В глубинах Охотского моря, в мрачной впадине Дерюгина, учёные сделали открытие, которое можно назвать настоящей геологической сенсацией. Впервые в западной части Тихого океана, в отложениях возрастом от нескольких тысяч до почти 75 тысяч лет, обнаружены сразу два редчайших минерала — сульфиды марганца и кадмия. Это не просто галочка в списке находок: речь идёт о втором в мире случае (после Балтийского моря), когда подобные соединения найдены в современных морских осадках, не тронутых горячими гидротермальными источниками или древним метаморфизмом.
Особую пикантность ситуации придаёт кадмий — до сих пор его сульфиды в таком «молодом» возрасте в океане никто не фиксировал. По сути, исследователи заглянули в природную лабораторию, где прямо сейчас, на наших глазах, в толще донных илов рождаются минералы, которые обычно встречаются лишь в глубоких недрах или в зонах вулканической активности.
Всё началось с изучения керна длиной чуть более пяти метров, поднятого со дна со сложной грязевулканической постройки. Обычные осадки — серая глина с вулканическим пеплом — вдруг на глубине около трёх метров преподнесли сюрприз. Вместо привычных пиритовых кристалликов здесь обнаружились кубические зёрна алабандина и редчайшие шестигранные призмы рамбергита — двух форм сульфида марганца. Но самое любопытное кроется в их химическом составе. Оказалось, что в этих кристаллах идёт постоянная «подмена» атомов: марганец в кристаллической решётке то и дело замещается цинком или кадмием, а в некоторых участках содержание кадмия достигает десятков процентов. Более того, в полостях и трещинках рамбергита учёные нашли крошечные глобулы почти чистого гринокита — сульфида кадмия, который в природе чаще встречается в виде налётов на старых рудниках, а не в виде аккуратных микросфер в морском иле.
Как же такое стало возможным? Секрет кроется в уникальных условиях, царящих во впадине Дерюгина. Это место — настоящая аномалия: в придонных водах здесь хронический дефицит кислорода, граничащий с полным застоем, а периодически ситуация обостряется до сероводородного заражения, когда жизнь для большинства организмов становится невозможной. В такие моменты в осадках начинают бурно развиваться сульфатредуцирующие бактерии, которые вырабатывают сероводород. Но этого было бы мало, если бы не второй важный фактор — глубинные флюиды. Впадина Дерюгина активно «дышит»: из разломов и грязевулканических структур на поверхность дна просачиваются газово-жидкие потоки, богатые метаном, углекислотой, сероводородом и, что критически важно, растворёнными металлами — марганцем, кадмием и цинком. Эти элементы, выносимые из глубин осадочного бассейна вместе с пластовыми водами, вступают в реакцию с биогенным сероводородом. Так, прямо в холодной и тёмной толще осадка, без участия высоких температур, рождаются сульфиды, которые геологи привыкли считать «горячими» или «глубинными».
Но находка не ограничивается одними сульфидами. Рядом с ними исследователи обнаружили целый парагенезис — закономерную ассоциацию минералов. Это марганцовистые кальциты, собранные в причудливые микроглобулы, и включения чистой элементарной серы. Особенно впечатляют так называемые псевдоморфозы: когда-то кристаллы алабандина полностью растворились, выщелочили из себя весь марганец, оставив лишь идеально сохранившийся «скелет» из серы, в точности повторяющий их кубическую форму. Это наглядная иллюстрация того, насколько сложная и изменчивая химическая кухня царит на локальных участках дна, где оксидные обстановки сменяются восстановительными, а приток глубинных вод пульсирует с разной интенсивностью.
Авторы работы предлагают рассматривать этот процесс через призму модели, уже известной по Балтийскому морю, где в глубоких впадинах с сероводородным заражением также образуются марганцевые карбонаты и сульфиды. Однако Охотское море добавляет в эту схему важное звено — эндогенную подпитку. Если в Балтике металлы поступают в основном за счёт круговорота из уже существующих отложений, то здесь к ним примешивается «свежая» порция элементов из глубоких горизонтов, выносимых флюидами по разломам. Именно это сочетание — застой сероводорода и постоянный приток металлов с глубинным флюидом — создало тот «идеальный шторм», который позволил сформироваться столь необычному минеральному сообществу. По сути, учёные стали свидетелями редчайшего процесса, который может пролить свет не только на историю Охотского моря, но и на то, как в бескислородных условиях древних океанов могли накапливаться рудные элементы.
Эта работа имеет не только академическое значение. Понимание условий, при которых марганец, кадмий и цинк концентрируются в донных осадках, крайне важно для поисков полезных ископаемых и реконструкции палеоклимата. Кроме того, она демонстрирует, что даже в изученных районах Мирового океана всё ещё возможны открытия, которые меняют наши представления о минералообразовании. Впадина Дерюгина, которую раньше рассматривали как рядовую рифтовую структуру, неожиданно предстаёт ареной сложнейших геохимических процессов, где жизнь (в лице бактерий), геология (в лице флюидов) и время (в лице тысяч лет) творят уникальные минеральные шедевры. И кто знает, сколько ещё таких «кладбищ» сульфидов и карбонатов скрывается в глубинах океана, ожидая своего исследователя.
Исследование опубликовано в журнале «Тихоокеанская геология»
Изображение на обложке: разработано Magnific
