Summary
Ten manganese nodules from a manganese nodule field in the northeast Pacific were chemically and mineralogically investigated.
Two kinds of growth-zones could be observed within these nodules; according to structure they are called “laminated zones” and “dendritic zones”.
Some correlations between sediment layers and manganese nodules zones could be observed, as follows:
Dendritic zones in manganese nodules are products of diagenetic mobilization of metals from the sediment-they correspond to the sediment layers in which diagenetic processes took place.
Laminated zones in manganese nodules are products of precipitation of hyroxides from sea water. They correspond to periods of sedimentation without diagenetic mobilization of metals.
Ratios for Mn to Ni, Cu, Zn, and Mg are constant through different growth zones, independent of the form in which manganese occurs.
Ratio for Co to Fe changes from laminated zones to dendritic zones.
The only component which changes its content with diagenesis seems to be water: older parts of nodules contain less water than younger parts.
Due to the described results the growth of manganese nodules can be adjusted in the geological record. The history of existent nodules begins within the sedimentation hiatus between Early Miocene and Late Pliocene. The sedimentation record is reflected in the structure of manganese nodules.
Zusammenfassung
Zehn Manganknollen aus einem Manganknollenfeld im Nordost-Pazifik wurden chemisch und mineralogisch untersucht.
Zwei Arten von Wachstumszonen konnten innerhalb dieser Knollen beobachtet werden; sie wurden nach ihren jeweiligen Strukturen “laminierte” und “dendritische” Zonen genannt. Zwischen den Zonen in den Manganknollen und den Schichten im Sediment konnten Zusammenhänge beobachtet werden: Dendritische Zonen in den Manganknollen sind Produkte der diagenetischen Mobilisation der Metalle aus dem Sediment-sie entsprechen jeweils einer Sedimentschicht, in der sich frühdiagenetische Vorgänge abgespielt haben.-Laminierte Zonen in den Manganknollen sind Produkte der Ausfällung der Hydroxide aus dem Meereswasser. Sie entsprechen im Sediment den Perioden ohne frühdiagenetische Mobilisierung der Metalle.
Die Verhältnisse von Mangan zu Nickel, Kupfer, Zink und Magnesium sind durch alle Wachstumszonen in den Knollen konstant, unabhängig davon, in welcher Form Mangan vorliegt. Das Verhältnis von Kobalt zu Eisen ändert sich von den laminierten zu den dendritischen Zonen.
Die einzige Komponente in den Knollen, die ihren Anteil bei diagenetischen Prozessen ändert, ist Wasser: die älteren Zonen enthalten weniger Wasser als die jüngeren.
Mit diesen Ereignissen läßt sich das Wachstum der Manganknollen in den geologischen Ablauf einordnen. Die Geschichte der heute vorhandenen Knollen beginnt während des aus der Geologie bekannten Sedimentations-Hiatus zwischen dem frühen Miozän und dem späten Pliozän. Die Sedimentationsgeschichte von diesem Zeitpunkt bis heute spiegelt sich im Aufbau der Knollen wider.
This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.
Similar content being viewed by others
References
Beiersdorf, H., Wolfart, R., 1974: Sedimentologisch-biostratigraphische Untersuchungen an Sedimenten aus dem zentralen Pazifischen Ozean. Meerestechnik5, 192–198.
Burns, R. G., Burns, V. M., 1977: Mineralogy of manganese nodules. Marine manganese deposits (Glasby, G. P., ed.), 523 pp. Amsterdam, Elsevier.
Friedrich, G., Rosner, B., Demirsoy, S., 1969: Erzmikroskopische und mikroanalytische Untersuchungen an Manganerzkonkretionen aus dem Pazifischen Ozean. Mineralium Deposita4, 289–307.
—Plüger, W., 1974: The distribution of manganese, iron, cobalt, nickel, copper and zinc in manganese nodules from different field. Meerestechnik5, 203–206.
Gundlach, H., Marchig, V., Schnier, C., 1977: Zur Geochemie von Manganknollen aus dem Zentralpazifik und ihrer Sedimentunterlage, 2. Porenwasser und Meereswasser. Geologisches JahrbuchD23, 67–90.
Gundlach, H., Marchig, V., Schnier, C. 1979: Woher stammen die Metalle in den Manganknollen? Proc. Marine Rohstoffgewinnung, 7. Seminar Meerestechnik TU Clausthal/TU Berlin, 46–82.
