CC BY
15БЮЛЛЕТЕНЬ КОМИССИИ
ПО ИЗУЧЕНИЮ ЧЕТВЕРТИЧНОГО ПЕРИОДА
N 57
1988
НАУЧНЫЕ НОВОСТИ И ЗАМЕТКИ
УДК 553.492(266)
Л.Е. ШТЕРЕНБЕРГ, Б.И. ВОРОНИН, С.С. СТЕПАНОВ
ЧАСТИЧНО ОКИСЛЕННЫЙ САМОРОДНЫЙ АЛЮМИНИЙ
В ОСАДКАХ СЕВЕРО-ВОСТОКА ТИХОГО ОКЕАНА
Микрообломки самородного алюминия, обычно в виде угловатых, неправильной формы пластинок размером около 0,1 мм, обладающие ярким металлическим блеском и в сростках с другими минеральными выделениями (рисунок, а), установлены среди осадков ряда .станций вблизи субширотного разлома Кла-рион, на гребне Восточно-Тихоокеанского поднятия (ВТП), в депресии Бауэр и на некоторых других участках Тихого океана. Самородный алюминий, найденный среди магматогенных образований и в глубоководных океанических осадках, характеризующихся высокими значениями ЕЙ, представлен неокисленной формой. Такая сохранность его, по мнению исследователей (Олейников и др., 1978), связана с появлением на поверхности алюминия тонкой окисной пленки, предохраняющей от более глубокого разложения. Было также высказано предположение, что сохранность металлического алюминия в сильноокисленных океанских осадках овязана с присутствием в его составе кремния, который образует с ним соединения типа силицидов (Штеренберг, Васильева, 1979; Штеренберг и др., 1980, 1985).
С помощью водной промывки осадков через капроновую сетку во фракции >0,1 мм нами обнаружены разные по величине образования, имеющие темно-серый цвет и слабый металлический блеск. По внешнему виду они напоминают самородный свинец, также пачкающий руки металлической пылью. Обломки эти иногда достигают 3—4 см, но в основном это небольшие образования (см. рисунок, б), очень мягкие, легко рассыпающиеся даже при слабом нажатии пальцем или каким-либо другим твердым предметом. Форма их, особенно тех, которые имеют небольшой размер, главным образом шаровидная или близкая к ней. Иногда встречаются образования и несколько иного облика, однако и в этих случаях они имеют сглаженные сферические поверхности.
Темно-серые образования установлены на станции 651 (17°49'с.ш., 124°4Г з.д., глубина 4350 м) в интервале разреза осадков 385—410 см и на станции 645 (18° 1Г с.ш., 141°08' з.д., глубина 5480 м) в интервале разреза осадков 285—295 см.
В интервале разреза 385—410 см ст. 651 фракция более 0,1 мм составляет 0,09% от веса отобранных для изучения осадков. Она представлена главным образом резко отличными по внешнему виду, твердости и составу образованиями. Одни из них — обломки серовато-беловатой монтморшллонитовой глины, среди которой под микроскопом устанавливаются отдельные спикулы губок плохой сохранности. Другие — твердые, неправильной формы, угловатые обломки светлосерой породы, содержащей ярко-красные прослойки и включения. По внешнему виду эти обломки напоминают яшмо-кварциты. Под микроскопом в проходящем свете видны участки, занятые кварцем, перемежающиеся с непрозрачно
Мелкие обломки самородного алюминия (отдельные и в сростках с другими образованиями) в осадках Тихого океана (вблизи разломной зоны Кларион, на ВТП, в депрессии Бауэр и других пунктах)
а — сфотографировано с боковой подсветкой, под микроскопом, Х9, б — темно-серое образование, представленное частично окисленным, механически перетертым самородным алюминием, сфотографировано с боковой подсветкой под микроскопом, Х6; в — тот же образец, свет отраженный, без анализатора, Х250; г — тот же образец, под сканирующим микроскопом, X 3000
ными рудными выделениями. Рентгеновский анализ этих обломков, как и других образований станций 651 и 645, выполненный с помощью 57-миллиметровой камеры УРС-55 (Со-Ка-излучение), показал, что мы имеем дело с кварцем и гематитом. Действительно, на рентгенограмме видны линии кварца — 4,26; 3,34; 2,45 А и др., перемежающиеся с линиями гематита — 3,68; 2,69; 2,51 А и др. Подобные яшмовидные образования, вероятнее всего, образовались гидротермальным путем (Хворова, Ильинская, 1983).
