WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

В разделах «Географическое положение районов исследования» и «Обстановки и механизмы формирования железомарганцевых руд» проводится обзор литературных данных о месте отбора проб и обстановках формирования железомарганцевого оруденения гайота Ламонт и поля Кларион-Клиппертон.

Глава 3. Минералого-геохимические особенности железомарганцевого оруденения Глава содержит раздел посвященный морфологическим и минералогическим особенностям железомарганцевых конкреций и корок. По данным предшествующих исследователей описывается морфология и структура руд в зависимости от места и глубины их поднятия; рассматривается минеральный состав и содержание окислов главных компонентов.

В ходе просмотра искусственного шлиха железомарганцевого вещества на сканирующем электронном микроскопе, был установлен ряд минералов характерных для гипербазитовых ассоциаций и в единичном случае установлена космическая сферула. Среди минералов преобладают фазы: титаномагнетит и хромиты, реже встречаются ильменит, арсенопирит, циркон, минерал метеоритного железа – тэнит, а также сульфиды и сульфоарсениды кобальта, никеля, серебра, железа и титана. В изучаемых пробах не были встречены минералы платины, хотя в литературе известны находки платины в форме космических шариков и в составе сложных минеральных фаз.

В разделе «Геохимические особенности железомарганцевых руд гайота Ламонт» проводится сопоставление собственных результатов по элементному составу конкреций с данными предыдущих исследователей. Обобщнные данные по содержанию элементов в железомарганцевых рудах гайота Ламонт сравниваются со средними составами океанических железомарганцевых конкреций и корок, гидротермальных корок, глубоководных осадков, основных пород и воды океана. В ходе сравнения общей спайдер-диаграммы и диаграммы транзитных и благородных металлов выявляется различная сопряженность трендов океанической воды, глубоководных осадков и железомарганцевых образований. Показано, что по содержанию Ni, Cu, Co, Mn, Pt, Fe, а также сумме редких земель и Y железомарганцевые конкреции гайота Ламонт относятся к Co-Mn, Гавайскому типу корковых руд. Согласно кластерному анализу данных элементного состава конкреций, элементы можно упорядочить в двух крупных кластерах: 1 – группа железа, представленная Fe, Ti, Zr, Hf, Ta, Nb, Th, Rb, Sr, U, Y, РЗЭ; 2 – группа марганца, включающая Mn, Mo, Rh, Ni, Zn, Cd, V, Cr, Te, Sn, K, Cu, Ag, Ba, Pt, Co, Hg, Tl, Ca, I, Sb. При рассмотрении поведения элементов с глубиной заметно антагонистическое поведение железа и марганца, при этом элементы ассоциирующие с железом имеют в различной степени выраженную положительную корреляцию с глубиной, а элементы связанные с марганцем, как правило, убывают с глубиной отбора проб.

Рассмотрено поведение платины на батиметрическом интервале 1285-3550 м и е связь с главными и примесными элементами железомарганцевых руд. Установлено, что платина положительно коррелируется с кобальтом, никелем, марганцем и цинком. Отрицательная корреляция наблюдается с редкоземельными (за исключением Ce) и высокозарядными элементами (Y, Zr, Ti, Ta, Hf), железом, йодом, стронцием, рубидием и кальцием. На рисунке 1 отчетливо видна закономерность убывания платины с глубиной. В верхнем батиметрическом интервале, 1,3-2 км, отмечается большая вариация (дисперсность) данных по сравнению с глубинами 2,8-3,5 км. Среднее содержание платины в образцах поднятых с глубин 1,3-2 км составляет 0,56 г/т (ст.откл. (S) 0,36; число проб (N) 22). Для конкреций поднятых в интервале 2,8-3,5 км содержание платины равно 0,27 г/т (S 0,09; N 12) (при исключении одного значения ураганного содержания CPt = 2,37 г/т – крестик на рис. 1). В целом содержание платины в рудах гайота Ламонт составляет 0,51 г/т (S 0,36;

N 35), при этом е распределение близко к логнормальному (рис. 2).

При обработке порошка железо-марганцевой оболочки конкреций раствором 2М NH2OH·HCl в 25 % HOAc, было установлено, что с нерастворимым остатком связано от 1,4 до 3,5 % платины (вероятно адсорбированной смешанослойными глинистыми минералами). После перехода платины в раствор, около 50 % е количества осаждается на стенках экспериментальных мкостей, что свидетельствует о слабой подвижности этого элемента в экспериментальной среде.

40% N = 30% 20% 10% 0% 0,18 0,71 2,0,09 0,35 1,Pt, г/т Рис. 1. Распределение содержания платины в Рис. 2. Логнормальный железомарганцевых рудах гайота Ламонт в характер распределения зависимости от глубины драгирования. платины.

