithology and Mineral Resources. 2006. V. 41. № 1. P. 1–14. https://doi.org/10.1134/S0024490206010019].

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. 2008б. № 12. С. 1280–1303 [Dubinin A.V., Uspenskaya T.Yu., Gavrilenko G.M., Rashidov V.A. Geochemistry and genesis of Fe-Mn mineralization in island arcs in the West Pacific ocean // Geochemistry International. 2008b // V. 46. № 12. P. 1206–1227. https://doi.org/10.1134/S0016702908120021].

Свальнов В.Н. Этмодискусовые илы восточной части Индийского океана // Океанология. 1974. Т. 14. № 5. С. 859–863 [Svalnov V.N. Ethmodiscus ooze of Eastern Part of Indian Ocean // Okeanologiya. 1974. V. 14. № 5. P. 859–863 (in Russian)].

Свальнов В.Н., Дмитренко О.Б., Казарина Г.Х. и др. Четвертичные осадки осевой зоны Бразильской котловины // Литология и полезные ископаемые. 2007. № 2. С. 133–152 [Svalnov V.N., Dmitrenko O.B., Kazarina G.K. et al .Quaternary sediments in the axial zone of the Brazil Basin // Lithology and Mineral Resources. 2007. V. 42. № 2. P. 118–136. https://doi.org/10.1134/S0024490207020022].

Свальнов В.Н., Ляпин А.Б., Новикова З.Т. Марганцевые микроконкреции. Сообщение 1. Общая характеристика и распределение в пелагических осадках // Литология и полез.ископаемые. 1991а. № 3. С. 3–20 [Svalnov V.N., Lyapin A.B., Novikova Z.T. Manganese micronodules. Report 1. General characteristics and distribution in pelagic sediments // Lithology and Mineral Resources. 1991a. № 3. P. 3–20 (in Russian)].

Свальнов В.Н., Ляпин А.Б., Новикова З.Т. Марганцевые микроконкреции. Сообщение 2. Состав и происхождение // Литология и полез.ископаемые. 1991б. № 4. С. 32–50 [Svalnov V.N., Lyapin A.B., Novikova Z.T. Manganese micronodules. Report 2. Composition and genesis // Lithology and Mineral Resources. 1991b. № 4. P. 32–50 (in Russian)].

Стрекопытов С.В. Молибден и вольфрам в океанических осадках и конкрециях // Геохимия. 1998. № 9. С. 936–943 [Strekopytov S.V. Molybdenum and tungsten in oceanic sediments and nodules // Geochemistry International. 1998. V. 36. № 9. P. 838–845].

Abrantes F. Assessing the Ethmodiscus ooze problem: new perspective from a study of an eastern equatorial Atlantic core // Deep-Sea Research I. 2001. V. 48. P. 125–135. https://doi.org/10.1016/S0967-0637(00)00041-8.

Addy S.K. Rare earth element patterns in manganese nodules and micronodules from northwest Atlantic // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1979. V. 43. № 7. P. 1105–1115. https://doi.org/10.1016/0016-7037(79)90097-8.

Algeo T.J., Rowe H. Paleoceanographic applications of trace-metal concentration data // Chemical Geology. 2012. V. 324–325. P. 6–18. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2011.09.002.

Berkovitz L.A., Obolyaninova V.G., Parshin A.K. et al. A system of sediment reference samples // Geostandards Newsletters. 1991. V. 15. № 1. P. 85–109.

Chan L.-H., Hein J.R. Lithium contents and isotopic compositions of ferromanganese deposits from the global ocean // Deep-Sea Research II. 2007. V. 54. P. 1147–1162. https://doi.org/10.1016/j.dsr2.2007.04.003.

Chester R., Hughes M.J. A Chemical technique for the separation of ferro-manganese minerals, carbonate minerals and adsorbed trace elements from pelagic sediments // Chemical Geology. 1967. V. 2. P. 249–262. https://doi.org/10.1016/0009-2541(67)90025-3.

Dekov V.M., Marchig V., Rajta I. et al. Fe-Mn micronodules born in the metalliferous sediments of two spreading centres: the East Pacific Rise and Mid-Atlantic Ridge // Marine Geology. 2003. V. 199. P. 101–121. https://doi.org/10.1016/S0025-3227(03)00124-5.

Dymond J., Suess E., Lyle M. Barium in deep-sea sediments: A geochemical proxy for paleoproductivity // Paleoceanography. 1992. V. 7. P. 163–181. https://doi.org/10.1029/92PA00181.

Ellis D.B., Moore T.C.Jr. Calcium carbonate, opal, and quartz in holocene pelagic sediments and the calcite compensation level in the South Atlantic Ocean // Journal of Marine Reserch. 1973. V. 31. № 3. P. 210–227.

Gardner J.V., Burcle L.H. Upper Pleistocene Ethmodiscus Rex oozes from the eastern equatorial Atlantic // Micropaleontology. 1975. V. 21. № 2. P. 236–242. https://doi.org/10.2307/1485026.

Gingele F.X., Schmider F. Anomalous South Atlantic lithologies confirm global scale of unusual mid-Pleistocene climate excursion // Earth Planet. Sci. Lett. 2001. V. 186. P.93-101. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(01)00234-5.

Haley B.A., Klinkhammer G.P., McManus J. Rare earth elements in pore waters of marine sediments // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2004. V. 68. № 6. P. 1265–1279. https://doi.org/10.1016/j.gca.2003.09.012.

