книги из ГПНТБ / Бабинец А.Е. Гидрогеологические и геохимические особенности глубоководных отложений Черного моря

и в верхах древнечерноморских отложений бериллий опять появ­ ляется (160—230 см); максимальная концентрация его здесь — 0,0005%, средняя — 0,0003%. В интервале 240—350 см Be нет. С 360 до 410 см его в среднем 0,0003%, 420—470 см — перерыв, 490—510 см — 0,0003%.

Цирконий, в отличие от бериллия, обнаружен во всех опробо­ ванных колонках донных осадков и почти по всем опробованным

Рис.	32. Распределение берил-	Рис. 33. Распределение цирко-
лия,	свинца и меди по глубине	ния по глубине на станции 1633.
на станции 1633.

горизонтам в количестве от следов до 0,02%, в среднем — 0,003%. На станции 1627 современные черноморские отложения содержат 0,002% циркония, в верхах древнечерноморских отложений цир­ коний не обнаружен до глубины 180 см, затем наблюдается постоян­ ство содержания в интервале 180—250 см — 0,001 %, а в низах древ­ нечерноморских и в новоэвксинских отложениях возрастает до 0,005%. На станции 1629 цирконий выявлен по всей длине колонки, за исключением интервалов 20—70, 170—230, 410—520 см, в сред­ нем 0,002—0,003%. На станции 1632 наиболее богаты цирконием поверхностные слои — современные черноморские осадки. С глу­ биной содержание его постепенно понижается до следов в древне-

черноморских	отложениях и снова возрастает до 0,002—0,005%
в переходной	зоне от древнечерноморских к новоэвксинским от­
ложениям.

Осадки на станции 1633 отличаются особенно высоким содержа­ нием Zr. Наиболее богаты Zr современные черноморские осадки —

123

0,007—0,01% и древнечерноморские отложения (360—400 см). Максимальное количество Zr отмечено в алевритовых илах.

Анализируя гранулометрический состав изученных колонок, можно отметить явное тяготение циркония к алевритовой и мелко­ песчанистой фракциям. Это объясняется тем, что основная масса циркония находится в цирконе, который встречается в природе пре­

имущественно

именно в этих фракциях. Поэтому максимальное со­

держание циркония в осадках сов­

0,002 0,004 0,006 0,008 OßO 0,012 %

падает с наибольшим содержанием

циркона в тяжелых фракциях. Рас­

пределение бериллия

зависит так­

юо

же от минерального состава терри-

генного материала.

Он в изучен­

ных осадках

представлен

полевы­

ми шпатами,

кварцем,

магнетитом,

200 h

рутилом,

цирконом

и

окатанны­

ми

кристаллами

слабоокрашенно-

го желтовато-зеленого берилла и

300

гельвина.

Анализ глинистой фрак­

ции показал

отсутствие

бериллия.

Таким

образом,

картина

распреде­

400

ления

Zr и Be зависит от поставки

в

осадок

терригенного

материала

реками, процесса разрушения бере­

гов, а также

от донных

течений.

500

Рассмотрим распределение и по­

ведение элементов второй

группы.

СМ

Барий

и стронций

(см. рис. 30;

Рис. 34. Распределение стронция по

рис. 34). Поступление бария в осад­

глубине на станции 1633.

ки

определяется

растворимостью

ет, что Ва в осадки попадает

BaS04 . А. П. Виноградов

полага­

благодаря

морским

организмам

и

разложению детрита, дающего

SO^~2,

который

связывает

барий

и

транспортирует

его на дно.

