Железомарганцевые океанические образования - геодатчики экологического мониторинга

Оксиды марганца, слагающие железомарганцевые конкреции, являются одними из наиболее распространенных и важных в практическом значении объектов, в образовании и трансформации которых активную роль играют микроорганизмы. Они рассматриваются как «накопители» элементов, необходимых для формирования ряда минералов в определенных условиях, изучается их воздействие на вещество минералов в результате образования биопленок на поверхности последних, помимо этого они сами формируют некоторые минералы в процессе своей жизнедеятельности. Характерной особенностью марганцевых фаз, слагающих океанические конкреции, яв ляется совместное присутствие как хорошо окристаллизованных, так и тонкодисперсных разновидностей с крайне низкой степенью упорядоченности, что до сих пор не нашло достаточно строгого научного объяснения.

В железомарганцевых конкрециях одной из наиболее распространенных минеральных фаз являются рентгеноаморфные фазы оксидов марганца. Электронно-микроскопические исследования показали, что данные фазы представляют собой минерализованный гликокаликс. Экспериментальные исследования по высокотемпературным фазовым трансформациям позволили нам диагностировать данную фазу как тодорокит, а анализ электронно-микроскопических снимков позволяет связать его происхождение с деятельностью бактерий. Еще одним проявлением бактериального фактора в процессе роста конкреций и формирования марганцевых тонкодисперсных минералов является обнаруженное нами наличие цианобактериального мата в межслоевом пространстве конкреций. Состав цианобактериального мата, (%): MnO — 48.35; Fe2O3 — 6.23; MgO — 8.67; Al2O3 — 5.05; SiO2 — 4.45; NiO — 3.63; Na2O — 2.30; CuO — 2.19; CaO — 1.31; K2O — 0.68. Электронно-микроскопические исследования внутренних зон конкреций показали широкое развитие биопленок в межслоевом пространстве конкреций. Такие биоплен-

ки сложены бактериями веретенообразной, палочковидной, кокковидной формы и нитчатыми чехлами бактерий. В состав бактериальной массы входят, (%): MnO - 28.34; Fe₂O₃ -17.14; SiO₂ - 7.11; CaO - 2.41; TiO₂ -1.90; Na 2 O - 1.74; Al₂O₃ - 1.73; MgO -1.30; P₂O₅ - 1.25; SO₃ - 1.25; CoO -0.68; NiO - 0.53; K 2 O - 0.50. Таким образом, состав цианобактерий и массы, слагающей биопленки, соответствует оксидам марганца. На поверхности конкреций также обнаружено наличие большого количества различного вида бактериальных форм, что свидетельствует об их участии в современном процессе минералообразования на дне океана.

О существенной роли биогенного фактора в процессе формирования железомарганцевых конкреций свидетельствуют многочисленные находки тонкодисперсных самородных металлов. Сульфидные минералы в конкрециях (пирит, халькопирит, пирро-

Зерно торита тин, троилит, ковеллин, борнит) обычно ассоциируются с органическими остатками и формируются в результате возникновения восстановительных микроочагов, обусловленных бактериальной деятельностью. С биохимическими процессами преобразования органического вещества связывается и наличие в конкрециях минералов никеля (тэнита, бунзенита, никелина, виоларита). В рудных зонах железомарганцевых конкреций были обнаружены включения самородных металлов. В образцах конкреций наиболее широко распространены включения медно-красных и латунно-желтых металлических образований в виде пластинок, чешуек, дендритов, диагностируемых нами по результатам микрозондовых исследований как самородная медь и интерметаллические соединения меди и цинка (латунно-желтые зерна). Реже встречаются соединения железа с медью и чистое железо. Помимо этого были обнаружены единичные зерна самородного алюминия и цинка.

Биогенные влючения в рудной части конкреций

На основе проведения рентгеноструктурных, электронно-микроскопических и химических исследований определены критерии различия строения и состава железомарганцевых конкреций шельфовой зоны и глубинных областей океана; систематизаци/ имеющихся литературных данных и собственных экспериментальных работ позволили установить основные закономерности формирования тонкодисперсных оксидов марганца, формирующихся в разных глубинных зонах океанического дна; установлена роль биогенного фактора в марганце-образовании на дне океана; выявлена зональность распределения радиоактивных элементов в конкрециях шельфовых зон. Полученные нами данные по зональному распределению радиоактивных элементов в шельфовых конкрециях являются новыми.

Особое значение имеет выявление самостоятельных минеральных фаз урана и тория, свидетельствующее об активной сорбции радиоактивных элементов шельфовыми конкреция-

Бактериальные образования в железомарганцевых конкрециях ми в определенные периоды их роста, что позволяет их рассматривать как геодатчики экологического мониторинга.

Работа осуществлялась по Программе Президиума РАН №17 (09-П-5-1022)