Изотопный состав Sr и Nd гидрогенных железомарганцевых корок Северной Пацифики

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью познания фундаментальной научной проблемы - железомарганцевый рудогенез Мирового океана. Помимо перспективного минерального сырья, морские железомарганцевые образования являются регистраторами условий седиментации в прошлом. Их формирование осуществляется при различных процессах, которые отражены в вещественном и изотопном составе. В настоящее время наименее изученным регионом Тихого океана является его северный сегмент. Цель: изучить изотопный состав Sr и Nd железомарганцевых корок северной Пацифики, формирующихся в условиях низкого терригенного потока. Методы: литолого-морфогенетический; рентгеноструктурный - определение минерального состава; масс- спектрометрический - определение химического и изотопного состава. Результаты. Исследованы железомарганцевые образования гайотов северной части Императорского хребта (Детройт, Сьюзей, Ханзей) и разломных зон Амлия, Рат и Стейлмейт, а также гайота Вулканолог (Магеллановы горы) в качестве сравнительного материала. На основании текстурно-структурных и минералого-геохимических особенностей изученные железомарганцевые образования отнесены к гидрогенным железомарганцевым коркам. Изотопный состав стронция изученных образцов находится в интервале от 0,70797 до 0,70919 (среднее 0,70885). При этом содержание стронция изменяется почти в три раза - от 660 до 1700 г/т. Зависимости изотопного состава от концентрации Sr не отмечается. Смещение величины отношения 87Sr/86Sr происходит к его значениям, характерным для вулканических пород, что является отражением высокого количества кварц-плагиоклазовой примеси в образце. Изотопный состав неодима в пересчете на εNd варьирует в интервале от -3,5 до -3,0, что соответствует современному значению глубинной воды северной Пацифики. Повышение значения εNd до -2,3 соответствует пробе с максимальной аллотигенной примесью. Минимальное значение величины εNd (-4,4) установлено в подошвенном слое железомарганцевой корки гайота Ханзей. Такое значение соответствует миоценовой глубинной воде северной Пацифики. Это является основанием полагать, что в миоцене на формирование вещественного состава железомарганцевых корок северной Пацифики оказывали влияние глубинные атлантические воды, поступающие через Панамский пролив. Прекращение их поставки в Тихий океан произошло, вероятно, пять млн лет назад.

The relevance of the study is caused by the need to get knowledge of the fundamental scientific problem - the ferromanganese precipitation of the World Ocean. Marine ferromanganese deposits are records of sedimentation conditions in the past as well as promising mineral raw materials. Their formation is carried out under various processes, which are reflected in the bulk and isotopic composition of ferromanganese deposits. Currently, the least studied region of the Pacific Ocean is its northern segment. The main aim of the research is to study Sr and Nd isotopic composition of the ferromanganese crusts from the Norther Pacific, formed under low detrital influx. Methods: litho-morphology; x-ray diffraction - determination of the mineral composition; mass spectrometric - determination of the chemical and isotopic composition. Results. Ferromanganese deposits of the guyots of the northern part of the Imperial Range (Detroit, Suzei, Hanzei) and the Amliya, Rat and Stailmate fracture zones, as well as the Vulkanolog Guyot (Magellan Seamounts), as a comparative material, were studied. Based on the mineralogical and geochemical bulk compositions, the studied ferromanganese deposits are classified as hydrogenetic ferromanganese crusts. The strontium isotopic composition of the studied samples is in the range from 0,70797 to 0,70919 (average 0,70885), with most of the samples concentrated at 0,709. At the same time, the content of strontium changes almost three times from 660 to 1700 ppm. The dependence of the isotopic composition on the concentration is not observed. The displacement of 87Sr/86Sr occurs towards volcanic rocks, which reflects the high amount of quartz-plagioclase admixture in the sample. The isotopic composition of neodymium, in terms of εNd, varies in the range from -3,5 to -3,0, which corresponds to the modern deep seawater of the North Pacific. An increase in εNd to -2,3 corresponds to a sample with the maximum terrigenous admixture. The minimum value of εNd (-4,4) was found in the bottom layer of the ferromanganese crust from the Hanzei Guyot. This value corresponds to the Miocene North Pacific Deep water. This is a reason to believe that in the Miocene the formation of the bulk composition of the North Pacific ferromanganese crusts was under North Atlantic Deep Waters entering through the Panama Gateway. The end of North Atlantic Deep Waters delivery to the Pacific was finished about five million years ago.