Важно отметить во фракции >0,1 мм рассматриваемого интервала разреза станции 651 Ре-Мп-микроконкреции II типа (по Штеренбергу и др., 1980), для которых характерны темно-серый цвет и довольно отчетливый металлический блеск. Форма их весьма разнообразна; наиболее часто встречаются палочко-
видные, шаровидные и серповидные. Поверхность их, как правило, гладкая. Подобные микроконкреции содержат около 21,0% железа и 10% марганца; средние содержания в них никеля 1,2%, меди — 0,85, кобальта — 0,13%.
Основным марганцеворудным минералом ми кро конкреций II типа является бер-нессит. Значительно реже во фракции >0,1 мм встречены ми кро конкреции I типа (Штеренберг и др., 1980). Основными марганцевыми минералами этого типа микроконкреций являются неупорядоченный асболан — бузерит, в подчиненном количестве находится вернадит. Микроконкреции I типа имеют черный цвет и очень слабый металлический блеск. Форма их также разнообразна: неправильно-шаровидная, удлиненная, слабо уплощенная и др. Поверхность изобилует мелкими выступами и впадинами. Под оптическим микроскопом видно зонально-концентрическое строение, практически не отличающееся от строения Ре-Мп-макроконкреций. По составу макро- и микроэлементов ми кро конкреции I типа также не отличаются от их поверхностных и погребенных макроскопических аналогов.
Осадки, поднятые. на станции 645, по всему разрезу представлены темно-коричневыми глинистыми илами с включениями цеолитов. В осадках изученного нами интервала (285—295 см) фракция >0,1 мм составляет около 0,25%. Темно-серые металловидные образцы имеют значительно меньший размер, чем на станции 651. Наиболее развитыми во фракции >0,1 мм станции 645 оказались неправильной формы и полуокатанные обломки плотной алевритовой глины, достигающие в диаметре 2—3 мм. Они часто несут на своей поверхности тонкие корочки и пленки железомарганцевых окислов. Отдельные глинистые обломки почти полностью окружены этими рудными выделениями.
Рентгеновский анализ микрообразцов серовато-беловатого цвета плотной глины в камере УРС-55 показал, что она представлена минералом из группы монтмориллонита. Под микроскопом в ней обнаружены мелкие обломки полевых шпатов и кварца. В отличие от фракции >0,1 мм станции 651 здесь устанавливаются ми кро конкреции II типа, зато в больших количествах обломки водяно-проз-рачного кварца, плаганитизированного базальта, долерита, обломки и целые формы скелетов кремнистых организмов (спикул губок, радиолярий). Единично встречены мелкие металловидные магнитные шарики и обломки (желтовато-серого цвета) гипса.
Сравнение фракций >0,1 мм осадков станций 651 и 645 свидетельствует, что хотя они и имеют в общем разный состав, большое место в них занимают перемещенные образования, такие, как обломки яшмо-кварцитов, твердые полуокатанные и неправильной формы обломки глин, обломки палагонитов и др., являющиеся явно чужеродными (Штеренберг, Васильева, 1979; Штеренберг и др., 1980, 1985).
Наиболее детально изучен нами крупный образец, поднятый на станции 651 (см. рисунок, б). Как видно на фотографиях под оптическим (см. рисунок, в) и сканирующим (см. рисунок, г) микроскопами, темно-серые образования представлены частицами очень небольшого размера, разной формы, чаще всего удлиненными, несцементированными. Рентгеновский анализ образца (табл. 1) с экспонированием в течение 1 ч показал, что он представлен самородным алюминием. При экспонировании в течение 4 ч на пленке появляются слабые
о о
линии — 2,56 А (интенсивность — 2); 2,24; 2,07; 1,90 А (все с интенсивностью, равной 1), присутствие которых не дает нам возможности судить о том, с какими минеральными выделениями они связаны.
