А.Г. А в Атлантике?
Е.Б. В Атлантике есть конкреции, но рудных полей в том понимании
, о котором я говорила, там нет. Там есть места, богатые конкрециями, но они и
меют локальный характер. Для добычи они не пригодны. Это я и называю одним
из феноменов марганца Ц его, так сказать, приуроченность к восточному п
олушарию.
Высокая концентрация марганца в восточной части Индийского океана и в Т
ихом океане связана с древностью этих океанов. А восточная часть Индийск
ого океана и Атлантика Ц это молодые океаны. И конкреции там Ц современ
ные, они не выходят за рамки 170-ти миллионов лет. При этом в Тихом океане нак
опление марганца больше, чем в Индо-Атлантическом сегменте в 70 раз. Это ко
лоссальное количество марганца.
Второй феномен марганца заключается в том, что в породах земной коры мар
ганец содержится в очень незначительных количествах. Примерно одна дес
ятая процента Ц это то, что называется кларковое содержание, то есть сре
днее содержание. Железа при этом на суше в 50 раз больше. А в океане эти показ
атели меняются местами: среднее отношение марганца к железу в океане око
ло полутора. И совершенно непонятно, откуда берутся такие количества мар
ганца?
Первые исследователи, рейс которых состоялся 130 лет назад, обошли все океа
ны в течение трех с лишним лет и впервые обнаружили, что конкреции не явля
ются какими-то уникальными, экзотическими находками, а они широко распр
остранены на океанском дне, и особенно в Тихом океане. Они сделали предпо
ложение, что, скорее всего, марганец для конкреций поступает из недр океа
нского дна за счет вулканической деятельности.
Однако Вернадский в своих очерках «Геохимия марганца» писал, что в проце
ссе выветривания из пород земной коры в течение веков высвобождается ог
ромное количество марганца, он поступает в речную сеть и сносится в океа
н, и вызывает удивление, что в морской воде, в океанской воде нет никаких с
ледов присутствия марганца. Дело в том, что, по-видимому, эта работа первы
х исследователей, которая вышла в 91-м году уже позапрошлого века, не дошла
до России. Но предвидение Вернадского абсолютно правильно, как и положен
о такому корифею науки.
Количество марганца, внесенного в океан, зависит от того, сколько времен
и продолжался этот процесс. Далее: максимальное количество наносов откл
адывается в устьях рек. Там скорость осадконакопления такова, что марган
цовые взвеси погребаются все новыми и новыми порциями. Но геохимия марга
нца такова, что оставаться в восстановительных условиях он не может, он м
игрирует вверх, в кислородосодержащую среду. И таким образом он постоянн
о мигрирует, оказывается на поверхности восстановленного осадка, и даль
ше его путь Ц в океан, поскольку конкреции формируются, главным образом,
в глубоководных котловинах океана.
Пути миграции марганца досконально изучал академик Страхов Николай Ми
хайлович, который эту транспортировку марганца проследил по профилю че
рез Тихий океан. И выяснил, что самая тонкая взвесь наиболее обогащена ма
рганцем.
В то же время железо может повсюду очень активно осаждаться. Оно осаждае
тся в прибрежных взвесях, потому что образует нерастворимые сульфиды, ко
торые остаются на месте и входят в состав глинистых минералов. И тем самы
м соотношение между марганцем и железом несколько увеличиваются в поль
зу марганца Ц это первый этап их разделения. Второй этап Ц во время тран
спортировки через океан. Марганец более плавучий, и он уходит дальше.
Конкреции формируются очень медленно, скорости, темпы их образования ра
зными исследователями оцениваются по-разному. Во всяком случае, большин
ство считает, что это миллиметры в миллион лет. В то же время осадки, на кот
орых лежат конкреции, это совершенно четко установлено, формируются со с
коростью миллиметры в тысячу лет. По идее, они должны быть погребены. А сут
ь в этом опять же в геохимии марганца, потому что конкреция лежит на океан
ском дне, одной стороной она опущена в осадок, другая Ц на поверхности во
ды. На границе осадка Ц повышенное содержание всех элементов. Они сорби
руются всей поверхностью осадка, а затем перераспределяются в конкреци
и.
Собственно говоря, конкреция потому и образуется, что излишние порции ме
таллов, которые там накапливаются за миллионы лет, выдавливаются из осад
ка, они не могут уже насыщать осадок, он уплотняется, снижает свою пористо
сть, с глубиной осадок даже обезвоживается. Поэтому эти металлы все выта
лкиваются вверх, и конкреции растут, они не могут погребаться, потому что
стремятся в максимально окисленную среду, то есть на поверхность океанс
кого дна.
