Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Донные ландшафты и фациальная изменчивость поверхностных отложений в зоне кларион-клишертон в связи с перспективой освоения железомарганцевых конкреций

ВАК РФ 04.00.10, Геология океанов и морей

Автореферат диссертации по теме "Донные ландшафты и фациальная изменчивость поверхностных отложений в зоне кларион-клишертон в связи с перспективой освоения железомарганцевых конкреций"

одесский ордена трудового красного зншни гссударственшй университет км. и.и.мечникова

На прявах рукописи

Гавдан Николай Николаевич

доншь; лащшафты и фацшыйя изменчивость поверхностях отдожевш в зоне шш0н-кдиш1крт0н в связи с 1ерс1жктйбоа осеоенш жнжюмрганцешк конкреций

Специальность 04.00,10 - Геология океанов и морей

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата „•еолого-минервлогических наук

Одесса - 1992

Работа выполнена в Институте геологических наук АН Украины и проектном институте геофизических методов разведки окзана С НШШакеангеофизика )

Научный руководитель - доктор геагого-иинералогических: наук«

ааадешк АН Украины Швлксз Е.41

Официальные оппонеатн; доктор геолого-минзралогических наук,

профессор Геворкян В.Х.

кандидат геодогс-минералогичесхих. наук, дацакт йценко 2. В*

Ведущая организация • .Южное отделение Института океанологии

им. П. П. Ширшова РАБ

Защита диссертации состоится 1993 г

в 14 часов

на заседании специализированного соаета, яифр К 068.24.06 по геолого-минерадсгическам наукой в Одесском госуниверситете (270015, г. 0дзсса-15, Шампанский пер., 2, геодого-географа-ческий факультет, ауд. ¡? ПО).

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Одесского госуниверситета.

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совета

" " 1993 г

• ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы» К числу важнейших задач современных геологических исследований Мирового океана откосятся изучение фацп-. альных условий ссадкоь-хопления, формирования и размещения полезных яскопаекых, что необходимо для обоснования направленна а планирования проведения геологической съемки и поискав на больших площадях морского два.

В связи с проблемами освоения железемаргамцевах конкреций (ЖК) и охраны морской среда от загрязнения важное место отводчтоя изучению фатальной изменчивости донных отложений и их Еснкрециэ-нссностя, особенностей распределения ЕМК» придонных условий осад-конакоплетгя, выработке прогноза горне-геологических условий будущей эксплуатации конкреционных залежей на конкретных участках мер« ского дна. На решение этих вопросов, способствуйте рассирешга научных основ прогнозирования " поисков полезных ископаемых я охраны морской среды от загрязнения при разработке ®К быта направлена нала исследования. В свете наложенного выше их следует считать актуальными.

Цель работы. На основании изучения ли т один sí:;í чо с х с А зональности в зоне Кларяон-Клиппергсн (северная приэкваториальная часта Тихого океана) выделить типы, подгчпя и разновидности донннх лаяд-иафтоз и как основные составные части последи.« определить типы фаций поверхностных отложений и их конхрециенооносгъ, разработать прогноз горно-гэологичеекпх условий добыча SMK.

Задачи исследований:

1. Изучение латодикамической зональности донных отлежгчкЗ в зоне Кларион-Клиппертов»

2. Определение и классификация типов, подтипов я разновидностей донных ландшафтов в зоне Кларион-Клиппертон.

3. ^ыдзлекие типоз фаичй докных отложений в зоне Клариоп-■Даиппертон.

Прогноз поведения те/ногекноа взвеси, образующейся при добыче ШК с целью рекомендаций по системам разработки конкретнкх участков.

Практическая значимость работа, забота направлена на, решеннз теоретических и прикладных задач, связанных с вопросами фац.чалышх условий 0Сг<теонгхеллцния и особенностей распределения SMK, поведения техногенной взвеси и оценки экологической ситуации при разра-

Go-гке конкреционных эалэжей. Результаты работы когут быть использо паны пря выполнении научных программ по изучении минеральных ресур оав глубоководных районов Мирового океана.

Научная новизна работы заключается в.выявлении литодянаьической и лаадвафтной специфики и, соответственно, фациальной изьеячв-? поста доннах отложений и их конкрециеносяостя в рассматриваемой региона, прогнозировании горно-геологических условий добычи конк-рецлШ о помощью комбинации дистанционных и контактных методов изучения морского дна.

фактический материал. В основу работы положены материалы глубоководной фото- и геоакустической схемки, пробоогбора с фотографирование«. гидрологических измерений, зхолотирозания исследуемой площади в зоне Кларион-Кл;чюертоя. Материалы получены по рейсам на научно-исследовательских судах НПО "Южыоргеология" в 1982-1989 г.г в зона Кларион-Клиппертон /термин "зона" здесь применяется для про винции Кларион-Клиппертон в целом и для выделенных литодинакическн участков/. Были проанализированы свыс j 300 тыс. фотоснимков пороке го дна. Общач длина фотопрофилей составила более '♦ООО км; среднее расстояние между саимк&чи 16 м. Общая протяженность проанализированных геоакустичегчих профилей около 2500 км.

%и выполнении работы были использованы материалы глубоководного бурения 6,9,1с и 17 рейсов б/с "Гломар Чзлленджер", привлочаь обдирные отечественные и зарубенниз опубликованные дач ни с геолого« гвофизических исследований в центральной части Тихого океана.

