Железомарганцевые конкреции

ЖЕЛЕЗОМАРГАНЦЕВЫЕ КОНКРЕЦИИ (а. iron-manganese соncretions; н. Eisenman- gankonkretionen; ф. соncretions ferroman- ganesiennes; и. соncreciones de hierro у manganeso) — аутигенные минеральные стяжения гидрооксидов железа и марганца, а также других элементов на дне озёр, морей и океанов. Наиболее широко распространены в пелагических районах Мирового океана. Впервые изучены английской экспедицией на судне "Челленджер" в 1872-76. Подробные сведения о железомарганцевых конкрециях (пространственное размещение, фациальная обстановка формирования, петрография, минералогия и геохимия) получены в результате исследований дна Мирового океана, проведённых исследователями различных стран (Великобритания, CCCP, США, ФРГ, Япония и др.) в период Международного геофизического года (1957-1958) и в последующие годы.

Глубоководные железомарганцевые конкреции залегают преимущественно на поверхности дна или в верхнем слое четвертичных осадков в виде монослоя, совпадая с ареалами предельно низких скоростей осадконакопления. Продуктивность измеряется от менее 1 кг/м² до 50-70 кг/м²; при высоких концентрациях образуют характерные "мостовые". По морфологическим признакам выделяются собственно конкреции, глыбовые и плитоподобные образования и корки на поверхности пород. Конкреции имеют эллипсоидальную, шаровидную, лепёшковидную, плитчатую, желвакообразную и гроздьевидную форму. Размеры железомарганцевых конкреций колеблются от долей мм (микроконкреции) до десятков сантиметров и даже метров, в среднем составляя 3-4 см. Обычно состоят из ядра и рудной оболочки концентрически-слоистого строения. Ядрами служат обломки разнообразных эффузивных и осадочных пород, органогенные остатки, минеральные зёрна. Отличаются высокой гигроскопичностью. Твердость 1-4. Плотность сухих конкреций 1600-2700 кг/м³. Среднее количество влаги 30%, иногда 50%. Минералы железа представлены гидрогематитом, гидрогётитом, гематитом, ферроксигитом, лепидокрокитом, минералы марганца — вернадитом, тодорокитом, бернесситом, рансьеитом, криптомеланом, браунитом, вудрафитом, пиролюзитом, рамсделлитом, неутитом. Среди глинистых минералов преобладают монмориллонит и нонтронит. Кластический материал содержит обломки вулканического стекла, кварца, полевого шпата, апатита и др.

Железомарганцевые конкреции Мирового океана в среднем содержат (по Д. Кронену) следующие рудные компоненты (%): Na 1,9409; Mg 1,8234; Al 2,82; Si 8,624; Р 0,2244; К 0,6427; Ca 2,47; Ti 0,647; V 0,0558; Cr 0,0035; Mn 16,02; Fe 15,55; Ni 0,480; Co 0,284; Cu 0,259; Zn 0,078; Sr 0,0825; Zr 0,0648; Mo 0,0412; Tl 0,0129; Pb 0,0900. Характерно наличие Ag, Ir, В, Cd, Yb, W, Bi, Y, Hg и других элементов, концентрации которых значительно превышают средние значения для земной коры. По средним содержаниям основных рудных компонентов (Ni, Cu, Co, Mn) железомарганцевые конкреции в пределах отдельных изученных районов сопоставимы с рудами месторождений, разрабатываемых на континентах.

Источники рудного вещества и механизм формирования железо-марганцевых конкреций окончательно не выяснены. Фациальные изменения рудных залежей на небольших расстояниях связаны с рельефом дна, локальными изменениями скоростей придонных течений, проявлениями диагенетических процессов, подводной вулканической деятельностью и подводным выветриванием вулканических пород. Наиболее перспективен пояс, протягивающийся между субширотными разломами Кларион и Клиппертон в южной части северной тропической зоны Тихого океана, между 6-8° и 15-16° северной широты, 120° и 180° западной долготы. Конкреции в пределах пояса содержат (%): Ni 0,9-2,0; Cu 0,8-1,9; Co 0,2-0,4; Mn 22-35. Ресурсы железомарганцевых конкреций на поверхности дна Тихого океана разными исследователями оцениваются в 90-1650 млрд. т.

Проблема промышленного освоения глубоководных железо-марганцевых конкреций выдвинута в конце 1950-х гг. Значительный объём поисковых, разведочных и опытно-эксплуатационных работ выполнен национальными и международными организациями Австралии, Бельгии, Великобритании, Испании, Италии, Канады, Нидерландов, Норвегии, CCCP, США, Франции, ФРГ, Швейцарии, Швеции, Японии в 70-80-е гг. Были разработаны и опробованы комплексы с гидравлической (насосной и эрлифтной) и канатно-ковшовой системами подъёма железомарганцевых конкреций с глубины 5000 м производительностью свыше 1000 т/сутки. Испытаны пирометаллургический, гидрометаллургический и комбинированный способы передела, позволяющие извлекать (%): 90 Mn, 80-90 Ni, 85-90 Cu, 65-70 Co. Предполагается, что первыми в промышленную эксплуатацию будут вовлечены месторождения железомарганцевых конкреций, расположенные в Тихом океане, в зоне Кларион — Клиппертон.