На станции

1627 (20—50 см) обнаружены

незначительные следы

бария в современных черноморских отложениях, а также 0,03% его в низах древнечерноморских отложений (276—320 см). В осталь­ ных пробах барий не обнаружен. На станции 1629 в колонке длиной 672 см барий обнаружен только в пяти местах. На глубине 10 см — 0,03%, 240 — 0,02, 280 — 0,03, 350 — 0,02, 560—570 см — 0,02— 0,03%. На станции 1632 бария нет. На станции 1633 бария нет в современных черноморских осадках, на глубине 80 см Ва появляется (0,02—0,03%) и содержится до глубины 120 см. Затем следует слой 40 см без Ва. В верхах древнечерноморской толщи в интервале 160— 40 см содержится 0,025% бария. В толще донных осадков (250—350 см), соответствующей средней части древнечерноморских отложений, бария нет. С глубины 360 см до конца колонки (540 см) барий снова появляется, и среднее содержание его — 0,02%.

124

Стронций, в отличие от бария, распространен повсеместно, за редким исключением, как по площади, так и по глубине. Содержание его колеблется в пределах от незначительных следов до 0,05%. Сред­ нее содержание по четырем описываемым колонкам — 0,03%. Наи­ большее содержание стронция определено в известково-форамини-

	феровых		илах, а		в	песчано-глинистых разностях оно падает до
	0,007%. Концентрация						стронция		1 1 6 £
	постепенно возрастает в направ­
	лении	к области			континенталь­
	ного склона.			На	распределение
	его в осадках решающее влияние
	оказывает		геохимическая					дея­
	тельность		планктонных организ­
	мов. Согласно данным спектраль­
	ных исследований,					содержание
	стронция в раковинном материале
	в среднем составляет 0,1—0,3%.
	Таким образом, накопление и
	распределение бария и стронция
	в донных		осадках		связано с хе-
	могенным и биогенным						характе­
	ром поступления их в осадки
	при захоронении продуктов жиз­
	недеятельности морских организ­
	мов. Состав			терригенного				мате­
	риала	также		влияет		на распре­
	деление этих элементов.
	Свинец		(см. рис. 32). В					осад­
	ках станции 1627 свинца нет. На
	станции 1629 отмечены его следы
	на глубине 10, 350 и 560 см, аъ								Рис. 35. Распределение, иттрия и иттер­
	интервале		160—180 см				обнару­
									бия по глубине на станции 1633.
	жено 0,001 % его. В осадках стан­

ции 1632 свинца также нет. На станции 1633 он обнаружен в древнечерноморских осадках (190—230, 380—400,480—500 сл) в количестве 0,001%. По данным А. П. Виноградова, свинец в морской воде во взвесях частично сорбируется на органических коллоидах, и, возмож­ но, в виде Р Ь 2 + , РЬС11 + , РЬ (ОН)1 + , PbS04 выпадает в виде РЬС03 , -чем объясняется его повышенное содержание в карбонатах. Распре­ деление свинца на площади исследуемой акватории Черного моря и с глубиной указывает на весьма сложный характер его геохими­ ческого поведения. Наиболее значительное содержание свинца свя­ зано с отложением взвешенного материала. Однако не одно это опре­ деляет валовое содержание свинца в осадке. Концентрация свинца

во взвесях	плюс процессы жизнедеятельности организмов — вот
от чего зависит валовое содержание РЬ в донных отложениях.
Иттрий	и иттербий. Между	иттрием и	иттербием (рис. 35)
отмечается	взаимная корреляция,	графики	распределения этих

125

элементов с глубиной на станциях 1627, 1629, 1632 и ІбЗЗсимбатны. Расхождение в содержании (приблизительно, на порядок) повсе­ местно выдерживается. Среднее содержание иттрия по рассматри­ ваемым колонкам — 0,003%, иттербия— 0,0003%.

На станции 1627 Y и Yb прослеживаются в современных

черно­

морских отложениях до глубины 60 см, затем в верхах

древнечер-

Ä N ! P > • « i i ß N c c CD Q

номорских отложений

(до 190 см) на­

блюдается перерыв, потом они

снова

8 8. § 8 S 1 8 § S i %

появляются

(190—320 см)

и исчезают

О О

Q O CS C T C T Q

Ca

в новоэвксинских

отложениях.