Апробация работы. Результата исследований докладывались на се минарах' отдел а' геологии минеральных ресурсов ^аразого океана НЙПИ-океангеофязака,. на научной конференции молодых учения НПО "Южмор-геология" Леленджик, 1988/, в Сгдзле. осадочного рудообразоватя Института геологических наук /НГН/ АН УССР Диез, 1387/, на УШ я J Всесовзных вкэлах по морской геологии /Геленджик, 1988, 1990/, а также, на заседании Ученого Совета НИПйокеангесфизика НПО "Южморге< логид" /Геленджик, 1Э9Х/.

Публикации по тема диссертации. По теме диссертации опубликовало восемь' научных работ, одна принята к печати.

Структура и объек работы. Аиссертациснная работа состоит из введения, шеста глав, заклвчзния и списка литературы из 114 наименований. Общий объем работы 207 страниц, из них 120 страниц малин' писиого текста, 67 рисунков я 16 таблиц.

Основные защищаемые положения

I. Методика изучения подводы;* ландшафтов, а соответственно» радиальной изменчивости донных отложений в зоне Кларион-Ялнппертон, уазработаннал на основе чрименения дистанционных методов /глубоко» ¡одной фото- и геоакустической ъежи морского дна/ и пробоотбора фотографировавшем, з целом эпо. не применима на практике, эконо-, ичеоки оптимальна и позволяет получить конкретные данные об особенностях распределения ШЖ и условия?: их разработки.

2» Дифференциация литодинамических зон обусловлена сочетаки-м компонентов /формы рельефа дна, типы денних осадков и их веаэ» таенный состав и др./, взаимодействующих между собой и являещрг-я морфологическими единицами доннах лап^шафтов. Выделенные лито» янакичес'-ие зоны представляют разнообразие ландшафтных зон.

3. На основании изучения подеодных ландшафтов Быделены три япа фадий: бсскарбонаткых ди^гомсво-радиоляриевых глинистых илов, лабокарбенатных крсу.нистс-глинистнх и лоз и вулканогенная. Фация ескарбонатных диатомово-радиоляриевих глинистых илов характера» уется наиболее широким распространением и устойчивой конкрецаа-с^ностьо.

С позиций благоприятности горно-геологических условий до-ачи конкреций эта фация должна быть первоочередным объектом ра5-здочнкх и добычных работ. При разработке КЖ а основу должны ¿ть принят« даелше о ".лорфологичссхой структуре донных ландшафтов рельеф дна, гидрологической, биологической и др./.

Диссертационная работа выполнена в отделе осадочного рудооб-мовация ЙГН АЛ Украины и в отделе- геологии минеральных ресурсов [рового океана НИПКакегнгеофизика НПО "Юзсморгеология" под руко-)дством академика АН Украины д.г.-м. ь. Е. ¿.Ёнюкова, которому ав^ >р искренне благодарен, Автор глубоко признателен также к.г.-м.н И. Филиппенко, к. Гг-м. к, В. А Кулиндышеву /КИПИокеангеофизлка/, г.-м.н. ¡О.В.Соболевскому и ь,с. Кутнену /ИГН АН Украяны/ за по-«гь и ценные советы при написании работа»

СОдЕРгЗДЩ РАБОТЫ

Г л ав а_1 т о£и я сс л е.д ов гни я.

В данной главе рассмотрена история исследования зоны яларион-иипертсн с периода кругосветного плавания "Челленджера" /1872-'76 г.г./ д: настоявшего времени. С 1957 г. научно-исследовательски судами АН СССР и зарубежными организациями ь пределах рудного

поля Кларион-Клкппертон проводятся систекаткчоехго геолого-гзофизи ческие работы. Судном "Гломар Челлендавр" в рамках программы ЕЗЗР приэкваториальной часта Северо-восточной котловины Тихого океана пробурено 22 сюзакины. С 1976 г. Министерством геологии СССР начаз рекогносцировочные работы в зокз Кларкон-Клцппертон. Планомерное изучение рудного поля в этой зоне началось с 1982 г. слециадизирс* ванным:; судами ПГО "Севкоргеология" и НПО "Йжморгеодогия".

В настоящее время район работ в зоне Кларкон-Кллппертон иооле дован рекогносцировочными, региональными, поисковыми работами в пг лигонными исследованиями.

Глава 2. Общая геолог о-уоофизичес кая_карактеристшса_зош Кла-

Зона Кларй0н-Клия.;.:рг0н расположена на северной периферии ра-диоляриевого пояса в южной части Северо-Восточной котловины между трансформнымг, разломами Кларион и Клаппертон. На востоке она ограничена подножьем Восточно-Тихоокеанского поднятия /ВТП/, на западе - подножьем гряды Лайн. Глубина океана в пределах зоны изменяется от 4000 ы на склоне ЗТП до 5400 ы на западе у подножья оотрсвс^ 1г

Геокзрфологическое строение рассматриваемого региона определяется блоковым строением фундамента и отдельными вулканическими постройками. Выделяются три основных типа рельефа: гористый, долш но-грядешвй и мозаичный мелкохолмистый. Для гористого рельефа характерна фрагментарная конкрециеноснссть с низкой пдетостью залегания конкреций.

Долине—грядовый рельеф определяется чередованием линейно вытг нутых поднятий и лопая между ними. Амплитуда поднятий и впадин изменяется от первых десятков до 100-200 м, протяженность их - от первых до нескольких десятков километроз. Отмечается четкая субме-ридиональкая ориентация геоморфологических элементов в зонах развития этого типа рз,- ефа. ^опоречный профиль поднятий, зачастую ст; пенеобраэкый. Ширина пологокаклонных террас изменяется от несколь' ких сотен метров до первых километров. Вершинные поверхности поди; ткй и склони долинопедобных впадин ч("то эродированы придонными т< ченкями. Рельеф - еубгоризояталькых аккумулятивных поверхностей дни; долин и субгоризонтальнаэ или пологонаклонные вераакные поверхнос поднятий иногда осложнены Элементами более высоких порядков с акп' . литудоЯ в первые десятка метров, дд.« зтого типа рельефа характеры наиболее перспективные в промышленном отнесения скопления конкрец!