Химический состав образца определен с помощью "Самевах" (фирма Сашека, Франция). Основным элементом в нем является алюминий, содержание которого меняется от 47 до почти 73% от точки к точке на относительно небольших расстояниях в препарате. Содержание магния колеблется от 0,48 до 1,37%. Меди на четырех из пяти анализированных точек содержится весьма близкое коли-112
чество — 2,93—2,94%, и только в одной точке оно доходит до 6,37%. Весьма низки количества кремния и хрома — сотые доли процента. Очень неравномерно распределение общего железа — от точки к точке изменяется в весьма широких пределах (0,10—17,06%). Сумма содержаний элементов по отдельным точкам, однако, однозначно указывает на обязательное присутствие еще какого-то элемента или рентгеноаморфного соединения, поскольку она значительно меньше 100%. На кристалл-анализаторе было проведено полуколичественное определение содержаний кислорода. Анализы показали, что в темно-сером мягком образце содержатся большие количества последнего. Углерод в темно-сером образце, судя по качественным определениям, либо отсутствует совсем, либо его чрезвычайно мало. Пересчитав содержания всех элементов (исключая кремний и хром) на окислы и приведя результаты к 100%, мы пришли к выводу о наличии, помимо самородного алюминия, еще и рентгеноаморфного соединения типа АЬОз. Как видно в табл. 2, содержания этого окисла почти всегда (за исключением 5-й точки) в 2—3 раза преобладают над содержанием металлического алюминия, тем самым свидетельствуя о глубоком окислении последнего.
Характер распределения элементов устанавливался путем сканирования по площади 200X200 мкм. Судя по полученным данным, главный элемент — алюминий — распределяется по площадц довольно равномерно. Медь концентрируется только на отдельных, небольших по размеру, участках, а на остальной площади распределяется, как и алюминий, равномерно. Небольшие по размеру пятна повышенных концентраций железа встречаются почти на всем изученном поле. Медь, железо и другие рассматриваемые нами элементы, как правило, приурочиваются к тем же участкам, на которых устанавливается и алюминий.
Несомненно, что образование самородного алюминия происходило в сильновосстановительных условиях, обусловленных присутствием водорода, играющего одну из главных ролей, в потоках флюидов, богатых разными компонентами. Выносимые в близповерхностные участки морского дна частички металлического алюминия, по-видимому, в рассматриваемом нами случае "застряли" и поэтому скопились в трещиноватой зоне. При последующих тектонических движениях они были перетерты и поэтому быстро подвергались значительному окислению. Медь, железо и другие соединения, вероятно, также окислялись на частицах и между частицами перетертого алюминия.