Глава 4. Вещественный минеральный состав руд, последовательность их образования В главе на основании проведнных исследований железомарганцевых руд методами авторадиографии и сканирующей электронной микроскопии получены картины распределения в конкрециях кобальта, урана и ряда других элементов. Описаны разные уровни ритмической слоистости железомарганцевой оболочки, отражающейся в неравномерном распределении в ней металлов. Приведены данные по находкам микровключений минеральных фаз U, Pb и Mo.

Различные концентрации рассеянной формы урана в ядре и рудной оболочке конкреций установлены с помощью метода нейтронноосколочной авторадиографии. При этом обнаружено, что внутри железомарганцевой оболочки отсутствуют микровключения, минералы, а также гидрооксиды Fe и Mn с высокими (более 10 – 20 г/т) концентрациями урана, то есть фактически, преобладающей формой нахождения урана является «рассеянная» (рис. 3). Выявлено, что распределение урана вдоль профиля может быть достаточно полно отображено с помощью сочетания гармоник с периодами 0.2 – 2 мм. Более низкие частоты в распределении урана не выражены, а более высокие можно отнести к так называемому белому шуму.

(n / N) Рис. 3. Распределение урана вдоль радиального профиля в образце конкреции от края к центру. Замеры плотности треков проводились с шагом 12,5 микрон.

Примечание: на препарате стрелкой показано положение профиля и направление подсчета треков. На графике точками изображены исходные данные, черной линией показан тренд линейной фильтрации по 5 значениям исходных данных, красной линией показан тренд линейной фильтрации по 20 значениям исходных данных.

Распределение кобальта – главного рудного элемента железомарганцевых образований, зафиксировано на поздних авторадиографиях, полученных после длительного остывания препаратов (750 суток). В распределении кобальта отчетливо проявлена картина внутренней структуры конкреции (сочетание концентрических и радиальных структур) (рис. 4), хорошо маркированы (светлые) прослои глинистого вещества. Для некоторых конкреций фиксируется максимум содержания кобальта в краевых частях оболочки – на авторадиографиях этих образцов выделяются области потемнения внешней части конкреции на расстоянии 3 – 5 мм от края. Кроме этих широких полос, часто на самом краю присутствует тонкая двойная тмная камка шириной 0.5 – 1 мм, фиксирующая зону обогащения-обеднения кобальтом краевой части железомарганцевой конкреции.

Рис. 4. Авторадиография, фиксирующая уменьшение содержания кобальта от края к центру железомарганцевой конкреции. При большем увеличении выявляется двойная каемка в краевой части конкреции.

По данным сканирующей электронной микроскопии было установлено, что распределение главных рудных металлов – Mn, Со, Ni и Cu может значительно варьировать в пределах рудной оболочки. Кроме прослоев алюмосиликатного материала, обладающих контрастным составом по сравнению с железомарганцевыми слоями, в последних намечаются разные уровни ритмической слоистости (рис. 5). Подобный тип слоистости выявляется и на минеральном уровне. В наиболее тонких из установленных чередующихся слов, с мощностью 1-2 мкм, содержание основных оксидов, Mn и Fe, меняется в 1,5-2 раза, а изменение содержания Ni и Cu можно оценить как десятикратное.

Были выявлены микрочастицы минералов, содержащих молибден (молибдит – MoO3), свинец (фторхлорид свинца) и уран (тргерит – U3O6[AsO4]2·12H2O) (рис. 6).

Рис. 5. Снимок краевой части конкреции, выполненный на сканирующем электронном микроскопе.

а б в Рис. 6. Находки минеральных фаз Pb (а), U (б), Mo (в) в железомарганцевой оболочке конкреции. Данные сканирующей электронной микроскопии. Режим обратно рассеянных электронов.

Глава 5. Экспериментальное моделирование процесса поглощения платины и золота веществом оболочки железомарганцевых руд При экспериментальном моделировании процесса поглощения платины веществом ЖМК использовались выпиленные из конкреций пластинки и 3,5 % раствор морской соли, содержащий 3,03 мг/л хлорида платины. Платина до перевода в раствор была облучена потоком нейтронов, что позволило в дальнейшем фиксировать е относительные концентрации в системе по возникшим дочерним радиоизотопам, являющихся и излучателями. Распределение платины, отложившейся из раствора на поверхности срезов ЖМК, фиксировалось при помощи -авторадиографического метода. При определении активности и относительной концентрации радионуклидов в системе использовался метод высокоразрешающей –спектрометрии.

На авторадиограммах, полученных с препаратов конкреций после эксперимента по взаимодействию с морской водой, содержащей Pt фиксируется изображение, отражающее пространственное распределение Pt (по радионуклидам 195mPt, 193mPt и 199Au) на поверхности среза конкреций (рис. 7). Устанавливается неравномерное распределение Pt с максимальным обогащением в отдельных случаях краевых частей конкреций, а также микротрещинок и микровключений. Кроме того, отчетливо видно концентрически-слоистое распределение Pt с обогащением слоев состоящих преимущественно из гидрооксидов Mn и Fe.

