Научная статья на тему 'Микроэлементы и их распределение в сульфидах из черных курильщиков гидротермального поля Брокен Спур (срединно- Атлантический хребет)'

Микроэлементы и их распределение в сульфидах из черных курильщиков гидротермального поля Брокен Спур (срединно- Атлантический хребет) Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
61
15
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БРОКЕН СПУР / BROKEN SPUR / СУЛЬФИДЫ / SULFIDES / МИКРОЭЛЕМЕНТЫ / TRACE ELEMENTS / НАНОМИНЕРАЛЬНЫЕ ФАЗЫ / NANO-SCALE MINERALS

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Сяоли Ли, Леин А. Ю., Ульянов А. А.

Изучение распределения микроэлементов в сульфидных минералах из гидротермального поля Брокен Спур (САХ) позволило предположить существование наноминеральных фаз для ряда микроэлементов, в том числе для Au и Ag.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Сяоли Ли, Леин А. Ю., Ульянов А. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Trace elements and their distribution in sulfides of black smokers from hydrothermal vent field Broken Spur (MAR)

Distribution of rare elements in sulfides from hydrothermal vent field Broken Spur (MAR) suggests the presence of nano-mineral phases for some trace elements, including Au and Ag.

Текст научной работы на тему «Микроэлементы и их распределение в сульфидах из черных курильщиков гидротермального поля Брокен Спур (срединно- Атлантический хребет)»

УДК 550.42:549.32/.33 (261)

Сяоли Ли , А.Ю. Леин , А.А. Ульянов

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ И ИХ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ В СУЛЬФИДАХ ИЗ ЧЕРНЫХ КУРИЛЬЩИКОВ ГИДРОТЕРМАЛЬНОГО ПОЛЯ БРОКЕН СПУР (Срединно-Атлантический хребет)4

Изучение распределения микроэлементов в сульфидных минералах из гидротермального поля Брокен Спур (САХ) позволило предположить существование наноминеральных фаз для ряда микроэлементов, в том числе для Au и Ag.

Ключевые слова: Брокен Спур, сульфиды, микроэлементы, наноминеральные фазы.

Distribution of rare elements in sulfides from hydrothermal vent field Broken Spur (MAR) suggests the presence of nano-mineral phases for some trace elements, including Au and Ag.

Key words: Broken Spur, sulfides, trace elements, nano-scale minerals.

Введение. Гидротермальное поле Брокен Спур расположено в пределах одного из сегментов рифта Срединно-Атлантического хребта (САХ) на 29 °с.ш. на глубине около 3000 м. Первые сведения о нем получены в 76-м рейсе НИС «Чарльз Дарвин» в 1992 г. [Богданов, Сагалевич, 2002]. Дальнейшие исследования проведены с использованием глубоководных обитаемых аппаратов (ГОА) «Алвин» и «Мир» [ВЯЛУЕХ/94, 1994]. На его площади (~10 000 м2) открыто более 10 гидротермальных построек, значительная часть которых в настоящее время еще активна. Общее время его существования не более 1000 лет [Богданов и др., 2006]. Брокен Спур — типичное гидротермальное поле низкоспредингового хребта, генетически связанное с вулканитами; это одно из самых молодых гидротермальных полей, в пределах которого формируются сульфидные руды. Брокен Спур содержит информацию о самых ранних, начальных стадиях процесса гидротермального рудонакопле-ния. При проведении детального минералогического изучения представительной коллекции образцов мы установили относительно высокую концентрацию золота и серебра в сульфидных минералах [Ли и др., 2008], чем и обусловлен наш повышенный интерес к их изучению.

Материалы и методы исследования. Материалы для исследования собраны сотрудниками Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН в трех рейсах НИС «Академик Мстислав Келдыш» (1994, 2000 и 2005) при погружениях ГОА «Мир». Анализ большего объема полученных нами аналитических данных позволил выбрать образец N4797-3 (из постройки Спаир) в качестве основного объекта изучения. Определение химического состава минеральных фаз и содержания в них Лё и Ли осуществляли на электронно-зондовом

микроанализаторе «Cameca SX-50», снабженном тремя волновыми спектрометрами при ускоряющем напряжении 15 кВ и токе зонда на образце в 30 нА. Эталонами служили аттестованные синтетические и природные минералы. На заключительном этапе расчета химического состава минералов проводили стандартную процедуру введения PAP-коррекции.

Микрозондовые исследования и их результаты. Первоначально мы провели точечные микрозондовые анализы массивного агрегата зерен марказита. Расстояние между точками составляло 50 мкм. На основании полученных аналитических данных выбраны три участка с размерами 40x30, 60x30 и 60x60 мкм с максимально высокой концентрацией золота.

При дальнейших микрозондовых исследованиях для первых двух площадок диаметр зонда составлял 1—2 мкм, а шаг зонда — 3 мкм. Для третьей площадки проведено микрозондовое сканирование. Каждый анализ осуществлялся на площади 5x5 мкм; шаг зонда составлял 5 мкм. В дальнейшем при помощи компьютерной программы Surfer вся полученная аналитическая информация переведена в топографические модели, которые описывали распределения Au и Ag на изученных площадках марказита (рис. 1). Компьютерное наложение цветных карт позволило оценить степень совпадения значений концентрации Au и Ag. Если допустить присутствие тонкодисперсного самородного золота в марказите, то на картах распределения Au и Ag следовало бы ожидать совпадения максимумов. Однако аналитические данные показывают, что подобная закономерность проявилась не во всех случаях. Несовпадение максимумов Au и Ag может свидетельствовать о присутствии этих элементов в разных минеральных фазах, размер которых существенно меньше диаметра зонда.