Для того чтобы установить, присутствуют ли окислые соединения алюминия в рассматриваемом нами образце, последний был помещен в кварцевый стаканчик и в приборе для определения микроколичеств С и Н прокален до 900° С. Полученный после прогревания образец просмотрен под бинокулярной лупой. После прокаливания в исследуемом образце можно было выделить ряд фаз: мягкие темно-серые порошковатые выделения (развиты очень незначительно), отличающиеся от исходных довольно отчетливым металлическим блеском, также редко встречающиеся мелкие (сотые доли миллиметров) металлические шарики и весьма плотные, крепкие на излом, часто спаянные с металлическими шариками темно-серые тонкозернистые образования. Результаты их рентгеновских анализов приведены в табл. 1. Как видно из данных этой таблицы, порошковатые выделения, обладающие металлическим блеском, принадлежат самородному алюминию с незначительной примесью, которую нам не удалось идентифицировать из-за небольшого количества и низкой интенсивности линий на дебаеграмме. Металлический шарик в основном тоже сложен металлическим алюминием и также содержит небольшие количества минеральной примеси. По-видимому, в результате плавления алюминий приобрел несколько иное структурное состояние, поскольку на рентгенограмме вместо сплошных появились прерывистые линии, как и у кристаллов. Рентгенограмма темно-серого плотного образования достаточно четко совпала со смесью двух минералов: корунда (АЬОз), который 8. Зак. 233 113
Таблица 1
Интенсивности линий (/) и межплоскостные расстояния (<0 исходного и прокаленного (900°С) темно-серого образца [станция 651]
Темно-серый исходный образец экспонировался Алюминий самородный* Образец прокален до 900°С
1 ч 4 ч мягкий как исходный
/ / 4 / 4 /
1 3,02
2 2,56 2 2,56
10 2,33 10 2,34 10 2,34 10 2,33
1 2,24 1 2,33
5 2,04 1 2,07
6 2,02 9 2,03 8 2,01
1 1,90 1 1,91
4 1,43 4 1,43 8 1,43 6 1,43
4 1,22 6 1,22 10 1,22 8 1,21
2 1,17 3 1,16 5 1,16 9 1,16
•В.И. Михеев, 1957.
явно преобладает, и шпинели (МяАЮ«). Напомним, что в исходном образце нами установлено присутствие магния (см. табл. 2). Следовательно, эти данные подтвердили наше предположение о наличии вокруг мелких обломков самородного алюминия окисленного слоя, представленного рентгеноаморф-ными окислами алюминия.
Насколько известно, в современную эпоху металлоносные и рудоносные отложения наиболее ярко проявляют себя в тектонически активных участках океанического дна. Нам неоднократно приходилось отмечать, что в осадках, под-
Таблица 2
Содержание элементов (%) в темно-сером образце станции 651
Номер Мк м«о» Сг Ре
точки (замер.) (замер.) (замер.) (замер.)
1 0,99 1,64 0,04 0,03 0,10
2 0,85 1,41 0,03 0,03 5,85
3 0,48 0,80 0,09 0,03 0,24
4 1,37 2,27 0,06 0,07 17,06
5 0,70 1,16 0,07 0,04 2,93
•Получено расчетным путем.
Образец прокален до 900°С Корунд* Шпинель*
металлический шарик твердый
/ 6 / </ / 1 а / с1
3 4,66
4 3,45 3 3,43
2 3,06 4 3,04
2 2,86 6 2,86
1 2,80
8 2,55 6 2,54
6 2,46 9 2,44
2,33 6 2,32
1 2,10 4 2,07 9 2,08
2,02 3 2,00 9 2,02
2 1,90 1 1,91
2 1,81
4 1,73 5 1,73
10 1,60 10 1,59 5 1,64
2 1,52 5 1,51 9 1,55
1,42 2 1,42 10 1,42
10 1,40 6 1,40
1 1,35 2 1,37 7 1,37
1 1,35
1,21 2 1,21 2 1,23 7 1,23
2 1,17 2 1,19
1 1,16 6 1,16
2 1,13 3 1,14 5 1.13
нятых на станциях, располагающихся вблизи разломной зоны Кларион, среди практически однородных тонкозернистых глинистых илов встречаются механически перемещенные образования, в том числе и самородные металлы (алюминий, железо, золото, серебро, цинк, свинец и др.). а также интерметаллические соединения, сульфиды, сульфаты, карбонаты и др. (Штеренберг, Васильева, 1979; Штеренберг и др., 1980). Они, как нам представляется, свидетельствуют, что в этой неактивной в настоящее время тектонической зоне ранее существовали активные участки; на них, возможно, были черные и белые "дымоходы" и другие
Ре,О,* Си СиО* А1 А1* А|,0>*
(замер.) (замер.) (металл.)