Рис. 7. Авторадиография, фиксирующая пространственное распределение Pt на срезе железомарганцевой конкреции, после эксперимента по взаимодействию с морской водой, содержащей Pt, 195m радионуклидамеченную ми Pt, 193mPt и 199Au.

В ходе эксперимента в растворе с конкрециями возникли колонии микроорганизмов – микроскопический гриб класса Deuteromycetes, рода Penicillium, подсекции Lanata активно поглощающий платину из раствора морской воды. Следует отметить, что в параллельно проводимом аналогичном эксперименте по отложению платины из морской воды на поверхности пластинок сульфидных руд колонии микроорганизмов не возникали.

Несколько из образовавшихся колоний микрогрибов были использованы в эксперименте по их взаимодействию с морской водой, содержащей золото меченное радионуклидом 198Au.

После завершения экспериментов, колонии грибов были извлечены из раствора. Был проведен их -спектрометрический анализ и получены авторадиограммы фиксирующие распределение в них платины и золота (рис. 8). Установлено, что колонии микромицетов значительно более активно (примерно на 2 порядка) извлекают из морской воды платину по сравнению с золотом. Максимальные концентрации платины отмечаются в краевых периферических частях колоний, в полосе мощностью 1-2 мм, что соответствует сорбционному механизму извлечения платины из морской воды. Микровключений платины в мицелии грибов не установлено. Для золота, напротив, установлены многочисленные обособления, соответствующие частицам микро- и наноразмерности, большая часть которых приурочена к краевым частям колоний. Кроме того, часть золота равномерно распределена в мицелии колоний грибов или обогащает гифы (рис. 8).

Рис. 8. Авторадиограммы фиксирующие распределение платины (а, б) и золота (в, г) в колониях нитчатых грибов после эксперимента по взаимодействию с морской водой содержащей платину и золото.

По данным изучения грибов (после эксперимента с Pt и Au) на сканирующем электронном микроскопе установлено, что колонии состоят из множества переплетенных гиф диаметром от 1 до 10 микрон.

Количество гиф в разных частях колоний и их размер не остается постоянным. Они имеют утолщения и слияния, кроме того, на многих участках колонии содержат гроздевидные и кистевидные образования со скоплением спор (рис. 9, 10). Высокие содержания платины (на уровне первых процентов) были установлены на многих участках в колониях грибов, в то время как золото удалось четко диагностировать только в одном случае в форме шаровидной частички размером 0,3 микрона.

Высев с ЖМК на питательные среды был повторен трижды и во всех случаях удалось получить колонии грибов, с их характерными особенностям. В частности конидии гриба формируются в виде цепочек, которые располагаются гроздями или кистями. Морфологические и микроморфологические особенности гриба позволяют отнести его к роду Penicillium. Кроме того, в результате изучения колоний грибов, выращенных на питательных средах, установлено, что они активно концентрируют элементы характерные для железомарганцевых конкреций. На рисунке 11 показано вегетативное тело микрогриба пронизанное гифами. Выявлено, что в стенках гиф и конидиях идет концентрирование Mn, Ni, Co и Cu, при этом соотношение хлора и натрия составляет 2:1. Также обнаружено, что в микромицетах, особенно в стенках гиф идет образование микровключений, состоящих в основном из кальция и фосфора (в апатитовом соотношении, на снимке видны белые шарообразные микрочастицы внутри гиф) (рис. 12).

а б Рис. 9. Общий вид обрастания ЖМК колониями грибов. а, в – вид сверху, б – сбоку; в основании находится фрагмент железомарганцевой конкреции.

в Рис. 10. Снимок вегетативного тела колонии грибов с конидиями (СЭМ).

Рис. 11. Снимок, демонстрирующий вегетативное тело колонии грибов с гифами и конидиями, по данным СЭМ. Стрелкой показано направление перераспределения и максимального концентрирования элементов от фрагментов железомарганцевой конкреции к конидиям.

При исследовании вертикального строения колонии микромицета было выявлено, что концентрирование Mn, Cu, Ni и Сo увеличивается от мицелия к конидиям (см. рис. 11). Данное поведение может быть связано с особенностями питания микромицетов, которым присущ осмотрофный тип питания, то есть всасывание питательных веществ всей поверхностью мицелия и их транспорт по гифам, конидиеносцам к конидиям.

Рис. 12. Снимок, демонстрирующий вегетативное тело колонии грибов с гифами, в которых формируются шаровидные фосфатные образования (наиболее светные на снимке) с соотношением кальция и фосфора, характерным для апатита. По данным СЭМ.

Причиной поглощения платины микрогрибами может быть высокая каталитическая способность платины (II), комплексы которой в водосодержащей среде являются основой для активации метана. Платина выступает как катализатор-окислитель, реализуя механизм PtIVCH3 и последующей реакцией с участием воды производя CH3OH.

Заключение.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»