Гидрооксиды Mn, слагающие рудное вещество ЖМО, характеризуются высокой геохимической подвижностью. Это связано с их способностью образовывать смешанновалентные соединения с разной степенью окисления Mn. Обычно в ЖМО фиксируется максимальная степень окисленности Mn, близкая к MnO 2, но, как правило, не достигающая этого предела из-за наличия связанного в гидрооксидах MnO. При изменении физико-химических параметров (а в океанской среде это возможно только в одном направлении - в снижении окисленности), гидрооксиды Mn способны восстанавливать свой состав за счет относительного увеличения доли MnO в соединении MnO ћ MnO 2, сохраняясь в твердой фазе. Однако при полном исчезновении кислорода в морской воде они растворяются. Соответственно при этом высвобождаются и все другие, связанные с рудной фазой, малые элементы.
Есть еще одна важная особенность в геохимии Mn - это стремление его гидрооксидов к отложению на так называемых активных поверхностях, т.е. в зонах геохимических барьеров, которые обычно приурочены к поверхности осадка или обнажениям коренных пород на океанском дне. С этим связано то обстоятельство, что максимальные скопления ЖМО в океанах всегда остаются на поверхности его дна, хотя и не исключается вероятность погребения конкреций в окисленных горизонтах осадка. Таким образом, Mn в значительно большей степени, чем Fe, связан с гидросферой и судьба его полностью контролируется изменениями величин Eh и pH морской воды.
На мобильном океанском ложе вполне вероятны локальные и относительно кратковременные изменения в составе морской воды под воздействием разного рода эндогенных проявлений. К их числу можно отнести подводный вулканизм, рифтовые зоны спрединговых хребтов с гидротермальной активностью, и вообще зоны тектоно-магматической нестабильности. Эндогенная активность в подобных зонах сопряжена с внедрением на океанское ложе высокотемпературных глубинных масс, мгновенно и катастрофически меняющих условия, существовавшие на океанском дне, в частности, резко снижающие содержания кислорода в определенном объеме морской воды, что неизбежно должно приводить к растворению окисных рудных отложений. Несомненно, высокая буферность и колоссальные массы океанских вод способны быстро восстановить природное равновесие при локальном проявлении подобной активности, что характерно для современного этапа развития океана, и соответственно происходит быстрая регенерация ЖМО при нормализации обстановки. Однако состав их может измениться, поскольку возможно связывание части Fe в осадочной толще.
В конце 70-х годов и позже на океанском дне вблизи спрединговых зон Восточно-Тихоокеанского поднятия, а затем и в Атлантике было открыто несколько рудоносных гидротермальных источников с жерлами, сложенными массивными сульфидными рудами. Этому открытию уделяется большое внимание ученых, поскольку появилась простая возможность найти источник поставки металлов на океанское дно, с одной стороны, и приблизиться к разгадке генезиса колчеданных формаций на суше, с другой. Но согласиться с тем, что 90% Mn и все Fe поставлено в океан из спрединговых центров, как это утверждается в [Лисицин и др., 1992], нельзя. На данный момент фактически на весь Мировой океан открыто не более 3-х десятков металлоносных гидротерм, из них меньше половины сопровождаются отложениями массивных руд. Последние нередко располагаются относительно кучно в определенных участках срединных хребтов и связаны, по-видимому, с отдельными очагами глубинной активности.
Заметим, что эта разновидность океанского рудогенеза ни в какой мере не может сопоставляться с масштабами окисного Fe-Mn рудообразования, поскольку она находится в антагонистическом противоречии с высокоокислительной обстановкой океанской среды, которая агрессивна по отношению к восстановленным отложениям и стремится окислить и растворить их. На поверхности океанского дна сульфидные отложения геологически эфемерны и существование их должно поддерживаться непрерывностью гидротермальной деятельности, что противоречит известным фактам о прерывистости этих проявлений. Предположение о том, что сульфидные руды могут сохраняться под окисными Fe-Mn корками, сделанное по аналогии с ситуацией, встречающейся в месторождениях суши, не подтверждено прямыми доказательствами (бурением) и едва ли состоятельно для глубоководных океанских условий.
Все сказанное свидетельствует скорее об экзотическом характере этой разновидности океанских руд и процессов, приводящих к их образрованию и не способных в какой-либо мере повлиять на изменения в среде современного океана, для которой типичным остается окисной Fe-Mn рудогенез.
Как источник рудного вещества гидротермальная поставка несомненно имеет место в отношении металлов, слагающих сульфидные постройки и подверженных неизбежному окислению и растворению в океанской среде. Однако высокая количественная оценка этого вклада для ЖМО сделана чисто умозрительно и с большим преувеличением, особенно в отношении Mn. Она не учитывает особенностей геохимии Mn в океане, а также такого важнейшего фактора, как геологическая длительность океанского рудогенеза. Впрочем, последнее в равной степени относится к проблеме рудогенеза в целом, поскольку практикуемый обычно расчет поставки рудного вещества в океан может быть справедливым только при объективной оценке общей длительности этого процесса, т.е. является предметом рассмотрения геологической истории океанского рудонакопления.