о высокой плотностьв залегания.

Для мозаичного мелкохолмистзго рельефа характерны незначительная вертикальная и высокая горизонтальная расчлененность, низкая плотность залегания конкреций.

По данным глубоководного бурения, в зоне Клараоа-Кдаппертон заделаются три формации /снизу вверх/: осгроаоз 1айн, Маркизская и Клиппэртон. Отложения формации островов Л айн эоцен-верянемиоцс-яового возраата представлены преимущественно радиоляршзвиии и лаки и желто-коричневыми кремнисто-карбонатными н'глно^оссилиевыми илами. Средняя модность комплекса 50 м. Вшзс выделяется Уарклзская формация /шшиЯ элигоцея- средний миоцен/, сложенная преимущественно нанофоссилиевн-ди с редкой примесью форамииифор белыми до светлых карбонатными от-юженяями, находящимися на начальных стадиях литогенеза и обладающих аойства&и пластичности, высокой пористостью я влажностью. Мощность • ;омплекса 40-80 м. Заходы отложений формации на поверхность дна ат-1ечаются в основании уступов, рене на поверхностях террас и плато.

Карбонатные отложения Маркизской формации несогласно перекрыты данами циклической тйлщи формации Клиппертон ккоцец-плейстоценаво» г'возраста с мощностью отложений 30-40 м, представленнге тугоплас-ичныкя до пластичных глинами темно-коричневого цвета, сложенные ре имущественно иллитом, монтмориллонитом к филлипситом. Выше зале-аат глины, сложенные иллитом, монтмориллонитом и хлоритом,' разде-яси'иеся на несколько разностей по цвету, текст, ре, карбонатности и ау ни с г иче с о м ком п ле ко ом.

. По данным гсоаяуотического про^илирава и я, на изученной площа-I осадочный чехол представ лен рядом сейсмокомплекссз /сверху вниз/.

Геоакустический комплекс А выделяется как "прозрачный" слой, '„дность комплекса чрезвычайно изменч! за даже на незначительных 1ССЮЯНПКХ, увеличиваясь во впадинах до 60 м и сокращаясь до полиса, выклинивания на склонах :: вершках гор /Гавдан, 1990/. Преоб-ш.аюцая его мощное 1-ь колеблет'1 я от 15 до 30 м»

Одним из основных диагеиет тческих признаков комплекса А явля— :ся его несогласное залеганве на нижележащих отложениях. По данным убокезодного бурения и пробсотбора осадки комплекса представлены нтморалдонкт-кдлйтовиии и цеолитовыми глинами. Возраст комплекса Б&рьирузт от нижнего миоцена до современного.

Гесакусгический комплекс В представлен циклической толщей кн-нсивных отрахониз. Комплекс хор ее о выдержан по мощности /10-15 м/

и.широко распространен. Возраот комплекса рзянбмкоценоеый.

Акустически прозрачный комплекс С характеризуется несколькими отражающими горизонта:® внутри, из которых наиболее выдержанный верхний. Мощность слоя изменяется от 30 до № м. Возраст аозднеоли-гоценсвий. Комплексы В и С представлены нанофоссилиесими известняками.

Геоахустический комплекс Д представлен толщей отложений с достаточно интенсивными отражающими горизонтами. Мощность комплекса достигает 60 м. Комплекс представлен нанафоосилаевыми известняками раннеолигоденового возраста.

Акустический фундамент Г представлен базальтами второго оке а-нического слоя.

Радиальная обстановка л северной приэкваториальной части Тихого океана во многом определяется особенностями гидродинамики и по- ■ вишенной продуктивность с поверхностных вод. Являясь областью эква» ториальной гумидной зоны, эта часть океана геиетическч связана с поясок повышенной биопродуктивности, приуроченным к системе субш-ротных течений: северного и южного пассатных и межг.ассатного противотечения /Мурдмаа, 1986/.

Из всех биогснн'ч процессов в экваториальной области наиболее интенсивно протекает карбонатосбразованиз. Растворе паз СаС03 происходит на нескольких критических уровнях: фораминиферотий лизоклин /уровень начального распада неустойчивых видов/, кальц/^сзыЗ лизо-клин /уровень массового растворения всех ксльцитоных частиц/ и уровень критической глубины харбон&гснахопления /КГК/, на котором осуществляется практически полное растьорение СаСОд.

Для всей приэкваториальной области характерно биогенное крек-нонакопленио. При пересчете на б^си^рбснатное вецостзо содержание 1:10^ максимально Д0-30 %] на оси области и уменьшается до 5-10 % -на ев периферии

Данные анализа пробоотбора с фотографированием я фото- и геоакустической съемки морского дна показывают, что формирование кремнисто-глинистых отложений в северной приэкваториальной части Тихогс океана происходит в условиях перемыза и перэотложоьия осадка. Это правело к прерывистости осадочного покрова, образованию резких литс логических границ со сменой литотипов и латеральной неоднородности отложений.

Глада 3. Технические средства и методика изучения фациадьной изменчивости донных отлояений.