0,14 6,37 7,97 57,93 21,55 68,63
8,36 2,94 3,68 56,93 23,59 62,90
0,34 2,94 3,68 55,13 21,37 73,69
24,39 2,95 3,60 47,27 22,18 47,33
4,19 2,93 3,68 72,82 52,47 38,39
очаги, через которые поступали на дно продукты вулканизма. При затухании этих процессов продукты вулканизма размывались и захоронялись в областях, располагающихся вблизи разломной зоны Кларион. Поэтому, вероятно, мы и находим среди красных глубоководных глин, поднятых на станциях, расположенных вблизи этого субширотного разлома, мелкие обломки металлов и др. Можно высказать предположение о возможном нахождении подобных образований и вблизи других разломов, контактирующих или пересекающих ВТП.
Насколько нам известно, находки в океанах специфических образований типа самородных металлов, особенно алюминия, встречают определенное недоверие многих советских и особенно зарубежных исследователей. По нашему убеждению, такое отношение связано с различной степенью детальности изучения современных океанских отложений. Часто (если не сказать обычно) наибольшее внимание исследователи уделяют более крупным по размеру или наиболее широко распространенным образованиям. С одной стороны, это связано с поисками перспективных новых площадей полезных ископаемых, а с другой — с возможностью'отбора образцов для анализов привычными способами. Совершенно неоправданно, на наш взгляд, упускается возможность выявления среди осадков мельчайших образований, позволяющих подойти к решению вопросов, связанных с рудообразованием в океанских бассейнах настоящего и прошлого.
ЛИТЕРАТУРА
Михеев В.И. Рентгенометрический определитель минералов. М.: // Госгеолтехиздат, 1957. 868 с. Олейников Б.В., Округин A.B., Лескова Н.В. Петрологическое значение находок самородного
алюминия в базитах // Докл. АН СССР. 1978. Т. 243, Т I. С.| 191 — 194. Хворова И.В.. Ильинская М.Н. Сравнительная характеристика двух вулканогенно-осадочных формаций Южного Урала // Вулканогенно-осадочные и терригенные формации. М.: Наука, 1983. С. 87—160. (Тр. ГИН АН СССР; Вып. 81). Штеренберг Л.Е.. Александрова В.А., Сивцов A.B. и др. Состав, строение и особенности распределения Fe—Mn-микроконкреций в осадках северо-востока Тихого океана (9-й рейс НИС "Дмитрий Менделеев'') / / Литология и полезные ископаемые. 1985. N 6. С. 58—70. Штеренберг Л.Е., Васильева Г.Л. Самородные металлы и интерметаллические соединения в осадках северо-восточной части Тихого океана // Там же. 1979. N 2. С. 133—138. Штеренберг Л.Е.. Васильева Г.Л., Воронин Б.И. и др. Продукты вулканизма в осадках ст. 655
(северо-восточная часть Тихого океана) // Там же. 1980. N 2. С. 17—32. Штеренберг Л.Е.. Кузьмина О. В., Лапутина И. П.. Цепин А. И. О находке самородного алюминия в ассоциации с ZnO и ZnCh среди осадков ст. 647 (северо-восток Тихого океана) // Там же. 1986. N 1. С. 137—140.
УДК 551.793+551.8
В Н. СТАНКО, Ю.С. СВЕЖБНЦЕВ
ХРОНОЛОГИЯ И ПЕРИОДИЗАЦИЯ ПОЗДНЕГО ПАЛЕОЛИТА
И МЕЗОЛИТА СЕВЕРНОГО ПРИЧЕРНОМОРЬЯ
Вопросы хронологии и периодизации памятников палеолита и мезолита степного Причерноморья крайне спорны и сложны. Датировка большинства объектов до недавнего времени основывалась преимущественно на анализе кремневого инвентаря. Лишь в последние годы значительно увеличилось число раскопанных памятников, получены новые данные по стратиграфии, палинологии и радиоуглеродному датированию (таблица). С учетом новых материалов построена предлагаемая схема периодизации памятников позднего палеолита и мезолита южнорусских степей.
I. Наиболее ранний, достоверно датированный горизонт палеолитической индустрии изучен по материалам стоянки Сагайдак I, расположенной на первой