Ана­

лиз проб со станции

1629 показал от­

сутствие иттрия

и иттербия в интер­

в а л а х ^ — 60,80—120, 140—150, 180—

200,

220—230,

310—320,

360—380,

430—440, 480—516, 580—590см. В ос­

тальных случаях обнаружены

следы

иттрия и до 0,003%,

иттербия

— о т

незначительных

следов

до 0,0003%.

На станции 1632 в современных чер­

номорских осадках есть следы Y и Yb

до глубины 20 см, затем следует пере­

рыв, а ниже

иттрий и иттербий

появ­

ляются в низах переходной зоны от

современных

к

древнечерноморским

осадкам. В древнечерноморских и пе­

реходной зоне к новоэвксинским от­

ложениям в интервале 150—270 см Y

500

и Yb не обнаружены. В прослое 270—

330 — обнаружены

соответственно в

концентрации от следов до 0,003 и

0,0003%, а в новоэвксинских осадках

(330—360 см) их опять нет. В колонке

Рис. 36.

Распределение

никеля

станции 1633 иттрий

и иттербий рас­

пределены так же, как на станции 1627.

и кобальта по глубине на стан­

ции 1633.

Содержание

иттрия

во

включениях

превосходит

содержание его основной

массы в 5—10 раз. Это позволяет предположить,		что иттрий и
иттербий	поступают в осадок с терригенным материалом.
Третья группа изучаемых элементов состоит из Ni, Со и Си.
Никель	и кобальт. Связь никеля с кобальтом	прослеживается

почти повсеместно (рис. 36). Так, на станции 1627 Ni и Со отмечаются по всей колонке, и кривые их распределения в первом приближении взаимосвязаны. Содержание никеля на 0,002—0,003% превышает содержание кобальта. В интервалах 90—100, 300—305, 360—365 см

наблюдается	повышение содержания никеля до 0,005	и	0,008%.
На станции	1629 кобальт в современных и верхах древнечерномор­
ских отложений не обнаружен и появляется только		на	глубине
ПО см, прослеживается в низах древнечерноморских		осадков и в

126

переходной зоне от древнечерноморских к новоэвксинским отложе­ ниям, исчезая на глубине 610 см. В новоэвксинских осадках ко­ бальта нет. Никель распространен по всей колонке. Содержание ни­ келя и кобальта изменяется незначительно, однако необходимо отметить повышение содержания никеля до 0,002% в сапропеле-

видных	и известково-глинистых илах, обогащенных	гидротроили­
том, и	понижение (до следов) — в однородных глинистых илах.
На кривой распределения кобальта эта зависимость менее видна.
На станции 1632 кобальт отмечается в интервале 0—90 см в со­
временных черноморских и верхней части переходной		зоны от со­

временных к древнечерноморским отложениям и в интервале 280— 370 см (нижней части переходной зоны от древнечерноморских к новоэвксинским осадкам). Никель прослеживается по всей длине колонки. Тяготение никеля к участкам, максимально насыщенным органическим веществом, заметно и в этом случае.

Наиболее ярко выражена взаимозависимость никеля и кобальта на кривых распределения станции 1633. Тут в поверхностной части колонки (современные отложения и переходная зона от современных к древнечерноморским отложениям), от 0 до 160 см, содержание ни­ келя и кобальта повышается соответственно до 0,003 и 0,005%, а в древнечерноморских отложениях падает до следов.

Ревелл и др. [285] объясняли накопление никеля и кобальта дей­ ствием отрицательно заряженной коллоидной водной двуокиси марганца, которая захватывает из морской воды катионы Ni и Со.

Однако Гольдберг и Аррениус [272] отказались от этой	теории, так
как нашли, что почти весь марганец в морской воде	пребывает в

истинном растворе в двухвалентной форме. Они полагают, что все адсорбционные процессы происходят вследствие влияния коллоид­ ной гидроокиси железа. В черноморских осадках не наблюдается связь марганца с никелем, отмеченная Ревеллом [285] в донных осад­ ках Тихого океана. Накопление никеля и кобальта в нашем слу­ чае связано с адсорбцией коллоидной гидроокисью железа.