Фотопрофмлированяэ было выполнено.с помодьэ комплекса "МИР", который предназначен для- проведения непрерывних марпрутннх фотосъемок морского дна. Скорость буксировки составляла в среднем один узел, дискретность сгемки около 30 с.

Пробоотбор с фотографированием. Пробоотбор и фотографирование на геологических станциях выполнялись следующими техвнчзскимз средствами:

- дночерпатель "Окаая-0,25" з комплекса с глубоководной .фсто-устансзкой ГзУ-6-3;

- прямоточная трубка ПТ«1^б;

- комплекс автономный донный разведочный "КАДР-1".

С цельи фиксации геологической обстановки пробоотбора вез станции сопровождались сейсмозондированием.

Профилирование комплексом "Абиссаль". Исследователь скиА геозо-горазведочный комплекс "Абиссали" предназначен для проведения синхронной фототелевизионной и геоакустической съемок дна в глубоководных районах Мирового охеана.

Технические характеристики; рабочая глубина погружения до 6000 и, скорость бухсирозки 1-2 у ала, количество снймксо Я00 е?. , диапазон регистрации язсбраасс-.чий гидролокатора бокового обзора на каждый борт 250 и, диапазон регистрация акустического разреза профи 2 аграфа по грунту 100 н.

Методика исследований предусматривала изучение фацкальной изменчивости донны?: ст'скений, выявление закономерностей распределения £МК и прогноза горло-геологических услсщий разработки конкреционных залетай. С этой цель» морское дно на исследуемой площади было' расчленено на литодкнакическиэ зоны, выделенные по данный анатаза. материалов фото- а геоакустаческой съемки г пробоотбора с фотографированием. Для ;.засдой лиг »динамической зоны характерны определенные типы осадкоз и их вег^с'эенний состав, особенности гидрологического редана придонных вод и скорости осадконакоплекия, наличие или отсутствие фауны, аэстеля зависимость от рельефа дна, конкрецз— еносность, положение относительно уразня КГК. На основании лнтада— начической зональности была проведена типизация донных ландшафтов и, как элементарные части последних, выделены типы фаций поверхностных отлолений,

На основании литодинамической зональности и особенностей взаимодействия. придонных течения с расчленений пср-'рхностьи дна осу-еестаден прогноз поведения техногенной взвеси, юразуащейся при добыче Ш-!К.

Глава Зелезомарганцавыа конкреции. Глобальные и рогиональ- ■ ные особенности распространения железомарганцевых конкреций в Ми-« ров ом океане.

Но литературным данным и результатам работ НПО "Южморгеология*, ЯГО "Дальморгеология", ПГО "Севморгес-лсгия" рассмотрены глобальные и региональные особенности распространения 1МК г Мировом океане, где выделено более 30 рудных полей.

В основу существующих в настоящее время классификаций В® положены, морфология, разкера, состой и характер поверхности кошере-, ций» Генетический смысл этих классификаций подтверждается тесной свйзьв характера поверхности с внутренней структурой рудного вещества, химическим к минеральным составом конкреций. Выделяются следующие морфогенеткческие типы конкреций:.А - преимущественно седиментационные, В - седаменгациоггао-даагенэгичеекиэ, С - диага-нетические.

Типизация литодинаиичесаих зон, особенности осадкокакопления . а распределения £НК на исследуемой плогцади.

В формировании фации могут участвовать один или несколько ли-тодйнамических типов отлог'.сний /Мурдмаа, 1937/» Изучение придонных условий седиментации и особенностей литодиналяки» распределение конкреций и приуроченность их к определенным типам осадков и рельефа, соотношение с глубиной, позволило осуществить типизация лито-динамических зон.

Зона площадной эрозии. Участки с отложениями, характер»зув-цими зону площадкой ярозии, выделяются на фото- и геоакустических разрезах по ряду признаков, основным из которых является частичная эрозия слабосвязаикого осадка, выражающаяся в уменьшении мощности сейсмокомплекса А, Отложения, характеризующие дакнув зону, занимает превде везго зерьишше поверх ноет;: поднятий и склоны долшшо-грядового и холгшетого типов рельефа, отдельные горы. Эуи отложения отличаптся в целок низкой конкрециенооностыз, наличием илейфов обломков плотных, пород, покрытых гех-ззомаргаицевыми корками, Для этих участков характерны преимущественно кремцисто-глинистао /ра-

диоляриево-глинистые/ илы. Выие КГК отмечаются карбонатные отложения /известковые или/. На известковых плах встречена конкреция генетика А, Определение датировок по комплексу радиолярий я редким микропалеонтологическим остаткам позволяют отнести оба литотипа к четвертичному возрасту Дретов и др., 1987/.

Зона интенсивной пдодздной эрозии

На фотоснимках дна интенсивно эродированные участки зыделяят-ся по выходам на поверхность размытых плотных глин, испецренных борозда!«!, .или' карбонатных отложений.' Выходы эродированных г ли л приурочены к вершинам поверхностям возэншенноствй или пологим ложбинам, представлявши, скорее всего, русла придоьних течений. Зы— ходы плотных карбонатных отлскений контролируются структурноморфо-логическ^ми и гидродинамическими факторами, обеспечивавшими эрозив или неотложение перекрывавших осадков, и фиксируются в пряссевых частях линейных долиноподобньх впадин, на обширных плоскозерзшнних поднятиях, на относительно выровненных поверхностях структурно-аккумулятивных равнин й др. На поверхности эродированных глин и кар-5онагных отложений отмечены щлейфн обломков плотных пород, покрытых келезомарганцевыни корками. Для этих участков характерны древние ''реликтовые/ бескарбонатяые кремнисто-глинистые отложения и нано-^оссилиевые известняка.

