Геохимики получили новые данные о составе и генезисе руд океана
Сотрудники Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН), совместно с коллегами из ДВГИ ДВО РАН и Университета Тунцзи (Китай) изучили железомарганцевые корки с подводных гор (гайотов) в центре Императорской гряды — протяженной цепи древних потухших подводных вулканов на севере Тихого океана. В этих рудных образованиях ученые нашли настоящую кладовую редких и ценных металлов, включая свинец, кобальт, молибден, вольфрам и редкоземельные элементы.
Экспедиционные работы проводились на научно-исследовательском судне «Академик М.А. Лаврентьев». Для отбора проб использовался телеуправляемый подводный аппарат Comanch-18, оснащенный манипулятором и другими инструментами, а также специальной системой, позволяющей производить видеофиксацию мест отбора и документировать их GPS координаты. Поднятые с глубины от 1008 до 2088 м образцы представляют собой уникальный материал для научных исследований, поскольку ранее образцы с такой глубины добывались только драгами и их точное местонахождение было неизвестно.
В этой же работе авторы смогли точно определить условия залегания железомарганцевых корок. Эти образования формируются на поверхности древних подводных вулканов и накапливают железо, марганец, кобальт, никель, свинец и даже золото. Размер их варьирует от нескольких миллиметров до десятков сантиметров. Минеральный и химический состав позволяет определить происхождение этих корок, причем даже в масштабе одного образца источник рудного вещества может меняться.
В ходе работы с образцами с гайотов Нинтоку, Джингу и Оджин было установлено значительное разнообразие минеральных фаз и элементного состава. Авторы отмечают в них высокие содержания свинца, молибдена и вольфрама, значительно превышающие средние показатели для океанических регионов. Концентрации железа, марганца, кобальта, меди и никеля указывают на то, что корки формировались в течение миллионов лет, осаждаясь из морской воды (так называемый гидрогенный тип), но исследователи также нашли признаки влияния гидротермальных источников — подводных вулканов, выбрасывающих минерализованные флюиды. Ученые считают, что эти подводные месторождения связаны с поздним вулканизмом на Тихоокеанской плите, который проявился примерно 3,5 миллиона лет назад.
Определение генетического типа железомарганцевых образований — очень важный аспект изучения, поскольку для каждого типа характерно накопление своих полезных элементов. В ходе многолетних исследований морскими геологами и геохимиками установлено, что самый экономически продуктивный тип — гидрогенный. Железомарганцевые образования этого типа концентрируют в себе наибольшее количество редкоземельных элементов, Co, Te, Mo, Bi, Pt, W, Zr, Nb.
«Этот прорыв позволит ученым лучше понимать, каким образом формируются подобные месторождения, и возможно, приведет к разработке новых технологий разведки и добычи металлов, находящихся глубоко под поверхностью океана», —отметила Ирина Вишневская, один из авторов исследования, старший научный сотрудник лаборатории изотопной геохимии и геохронологии ГЕОХИ РАН, кандидат геолого-минералогических наук.
Помимо высоких концентраций тяжелых металлов, ученые зафиксировали в железомарганцевых корках значительные количества редкоземельных элементов и иттрия, необходимых для современных технологий, таких как электроника и экологически чистые виды транспорта.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России.