М. А. Глаголева [88] изучала распределение никеля и кобальта в черноморских осадках по площади и отметила тяготение никеля к глинистой фракции. Зависимость эта в общих чертах распростра­ няется в нашем случае и на вертикальное его распределение. Однако данные М. А. Глаголевой о содержании никеля и кобальта (0,0007 и 0,0012%) в донных осадках по сравнению с нашими не­ сколько занижены. Вероятно, это связано с тем, что Глаголева изу­ чала распределение этих элементов лишь на материалах дночерпательных проб. Полученные результаты указывают на увеличение

содержания элементов с глубиной. Так, содержание		никеля обна­
ружено	0,001—0,007, кобальта — 0,001—0,003%.
Накопление никеля и кобальта в донных осадках Черного моря
связано,	кроме адсорбции коллоидной гидроокисью железа,
также с сорбцией их из воды органическим веществом		взвесей.

Медь (см. рис. 32) с глубиной распределяется следующим образом. На станции 1627 она отмечается в современных черноморских

127

отложениях в интервале 0—50 см (0,0001—0,0003%). Затем следует перерыв до 175 см, где в древнечерноморских отложениях медь снова появляется в той же концентрации. Глубже она выявлена з про­ слое темнозеленой глины (166—196 см) и затем в известково-гли- нистых и глинистых прослойках, обогащенных гидротроилитом (216—221, 230—250, 260—270, 287—297, 341—350, 371—400 см) в концентрации 0,0001—0,0005%. На станции 1629 в сером гли­ нистом однородном иле меди нет, появляется она лишь в прослоях известково-глинистого ила (0,0001—0,0003%), сапропелевидного ила (0,001—0,002%) и в черном глинистом иле, обогащенном гидро­ троилитом. В интервалах 230—240 и 550—560 см отмечается содер­ жание меди, превышающее все остальные в 100 раз —0,01% (это также прослои сапропелевидного ила). На станции 1632 известко­ во-глинистый, зеленый слоистый ил с прослоями черного сапропе­ левидного содержит медь 0,0001—0,0005%. В сапропелевидных прослоях меди больше, чем во вмещающих осадках в 10 раз (до 0,002%). На станции 1633 в современных черноморских и верхах переходной зоны от современных к древнечерноморским отложе­ ниям (0—70 см) медь не обнаружена. Ее нет и в интервалах 80—90, 110—130, 140—150, 170—180,240—280, 290—300, 320—350, 400— 420 см, а во всей остальной толще концентрация меди — 0,0001— 0,0005%. В интервале 180—220 см в древнечерноморских отложе­ ниях, представленных темно-бурым до черного, микрослоистым, сапропелевидным илом, выявлено 0,01% меди.

Рассмотрим теперь картину распределения элементов по про­ филям в целом по площади изучаемого региона и конкретно по стра­ тиграфическим горизонтам. Составлены карты площадного распре­ деления ванадия, хрома, никеля, кобальта, меди и марганца в современных черноморских, древнечерноморских и новоэвксинских

осадках Черного	моря. За основу их взяты карты,	составленные
М. А. Глаголевой	[88], которая изучала современные	натуральные

осадки Черного моря. Распределение остальных элементов в донных осадках охарактеризовано с помощью профилей.

Изучаемые элементы, объединенные нами в три группы по хими­

ческому родству, близости	ионо-атомных радиусов и способности
к изоморфному замещению	можно еще подразделить внутри групп

на подгруппы в зависимости от форм миграции их в водной среде. Элементы первой группы — ванадий, хром, галлий, бериллий и цирконий — мигрируют в основном в виде взвесей, а в миграции остальных — марганца, титана и молибдена — существенную роль играют растворы их солей. Все они распределяются по площади очень сходным образом, различия касаются лишь деталей (рис. 37

и 38).