Возраст бескарбонатных кремнисто-глинистых отложений оцененный ю комплексу радиолярий, определяется как миоценовый с преоблада-шем раннеииоцевових осадков,

Микропалеонтологпческие датировки, проведенные по колонкам 1рямотсчных трубок, показсшавт, что большая часть опробованных кар->онатннх отложений имеет рашемиоцэновый возраст, максимальный -ерхнеэоцснсвнй.

Зона склоновая. Отложешя, характеризующие эту зон/, приуро-:ены к склонам с крутизной 2-1° .долинно-грядового и холмистого ти-ов рельефа. Основным призракеч, по которому выделяются на фото- я еоакустичесхях разрезах участ/и с отложениями, характеризующими к.тонавую зону, является гравитационное оползание слабосвязанных садков. Конкреции на склоновых участках чаете линейно ориектиро-аяы. Интенсивность ллтодцнамяческих процессов на склонах- может нть самой различной даже на коротких расстояниях /первые десятки зтров/. Кс-;крециеносность отложений, характеризующих склоновую оиу, значительно варьирует. Со склоновыми процесса}® часто связа-

но появление мелких диагенетических конкреций.

Для склоновой зоны характерны современные бескарбонатные крем-нисто-глинистае или, образующие непрерывный ряд, крайними членами которого является радаоляриево-диатомовые, диатомово-радиоляриевые и радиоляриево-глинистые илн /Шельтинг и др. 1939/; Осадки характеризуется единым вещественным и минеральным составом, близкими физик о-мех аьлче скими х ар ак т е рй с ти к ами.

Определение возраста илов, датируемого по данным микроаалеон-толотеческого комплекса радиолярий й даатомой, дает дарокг'Я интервал от среднего миоцена до верхнего плейстоцена.

Зона присклоновая. Отложения, характеризующие присклоновуа зону, занимают выположенные участки холмистого и доликногрядазого рельефа и часто гранича? с базисными впадинами.

На присклонавых участках просматривается тенденция окучивания конкреций в виде пятая /30-60 см по диаметру/, слабовыраженных полос, иногда конкреции разрежены; местами конкреции практически пол-ностыз погружены в осадок или значительно присыпаны. Конкрсциенос-ность отложений, характеризующих при склонов у ¡о зону, как правил ., низкая. Для этой зоны также характерны преимущественно современные бескарбонатные кремнисто-глинистые отложения.

Зона замедленного осадконакопления. Отложения, характеризующие эту зону, занимают субгоризонтальные участки долинно-грядового и холмистого типов рельефа. Это, как правило, выровненные участки на различных гипсометрических уровнях или пологие /0,5-2°/ склоны. Основным признаком, по которому выделяются на фоторазрезах участки с отложениями, характеризующими зону замедленного осадконакопления, является ровное залегание конкреций. Основными диагностическими признаками таких участков на геоакустических разрезах являются: I) относитал'но ровная поверхность акустического фундамента, не влияющая на структуру осадочного чехла; 2) выдержанная мощность /70-80 м/ осадочного чехла; 3) хорошо развитый акустически прозрачный слой сейсмокомплекса А. Для зоны замедленного осадконакопления характерны современные бескарбонатЕш^ кремнисто-глинистые оглоаеши

Зона базисных и склоновых впадин. Отложения, характеризующие данную зону, занимают гипсометрически пониженные участки морского дна. Креме того, часто -ати отлогсенид приурочены к участкам, располагающимся у основания крутых эрозионных склонов долинно-грядшого рельефа, ко иогут фиксироваться в узких компенсационных впадинах,

¡редких* частях пологих склонов ложбин и в редких случаях танимавт [окальные депрессии вырозненны:' участков. Источником осадков для ¡азисных и склоновых впадин могут бить осаждающиеся здесь шлейфы ¡ути, связанные с движением по склону осадочных масс, к разгружаю» [иеся от взвеиенных частиц и теряющие скорость придонные течения. !онкрецненосность отложений, характерлэувцнх эту зону, практически улевая /лишь изредка наблюдается незначительное количество крупах или.мелких даагенетических конкреций/. Для базисных и склоно-:свкх впадин характерны радиоляриево-диатомсвые, диатомсз-радиохч-зтевые /этмодискуссовые/ илы.

Зона заиления. Отложения, характеризующие зону заиления, за-имают выровненные участки или реже пологие /0,5-2°/ склоны. Прак-ически такие жо малорасчлененные участки холмистого и долинно-рядового рельефа занимает зона замедленного ооадкокакопления. азличие между этими зонами заключается в условиях седиментации и корости осадкон&копленкя. На слабсрасчленекных участках морского на поле скорости придонных течений ослабевает, вероятно, до !-• см/с и менее, и эродирозанные частицы, вынесенные из обстанавок ысоких энергий, выпадают на дно /Листер, 19Ьо/.

Данные анализа глубоководной фотосъемки морского дна показы-ают различн/а степень заиления конкреций, изменяющуюся от слабой рисыпанности вершинок И® до их полного захоронения. Границы з пленных участков чаще воего выражены резко.

Поскольку стлояенля данной зоны образуются в результате разг-узки придонных течения от эродированных »астяц, то на этих участ-эх преобладают радиоллриезо-диатомсвые, диатомоЕО-радиоляриевые

Зона вулканическая может быть разделена на две подзоны: под-эна вулканических излияний и подзона обломочных вулканических нейфов. Пространственная приуроченность зулканических излияний к шш-либо определенным фосм< м рельефа до конца не выяснена. Во :емя иетьской экспедиции ''Зч> I" в 1983 г. в зоне Пларисн-Клип-;ртон с.ш., 125°25 з.д./ вулканические излияния были за-

¡ксирозаны в центральных частях холмов /'.'.'руЛегг. , 1986/.