Halbach, P., Özkara, M., Hense, J., 1975: The influence of metal content on physical and mineralogical properties of pelagic manganese nodules. Mineralium Deposita10, 397–411.
Halbach, P., Özkara, M. Rehm, E., 1977: Untersuchungen von Manganknollen und Sedimentproben der VA 13/1. Ergebnisse der Manganknollenfahrt 13/1 (Zentraler Pazifischer Ozean, 1976). Fachlicher Bericht, Hannover (BGR), 35 pp.
Halbach, P., Özkara, M. 1979: Morphological and geochemical classification of deep-sea ferromanganese nodules and its genetical interpretation. In: La genèse des nodules de manganèse. Coll. Int. du C.N.R.S. No. 289, Paris, 77–88.
—Scherhag, C., Hebisch, K., Marchig, V., 1981: Geochemical and mineralogical control of different genetic types of deep-sea nodules from the Pacific Ocean. Mineralium Deposita16, 59–84.
Heye, D., 1978a: Changes in the growth rate of manganese nodules from the Central Pacific in the area of a seamount as shown by the Jo method. Marine Geology28, No. 3/4, M59-M65.
— 1978b: Growth conditions of manganese nodules. Comparative studies of growth rate, magnetisation, chemical composition and internal structure. Progress in Oceanography, Vol. 7, Nr. 5/5, 163–239.
—Marchig V., 1977: Relationship between the growth rate of manganese nodules from the Central Pacific and their chemical constitution. Marine Geology23, M19-M25.
——Meyer, H., 1979: The growth of buried manganese nodules. Deep Sea Research26A, 789–798.
Jakob, J., 1952: Chemische Analyse der Gesteine und silikatischen Minerale, 180 p. Basel: Birkhäuser.
Marchig, V., Gundlach, H., 1976: Ein Hinweis auf die Auflösung des Mangans innerhalb des Sediments als Materialquelle für die Bildung von Manganknollen (Vorläufige Mitteilung). Geologisches JahrbuchD16, 79–83.
Marchig, V., Gundlach, H. 1979a: Diagenetic changes in the radiolarian ooze of the Central Pacific and their influence on the growth of manganese nodules. In: La genèse des nodules de manganèse. Coll. Int. du C.N.R.S. No. 289, Paris, 55–60.
Marchig, V., Gundlach, H., 1979b: Changes in chemical composition of some Pacific manganese nodules during their growth. In: Marine geology and oceanography of the Pacific manganese nodule provice (Bischoff, J. L., Piper, D. Z., eds.). Marine Science9, 729–746.
—— 1982: Material balance in manganese nodule formation (North Central Pacific). Geochim. Cosmochim. Acta46, 693–695.
Schnier, C., Gundlach, H., Marchig, V., 1976: Spurenanalytische Untersuchung von Sedimenten, Porenwässern und Manganknollen mittels Neutronenaktivierungsanalyse (NAA) als Beitrag zur Manganknollengenese. “Interocean 76” Kongreßberichtswerk, 78–86, Düsseldorf.
Schnier, C., Gundlach, H., Marchig, V. 1977: Trace elements in pore water and sea water in the radiolarian ooze area of the Central Pacific as related to the genesis of manganese nodules. Proc. 3rd Internat. Symp. Environm. Geochem. 859–867, Wolfenbüttel.
—Marchig, V., Gundlach, H., 1981: The chemical composition of sea water and pore water in the manganese nodules area of the Central Pacific. Geol. Rdsch.70, 1152–1163.
Sorem, R. K., Fewkes, R. H., McFarland, W. D., Reinhard, W. R., 1979: Physical aspects of the growth environment of manganese nodules in the “Horn region”, East Equatorial Pacific Ocean. In: La genèse des nodules de manganèse. Coll. Int. du C.N.R.S. No. 289, 61–76.
Stackelberg, U. v., 1979: Sedimentation, hiatuses and development of manganese nodules: Valdivia Site VA 13/2, northern Central Pacific. In: Marine Geology and Oceanography of the Pacific Manganese Nodule Province (Bischoff, J. L., Piper, D. Z., eds.). Marine Science9, 559–586.
Author information
Authors and Affiliations
Additional information
With 20 Figures
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Marchig, V., Halbach, P. Internal structures of manganese nodules related to conditions of sedimentation. TMPM Tschermaks Petr. Mitt. 30, 81–110 (1982). https://doi.org/10.1007/BF01082497
Received:
Accepted:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF01082497