2. Историко-тектонические обстановки
Когда же началось окисное Fe-Mn рудообразование в Мировом океане? С одной стороны, будучи процессом осадочным, в принципе рудогенез может быть синхронным началу океанского осадкообразования на Земле. С другой стороны, все современные ЖМО сформированы в современных океанах, где наиболее древние осадки, в соответствии с данными глубоководного бурения, имеют возраст около 170 млн лет. Встает вопрос, имеются ли прямые признаки существования древнейших океанских ЖМО? По распространенным представлениям водные бассейны на Земле возникли еще в раннем архее, т.е. 3,5-4,0 млрд лет назад, когда в обширных впадинах земной коры стала скапливаться вода, а точнее раствор, образовавшийся при дегазации планеты и находившийся в равновесии с породами ложа океана и первичной атмосферой [Пущаровский, Новикова, 1992]. Слоистые осадки раннеархейского возраста обнаружены в Западной Гренландии, Западной Австралии, Южной Африке и на Украине. Они свидетельствуют о существовании в это время терригенного сноса и формировании кор выветривания. В Западной Гренландии возраст водно-слоистых осадков более 3850 млн лет [Nutman et al., 1997]. Авторы утверждают, что в это время не только существовала гидросфера, но и происходили хемогенно-осадочные процессы, причем условия, удовлетворяющие стабильности жидкой воды, означают, что температура поверхности суши была сходна с современной. Изотопы углерода графитовых микровключений в апатите соответствуют их биоорганическому происхождению, что позволяет говорить о следах жизни на Земле даже более 3850 млн лет назад. Иными словами получены прямые доказательства существования субаквальной седиментации для раннеархейской Земли, а следовательно можно предполагать вероятность существования протоокеанических бассейнов. По-видимому это было также началом накопления в них Mn и Fe.
Заметим, что все известные палеореконструкции, воспроизводящие расположение древнейших континентов во времени и пространстве, начиная с 3-х млрд лет, подразумевают существование Мирового океана, на фоне которого происходили глобальные процессы создания суперконтинентов и их распада на отдельные блоки. Для данной работы особенное значение имеет тектоническая история суперконтинента, сформировавшегося в самом конце архея и развивавшегося в раннем протерозое [Сорохтин, Ушаков, 1993; Хаин, Ломизе, 1995]. В период 2500-2200 млн лет назад тектонический режим в его пределах был спокойным. Имеются высказывания, что это был крупнейший спокойный период в истории Земли с очень медленным отложением пелагических и химических осадков [Barley et al., 1997]. Переломным моментом в структурном развитии суперконтинента (древнейшей Пангеи) оказался рубеж 2200 млн лет назад, когда началось его дробление. Однако, процесс этот не был скоротечным, а происходил длительно и неравномерно. В результате возникло несколько материковых массивов, особенностью которых было высокое стояние, зафиксированное шельфовой или континентальной седиментацией. Между массивами развивались подвижные пояса, замыкавшиеся гетерохронно. Окончательно этот режим прекратился в эпоху мощного раннепротерозойского орогенеза, отвечающего времени ~1900 млн лет назад, когда возникла новая Пангея [Сорохтин, Ушаков, 1993; Хаин, Ломизе, 1995]. Вся эта диастрофическая эпоха (2200-1900 млн лет назад) должна рассматриваться как эпоха неустойчивого геодинамического режима, характеризующегося сложным сочетанием в земной коре условий тектонического растяжения и сжатия. В палеогеографическом отношении здесь можно говорить о распространении суши, шельфов и разноглубинных водных бассейнов.
Иные палеотектонические и историко-геологические представления принадлежат Дж. Роджерсу [Rogers, 1996]. Им предложена схема, согласно которой первым континентом на Земле был континент Ур, образовавшийся 3 млрд лет назад. Спустя 0,5 млрд лет возник континент Арктика, а еще через такой же промежуток времени - континент Атлантика. Соединившись 1 млрд лет назад эти континенты образовали первый суперконтинент Родинию. Но эту схему сам автор определяет как умозрительную, базирующуюся лишь на предположениях. В особенности это относится к древним континентам.
Однако заметим, что слово "Родиния", введенное в 1991 году, все чаще используется в литературе, хотя в сущности оно относится к ранее выделявшемуся суперконтиненту (рифейская Пангея). О распространенности понятия свидетельствует, например, отчет по итогам изучения Гондваны (проект IGCP #288), в котором Родиния является отправной позицией [Urung, 1996]. Заметим также, что мысли Дж. Роджерса лежат в русле концепции схождения и дисперсии континентальных блоков в истории Земли, получившей широкое признание. В то же время очевидно, что для более определенных представлений, особенно в отношении геологической истории планеты в архее и протерозое, необходимы новые факты и подходы.