Магматические породы, как правило, не содержат на своей по-фхности конкреций. Подавляющая часть поднятых обломков имеет уг-ватую форму, размеры их в основном 3-10 см /Корсаков, 1987/. На шерхности обломков развиты пленки и тонкие /0,2-0,5 см/ железо-

марганцевые корки.

Петрохимически базальты поверхности осадочного слоя рассиатри ааамого региона достаточно однородны н классифкцируатся как щелочные сливинааыз базальты. Очезидно» возраст наиболее молодых излияний щелочно-базальтовой лавы современный.

Наблюдаемые на профилограммах выходы акустического фундаменте /базальт/ приурочены к различным частям склонов /чаще всего у их основания/ и уступам тектонического происхождения. Протяженность субмерчдаональных полосообразных выходов фундамента изменяется оч первых сотен метров до 10 км, при среднем значении I км, прайму-¡Явственная ширина 100-150 м.

Глава 5., Донные ландшафты и фации поверхностных отложений в зоне Клариок-Кдйппертон.

Обобщение результатов литодинамики показывает, что для каждо! литодинамической зоны характерно сочетание компонентов взаимодейе1 вуиаих между собой. Такими важнейшим'- компонентами, элементарными морфологическими единицами подводных ландшафтов, является: а) формы рельефа дна; б) типы донных осадков и их вещественный соста~; в) конкрециеносность; г) положение относительно КГК; д) водные ма сы и их гидродинамический режим; е) водное и доннсе население /Го всркьян и др., I98V. Любое изменение состава и способа взаимодей ствия 'сочетания этих компонентов приводит к смене донного ландшаф та. Таким образом, выделенные в главе 4 литодинамичеч-киз зоны • представляют разнообразие ландшафтных зон. Исходя из литодинамиче кой зональности в зоне Кларион-Клиппертон выделены два типа, одул надцать подтипов и три разновидности подводных ландшафтов /табл.1

Основной составной частью ¿апдкафта, характеризующей его динамику, является фация /Геворкьян и др., 1984; Ми ль к. об, 1970/. Под фацией з",есь понимается единство условий осадкообразования i возникавшего по ах воздействием осадка со всеми его петрографиче< кими, минералогическими, геохимическими и палеонтологическими пр: знаками /%рдмаа, 1937/. Ниже поверхности дна пространство совр< менных фаций охватывает, по меньшей ::зрз, весь елей раннего диагенеза и подвижный / метастабильиый / слой осадка, г.одзергаящи: ся баотурбации, повторному взмучиванию или гравитационному перем ¡ценив в рамках того же стратиграфического интервала.

Исходя нз приведенной типизации абиссальных ландшафтов и пр судах им важнейших компонентов, можно выделить три типа фаций:

Тип ландшафта Рельеф дна Под-: Л!^ ! Донные отложения ланд-. тафта: Скорость придонных : течений и процессы : Конкрвци-перэотложания донных : енооность осадков : : ; Полола» с : 1шэ от» *ау»а ; ноои- : тельно : КГК

I 2 3 : 4 5 : б ч ; 8

Вершинные поверхности поднятий и их склоны, отдельные горы, депоессионные учаотхи дна

Долинно-грядовый: оуСгориаонтальные или пслогонаклонные вершинные 'поверхности поднятий и скло* ны долиноподобных впадин,субгоризон-тальные аккумулятивные поверхности ...

Современные известко-висто-глшшстые; кремнисто-глинистое олабо-известковистые илы; продукты вулканической деятельности

Известковые /форамини-фарОЕыв/ илы,следы ползания илоедов, пеллэты, шлейфы обломков плотных го ооадка пороч

Интенсивная гидродина- П. мика, эрозия ооадка

Течения в придонном слое 15 см/с и более, эрозия слабосвязанцо-

Вулканичоок..е лавовые излияния, шлейфа обломков вулканических пород

Современные бескарбо-натнне кремнцсто-гли-ниотые илы. древние беокарбонатныа крем» нисто-глинистие илы или нанофоооилиевые игвеотняки

Твчоиия в придонном слое 5-10 см/с и более, возможно развитие непродолжительной гидоотермальной конвекции

Згозия-и перэотложение ооадка. Скорость при® донных твчений^изманя-етоя от менее 3 до 15 см/о и более

лотность залегания конкреций изменяется от высокой до низкой

Преимущественно высокая /кснк-рации генотипа А/

биоценозы ое"тооа

Практически нулевая

Плотность залегания конкреций варьирует от выоокой до практичен ки нулевой

олоту-рии, морские ежи, звеады офиуры и др.

Изредка отмочены голотурии, морские еки

Биоценозы бентоса

Выше

оз

Нике

долинноиодобных впадин, эрозионные склоны; холмисто-

-ГрЯДОВЫЙ

Бт Родиоляриэво-гдинистые или, волны осадочной ряби, следы ползания илоедов, паллеты. шлейфы обломков плотных пород и конкреций

Бп Кремнисто-глинистые иды, оледы ползания илоедоэ, пеллеты, распределение конкреций неравномерное, обломки плотных пopoдí следы скатывания глыб

Ем Кремнисто-глинистые ила, обломки плот ых пород, оползневые процеооы

Бту Креанисто-глиниотые илы,следы ползания илоедов, паллеты, распределение конкреций

Продолжение табл.