Среднее содержание ванадия по основному широтному профилю Л — Л 1 изменяется следующим образом. В западной части моря на станции 1307 — 161, 1309 — 135, 1312 — 151 • 10- 4 %, в централь­ ной части на станции 1627 наблюдается понижение до 86, затем пик на станции 1317— 166 • 10~4% и снова минимум в восточной ха-

128

Рис. 37. Распределение ванадия в донных осадках Черного моря (10 4 % ) :

/ — менее 100	в	Q ^ . q | и менее 50 в OJj, 2 — 100 — 150 в ojj, и 50 — 100 в oj; 3 —
9	1	9

более 150 в Qj, Q4 и более 100 в Q^; 4 — границы распространения ванадия в сов­ ременных черноморских осадках, 5 — в древнечерноморских, 6 — в новоэвксинских.

Рис. 38. Распределение хрома в донных осадках Черного моря (10 4 % ) :

/—менее			100 в	менее 50 в	менее 30 в oj; 2—100—200 в QJ, 50 — 150 в о ] , 30—
		2		2	1	9
50 в Q|;			— более 200 в Q4 , более 150 в Q|, более 50 в Q^; 4 — границы распро­
странения хрома				в современных черноморских		осадках, 5 — в древнечерномор­
ских. 6 — в новоэвксинских.
9	3	1361

листазе

(станции 1633 — 97,

1632 — 47, ст.

1631 — 77-

10~4 %);

у

кавказского

побережья

в

зоне

континентального

склона —

146 • 10_ 4 %

(станция 1300). На

профиле В — ß 1

среднее

содержа­

ние

по прибосфорским станциям

130—140 • 10- 4 %. Таково же

в

среднем содержание V по всему профилю вплоть до крымского по­

бережья.

На

профиле С — С1

четко

отмечается

глубоководный

максимум (станция

1297 — 140

и

1295 — 160

•

10~4%) и прибреж­

ные минимумы

(станция 1629 — 62, 1625 — 65,

1622 — 69,

1621 —

71 • 10~4 %).

Повышенное

содержание ванадия

отмечается

у Кав­

казского

побережья

по

профилю

D — D1

(станции

1298 — 131,

1300 — 146,

1302 — 157 • 10~4 %).

В

современных

черноморских

отложениях,

вскрытых станциями

профиля А — Л1 ,

средняя кон­

центрация ванадия равна 168, профиля

В — ß 1

— 149, С — С1

—

127, D — D1—

150

• 10_ 4 %;

среднее

по всей акватории в совре­

менных

отложениях— 150 • 10~4%. В

древнечерноморских отло­

жениях,

вскрытых

станциями

профиля

А — А1,

среднее — 130,

В —В1—

152, С — С1 — 106, D — D 1 — 155

• 10~4%; общее сред­

нее— 130 • 10_ 4 %. В новозвксинских

осадках

профиля

А —

А1

среднее содержание

V — 51,

профиля

С — С1

—88,

общее сред­

нее— 72 • 10- 4 %. Кларковое содержание ванадия в донных осад­ ках Черного моря равно 129 • 10^~4%.

Хром по площади распределяется в общем так же, как и ванадий. При анализе среднего содержания по профилям необходимо от­ метить только максимальные пики, превышающие среднее других станций в два, три и четыре раза. Эти пики наблюдаются по профи­

лю А — А1 на станции 1307—350 • 10~4%, по профилю	В — ß 1
в прибосфорской части на станции 1128 — 190 и на станции	1071 —

210 • 10~4%. По горизонтам концентрация распределяется следую­

щим образом. Ol: П О профилю А — А1

— 193,

по В — В1 — 95, по

С — С1 — 82,

по

D — D1

— 72,

общее

среднее — 1 1 1 -

10~4 %.

Ç 4 1 :

по

А — А1

— 98, по В — В1—

155, по С — С1

— 65, по D —

D 1

— 88,

общее

среднее — 95

• 10~4%.