В зонах спрединговых хребтов, зонах субдукций и других мобильных района
х океана марганец очень подвижен Ц поскольку там происходит извержени
е мантийных пород новой коры, то марганец в этих условиях растворим. Созд
аются высокие температуры, снижается содержание кислорода. В общем, форм
ируется восстановительная среда. И он мигрирует из этих условий, но дале
ко не уходит, потому что окислительные условия в современном океане очен
ь высоки на океанском дне, и поэтому он опять осаждается где-то недалеко.
При этом опять же происходит потеря части железа.
Поскольку количество конкреций в океане связано со временем сноса марг
анца с континентов, то естественно встает вопрос о том, когда началось эт
о океанское осадконакопление. Вопрос о том, когда началось железомарган
цевое рудообразование в мировом океане, неразрывно связан с историей во
зникновения самого океана. С одной стороны, осадочный железомарганцевы
й рудогенез, это процесс современный и происходит на дне современного ок
еана, осадки которого нигде не насчитывают более 170 миллионов лет. Это мак
симальный возраст сохранившегося доныне океанского дна или, точнее, его
мобильного ложа. Можно ли сейчас найти признаки существования более дре
вних железомарганцевых отложений? На современном дне океана этого сдел
ать невозможно ввиду его высокой мобильности. В то же время, как я отмечал
а, когда говорила о геохимии марганца, совершенно очевидно, что марганец
имеет такое близкое сродство с океанской водой, что он переживает все ка
таклизмы, которые существовали на Земле, переходя в растворенное состоя
ние. Поэтому марганец в океане может быть гораздо древнее, чем…
А.Г. Чем сам океан.
Е.Б. Чем ложе современного океана. То есть, в свете последних исс
ледований значительно удревнилась история возникновения океана, и кач
ественно изменилась геологическая история развития нашей планеты.
Первый суперконтинент, который сформировался в самом конце архея, в нача
ле протерозоя, то есть, спустя почти 2 миллиарда лет после возникновения г
идросферы и атмосферы на Земле, это Пангея-0 по Хаину. С ним как раз связано
образование гигантских марганцево-рудных и железорудных формаций. Они
приведены на этой картинке. Здесь контурами изображены современные фор
мы континентов, которых раньше в таком виде не было. Но у них были ядра или
кратоны, которые как раз соединились. При этом данные месторождения марг
анца, объединенные на площади, которая сейчас находится на разных контин
ентах: в Южной Америке, в Индии и в Южной Африке, в Калахари, были объединен
ы едиными геологическими условиями отложения и одинаковой минералогич
еской зональностью марганцевых руд.
В ту пору в протерозое, когда образовались эти месторождения, объем морс
кой воды, масса воды и состав ее были близки к современным, а атмосфера был
а кислородонасыщенной. То есть, в течение трехсот миллионов лет условия
были близки очень к тому, что имеем мы на Земле сейчас. И вполне возможно, ч
то тогда происходило не только образование марганцево-рудных бассейно
в, но и развитие других форм жизни на Земле.
Отложение происходило в определенный промежуток времени, эти месторож
дения образовались между двумя и 1,9 миллиардами лет, в короткий промежуто
к времени, быстро. Для образования месторождений в короткий промежуток в
ремени необходима предварительная концентрация металлов в какой-либо
форме.
А.Г. И последующие события, которые…
Е.Б. Да, и последующие события, которые могут вынести его. Поэтом
у мы полагаем, что формой концентрации были железомарганцевые отложени
я, а событием, которое могло бы их вынести, могло быть падение астероида на
океанское дно примерно 1,9 миллиарда лет назад. Вполне мог бы астероид или
часть его упасть и в пучину океана. Во всяком случае, это было очень крупно
е тело, которое прорвало тонкую океаническую кору. Надо сказать, корни ко
нтинентов, кора континентальная, бывает толщиной примерно до 300 километр
ов, а океаническая кора Ц это максимум 10, чаще всего 7-8 километров. То есть,
падающий астероид мог ее прорвать, и тем самым спровоцировать мантийное
извержение на океанском дне. Что это значит? Это значит Ц колоссальные т
емпературы, исчезновение кислорода.
Складываются такие условия, в которых, во-первых, происходит растворени
е железомарганцевых конкреций. В то же время вздымается океанское ложе.