1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический факультет, кафедра минералогии, аспирант, e-mail: syaoli@mail.ru

2 Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, профессор, докт. геол.-минер. н., e-mail: lein@ocean.ru

3 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический факультет, кафедра минералогии, профессор, докт. геол.-минер. н., e-mail: ulyanov@geol.msu.ru

4 Работа выполнена при частичной финансовой поддержке РФФИ (грант 09-05-00164).

Рис. 1. Карты распределения Аи (а) и Аё (б) на площадке 30x40 мкм в марказите из Брокен Спур

Рис. 2. Характер изменения концентрации Аи (а) и величины отношения Аи/( Au+Ag) (б) в марказите от числа проведенных микрозондовых анализов в одной точке

Косвенно на присутствие «нанофаз» с различным содержанием Аи и Ag указывает также кажущаяся невоспроизводимость некоторых повторных анализов, которую можно объяснить различной миграционной способностью Аи и Ag в разных минеральных «на-нофазах» (рис. 2).

Чтобы подтвердить предположение о существовании минеральных фаз Аи и Аё в наномасштабе, мы провели аналогичную работу, увеличив при этом число минералов и расширив набор определяемых элементов-примесей. Из того же образца (N4797-3) нами выбраны три минерала — пирит, сфалерит и

халькопирит. В них определяли: А8, РЬ, Аи, Аё, 8е в пирите, А8, РЬ, 8Ь, Аи, Аё, Сё в сфалерите и Аи, Аё, 8п, Те, 8е, 8Ь в халькопирите. Для увеличения точности определения концентрации элементов-примесей были несколько изменены условия проведения анализа на микрозонде: ускоряющее напряжение увеличено до 20 кВ, а сила тока на образце повышена до 50 нА; время набора статистики составляло от 20 до 30 с.

Для каждого минерала выбрали подходящий участок размером 30x30 мкм. При анализе диаметр зонда составлял 1,5—2 мкм, а промежуточный шаг зонда — 3 мкм. Полученные аналитические данные

Рис. 3. Карты распределения элементов-примесей 8Ь, Аё, Сё, Аз в сфалерите (а), Аи, Аё, 8е, Аб

также переведены в графический формат — в карты распределения разных элементов-примесей в каждом изученном минерале (рис. 3).

Анализ карт распределения концентрационных уровней элементов-примесей четко показывает на внутреннюю микроскопическую неоднородность изученных сульфидов. Отсутствие значимых межэлементных корреляций для всего массива аналитических данных, вероятно, указывает на разнообразие минеральных «нанофаз» и, возможно, их срастаний — основных носителей примесных элементов в сульфидных рудах.

Например, в изученном халькопирите данные о распределении элементов-примесей позволяют говорить о нескольких бинарных (и тройных) ассоциациях элементов, явно носящих неслучайный характер. Для золота это такие элементы, как Лё(±8п, 8Ъ), Те(±Бе), для серебра преимущественно Те, 8п, 8Ъ; также возможна ассоциация Те—8Ъ и Те—8п (рис. 4).

Выводы. 1. В сульфидах из гидротермального поля Брокен Спур установлено повышенное содержание золота.

2. Формы нахождения Ли в сульфидах разнообразны, кроме изоморфной возможна не только

халькопирит

в пирите (б), и Au, Ag, Sb, Te, Sn и Se в халькопирите (в) из Брокен Спур на площадке 30x30 мкм

Рис. 4. Ассоциации элементов-примесей в халькопирите из Брокен Спур

самородная, но и другие минеральные формы, размеры которых существенно меньше 1 мкм.

3. Аналогичное заключение можно сделать и для других элементов-примесей — As, Sb, Te, Se и Sn, минеральные носители которых представлены в «нанофазах».

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Богданов Ю.А., Лисицын А.П., Сагалевич А.М., Гурвич Е.Г. Гидротермальный рудогенез океанского дна. М.: Наука, 2006.

Богданов Ю.А., Сагалевич А.М. Геологические исследования с глубоководных обитаемых аппаратов «Мир». М.: Научный мир, 2002.

Ли Сяоли, Леин А.Ю., Ульянов А.А. Сульфидная минерализация черных курильщиков из гидротермального поля

4. Даже в наномасштабе геохимическое сродство элементов сохраняется, что приводит к устойчивым ассоциациям элементов-прмесей в изученных нами минералах.

Авторы выражают благодарность за помощь в получении аналитических данных И.А. Брызгалову (МГУ).

Брокен Спур (САХ) // Уральская минералогическая школа-2008. Минералогия ультрабазит-базитовых комплексов. Екатеринбург: ИГГ Уро РАН, 2008.

BRAVEX/94 Scientific team. BRAVEX/94: a joint British-Russian expedition to the Broken Spur and TAG hydrothermal vent sites on the Mid-Atlantic Ridge // BRIDG Newslett. 1994. N 7. P. 6-9.

Поступила в редакцию 08.12.2009

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.