Hein J.R., Mizell K., Koschinsky A. et al. Deep-ocean mineral deposits as a source of critical metals for high-and green-technology applications: Comparison with land-based resources // Ore Geology Reviews. 2013. V. 51. P. 1–14. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2012.12.001.

Henderson G.M., Burton K.W. Using (234U/238U) to assess diffusion rates of isotope tracers in ferromanganese crusts // Earth and Planetary Science Letters. 1999. V. 170. № 3. P. 169–179. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(99)00104-1.

Johnson D.A., Ledbetter M., Burckle L.H. Vema Channel paleo-oceanography: Pleistocene dissolution cycles and episodic bottom water flow // Marine Geology. 1977. V. 23. № 1–2. P. 1–33. https://doi.org/10.1016/0025-3227(77)90079-2.

Kasten S., Glasby G.P., Schulz H.D. et al. Rare earth elements in manganese nodules from the South Atlantic Ocean as indicators of oceanic bottom water flow // Marine Geology. 1998. V. 146. № 1–4. P. 33–52. https://doi.org/10.1016/S0025-3227(97)00128-X.

Kemp A.E.S., Pearce R.B., Grigorov I. et al. Production of giant marine diatoms and their export at oceanic frontal zones: Implications for Si and C flux from stratified oceans // Global biogeochemical cycles. 2006. V. 20. GB4S04. P. 1–13. https://doi.org/10.1029/2006GB002698.

Kuhn T., Bostick B.C., Koschinsky A. et al. Enrichment of Mo in hydrothermal Mn precipitates: possible Mo sources, formation process and phase associations // Chemical Geology. 2003. V. 199. № 1–2. P. 29–43. https://doi.org/10.1016/S0009-2541(03)00054-8.

McLennan S.M. Rare earth elements in sedimentary rocks: influence of provenance and sedimentary processes // Reviews in mineralogy. 1989. V. 21. P. 169–200.

Mikkelsen N. On the origin of Ethmodiscus ooze // Marine Micropaleontology. 1977. V. 2. P. 35–46. https://doi.org/10.1016/0377-8398(77)90004-4.

Nielsen S.G., Goff M., Hesselbo S.P. et al. Thallium isotopes in early diagenetic pyrite – A paleoredox proxy? // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2011. V. 75. № 21. P. 6690– 6704. https://doi.org/10.1016/j.gca.2011.07.047.

Pattan J.N. Manganese micronodules: A possible indicator of sedimentary environments // Marine Geology. 1993. V. 113. № 3–4. P. 331–344. https://doi.org/10.1016/0025-3227(93)90026-R.

Pierce M.L., Moore C.B. Adsorption of arsenite and arsenate on amorphous iron hydroxide // Water Resources. 1982. V. 16. № 7. P. 1247–1253. https://doi.org/10.1016/0043-1354(82)90143-9.

Rackebrandt N., Kuhnert H., Groeneveld J. et al. Persisting maximum Agulhas leakage during MIS 14 indicated by massive Ethmodiscus oozes in the subtropical South Atlantic // Paleoceanography. 2011. V. 26. PA3202. P. 1–13. https://doi.org/10.1029/2010PA001990.

Rogers T.D.S., Hodkinson R.A., Cronan D.S. (2001): Hydrothermal Manganese Deposits from the Tonga-Kermadec Ridge and Lau Basin Region, Southwest Pacific // Marine Georesurces and Geotechnology. 2001. V. 19. № 4. P. 245–268. https://doi.org/10.1080/106411901753335326.

Romero O., Schmider F. Occurrence of thick Ethmodiscus oozes associated with a terminal Mid-Pleistocene Transition event in the oligotrophic subtropical South Atlantic // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaecology. 2006. V. 235. № 4. P. 321–329. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2005.10.026.

Stoffers P., Schmitz W., Glasby G.P. et al. Mineralogy and geochemistry of sediments in the Southwestern Pacific Basin: Tahiti-East Pacific Rise-New Zealand // New Zealand Journal of Geology and Geophysics. 1985. V. 28. № 3. P.513–530. https://doi.org/10.1080/00288306.1985.10421204.

Stoffers P., Sioulas A., Glasby G.P. et al. Sediments and micronodules in the northern and central Peru Basin // Geologische Rundschau. 1984. V. 73. № 3. P. 1055−1080. https://doi.org/10.1007/BF01820888.

Winter B.L., Johnson C.M., Clark D.L. Geochemical constraints on the formation of Late Cenozoic ferromanganese micronodules from the central Arctic Ocean // Marine Geology. 1997. V. 138. № 1−2. P. 149−169. https://doi.org/10.1016/S0025-3227(97)00013-3.

Xiong Z., Li T., Algeo T. et al. Paleoproductivity and paleoredoxcobditions during late Pleistocene accumulation of laminated diatom mats in the tropical West Pacific // Chemical Geology. 2012. V. 334. P. 77–91. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2012.09.044.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2020 Дубинин А.В., Римская-Корсакова М.Н., Демидова Т.П.

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

683006, Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9,
Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН,
редакционная коллегия журнала «Вестник КРАУНЦ. Серия: Науки о Земле»
Тел.: (4152) 202048
Fax: (4152) 297982
Email: vestnik@kscnet.ru
 ISSN PRINT: 1816-5524 
ISSN ONLINE: 1816-5532

© Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН
© Редакция журнала «Вестник КРАУНЦ. Серия: Науки о Земле»