5 : 6 | 7 :_8

Течения в придонном слое до 15 см/с; эрозия олабоовязанного осадка

Течения в пригонном слое 5-хО см/о

'преимуществен- Голотурии, Нике но низкая морские еки,

(конкреции ^ и звезды,офиу-В, иногда на- ры и др., бладавтоя случаи сосуществования конкреций А и 6)

Высокая устой- Голотурии, Ниже чивая плот- морские ежи, ность залега- звезды, офи-ния конкреций уры и др^ £

(генотип С)

Течения в при- Преимущест-'оннсм слое до венно низкая Э см/о ./генотип С/

Изредка отмечены голотурии

Ниже

Течения в при« ро^ном^слое

Высокая / нотип С/

ге«

Голотурии, мороки^ ежи, звезды офиу-ры» ахиуриды

Ниже

°У1

3УП

кремнисто-глинистые /этмодискусосьые/ ииы, пеллегы, перемещение конкреций в процессе текучести осадка

Доевние бескарбонат-•ные креинисто-глинис-тые отложения, шлейфы обломков плотных пород и конкреций

.»ссилиевые изве отняки /древние/, шлейфы обломков плотных пород,покрытых же ле з омарх1 акцеви ми корками, и конкреций

5ущ Выходы разновозрастных карбонатных отложении

Бту Выходы базальтового фундамента у основания эрозионных склонов

Течение в придонном слое до 2-3 см/о; происходит разгрузка воды от взвешенных частиц

течения в придонном слое 15 см/с и более, эрос-ия осадка

Практически нуле- Изредка отме- Ниже

вая.Изредка отме- чэны голоту-

чено незначиталь- риа

ное количество

мелких конкреций

/генотип С/

Конкреции практи- Голотурии, Шшз чеоки отсутствуют морские ежи, звезды, актинии и

- Гоч^цш в придонном Конкреции практи-слое ом/с и более, чеоки отсутствуют эрозии осадка

Изредка отмв-ченцролоту-рии,..орскив ош;, актинии и др.

1ечбн«а 6 меидонно!-слое 14 сн/ч ¡л бо.\<а, эрозия ос зц.к-^

Теч ния в п^и'о.! ыи слое 15 см/с и более

Нике

-шсрзцли отоутст- Актинии,офиу» у ют ряды, аоицидии

,1992/

Конкреции отсутот- -

а^куг

- слабокарбонатшх кремнисто-глинистых идсь, виецаощих конкреции обогащенные железом и кобальтом;

- современных бескарбонатних даатомозо-радисляриевых глинистых илов, ймецавдгх конкреции обора-данные .металлами марганцевой группы;

- вулканогенная /Гавдан, 1992/.

Глава б. Прогноз поведения техногенной взвеси и рекомендации по технологии сбора конкреций.

Предварительные расчеты покэзньа.от, что даже при высокой плотность залегания влажных конкреций на один килограмм добытых ЙМК может быть вовлечено в первичный процесс до 6-8 кг вмещающих осадков, которые поступят в придонный слой океанских вод.

Прогноз поведения техногенной взвеси, образующейся при добычных работах, осуществлен на основе литодинамическся зональности и характеристик придонных течений полученных в зено Клариоя-Клиппер-тон путей: а) многосуточных и многемапчных инструментальных измерений; б) по эффектам воздействия на осадочный покров /на основе анализа материалов фото- и геоакустичзсксй съемки морского дна/; в) математического моделирования.

Разработка месторождений 1МК долнна осуществляться надежными, рентабельными и экологически чиетшчи добычны«« .тчплексами. Сбор конкреций следует начинать на гипсометрически ги..чзнаих участках рудного тела. Агрегат сбора конкреций цедесосбр^лю перзкецать поперек преобладающего направления придонных течений. При этом генеральная полоса сбора КМК должна "подниматься" вверх- по течение, чтобы поднятая взвесь при оеадденки заиливала уле отработанный участок. Предаарительнув отмывк/ аккреция необходчьо проводить I придонном слое, а сбрасывать ил - на гипаокетричоекк пониженные /базисные впадины/ или да*е вировноикие /но очиц^шие от конкрецш" участки морского дна.

При добыче существуют следующие источники загрязнения сре да: попадание техногенной взвеси и холодной придонной есды в верхние слои океана; сброс взвеси загрязненной окислам;: металлов, входящих в состав конкреций; газозыделения при зздкрке морского дна; подъем органических веществ 'через толщу воды. Все эти процессы могут вызвать необратимые изменения х'лмкко-экологичеекчх показателе! воды. Позюму вопрос о экологически чистых добычных комплексах долкзн быть первоочередным.

" Для более полного определения технологических услови" добычных работ осуществлен расчет и анализ морфометрических характеристик /вертикальной, горизонтальной и угловой расчлененности/ для нескольких детально исследованных участков морского дна. Выделены донные препятствия для агрегата сбора.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Подводя итоги проведенных исследований, можно утверждать, что методика изучения донных ландшафтов и, соответственно, фациальной 13менчивости поверхностных отложений к их конкрециеносности нч ос-юве глубоководной фото- и геоакустиче:коЯ съемки морского дна и фобоот-бора с фотографированием вполне работоспособна и позволяет 1ать проектирсви?1кам конкретные данные об услозиях добычи ЛМК. Сдерет отметить, что данная мс~одака в целом не дорогостоящая. Однако кват огромных площадей л большая дискретность фото- и гооакусти-йских материалов на клвчевых участках' /выходи на поверхность дна :оренных пород л др./ требует наблюдений кз обитаемых подводных ад, аратов.