ф

по А — А1

— 39, по

профилю С — С1 — 47,

общее

среднее — 43

• 10_ 4 %.

Кларковое

содержание хрома

в донных

осадках

Черного моря

составляет

96 • 10-4 %.

Галлий,

бериллий

и

цирконий

(рис.

39,

40)

образуют

участки минимального содержания

в северо-западной части

моря,

на побережье

Керченского пролива,

в центральной

части западной

половины моря и два пелагических пятна в восточной половине моря. Все они образуют довольно ровный фон среднего содержания на большей части дна и широкую полосу максимума почти одной и той же конфигурации, продвинутую к Малоазиатскому побережью и подходящую вплотную к Кавказскому побережью. Кроме нее на­ блюдаются небольшие локальные участки максимумов в прибрежной

130

с

с1

Рис. 39. Распределение бериллия в донных осадках по профилю С — С1 по го­

ризонтам (10-5 %):

/ — 26, 2—16, 3 — 12, 4 — 7.

9*

13}

зоне, в основном вблизи устьев рек. На площадное размещение этих элементов влияют два фактора, прежде всего карбонатный разбави­ тель, действие которого усиливается с повышением карбонатности осадка. Четко прослеживается и влияние поступающих с отдельных участков побережья материалов, в которых содержатся эти элементы. Максимумы концентрации их сдвинуты в южную часть моря, к Мало­ азиатскому и Кавказскому побережьям, что объясняется не только локализацией здесь слабо карбонатных осадков, но и усиленным по­ ступлением этих элементов с Малоазиатского и Кавказского побе­ режий в составе обломков эффузивных и интрузивных пород, бо­ гатых тяжелыми металлами.

При анализе средних содержаний по стратиграфическим горизон­ там древнечерноморские слои оказываются более обогащенными гал­ лием, чем современные. Так, общее среднее галлия в современных черноморских осадках всего региона равно 96 • 10— 5 %, древнечерноморских — 98, а новоэвксинских — 56 • 10— °%. По основно­ му, широтному профилю А — А1 эта разница еще более ярко вы­ ражена: Oj — 84, Q\ — 95, Q2) — 41; кларк галлия в донных осад­ ках Черного моря составляет 93 • 10~5%.

В распределении циркония наблюдается аналогичная картина. В осадках, вскрытых на профиле А — Л1 , среднее содержание циркония распределяется следующим образом Oj — 45, Q{— 52, Oj — 16 • 10_ 4 %. У Кавказского побережья обогащение древнечерноморских отложений цирконием проявляется еще резче; Oj — 57, Q\ —76 • 10_ 4 %. Однако в целом по региону это сглажива­ ется, и общее среднее содержание по горизонтам таково: Q2 — 65, Oj —53, Q2 —20 • 10~4%; кларк циркония в донных осадках Черного моря — 54 • 10~4 %.

Бериллия в общем в современных черноморских осадках выяв­ лено 2610~5%, в древнечерноморских — 22, новоэвксинских — 6; кларк — 22 • 10~5 %.

Анализируя распределение молибдена с глубиной и по площади, можно отметить локальные изменения его концентрации внутри исследуемых осадков, происходящие без выноса или привноса дан­ ного элемента. Об этом свидетельствует изменение дисперсии при неизменном среднем содержании сравниваемых фоновых содержа­ ний. Так, геохимический фон в осадках переходной зоны от совре­ менных к древнечерноморским равен 24 • 10~°% на профиле А — А1 и дисперсия — 55 • 10~5 %. В этих же осадках по всему региону кларк остается равным 24, а дисперсия увеличивается до 66 • 10_ 5 %. Геохимический фон в современных черноморских осадках профиля В — В1 равен 17, дисперсия — 63, на профиле D — D1 в переходной зоне от современных отложений к древнечерноморским фон — 17, а дисперсия 23 • 10_ 5 % и так далее. Таким образом, подтвержда­ ется тот факт, что молибден при диагенезе морских осадков пере-

132