То есть начинается трансгрессия океана Ц подъем воды. И восходящими теч
ениями растворенные металлы выносятся на окраины континента. В определ
енном месте, но в ограниченных, локальных рамках.
А.Г. Что объясняет локализацию.
Е.Б. Да, что объясняет локализацию. На этой картинке стрелками, к
оторые опущены вниз на шельфовую зону, показана стратиграфическая посл
едовательность отложения металлов Ц сначала карбонатные, потом окисл
ы железа, затем карбонат марганца и окислы марганца.
После того как произошел этот взрыв (это была, конечно, глобальная катаст
рофа, очень древняя), океанское дно постепенно начинает залечиваться, ос
едает. Происходит регрессия, вода уходит с шельфовой зоны, и дальнейшая и
стория развития этих месторождений связана с историей развития протер
озойского суперконтинента. Возможно, что падение астероида и было причи
ной раскола этого континента.
Азарий Баренбаум: Елена Сергеевна подняла очень крупную и важ
ную проблему: откуда берутся на Земле месторождения марганца, и как эти м
есторождения образуются, и привлекала к этому космические факторы. Я дол
жен сказать, что такие же проблемы существуют в отношении многих других
полезных ископаемых.
Со времен Птолемея в науках о Земле господствует так называемая геоцент
рическая парадигма. Согласно этой парадигме, все происходящие на Земле п
роцессы можно объяснить тем, что твориться в самой Земле.
Но одних эндогенных факторов для объяснения всех происходящих на Земле
процессов недостаточно, необходимо привлекать еще и факторы космическ
ого характера. Все эти факторы объединены или изучаются в рамках гелиоце
нтрической парадигмы, которая рассматривает прежде всего космические
процессы в самой Солнечной системе. Однако наряду с ближним космосом, на
нашу планету и в целом на Солнечную систему оказывают большое влияние пр
оцессы, происходящие в космосе дальнем Ц в галактике. О влиянии на Землю
галактических процессов до недавнего времени практически ничего не бы
ло известно. Этот фактор серьезно во внимание не принимался исследовате
лями.
Ситуация радикально изменилась буквально в последние 10-15 лет после откры
тия явления струйного истечения вещества из центра нашей и других спира
льных галактик. Это явление оказалось столь важным и столь значительным
, что, как показали наши исследования последних лет, без его учета нельзя п
онять и объяснить многие процессы, происходящие не только на Земле, но и в
самой галактике. Благодаря открытию этого явления удается тесным образ
ом соединить геологическую и астрономическую области знаний в рамках б
олее общей системы представления.
Должен сказать, что отношение к этому открытию у специалистов неоднозна
чное. А суть этого явления состоит в том, что в процессе эволюции галактик
, и нашей галактики в том числе, в их центре происходит постоянное разруше
ние звезд. Газопылевые продукты этого распада накапливаются в центре си
стемы, образуя быстро вращающийся диск. И из этого диска на спиральной ст
адии эволюции галактик это вещество начинает истекать в виде системы ст
руйных потоков. С этого момента у галактики формируется выделенная плос
кость, и они из эллиптических становятся спиральными звездными система
ми.
Вещество сначала истекает в газопылевой форме, но по мере движения в гал
актической плоскости это вещество постепенно конденсируется в плотные
газопылевые облака, кометы и звезды. Солнце, которое само является проду
ктом конденсации газопылевого вещества в спирально-галактических рук
авах, движется вокруг центра галактики по некоторой орбите и периодичес
ки попадает в эти струйные потоки, периодически пересекает струйные пот
оки и спиральные галактические рукава. В эти моменты все объекты солнечн
ой системы подвергаются, прежде всего, бомбардировкам галактическими к
ометами. Это происходит через каждые примерно 20-40 миллионов лет. И примерн
о раз в миллиард лет Солнце взаимодействует с массивными звездными обра
зованиями, меняя параметры своей галактической орбиты.
Все эти моменты попадания Солнца в спиральные рукава и в струйные потоки
в истории Земли отмечены как эпохи глобальных геологических, биологиче
ских и геохимических катастроф, к которым привязываются границы соврем
енной стратиграфической и геохронологической шкалы.
Вот на этом слайде показана спиральная структура нашей галактики. Наша г
алактика имеет 4 спиральные ветви логарифмического типа, эти ветви враща
ются вокруг центра галактики и имеют два струйных потока. Они показаны н
а нашей схеме красным цветом. Вещество струйных потоков движется в радиа
льном направлении из центра галактики.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30