Дифференциация литодилг.члческих зон обусловлена сочетанием кон-онентоз приходных вдмплексов Еза'-'модействукщих между собой, язляю-ихся морфологическими единицами донных ландшафтов. При изучении онкых ландшафтов в первую очередь акцентировано внимание на основ-ые, взаимодоЗстзукздо между собой, морфологические единицы /формы ельефа дна, типы донных осадков и их вещественный состав, конкре-леносность, данюеика придонных вод, бентосная фауна, положения от-осятвльно уровня КГК/. Изменение состава и способа взаимодействия очетаняд этих компонентов приводит гс смене типсв и подтипов доншх шдшафтов.

Рассматривая фац;:а как основную часть ландшафта, выделены три та фаций: слабокарбонаткнл кремниото-гликистнх илов, бескарбонат-)х диатомово-радиоляриевых- .'линистых илов, вулканогенная. Аля фа-1И бескарбоваишх диатомово-радиоляриевых глинистых илов характер) наиболее широкое распространение в рассматриваемом регионе. ¡зомаргзнцевые конкреции этих илоз о^огацеиы марганцем, „медью, ни-!лем. С позиций конкрециеиооностл и благоприятности горно-геологи-ских условий добычи ЗЕК эта фация должна рассматриваться как пер-очередной объект разведочных и добычных работ.

Для фаций слаоокарбонатных кремнисто-глинистых илов и вулкшю-

генной не характерно широкое распространение в рассматриваемом регионе. Нелезомаргаацсвыо конкреции слабокарбонатных кремнисто-глинистых и л оз обогащены железом и кобальтом. Конкреция на поверхности магматических пород отсутствуют.

Канкрециеносные участки характеризуются наличием значительного количества суспензиядной и детритоядной фауны / тi: оi, , 1992/. Можно ожидать, что при разработке*месторождений IMK произойдут изменения химико-экологических показателей воды, а бентическое сообщество будет частично уничтожено агрегатом сбора. Однако пс-чольку в наиболее перспективных районах разработке подлежит не более 70 % площади морского дна, выработанные участки будут вновь заселяться организмами из соседних, не затронутых разработкой, районов. Приведенные отрицательные фактора разработки конкреций получаются при анализе априорных схем и моделей разработки. При создании реальных добычных комплексов и систем разработки, нарушения экологической обстановки будут сопоставимы с природными процессам» /например, взмучивание донных осадков глубинными штормами и т.п./, и маловероятно, чтобы окружающей среде был нанесен серьезны?, ущерб.

По теге диссертации опубликовано 9 работ:

1. Значение гидродинамических уелоЕкй для образования железо-марганцевых конкреций в Мировом океане. - Компл-зконяе геолсго-гео-физические исследования в Мировом океане, ч. I /Тел. дел. ко П-й научно-техн. конф,, апрель, 1966 г., г.Геленджик/. - Геленджик: ПО "Южморгеология", 1986, с. 21-22.

2. Типизация гидродинамических и физико-хймкчоских факторов, влиявцих на распределение келезокаргакцезкх конкреций. - Комплексные геолого-геофизические исслодо^лая в Мировом океане, ч. П /Тез-докл. ко П-й научно-техн. конф., апрель, 1986., г. Геленджик/. Ге-левдяик: ПО "¡^..¡оргеслогия", 1966, с. 22-25.

3. Структура придонных течений и связанные с ней некоторые особенности осадкоиаконленкя и коакрециеносности. - Геологическое строение Северо-Восточной котловины Тихого океана. - Геленджик: ПО "Южморгеология", 1987, с. 34-36 /соавтор 0,Д» Корсаков/.

Влияние гидродинамической изменчивости в пелагкали океана на конкрециеносность. - Геология океанов и морей, ч. 3 /Тез. докл. к УЕ -Бсесовз. школе по морской геолегц:;, 1988 г. /."- М.: 1988, с. 151 —152 /соавтор 0»Д, Корсаков/.

5. Флуктуирующие гидрофизические поля в окег">е и кинетика

окисления и осаждения гидроокислов Мл на поверхность конкреций. -Комплексные геолл'о-геофизические исследования Мирового океана, ч.Х Дез.докл. к Ш-й научко-техн. конф., апрель 1388 г., г.Геленджик/. - Геленджик: ПО "Вжморгеология", 1963, с. 50-51 /соавтор ГЕСедышеза/

6. Закономерности изменчивости физико-химических параметре® юнкрецие образования центральной' части Тихого океана. - еологичес-еий журнал АН УССР, 1989, В 6, с. 83-90 /соавтор О.Д. Корсаков/. '

7. Неоднородность границы вода-дно в северной .приэкваториальной 1асти Тихого океана. - Геологический журнал АН УССР, 1990, й 5,

5. 71-77.

8. Фациальный анализ глубоководных донш.'л отложений в северной триэкваториальной части Тихого океана. - Геология океанов и морей, ?. I /Тез. докл. к IX Всесоюзн. школе по морской геологии, 1990 г.»

- М.: 1990, с. 100-101 /соавтор Е.В., Сзмочкина/.

9. Осадколеренос в условиях искусственного взмучивания донных •садков и рекомендации по технологии сбора конкреций. - Комплексные еолого-геофизические исследования в Мировом океане. /Тез. докл. я ;сесоэзн. конф. по морской геологии, 1991 г., г. Геленджик/. - Ге-энджик: НПО "Юяшоргеология", 1991, с. 27-29 /в печати/.